DE1966386A1

DE1966386A1 - Einrichtung zur impulssteuerung eines gleichstrommotors

Info

Publication number: DE1966386A1
Application number: DE19691966386
Authority: DE
Inventors: Frank Manners
Original assignee: Lansing Bagnall Ltd
Current assignee: Linde Material Handling UK Ltd
Priority date: 1968-07-01
Filing date: 1969-06-30
Publication date: 1973-01-11
Also published as: SE388089B; IE33179B1; BE735414A; DK136128C; NL144796B; JPS5033205B1; DK136128B; AT294254B; NL6910021A; AT299390B; US3601658A; ES368953A1; NO130525C; IE33179L; JPS5136443B1; GB1255933A; DE1966386C3; SE362175B; DE1933139A1; NO127889B

Description

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DR.-ING, RfCHARD GLAWE · DIPWNG. KLAUS DELFS -DrPL-PHyS₁DR₁WALTERMOLL

MÜNCHEN HAMBURG MÜNCHEN

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A 15

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LANSING BAGNALL LIMITED Basingstoke/England

Einrichtung zur Impulssteuerung eines Gleichstrommotors

. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Impuls-" Steuerung eines Gleichstrommotors mit einem zwischen diesem und einer Gleichstromquelle angeordneten_r durch Steuerimpulse steuerbaren Thyristor. ."'.--

Mit einer derartigen Einrichtung ist durch Beeinflussung der dem Thyristor zugeführten Steuerimpulsfrequenz eine kontinuierliche und verlustfreie Steuerung der Motorrirehzahl bzw. -leistung möglich. Der einmal durch einen ."■jkeuerirnpuls gezündete leitfähige Zustand des. Thyristors

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bleibt bestehen, bis er durch ein gesondertes. Löschsignal beendet wird, wozu meistens ein weiteres, ebenfalls durch Steuerimpulse steuerbares Löschthyristor vorgesehen ist. Üblicherweise folgt jedem Steuerimpuls für den Hauptthyristor ein Steuerimpuls für den Löschthyristor in konstan-" tem zeitlichen Abstand, so daß die Dauer der Stromimpulse durch den Motor konstant ist. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, mit veränderbarer Dauer der Motorstromimpulse zu arbeiten, insbesondere wenn besonders hohe Drehmomente erzielt werden sollen. Es besteht dann jedoch die Gefahr einer Überbelastung des Motors. Die Erfindung sieht deshalb eine Sicherungseinrichtung vor, die insbesondere dann wirksam werden soll, wenn aus irgendeinem Grund die rechtzeitige Löschung des gezündeten Hauptthyristors ausbleiben sollte. -

Gemäß der Erfindung ist eine Einrichtung der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch mindestens ein von einer Relaisspule gesteuertes Kontaktpaar, das nur bei Erregung der Relaisspule den Stromfluß durch den Motor herstellt, wobei die Erregung der Relaisspule von der am Thyristor anliegenden Spannung abhängt, und durch auf den Stromfluß in der Relaisspule ansprechende Löscheinrichtungen, die den leitfähigen Zustand des Thyristors beenden, wenn der Stromfluß in der Relaisspule unter den für das Schließen des Kontaktpaares erforderlichen.Wert absinkt.

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Hierdurch wird, erreicht, daß bei zu langer Dauer des Stromflusses durch den Thyristor sowohl der MotorStromkreis zwangsläufig unterbrochen als auch die Löschung des leitfähigen Zustandes des Thyristors herbeigeführt wird.

Vorzugsweise ist ein Widerstand in Serie zur Relaisspule geschaltet,und.es sind auf den Spannungsabfall am Widerstand ansprechende Einrichtungen vorgesehen, um bei niedrigem Spannungsabfall den Durchlaß eines Steuersignals zum Thyristor zu verhindern.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert, die in Fig. 1 den Motor und. Steuerteil und in Fig. 2 den Impulserzeugungsteil der Einrichtung zeigen.

