-
Drehzahlregelbarer bürstenloser Gleichstrommotor Die Erfindung; besieht
sich auf einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor, dessen Ständerwicklungssträngen
über Thyristoren in zyklischer Reihenfolge die ßpeisespannung zugeführt wird und
dessen Drehzahl durch Einstellung dieser Speisespannung veränderbar ist.
-
Bei einem solchen Motor bereitet es Schwierigkeiten, während des Laufes
mit relativ kleinen Drehzahlen und dementsprechend niedriger Speisespannung den
zum Löschen der Thyristoren nötigen Löschstrom zu erhalten. Wenn man den Thyristoren
in üblicher Weise geschaltete Löschkondensatoren zuordnet, dann reich deren infolge
der niedrigen Lade Spannung ebenfalls nur niedriger Entladestrom nicht aus, die
Thyristoren zu löschen. Die naheliegende Abhilfe, nämlich die Kapazität der Kondensatoren
zu vergr6ßern, ist nicht anwendbar, da sowohl der räumliche als auch der finanzielle
Aufwand dafür als zu groß angesehen wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen,
mittels welcher auch bei Langsamlauf des Gleichstrommotors die sichere Löschung
der den Wicklungssträngen vorgeschalteten Thyristoren gewährleistet ist.
-
Erfindungsgemäß wird deshalb bei einem Gleichstrommotor der eingangs
beschriebenen Art vorgeschlagen, daß parallel zu jedem Thyristor eine Reihenschaltung
aus je einem Löschkondensator und je einer Induktivität geschaltet ist und daß die
Löschlondensatoren über Ladewiderstände mittels einer Verbindungsleitung direkt
mit der Stromquelle bzw.
-
der ihr unmittelbar nachgeschalteten Gleichrichterbrücke verbunden
sind.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 dae Schaltbild eines
Thyristormotors mit Löschkondensatoren in Stern-Schaltung, Fig. 2 eine gegenüber
Fig. 1 abgewandelte Schaltung und Fig. 3 die Schaltung der Löschkondensatoren in
Dreieck-Schaltung.
-
In der Fig. 1 ist das Schaltschema eines dreisträngigen elektronsich
kommutierten Gleichstrommotors dargestellt, dessen drei Wickungsstränge 1, 2 und
3 jeweils zyklisch mittels der von der (nicht dargestellten) Kommutierungseinrichtung
gezündeten Thyristoren 4, 5 und 6 an Spannung gelegt werden. Die Speisespannung
wird einer Gleichstroquelle bzw. dem Wechselstromnetz 7 über die nachgeschaltete
Gleichrichterbrücke 14 entnommen und über den Schalter 8 sowie die Induktivität
9 den Wicklungssträngen 1,2 und 3 zugeführt. Mittels des steuerbaren Schalters 8
wird die Speisespannung eingestellt und dadurch die Drehzahl des motors bestimmt.
Dazu ist der Schalter 8 in üblicher Weise als steuerbarer Halbleiter o. ä. ausgebildet.
Die Induktivität 9 dient zur Begrenzung das beim Tätigwerden des Schalters 8 auftretenden
Stromanstiegs.
-
Durch eine Kommutierungseinrichtung üblicher Art werden die Thyristoren
4, 5 und 6 in zyklischer Reienfolge gezündet, wonach der Strom durch den Jeweiligen
Wicklungsstrang fließt. Zum Löschen der Thyristoren ist es erforderlich, den Strom
im Thyristor null oder negativ werden zu lassen. Dazu dienen die Löschkondensatoren
10,11 und 12, welche in der Lage sind, bei Betrieb des Motors mit Nenndrehzahl und
Nennspannung einen genügend großen Löschstrom zu liefern. Läuft der Motor Jedoch
mit niedriger Drehzahl, so ist die Speisespannung ebenfalls klein und der Entladestrom
der mit dieser niedrigen Spannung aufgeladenen Löschkondensatoren würde zum Löschen
der Thyristoren nicht mehr ausreichen. Es ist deshalb eine Schaltung vorgesehen,
welche es gestattet, die L5schkondensatoren bei sämtlichen möglichen Betriebszuständen
des Motors zumindest mit der vollen Netzspannung (Spitzenspannung) aufzuladen. Über
die Verbindungsleitung 13 sind die Kondensatoren 10, 11 und 12 direkt mit der Stromquelle
bzw. der ihr unmittelbar nachgeschalteten Gleichrichterbrücke 14 verbunden, wobei
Jeweils Ladewiderstände 15, 16 und 17 den Kondensatoren vorgeschaltet sind. Die
Ladestromkrei.e werden über die zur Entladestrombegrenzung dienenden Induktivitäten
18, 19 und 20 sowie die Verbindungsleitungen 21 und 22 geschlossen.
-
Über Verbindungen 23, 24 und 25 sind die Kondensatorkreise Jeweils
mit den ihnen zugeordneten Wicklungsstrangen 1, 2 und, 3 verbunden. Die Dioden 26,
27 und 28 verhindern eine Entladung der Kondensatoren über diese Wicklungsstränge.
-
Es ist möglich, an Stelle der Induktivitäten 18, 19 und 20 einfache
ohmsche Widerstände einzusetzen, ohne daß dadurch die Funktion der Anordnung gestört
wird.
