DE2015009A1 - Zilnd-Signal-Generator - Google Patents

Description

DR. E. WIEGAND DIPUNG. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG TELEFON₁SVSSu 2000 HAMBURG 50, « % TELEGRAMME. KAIPATENT KDNIGST«A$8E 21 0$, 3»'°

W.2414Q/7Q 4/B

The Singer Company, Elizabeth, itfew Jersey (V,St.A»)

. ZUnd-Signal-Generatoi?. ..

Die Erfindung bezieht sich auf einen rator für fin^Th^ri^öixind iei 3ax#_:_ Gesehi^ndigXeitssteu-· erung eine^ In^uktionsmators unter ;¥&rien&ung eines !thyristors verwendbar. Der öenerator gesiäsa der Erfindung ist insbesondere tiiv die Steuerung der Gfeschwindigiceit von Haushaltsapparaten und -geräten geeignet·

BeJ den heute hergestellte^ Waschmasohinen ist es erforderlich» dass die Trommel zum faschen mit niedriger Geschwindigkeit und zum Schleudern mit hoher Cresohwindigkeit angetrieben wird. Diese Geschwindigkeiten zeigen ein ünterschiedsverhältnis von etwa IQ ι 1 und werden gegenwärtig durch die Verwendung eines mit zw^i G-eschwindigkeiten arbeitenden Induktionsmotora erhalten, der zwei Sätze von Wicklungen verschiedener Polzahl hat, welche Wicklungen geschaltet werdep können» um die beiden verschiedenen erforderlichen Geschwindigkeiten der Welle zu liefern. Bei einer solchen Ausführung sind nur zwei ausgewählte Geschwindigkeiten möglich. Ma ist jedoch bekannt, dass bei dem gegenwärtigen Vorhandenaein vieler neuer Arten von Bekleidungsstücken und fasern bzw» Fäden mehrere verschiedene Wasch- und Schleuder-

geechwindigkeiten erforderlich alad, um eine Beschädigung dieser Gegenstände während des Wmichzyklus au vermeiden, und

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die Begrenzung der bekannten Systeme auf zwei keiten macht ihre fortlaufende Verwendung für moderne uaüchmaechinen unpraktisch. V/as benötigt wird» ist daner ein einfacher Stromkreis zum Liefern ausgewänlter vieschwinuigkeiten fUr Induktionsmotoren über einen weiten bereich für jede ausgewählte Wicklung, und der Zweck der Erfindung beateht darin, einen solchen Stromkreis zu schaffen.

Um die oben erläuterten Nachteile der bekannten Ausführungen zu überwinden bzw. zu vermindern, wird gemäas der Erfindung vorgeschlagen, eine Hilfswicklung unmittelbar durch einen Phaaenteiler-iondensator mit der Wechselstromleitungsspannung zu verbinden. Die Hauptwicklung ist mit der Wechselstromleitungespannung durch einen in zwei Kichtungen arbeitenden Thyristor, der in der Technik als Triac bekannt iet, verbunden, und dieser hat dit Möglichkeit, die Grosse dea Wechselströme», der der H*uptwicklung zugeführt wird, in Ansprechen auf ein geeignetes Triggersignal zu steuern. is ist ein besonderer Trig^eratromkreis entwickelt worden, der den Zeitpunkt oder die Phasenlage mit bezug auf die Wechaelleitungsapannung steuert, bei welcher das Triac in den leitenden Zustand getriggert wird. Diese Stelle kann von Hand auf eine ausgleichende Geschwindigkeit aufwärts bis zur vollen öpannungsmöglichkeit des Motors gesteuert werden und enthält eine selbsttätige üeachwindigkeitsregelung ua den Zündwinkel in Ansprechen auf ein lacho-■eter-Rückkopplungssignal vorzuverlegen oder zu verzögern, um eine beliebige ausgewählte konstante Gescnwindigkeit mit x>ezug auf reasonable. Lastveränderungen aufrechtzuerhalten.

Besondere Massnahmen werden in dem Triggerstromkreis vorgenommen, um unabhängig von der ausgewählten tfeschnindigkeit ein adäquates Anlaufmoment zu erhalten, so dass alle Lasten vom Stillstand ausgehend beschleunigt werden können.

Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise in Verbindung Mit der Zeichnung beschrieben, welche einen Induktionsmotor zeigt, der eine Geschwindig-

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ORfGlNAL INSPECTED

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keits3teuerung gemäss der üri'inaung hat.