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Fig. 1 zeigt eine Batterie 1, deren positive und negative Klemme mit einer positiven Leitung 2 bzw. einer negativen Leitung 3 verbunden sind. Ein Reihenschlußmotor mit einem Läufer 4' und einer Feldwicklung 5 liegt in Serie mit einer aus einer einzigen Schleife bestehenden -Wicklung 6, einem Hauptthyristor 7 und der Primärwicklung 8 eines Transformators zwischen den Leitungen 2 und 3. Zwei Schütze mit Schaltkontakten 9 und 10 sind vorgesehen und so angeordnet, daß sie den Stromfluß durch die Feldwicklung 5 steuern. Wie man aus der Zeichnung erkennt, fließt kein Strom durch den •Motor, wenn beide Schütze gleichzeitig erregt oder in Ruhe sind (wie dargestellt). Die Drehung des Läufers hängt davon, ab, welches einzelne Schütz erregt wird* was durch Schließen eines der beiden Schalter 11 oder 12 geschieht.

Die Spule 13 oder 14 des ausgewählten Schützes wird parallel zum Hauptthyristor 7 erregt; genauer gesagt, parallel zu einem Kondensator 15, der mit der Kathode des Hauptthyristors 7 und der Kathode einer Diode 16 verbunden ist, deren Anode mit der Anode des Hauptthyristors 7 ve bunden ist. Somit wird die Spule 13 oder 14 nur dann ve

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erregt, wenn der Hauptthyristor 7 nicht leitend ist.

Wenn der Hauptthytfistor 7 leitend wird, fällt der Strom, durch die Spule 13 oder 14 ab: Normalerweise wird der Hauptthyristor nach kurzer Zeit wieder nicht leitend gemacht. Wenn dies aber nicht der Fall ist, fällt die an einem Widerstand 17 erzeugte Spannung unter einen vorbestimmten Wert ab; hierdurch wird, wie im folgenden noch erläutert wird, der leitfähige Zustand des Hauptthyristors beendet. Die Geschwindigkeit des Stromabfalles wird durch entsprechende Haltekreise 13a oder 14a und eine parallel zum Kondensator 15 liegende Freilaufdiode 68 stark ver-. zögert.

Der Motor kann angelassen werden durch Schließen der ^Kontakte 18a, 18b eines SchaltSchlosses, so daß Strom durch einen Vorwiderstand 18, den Läufer, die Diode 16 und die Spule 13 oder 14 (je nach dem, ob Schalter 11 oder 12 geschlossen ist) fließt. Zwei Freilaufdioden 19 und 20 sind in Stromschleifen, die auch den Motor enthalten, angeordnet und sorgen dafür, daß Strom im Motorstromkreis auch während solcher Perioden fließen kann, in denen der Motor nicht von der Batterie 1 gespeist ist.

Wenn der Hauptthyristor 7 leitend wird, fließt Strom im Motorstromkreis so lange, bis der Hauptthyristor n: ^

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leitend gemacht wird. Die oben erwähnte Löscheinrichtung besteht aus einer bekannten Anordnung mit einem Löschthyristori 21, dessen Anode" durch einen "kommutierenden" Kondensator 22 mit der Anode des Hauptthyristors 7 gekoppelt' ist. Die Anode des Löschthyristors 21 ist über eine Diode und die Sekundärwicklung 24 des Transformators 25, dessen, Primärwicklung- die Wicklung 8 ist, mit der negativen Leitung 3 verbunden.

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Wenn der Hauptthyristor 7 leitend wird, wird der Löschthyristor 21 nicht leitend gemacht, und der Kondensator nimmt eine entsprechende Spannung an, die durch die Wirkung des Transformators 25 in Abhängigkeit von einem durch seine Primärwicklung 8 laufenden Stromimpuls verstärkt wird: Die Ladung auf den Platten des Kondensators wird durch die Diode 23 eingefangen. Wenn der Löschthyristor 21 leitend wird, wird der starke Potentialabfall an seiner Anode 26 durch den Kondensator 22 auf die Anode des Hauptthyristors 7 über- w tragen, welcher daraufhin nicht leitend wird. Der umgekehrte Vorgang spielt sich ab, wenn der Hauptthyristor 7 nicht leitend wird.