-
Die Anordnung arbeitet wie folgt: Wenn beispielsweise der im Wicklungsstrang
2 gelegene Thyristor 5 gezündet hat und der Arbeitsstrom durch diesen Wicklungsstrang
fließt,
so werden die Kondensatoren 10 und 12 mit der eingezeichneten
Polarität aufgeladen, während der Kondensator 11 eich über den Thyristor 5, den
Widerstand 29 und die Induktivität 19 völlig entladen hat. Wird nun der Thyristor
6 gezündet, so entlädt sich der ihm zugeordnete Kondensator 12 über den gestrichelt
eingezeichneten Strompfad: Verbindung 2i, Thyristor 6 in Durchlaßrichtung, Verbindungsleitung
32, Thyristor 5 entgegen der Durchlaßrichtung, Verbindung 24, Kondensator 11, Induktivität
19, Verbindungsleitung 21 und Induktivität 20. Dabei wird der Kondensator 11 vom
Entladestroh teilweise wieder aufgeladen. Infolge des entgegen der Durchlaßrichtung
des Thyristors 5 fließenden Entladestromes wird dieser Thyristor gelöscht. Nach
erfolgter Löschung wird der Kondensator 11 durch den infolge der Induktivität des
Wicklungsstranges 2 nur langsam abklingenden Arbeitsstrom und gleichzeitig durch
die Stromquelle 7 aufgeladen.
-
Da sich beide Ladespannungen addieren, erhält der Löschkondensator
11 eine effektiv höhere Spannung als durch eine Ladung, welche lediglich von der
Stromquelle 7 aus erfolgt erreicht werden kann. Die Diode 31 verhindert einen Surzschluß
der Jeweils aufgeladenen Lschkondensatoren. Die Löschvorgänge der beiden weiteren
Thyristoren 4 und 6 finden sinngemäß in der gleichen, oben beschriebenen Art statt.
Die Induktivitäten 18, 19 und 20 dienen dazu, den Stromanstieg und den Stoßstrom
beim Löschen der Thyristoren zu begrenzen. Der Widerstand 29 dient als Entladewiderstand
für denjenigen Löschkondensator, welcher sich im jeweils von Arbeitsstrom durchflossenen
Wicklungsstrang befindet.
-
Die Diode 30 ist gegebenenfalls notwendig, wenn der Schalter 8 nicht
als Halbleiter ausgebildet ist, um ein Entladen der in den ruhenden Wicklungssträngen
befindlichen Kondensatoren zu vermeiden.
-
In der Fig. 2 ist eine gegenüber der Fig. 1 insofern abgewandelte
Schaltung dargestellt, daß die Thyristoren 4, 5 und durch die zu ihnen antiparallel
geschalteten Dioden 35, 36 und 37 überbrückt sind. Dadurch wird erreicht, daß
-
entsprechend dem Beispiel zu Fig, 1 - bei eben gezündetem Thyristor 6 der Entladestrom
des L5scbkondensators 12 über die Diode 36 zum Löschkondensator 11 fließt. Es entsteht
dadurch eine Uberbrückung des Thyristors 5, welche den durch ihn fließenden Strom
so weit absinken läßt, daß er löscht.
-
Die Fig. 1 und 2 zeigen Jeweils Beispiele, bei denen die Löschenkondensatoren
und Induktivitäten im Stern geschaltet sind. Demgegenüber ist in der Fig. 3 eine
Schaltung dargestellt, bei welcher die Löschkondensatoren 41, 42 und 43 sowie die
ihnen zugeordneten Induktivitäten 44, 45 und 46 im Dreieck geschaltet sind. Dabei
ist zwischen Jeweils zwei Thyristoren auf deren Eingangsseite eine Reihenschaltung,
bestehend aus einem Löschkondensator und einer Induktivität, geschaltet. Auch hier
sind die Löschkondensatoren über die Ladewiderstände 4?, 48 und 49 mit der Stromquelle
verbunden.
-
Diese Schaltung arbeitet nach dem gleichen Prinzip, nach dem auch
die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Schaltungen arbeiten, denn auch hier wird die
magnetische Energie des Jeweils abgeschalteten Wicklungsstranges mit zur Aufladung
des zugeordneten Löschkondensators benutzt. Ist beispielsweise der Thyristor 52
durchgeschaltet und wird der Thyristor 53 gezündet, so entlädt sich der Löschkondensator
42 über die Induktivität 45, den Thyristor 53, die Verbindugsleitung 54 und - entgegen
dessen Durchlaß richtung -den Thyristor 52. Dieser wird dadurch geldßcht. Bei dieser
Schaltung kann der Entladestrom der Löschkondensatoren teX doch nicht zur Wiederaufladung
eines anderen Löschkondensators verwendet werden.
-
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf Motoren mit dreisträngiger
Wicklung beschränkt sondern kann - entsprechend etweitert - ebenso vorteilhaft bei
Motoren mit mehr als drei Wicklungssträngen angewendet werden.
-
Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Löschkondensatoren relativ
hoch aufgeladen werden, dadurch können auch bei niedrigen Motordrehzahlen mit relativ
kleinen Kondensatoren hohe Arbeitsströme gelöscht werden. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß die beim Sperren der Thyristoren auftretenden Spannungsspitzen verringert
werden.
-
Schließlich ist es auch von Vorteil, daß die beim Betrieb in den
Wicklungssträngen gespeicherte magnetische Energie zur Ladung der Kondensatoren
und damit zum Löschen der Thyristoren verwendet werden kann. Die Abwandlung gemäß
Fig. 2 hat zusätzlich den Vorteil, daß die Thyristoren nicht mit negativen Spannungsspitzen
beim Ldschvorgang belastet werden - Patentansprüche -