In der Ügur bezeichnet 10 die Hauptstatorwicklung und 11 benennt die Hilfswicklung eines iinphaaen-Wechselatrüminduktionsmotora. dieser Induktionsmotor kann von iib-Ücner Ausbildung sein. Die einzigen .brfordernisse sind, dass 1.) er das erforderliche oJrehmoment bei der gewünschten maximalen 'iieacjiWindiiikeit liefert, wenn die volle V/eohselleitungospannung direkt an die laufende Wicklung 10 angylegt wird» una wenn die Hilfswicklung11 mit der vollen ieitungsspannung durch den Phasenkondensatoi 12 verbunden ist* und : . . · 2.)der Kotorwideratand so ausgewählt i3t_t dass er vergleichaweiao noch ist, so dass der Motor auf Veräntetungeii der ' an die itauptwicklung Iu angelegten bpannung geschwindigkeitaempfinalich ist. idese i-rfordernisse liegen innernalb der Kenntnis des Konstrukteurs und werden hier Iedi^licti erwähnt, um eine bekannte iype eines Motors anaudeuten, der für die Anlage gemäas der i.r$itniuiig am besten geeignet ist. ..%...' ■■'■ "ώβ ist eraiohtlich, dass der Induktionamotor ton 4er üblichen ^rt mit zwe^ (reachwlndigkei' ^n sein kann» in welchem !'al* die Wiökli^enl-O und 11 die gleiche bett uwi andere V/icklungen (nicht dargeatellt) eine dene Pölaahl haben MAa durch eiu$n zweokentsprecfaetideii Öchaltvorgang eraetat »erden können. Me l^Jo3tzahl lief?^ eine l&aximale Axbeitageeohwindigkeit, mit yelöher der. Motor bei einer gegebenen Prequens der Speiseapännuhg, wie bekannt» angetrieben werfen kanu· Weitere stabile Arbeitsgeschwindigkeiten unterhalb dieser maximalen \ieschwindigkeit und kontinuierlich bis etwa einem iünftel der maximalen Geschwindigkeit können aurcu den ßtrosiKreis der vorliegenden Erfindung mit aen gleichen Wicklungen IC und 11 erhalten werden,

"■xiin nacu zwei Eichtungen arbeitender Thyristor oder ein 3?riac 15 ist in iieihe zu der iiauptwiciclung 10 und einer dpannungsquelle b-ü einer üinphasen-Wechselspannung angeschlossen.

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BAD ORtGlNAL

-riac 13 kann von bekannter Ausbildung: sein, wie es beispielsweise auf der Seite 133 des "SCH Manual - 4. Ausgrabe", 1967, veröffentlicht durch die general electric Company, beschrieben ist, auf welche Stelle zum vollständigen Verständnis der -urfinuung- hier .aezug genommen wird, xür die Zwecke der Erfindung genügt es auszuführen, dass das x'riac 13 spannungen jeder Polarität blockieren·kann, welche an Anschlüsse 14 und 1$ angelegt sind, und Ströme in jeder Richtung leiten kann, wenn eine zweckentsprechende l'riggerspannun£ aer einen oder der anderen Polarität zwischen einem l'oranechlusa 16 und dem Anschluss 15 angelegt wird.

Lan ^rückengleichrichter 17, der Diocten lö enthält, ist durch Leitungen 19 und 20 angeschlossen und durch die Wicklung IU mit der Wechselspannungsquölle S-S verbunden und liefert an Leitungen 21 eine ungefilterte Vollwellen-uleichspannung, welche synchron zu aer Wechselspannung periodisch zu Null _t.eht. i-in Widerstand 23 und eine Zener-Diode 24, die als üblicher Hebenschlussregler angeschlossen sind, liefern an den Leitungen 22 einen festen Pegel für die Gleichspannung unabhängig von normalen Veränderungen in der Wechselspannung an der bpannungaquelle S-S.

ain Unijunction-Transistor (UJT) 25, der eine üasis uns 26 und eine Basis Zwei 27 una einen Emitter 28 aufweist» ist mit den Leitungen 21 und 22 durch Widerstände 29 und 30, einen Kondensator 31 und der Primärwicklung 32 eines Impulstransformator 33 verbunden, um einen üblichen Relaxations-üntspannungs-Oszillatorenkreis zu bilden, .bin sacher Stromkreis ist auf Seite 46 dee ^MSCJR Manual, 2. Ausgabe", 1961, veröfientlicht durch die General electric Company, beschrieben und dargestellt. &b genügt, auszuführen, dass der Kondensator 31 durch den Widerstand 29 auf eine Spannung an dem .emitter periodisch aufgeladen wird, bei welcher Spannung der iransistor 25 leitend wird, um den Kondensator 31 zu entladen und einen Stroasspule durch die Wicklung 32 hindurchgehen lässt, welcne einen Trigger-Spannungeimpuls

