DE19940409A1

DE19940409A1 - Drehmomentregelschaltung für Phasenanschnittsteuerungen von Elektromotoren

Info

Publication number: DE19940409A1
Application number: DE1999140409
Authority: DE
Inventors: Alwin Boehm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2001-03-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentregelschaltung für Phasenanschnittsteuerungen von kleinen Elektromotoren, z. B. Handbohrmaschinen. DOLLAR A Diese Schaltung ist besonders für den niedrigen Drehzahlbereich bis ca. 1000 U/min sehr vorteilhaft, weil darin bis über das Fünfzigfache des Drehmomentes gegenüber herkömmlichen Phasenanschnittsteuerungen erreicht werden kann. DOLLAR A Mit dieser Schaltung wird die belastungsabhängige Stromaufnahme des Motors zur Regelung des Phasenanschnittwinkels ausgenützt. Bei zunehmender Stromaufnahme in Folge zunehmender Motorbelastung wird der Phasenanschnittwinkel verkleinert, womit sich die Leistung und damit das Drehmoment, bei annähernder Beibehaltung der eingestellten Drehzahl, erhöht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentregelschaltung für Phasenanschnittsteuerungen von Elektromotoren mit Drehzahl stabilisierenden Eigenschaften bei Belastungsänderungen.

Kennzeichnend dafür ist, dass der voreingestellte Phasenanschnittwinkel der Versorgungsspannung des Elektromotors, mit dem gleichzeitig seine Drehzahl bestimmt wird, belastungsabhängig, mit zunehmender Belastung verkleinert und mit abnehmender Belastung vergrößert wird, womit im Prinzip die Leistung und damit das Drehmoment geregelt wird, wobei die voreingestellte Drehzahl in großem Maße konstant bleibt. Ferner ist dafür kennzeichnend, dass die Schaltung in einem Zusatzgerät aufgebaut zwischen Netzsteckdose und Verbraucher, z. B. Handbohrmaschine mit oder ohne Phasenanschnittsteuerung (Drehzahlregelung), mit unveränderter Anschlusskonfiguration des Verbrauchers, zwischengeschaltet werden kann.

Diese Art von Regelung ist besonders bei solchen Motoren vorteilhaft von denen auch bei niedriger Drehzahl bei großen Belastungsänderungen, z. B. Handbohrmaschinen, annähernd konstante Drehzahlen gefordert werden.

Zur Zeit sind keine Phasenanschnittsteuerschaltungen mit belastungsabhängiger Drehmomentregelung für Elektromotoren nach erfindungsgemässer Art bekannt. Die z. Z. bekannten Maschinen, z. B. elektrisch betriebene Handbohrmaschinen, deren Drehzahleinstellung mittels Phasenanschnittsteuerungen erfolgt besitzen bei niedrigen Drehzahlen ein verhältnismäßig sehr niedriges Drehmoment in Folge dessen die Maschine schon bei kleiner Belastung zum Stillstand kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit sehr wenig Aufwand, Anwendern von elektrisch getriebenen Maschinen, z. B. Handbohrmaschinen, Stichsägen usw., die Arbeit mit diesen Maschinen auch bei niedrigen Drehzahlen und stark unterschiedlichen Belastungsänderungen, ohne manuelle Drehzahlkorrektur, mit in großem Maße stabiler Drehzahl zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man wie in Bild 1 dargestellt, bei einer normalen Phasenanschnittsteuerung, die als bekannt vorausgesetzt wird, an einem Widerstand R3, der im Strompfad des Elektromotors liegt, eine von der Belastung des Motors abhängige Spannung gewinnt die als Regelspannung zum Phasenanschnitt des Triac's verwendet wird. Diese jeweilige Halbwellenspannung wird mit der Primärwicklung eines Transformators, hier T1, abgegriffen und mit der Sekundärwicklung mit umgekehrter Polarität gegenüber der jeweils aktuellen Phase auf den Phasenschieberkondensator C3 geschaltet. Dabei liegt die Sekundärwicklung in Serie zu dem Drehzahlregler P1. Das Größenverhältnis von R3 zum Übersetzungsverhältnis vom Transformator T1 bestimmt dabei in Zusammenwirkung mit der Größe des Phasenschieberkondensators C3 und der Höhe der Triggerspannung der Triggerdiode Td die Größenordnung der Regelung. Bei einem mit 230 V/50 Hz betriebenen Motor mit einer Leistung von 450 W, einem R3 von 2,2 Ohm, einem Phasenschieberkondensator C3 = 82 nF und einer Triggerspannung der Triggerdiode von 28 V kann ein handelsüblicher Netztransformator mit primär 230 V, sekundär 12 V für eine sehr anspruchsvolle Regelung verwendet werden. Die mit dem Transformator T1 dem Phasenschieberkondensator C3 zugeschaltete Spannung wird dabei bei jeder Halbwelle zu der mit dem Widerstand R4 und dem Drehzahlregler P1 eingestellten Spannung addiert und beeinflusst somit die Aufladezeit des Phasenschieberkondensators. Nach dem die zugeschaltete Regelspannung mit umgekehrter Polarität gegenüber der laufenden Halbwelle erfolgt, wird diese Beeinflussung bei der jeweils folgenden der laufenden Halbwelle wirksam. Wird nun der Stromfluss des Motors mit zunehmender Belastung größer, dann wird auch die an R3 abfallende und über T1 dem Phasenschieberkondensator C3 zugeschaltete Spannung verhältnismäßig größer und umgekehrt wodurch sich die Aufladezeit von C3 bis zum Triggerpegel der Triggerdiode Td verkürzt oder verlängert, das heißt der Phasenanschnittwinkel wird verkleinert oder vergrößert. Die Triggerdiode die mit Erreichung des Triggerpegels durchgeschaltet wird triggert somit den Triac Tri bei belastetem Motor zu einem früheren Zeitpunkt als bei unbelastetem Motor was zu einem früheren Phasenanschnitt mit größerer Leistung und damit zu einem höheren Drehmoment führt, wobei die voreingestellte Drehzahl in großem Masse konstant gehalten wird.

Claims

Drehmomentregelschaltung für Phasenanschnittsteuerungen von Elektromotoren dadurch gekennzeichnet, dass erfindungsgemäss in den Strompfad des dem Elektromotor steuernden Triac's ein Widerstand geschaltet ist an dem ein von der Belastung des Motors abhängiger Stromfluss eine sich damit ändernde Spannung erzeugt die mit einem Transformator primärseitig abgegriffen, sekundärseitig zwischen Phasenschieberkondensator und Drehzahlregelwiderstand geschaltet ist, wobei die Polarisierung des Transformators so ausgerichtet ist, dass der Phasenschieberkondensator mit der aus dem Transformator gespeisten Spannung bei jeder Halbwelle mit umgekehrter Polarität gegenüber der aktuellen Phase geladen wird wodurch für die jeweils folgende periodische Halbwelle eine von dieser Ladung beeinflusste zeitliche Einstellung des Triggerzeitpunktes der Triggerdiode mit daraus resultierendem Phasenanschnittwinkel, der sich bei einer Belastung des Motors verkleinert, zur Ansteuerung des Triac's zur Leistungs- und damit Drehmomentregelung, verwendet wird.