DE1763711C3 - Vorrichtung zur Steuerung des Verstärkungsfaktors eines elektronischen Verstärkers für die Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung des Verstärkungsfaktors eines mindestens einen ersten, durch mehrere Spannungen gesteuerten Verstärkertransistor aufweisenden elektronischen Verstärkers für die Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors, dessen Ankerwicklung über einen Vollwellengleichrichter und mindestens einen, vom elektronischen Verstärker über eine Zündeinrichtung anschnittgesteuerten Thyristor an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist, mit einer Schwellwerteinrichtung zur Erfassung der Ankerstromstärke und einem den elektronischen Verstärker Mcuernden Vergleicher, der eine der Istdrehzahl proportionale Istwertspannung mit einer der Solldrebzüh! proportionalen SoHwertspannung vergleicht und eine Regeiabweichungsspannung bildet.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der Zeitschrift »L'Onde Electrique« März 1961, Nr. 408, Seiten 283 bis 2S5, bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese bekannte Vorrichtung ohne wesentliche Erhöhung des Aufwand·

ίο im Hinblick auf eine wirkungsvollere Steuerung des Verstärkungsfakto-s zu verbessern.

Ausgehend von einer Vorrichtung dtr eingangs angeführten Art wird diese Aufgabe erfindungsgerruiü dadurch gelöst, daß die Basis-Emitterstrecke des -;-;■-

:5 sten Verstärkertransistors unmittelbar von der Regelabweichungsspannung und der Spannung an einem ersten Widerstand gesteuert ist, der mit einem zweiten Verstärkertransistor für die Ausgangsspannung dt: Schwellwerteinrichtung und einem zweiten, ve rar-

ίο derbaren Widerstand zur Beeinflussung des Verstär kungsfaktors verbunden ist, und daß der zweite, veränderbare Widerstand mit seinem noch freie·, Anschluß an einem Spannungsteiler liegt, der einer seits über einen Kondensator und einen dritten, veiänderbaren Wiaerstand mit dem Emitter des erste;.

Verstärkertransistors und andererseits, ebenso wc der noch freie Anschluß des ersten Widerstands, mit dem einen Pol einer Gleichstromquelle verbunden ist Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Schwellwerteinrichtung eine Zenerdiode aufweist, welche über einen vierten und einen fünften Widerstand ebenfalls mit dem genannnten Pol der Gleichstromquelle und über einen sechsten Widerstand mit

der Basis des zweiten Verstärkertransistors verbunden ist, dessen Kollektor-Emitterstrecke, mit einem dazu parallel liegenden RC-Filter, in Reihe mit einem siebten Widerstand und dem eisten Widerstand mit beiden Polen der Gleichstromquelle verbunden ist.

Die Erfindung und deren Vorteile werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert; in diesen zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer bekannten Vorrichtung zur Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors, auf die sich die Erfindung bezieht,

F i g. 2 eine bevorzugte Schaltungsanordnung einer zugehörigen Zündvorrichtung und

Fig. 3 die Schaltungsanordnung eines elektronischen Verstärkers und eines Ankerstrombegrenzers, die gemäß der Erfindung in einer derartigen Vorrichtung vorgesehen sind.

Nach F i g. 1 wird die Ankerwicklung eines Gleichstrommotors M mit einem variablen Ankerstrom gespeist, dessen Stromstärkeschwankungeh durch eine Schwellwerteinrichtung A festgestellt werden.

Ein mit der Motorwelle gekuppelter Tachodynamo DT erzeugt eine der Istdrehzahl des Motors proportionale Istwertspannung. Diese Istwertspannung wird in einem Vergleicher C mit einer Sollwertspannung verglichen, die von einem Sollwertgeber AR geliefert wird und der Solidrehzahl proportional ist. Das am Ausgang des Vergleichers C erhaltene Regelabweichungssignal wird in einem elektronischen Verstärker AE verstärkt, der mittels einer Stabilisiervorrichtung 57 in einer später erläuterten Weise stabilisiert ist. Das verstärkte Regeiabweichungssignal steuert die Zündvorrichtung AT für mindestens einen zwischen einer nicht dargestellten Wechselstromquelle mit

Voliwellengleichrichter und dem Motoranker angeordneten Thyristor. Ein Ankerstrombegrenzer L dient zur· Begrenzung der Ankerstromstärke des Motors.

Im folgenden wird eine bevcrz-igte Ausführungsform der Zündvorrichtung AT der Fig. 1 unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert.