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in der Sekundärwicklung 34 induziert, welcher an dag Tor 16 und den Anschluss 15 angeschlossen ist, um das Triac 13 in den leitenden Zustand zu triggern..Die Zeit, die für die Spannung an dem Kondensator 31 benötigt wird, um den Triggerpegel des Transistors 25 zu erreichen, wird in üblicher Vifeise von Hand gesteuert, indem der Wert des Widerstands 29 verändert wird, um die Bö-Aufladungs-Zeitkonstante zu verändern»

i'Ür den Stromkreis der Erfindung ist es jedoch wesentlich, dass diese Aufladungszeit für den Kondensator 31 zu der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit in Beziehung gebracht wird, so dass die Geschwindigkeit selbsttätig geregelt werden kann, und der Stromkreis zur Schaffung dieser funktion wird nachstehend beschrieben*

.Bin Transistor 35 der NPN-Type ist mit seinem Kollektor 36 mit der gemeinsamen Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 29 und dem Kondensator 31 verbunden, und sein emitter 37 ist durch einen Widerstand. 38 mit der anderen Seite des Kondensators 31 verbunden» Wie nachstehend beschrieben wird, wird der Transistor 35 über den aktiven Bereich von Abschaltung bis zur Sättigung gesteuert und liefert mit dem Widerstand 38 einen veränderlichen Nebenschlusswiderstand um den Kondensator 31 herum und steuert auf diese Weise das Ausmass der Aufladung des Kondensators 31. ! ■

Der Transistor 35 wird durch die positive Spannung Vb gesteuert, welche an seine basis 29 angelegt wird, und wird, wenn diese Spannung ansteigt, mehr gegen Sättigung gebracht. Die Spannung Vb wird so ausgewählt, dass sie auf die tatsächliche Wellengeschwindigkeit des Motors durch folgenden Stromkreis anspricht.

Ein üblicher Geschwindigkeitsmesser 40, der durch den Induktionsmotor angetrieben wird, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, liefert an Leitungen 41 und 42 eine Ausgangs-Weohselspannung, welche zu der Motorgeschwindigkeit

ORIGINAL JNSPEOTED

proportional ist. .uieae üpannung wird clurcn einen VollwelJen-BrUcKengleichricnter 43 gleichgerichtet, und sein uleichytroinausgang wird durch Leitungen 44 una 45 an ein Potentiometer 46 angelegt, das einen uleitkontakt 47 hat. ain üilterkondeneator 48 filtert die tfellenKomponente aus, ao dass ctie Spannung am Punkt 47 eine gefilterte Gleichspannung ist, welcae eich mit der Motorengeschwindi_t,keit proportional verändert. Diese Spannung wird durch einen utrombegrenzungawiderstand 49 an die .oasis 39 des Transistors 35 angelegt und ist die oben genannte St euer spannung Vb.

ver oben beschriebene Stromkreis arbeitet auf folgende Art und Weise.

wenn der Motor stillstent, wird durcn den ^eschwindiglceitsmeaser 4ü Keine Spannung erzeugt, und der !transistor 35 ist abgeschaltet, und daher wird für den Strom um den Kondensator 31 herum kein liebenschlussweg geschaffen. Unter diesen Umständen wird die Zeit, welche genommen wird zum Aufladen des Kondensators 31, um auf den 'i'riggerpegel dea Unijunction-lransistors 25 durch den KC-Wert des Widerstandes 29 und den Kondensator 31 bestimmt und wird zweckvoll sehr kurz gemacht, so dass durch den Impulstransformator 33 an das Tor 16 früh in jeder Halbperiode der Leitungsspannung ein Triggerimpula angelegt wird· Das Triac 13 wird daher in jeder Halbperiode früh in den leitenden Zustand getriggert, daher hat beim Anlauf die Hauptwicklung 10 im wesentlichen die volle Leitungsspannung und erzeugt ein maximales Anlauf moment. üis ist erkennbar, dass dieser Zustand von der Stellung des Gleitkontaktes 47 unabhängig ist, und letzterer wählt die ialancierungsgeachwindigkeit aus, bei welcher der Motor läuft, wie nachstehend erläutert wird. Wenn der Motor sich bei einer gegebenen Einstellung des Gleitkontaktes beschleunigt, erhöht sich die Spannung Vb und bewirkt, dass der transistor 35 fortlaufend sich erhöhend leitend wird. Dieses Arbeiten bringt den Strom um den Kondensator 31 herum in Nebenscalusa und verzögert das i'rig-