Wie erwähnt, wird durch die Zufuhr eines Steuersignales zum Hauptthyristor 7, das diesen leitend macht, gleichzeitig die Zufuhr eines Löschsignales, welches den Löso/.-thyristor 21 leitend machen würde, verhindert.

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In Fig. 2 ist der übrige Teil der Steuereinrichtung

gezeigt, der mit der Schaltung gemäß Fig. 1 über die gemeinsamen Punkte 62, 63, 64, 65, 66 und 67 gekoppelt ist.

Die Steuersignale bestehen aus abwechselnd erzeugten, positiven Impulsen an den Ausgängen 27 und 28 eines instabilen Multivibrators .29. Der Multivibrator ist asymmeti^isch; die positiven Impulse am Ausgang 27 sind wesentlich kürzer als die am Ausgang 285 das Verhältnis kann in der Größen-Ordnung 1s8 liegen. Der Ausgang 27 führt über eine glättende RC-Schaltung 30 und einen Kondensator 31 zu einem Widerstand 32, der einen Teil eines Spannungsteilers bildet, -zu dem auch eine Wicklung 33 und ein Widerstand 34 gehören, wobei zu letzterem ein Kondensator 35 parallel liegt. Die Wicklung 33 ist auf einen Schenkel eines sättigb'aren Mag-.netkernes 36 gewickelt, wobei auf einem änderen Schenkel dieses Kernes die aus einer Schleife bestehende Wicklung 6 angeordnet ist. Wenn der Kern 36.gesättigtist-, ist die Impedanz der Wicklung 33 niedrig, und der Durchgang eines Steuersignales an dem Spannungsteiler vorbei „zu dem Hauptthyristor wird unterbunden. Die zur Sättigung erforderliche Stromstärke des Lauferstromes kann verändert werden durch Verändern der Stellung eines beweglichen Permanentmagneten 37 im Magnetkreis des Kernes 36. .

Wenn die Impedanz der Wicklung 33 verhältnismäßig· hoch

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ist, kann ein positiver Impuls vom Ausgang 27 zu einer Triggerschaltung 38 gelangen, die aus zwei Transistoren

39 und 40 besteht. Der Kollektor des zweiten Transistors

40 ist über einen Widerstand 41 und einer Diode 42 mit der Steuerelektrode des Hauptthyristors 7 verbunden. Der Hauptthyristoi-cTT wird leitend gemacht mittels eines Zündimpulses,

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der erzeugt wird in Abhängigkeit von der vorderen Flanke des entsprechenden positiven Impulses vom instabilen Multivibrator, und der langer ist als dieser positive Impuls aufgrund der positiven Rückkopplung über einen Kondensator

Positive Impulse, die am Ausgang 28 auftreten, werden = einer Triggerschaltung 43 zugeführt, die im wesentlichen aus zwei Transistoren 44 und 45 besteht, wobei der Kollektor des Transistors 45 mit der Steuerelektrode des Lösc.'_- ^thyristors 21 verbunden ist. Zündimpulse werden erzeugt in Abhängigkeit von den Vorderflanken der entsprechenden positiven Impulse am Ausgang 28. Die Impulse vom Ausgang 28 können jedoch vor Erreichen der Triggerschaltung 43 abgeleitet werden, wenn ein Steuertransistor 46 leitend wird. Der Steuertransistor 46 ist mit seinem Kollektor an dem Eingang 47 der Triggerschaltung 43 gekoppelt und mit seinem Emitter mit einer negativen Leitung 48 verbunden (die zusammen mit einer positiven Leitung 49 die Spannung für die Schaltung gemäß Fig; 2 liefert), während seine Basis über einen Widerstand 50 mit der negativen Leitung 48 und

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außerdem mit dem Kollektor des Transistors 40 verbunden

.Wenn somit der Hauptthyristor 7 leitend wird, wird auch der Transistor 46 leitend"und die Zufuhr des nächstfolgenden Löschsignales zur Triggerschaltung 43 (und damit zum Löschthyristor 21) wird verhindert. Zu dem Zeitpunkt, in dem normalerweise der Steuerimpuls für den Löschthyristor' 21 erzeugt werden würde, ist ein Steuerimpuls für den Hauptthyristor 7 noch vorhanden und der Transistor 46 ist noch leitend.