Diese Zündvorrichtung weist eine Vergleichsbrücke auf, deren einer Zweig aus der Serienschaltung evnes Kondensators 3 und eines von einem Verstärkertransjster 1 mit Emitterwiderstand 2 und einem Vorpolarisierungswiderstand 4 gebildeten Paralleikreis besteht und deren zweiter Zweig von einem Spannungsteiler gebildet wird, der aus zwei Widerständen 12 und 13 und einem Synchronisierungstransistor 14 bestehi. Die Diagonale, an der die Differenz der arn Kondensator 3 liegenden Spannung V_cl und der Spannung V_x am Widerstand 12 liegt, wird durch die Kaskadenschaltung zweier Trans^:storen 5 und 9 gebildet, welche leitend werden, wenn die Spannung V_cl größer als die Spannung V₁ wird.

Dieses Leitendwerden bewirkt, daß an den Klemmen des Widerstands 16 ein Impuls erscheint. Der durch ein RC-Glied 18, 19 abgeleitete Impuls wird an die Basis eines Verstärkungstransistors 17 angelegt, welcher seinerseits einen weiteren Verstärkungstransistor 23 ansteuert, in dessen Kollektorkreis die Primärwicklungen von Transformatoren 24 und 27 zur Zündung des oder der Thyristoren liegen, die im Ankerstromkreis des Motors M angeordnet sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nunmehr der Aufbau der Schwellwerteinrichtung A, des Ankerstrombegrenzers L, des elektronischen Verstärkers AE und der StabUisiervorrichtung STder Fig. 1 beschrieben.

Paallel zu einem Widerstand 34, der in Reihe mit dem Anker des Motors liegt, ist eine Schwellwerteinrichtung A geschaltet, die aus einem Potentiometer 35 und einem dazu in Reihe liegenden Widerstand 36, einer mit dem Schieber dieses Potentiometers verbundenen Zenerdiode 37 und einem Widerstand 38 besteht, der die Zenerdiode 37 mit Masse verbindet.

Sobald das von der Ankerstromstärke abhängige Potential des Potentiometerschiebers eine bestimmte, durch die Zenerdiode festgelegte Schwelle überschreitet, schaltet die Schwellwerteinrichtung A durch.

Der Ankerstrombegrenzer L besteht aus einem Verstärkertransistor 39, dessen Basis durch einen Widerstand 40 mit dem der Zenerdiode 37 und dem Widerstand 38 gemeinsamen Punkt verbunden ist. Gemäß der Erfindung ist der Emitter dieses Verstärkertransistors 39 mit einem gemeinsamen Punkt P₃ zwischen dem Emitter eines ersten Verstärkertransistors 41 des elektronischen Verstärkers AE und dessen Emirteiwiderstand 42 verbunden.

Die Kollektoren der Verstärkertransistoren 39 und 41 und eines zweiten Transistors 43, der im elektronischen Verstärker AE vorgesehen ist, sind mit einem festen Potential, das beispielsweise 40 Volt gegen Masse beträgt, über Widerstände 44, 45 und 46 verbunden. Die Baris des ersten Verstärkertransistors 41 erhält die Regefe.bweichungsspannung V_E, die vom Vergleicher C (Fig. 1) kommt. Nach Verstärkung durch die Verstprtertransistoren 41 und 43 wird als Ausgangsspannung des Verstärkers AE die Spannung i/_s erhalten, die in Phase mit der Regelabweichungsspannung V_t ist, und zwar auf Grund der zwei Versia'rkertransistoren 41 und 43. Der Punkt P₃ ist mit dem Kollektor des Transistors 43 einerseits durch ei-

nen in Reihe mit einem Kondensator 50 liegenden veränderbaren Widerstand 49 und andererseits durch einen veränderbaren Widerstand 51 und einen festen Widerstand 52 verbunden.

Der gemeinsame Punkt zwischen den Widerstän-

den 51 und 52 liegt über einen festen Widerstand 53 an Masse. Der dem Kollektor des Verstärkertransistors 41 und dem Widerstand 45 gemeinsame Punkt ist mit der Basis des Transistors 43 über einen Widerstand 54 verbunden

Gemäß der Erfindung eifolg· über den Punkt P, die Steuerung des Verstärkungsfaktors des elektronischen Verstärkers AE au^f drei verschiedene Arten Die erste Art besteht „us einer gewöhnlichen Steuerung des Verstärkungsfaden durch Einwirkung

ao auf die Größe des veränderbaren Widerstandes 51, der den Gegenkopplungsgrad zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Verstärkers bestimmt.