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BAD ORIGINAL

fern de a "Jnijunction-iransistors 25 in jeder Halbperiode", so dass der Lünuwinkel des "Triac 13 allmählicu verzögert wird, i;itä eine aeschwindi₍ keit erreicht ist, bei welcher der durcn das xriac 13 an die Wicklung Iu angelegte Wechselstrom _£-eraae ausreicht, um bei dieser Geschwindigkeit das ^fclustunfBmomei.t zu liefern, dieses repräsentiert eine stabile Arbeitsgeschwindigkeit, weil jede Veränderung in der geschwindigkeit von diesem Wert durch den Geschwindigkeitsmesser 4C angezeigt wird,· der die bpannung Vb ändert, um den Zündwinkel des i'riac 13 vorzuverlegen oder zurückzuverlegen, wie es erforderlich ist, um die Geschwindigkeit wiederum auf inren ursprünglichen Wert zu bringen. Dies ist die aeschwindiikeitssteuerfunktion des Stromkreises und ist zurr. Herstellen einer verschiedenartigen stabilen Geschwindigkeit für jede verschiedene ausgewählte Stellung des GleitkcntaKtes 47 wichtig.

^s ist ersichtlich, dass ein grosser Wert von Vb einer groseen l.ebenschlusswirkung durch den'Transistor 35 entspricht, und daher ergeben verzögerte 2ündwinkel für das 'xriac 1;> niedrigere Ausgleichsgeschwindigkeiten für den Llotor. i'öiin daher aer GleitKontakt 47 gegen das untere oder schnelle .u;ue des Potentiometers 46 vorbe?.egt wird, wird dadurch ein kleineres Vb je Umdrenuiig pro Iilinute ausgewählt und daher schnellere Ausgleichsgeschwindi^keit für den Motor, und wfci.r. aagegen der Gleitkontakt 47 gegen das obere oder langsame ^nde des Potentiometers 4ö bewegt wird, wird ein grösseres *b je Umdrehung pro Minute ausgewählt und daher langsamere ualancierungsgescnwindigkeiten.

i-s ist ersichtlich, dass die maximale Geschwindigkeit durch die vollen opannungsmöglichkeiten des Motors begrenzt ist, und dass minimale Geschwindigkeit durch das Laufdrehmoment bei niedriger"Spannung begrenzt ist, dass jedoch das Anlaufdrehmoment stets gross und unabhängig von der ausgewählten Geschwindigkeit ist.

is wurde gefunden, dass mit einer Geschwindigkeitssteu-

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BAD ORIQINAt.

erung gemäsa der .Lrfinching Übliche Wechselstrom-Induktionsmotoren Über einen selektiven stabilen treschwindigkeitsbereich bie zu 5*1 betätigt werden können.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   (l^Zünd-Signal-Generator für einen Thyristor einschliesslieh einer Schaltvorrichtung, einer Widerstands-Kapazitäts-Kombination, welche die Schaltvorrichtung in den leitenden Zustand triggert, wenn die Spannung des Kondensators einen vorbestimmten Wert erreicht, sowie Mitteln zum Anlegen des Ausganges der Schaltvorrichtung an das Tor des Thyristors als Triggerimpuls, gekennzeichnet durch einen Steuertransistor {35}, dessen Kmitter-Kollektor-7/eg (36, 37) einen Nebenschluss an dem Kondensator (31) bildet, und eine Vorrichtung (40 bis 48) zum Anlegen einer ausgewählten Gleichspannung an den .Steuertransistor (35), um die Impedanz des Nebenschlusses zu steuern.
2. 2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (25) ein Unijunction-Transistor ist.
3. 3. Generator nach Anspruch 1 oder 2 für einen in Serie zu der Hauptwicklung eines Induktionsmotors angeschlossenen Thyristor parallel zu einer V/echselspeisequelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40 bis .48) zum Anlegen einer ausgewählten trie ich spannung Teile (40 bis 45, 48} enthält, um eine der Geschwindigkeit des Rotors proportionale Gleichspannung abzuleiten und Stellteile (46, 47) zum Auswählen eines Teiles dieser letztgenannten GrI eich spannung vorgesehen sind.
4. 4. Generator nach Anspruch 3r dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40 bis 45» 48) zum Ableiten einer Gleichspannung einen durch den Motor angetriebenen Tacho-Generator (40) enthält.
5. 5· Generator nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch die Kombination eines Induktionsmotor und eines Thyristors (13) in Serie zur Hauptwicklung (10) des Motors.

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6. 6. Kombination nach ünaprucn 51 dadurch ^"t;Jienx.::öicnxiet, daas der Thyristor (13) ein getrig£;erter zweiseitig arbeitender Thyristor ist.
7. 7. Kombination nach Anspruch 5 oder 6, uudurcri :;exennzeichnet, dasa der Motor eine HilfswicKlung '11) hat, welche mit einem Kondensator (12) dauernd in öerie vertanien ist una gleicazeitig mit der Hauptv/icKlun^ (lJ) mit ier Wechselspaxinungs-opeisequelle verbindbar ist.

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