Ein Kondensator 51 und eine Zenerdiode 52 halten die Spannung zwischen den Leitungen 48, 49 konstant. Wenn aus irgend.einem Grunde diese Spannung zu stärk abfallen sollte, können die Steuersignale vom Ausgang 27 die Triggerschaltung 38 nicht mehr erreichen, da sie über die Dioden 53, abgeleitet werden, von denen die Diode 54 mit dem gemeinsamen Punkt einer Zenerdiode 55 und eines Widerstandes 56 verbunden ist, die in Serie zwischen den Leitungen 48 und 49 liegen. Hierdurch wird der Durchgang von Steuerimpulsen zu geringer Stärke verhindert und damit eine Beschädigung des Hauptthyristors 7 vermieden (und ebenso das Zünden des Hauptthyristors 7 ohne Zündung des Löschthyristors 21, da beide Thyristore im allgemeinen verschiedene Kennlinien haben).

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Eine negative Rückkopplung wird vom-Kollektor des Transistors 40 über einen Kondensator 57 einer Diode 58 und einem Widerstand 59· an den Kondensator 35 gelegt, der dementsprechend aufgeladen wird, wodurch die Induktanz der Wicklung 33 effektiv vergrößert wird.

Die Rückkopplung ist proportional zur Übertragungs₇ frequenz der Steuerimpulse: Für eine gegebene Einstellung ~ des Magneten 37 nimmt die Rückkopplung entsprechend der Leistungsaufnahme des Motors zu. Hierdurch wird die Verwendung eines kleineren Thyristors für eine gegebene Ausgangsleistung ermöglicht und ein größeres Maß an Steuerung des Motors erzielt.

Der Widerstand 17 ist über eine Diode 60 mit der rech-.ten Seite 61 des Widerstandes 32 verbunden. Wenn die Spannung am Widerstand 32 zu niedrig ist,₌ist das Potential auf. der Seite^ei zu niedrig, so daß die Schaltung 38 nicht ge-P triggert werden kann. Dementsprechend wird das nächste Löschsignal nicht unterdrückt und der Hauptthyristor 7 wird nicht-leitend gemacht. · .

Die Funktionen der nicht im einzelnen beschriebenen passiven Schaltelemerte sind ohne weiteres ersichtlich.

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Claims

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P a t ent a η s ρ r ü c h e

M.J Einrichtung zur Impulssteuerung eines Gleichstrommotors mit einem "zwischen diesem und einer· Gleichstromquelle angeordneten, .durch Steuerimpulse steuerbaren Thyristor, g e kenn ze i c h η <e t durch mindestens ein von einer Relais spule . (13 "bzw. 14)" gesteuertes Kontaktpaar (9 bzw. 10), das nur bei Erregung der Reiaisspule den Stromfluß durch den Motor (4, 5) herstellt, wobei die Erregung der Relaisspule von der am Thyristor (7) anliegenden Spannung abhängt, und durch auf den Stromflüß in der Reiaisspule ansprechende Löscheinrichtungen (17> 32, 38$ 21), die den leitfähigen Zustand des Thyristors (7) beenden, wenn der Stromfluß in der Relaisspule unter den zum Schließen des Kontaktpaares erforderlichen Wert absinkt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß ein Widerstand (17) in Serie zur Relaisspule (13 bzw. 14) geschaltet ist und daß auf den Spannungsabfall am Widerstand (17) ansprechende Einrichtungen vorgesehen sind, um bei niedrigem Spannungsabfall den^Durchlaß eines Steuerimpulses zum Thyristor (7) zu verhindern.

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