Die zweite Art besteht aus einer selektiven Gegenkopplung, die durch den veränderbaren Widerstand

»5 49 und den Kondensator 50 erzielt wird und praktisch die Stabilisiervorrichtung ST bildet, die in Fig. 1 symbolisch getrennt dargestellt ist. Das RC-Giied 49, 50 führt zu einem erhöhten Gegenkopplungsgrad bezüglich der hochfrequenten Amplitudenänderungen

und zu einem relativ geringen Gegenkopplungsgrad bezüglich der niederfrequenten Änderungen, was in an sich bekannter Weise eine Stabilisierung der Regelung zur Folge hat.

Die dritte Art besteht darin, den Verstärkungsfaktor des elektronischen Verstärkers AE dadurch zu begrenzen, daß zwischen dem Punkt P₃ und Masse die Ausgangsspannung des Ankerstrombegrenzers L liegt. Die Folge davon ist eine besonders wirksame Ankerstrombegrenzung, weil schon eine kleine Aus-

*o gangsspannung zum Sperren des Verstärkertransistors 41 genügt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindund sind der Kollektor und der Emitter des Verstärkertransistors 39 miteinander durch einen RC-Filter 48, 47 verbunden. Darin dient der Kondensator 47 zur Filterung der von dem Ankerstrombegreruer L gelieferten Spannung. Diese Filterung ist erforderlich, weil der Ankerstrom eine derartige Welligkeit aufweist, daß er das Sperren des Verstärkertransistors

5i> 39 und somit die Beseitigung des Begrenzereffekts bewirken würde. Der Kondensator 47 liefert somit durch seine Entladung einen Begreizungssteuerstrom am Punkt P₃. Durch den Widerstand 48 wird vermieden, daß ein zu großer Entladestrom des Kondensa-

tors 47 oen Verstärkertransistor 39 zerstöri.

Die Zeitkonstante der Entladung des Kondensators

47 über den Verstärkertransistor 39 und den Widerstand 48 ist so gewählt, daß ihr Wer: gegenüber der Periode der Netzspannung vernachlässigbar ist, so daß

diese Filterung praktisch keinerlei Verzögerung in den Betrieb des Ankerstrombegrenzers L einfuhrt. Im Gegensatz dazu ist die Zeitkonstante der Wiederaufladung des Kondensators 47 über die widerstände 44,

48 und 42 groß gegenüber dieser Periode, so daß die «5 Begrenzung der Ankerstromstärke während einer

ausreichenden Dauer auftritt.

Micr/u I Blatt Zeichninecn

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Steuerung des Verstärkungsfaktors eines mindestens einen ersten, durch mehrere Spannungen gesteuerten Verstärkertransistor aufweisenden elektronischen Verstärkers für die Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors, dessen Ankerwicklung über einen VoIlwellengleichrichter und mindestens einen, vom elektronischen Verstärker über eine Zündeinrichtung anschnittgesteuerten Thyristor an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist, mit einer Schwellwerteinrichtung zur Erfassung der Ankerstromstärke und einem den elektronischen Verstärker steuernden Vergleicher, der eine der Istdrehzah! proportionale Istwertspannung mit einer der SoIWrehzahl proportionalen Sollwertspannung vergleicht und eine Regelabweichungsspannung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emittcrstrecke des ersten Verstärkertransistors (41) unmittelbar von der Regelabweichungsspannung ( V_b) und der Spannung an einem ersten Widerstand (42) gesteuert ist, der mit einem zweiten Verstärkertransistor (39) für die Ausgangsspannung der Schwellwerteinrichtung (A; 35 bis 38) und einem zweiten, veränderbaren Widerstand ^51) zur Beeinflussung des Verstärkungsfaktors verbunden ist, und daß der zweite, veränderbare Widerstand <51) mit seinem noch freien Anschluß an ^inem Spannungsteiler (52, 53) liegt, der einerseits übei einen Kondensator (50) und einen dritten, veränderbaren Widerstand (49) mit dem Emitter des ersten Verstärkertransistors (41) und andererseits, ebenso wie der noch freie Anschluß des ersten Widerstands (42), mit dem einen Pol einer Gleichstromquelle verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerteinrichtung (A; 35 bis 38) eine Zenerdiode (37) aufweist, welche über einen vierten und einen fünften Widerstand (38, 35, 36) ebenfalls mit dem genannten Pol der Gleichstromquelle und über einen sechsten Widerstand (40) mit der Basis des zweiten Verstärkertransistors (39) verbunden ist, dessen Kollektor-Emitterstrecke, mit einem dazu parallel liegenden RC-Filter (48, 47), in Reihe mit einem siebten Widerstand (44) und dem ersten Widerstand (42) mit beiden Polen der Gleichstromquelle verbunden ist.