DE2049742A1 - Halbleiter Motorsteuerung - Google Patents

Description

• Halbleiter-motorsteuerung. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiter-Steuerung für einen motor oder einen anderen Verbraucher.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Halbleiter-Steuerung für einen Elektromotor ader einen äquivalenten Verbraucher ansprechend auf Veränderungen der Spannung in der Spannungsquelle als auch ansprechend auf Veränderungen des unmittelbar an den motor angelegten Stromes vorzusehen, wobei die motorsteuerung einen Wecheelstromkreis umfasst, der zur Verbindung mit einer Wechselstromquelle und zum im wesentlichen Selbstkorrigieren der Veränderungen der Spannung angeordnet ist, und welche auch eine Vorrichtung zum Kompensieren der Veränderungen des an den motor angelegten Stromes in direkter Verbindung mit der Wechselstromquelle umfasst0 Die auf die Stromueränderungen ansprechende Anordnung hat dabei die Steuerung in direkter Gegenwirkung auf Spannungsänderungen in dem Wechselstromkreis von der Spannungsquelle auszuüben. Ferner soll die motorsteuerung einen Gleichstromkreis und einen Motor (beispielsweise einen Universalmotor) oder einen äquivalenten Verbraucher enthalten und die Spannungssteuerung soll durch den Wechselstromkreis und die Stromsteuerung durch den Gleichstromkreis ausgeübt werden. Desweiteren soll eine auf die Wechselstromquelle ansprechende Anordnung vorhanden sein, um die Veränderungen des Wechseletromes, gemessen in dem Wechselstromschaltkreis, zu steuern und eine zusätzliche Steueranordnung, die auf den Strom in dem Gleichstromschaltkreis anspricht, in welchem die von der Gleichstromsteuerung erhaltenen Impulse entgegengesetzt den von der Wechselspannungssteuerung erhaltenen Impulsen sind0 Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben0 Es zeigt: Fig. 1 ein Schaltbild, das eine bevorzugte Form der Erfindung umfasst; Fig. 2 ein Schaltbild, das eine modifizierte Form der Erfindung enthalt; Fig. 3 ein Schaltbild eines Teiles einer modifizierten Schaltung, und Fig, 4 eine Schaltbildeinzelheit, die bestimmte Elemente der Schaltung von Fig. 1 enthält.
• In Fig. 1 der Zeichnungen ist ein Schaltbild einer bevorzugten Form der Erfindung dargestellt.
• Die Schaltung enthält als Hauptbestandteile einen Hauptschaltkreis io uhd einen Steuerschaltkreis 12, wobei diese Schaltkreise allgemein bezeichnet sind, obwohl die komplette Schaltung Elemente umfasst, die in beiden Schaltkreisen enthalten sind. Der Hauptechaltkreie lo selbst umfasst einen Wechsslstromschaltkreis 14 uhd einen Gleichstromschaltkreis 16. Der Weshselstromschaltkreis 14 enthält Leiter 16, 20, die mit einer Wechselstromquelle 22 verbunden sind0 An den Leitern 16, 20 ist eine Primärspule 24P eines Transformators 24 angeschlossene An den Leitern ist ebenfalls ein BtUckengleichrichter 26 ahgeschlossen, der Gleichstrom (oder einseitig gerichteten Strom, siehe unten) an ein Nebenschlussfeld 28 eines motors 30 liefert, der ein Hauptfeld 32 aufweist.
• In einem der Leiter, z. B. 20, ist eine Röhrenanordnung 34 enthalten, welche gegensinnig gepolte Röhren oder siliziumgesteuerte Gleichrichter 36, 38 von hoher Strombelastbarkeit umfasst, deren Torsteuerung durch Sekundärspulen 40 S, 425 von Aufwärtstransformatoren 40, 42 gesteuert wird.
• Zwischen dem Wechselstromschaltkreis 14 und dem Gleichstromschaltkreis 16 ist ein weiterer Brückengleichrichter 44 angeschlossen. Vor der Ausgangsseite der Gleichrichter führen zusätzliche Leiter 46, 48, welche zu dem motor 3c führen, wobei einer der Leiter, zO B. 46, das oben angeführte Hauptfeld 32 des motors enthält.
• Der Steuerschaltkreis 12 umfasst Leiter So, 52, die an einer geeigneten Wechselstromquelle angeschlossen sind, zweckmässigerweise an dem Transformator 24, der für diesen Zweck eine Sekundärspule 24 S umfassts An den Leitern 50, 52 sind Leiter 54, 56 angeschlossen, in welchen Primärspulen 40P und 42P der Transformatoren 40, 42 angeordnet sind. In diesen Leitern sind auch siliziumgesteuerte Gleichrichter 58, 60 von verhältnismässig niedriger Strombelastbarkeit enthalten, Die Leiter 54, 56 sind an einer Schaltungsnull 62 angegeschlossen, die an einem Ende mit von den Leitern 50, 52 her führenden Leitern 64, 66 verbunden ist, welche Gleichrichter 68, 70 aufweisen. Der vorliegende Schaltkreis verwendet gegensinnig gepolte Röhrenanordnungen und Gleichrichter, die Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt und kann andere Anordnungen umfassen, wie beispielsweise mittelubgriff- und Brückenschaltungen und ähnliche Anordnungen.
• Die Schaltungsnull 62 ist im Mittelabgriff mit Spulen 71S verbunden, die Sekundärspulen einer Primärspule 71 bilden, welche von einer geeigneten Quelle, wie beispielsweise den Leitern So, 52 (Fig. 3), gespeist wird. Die Spulen 71 sind an ihren äusseren Enden mit Leitern 67, 69 verbunden, die zur Torschaltung der siliziumgesteuerten Gleichrichter 58, 60 führen.
• Die Röhrenanordnung 34 bildet eine Hauptröhrenanordnung, die in dem Wechselstromschaltkreis 1o angeordnet ist; die siliziumgesteuerten Gleichrichter 58, 60 bilden eine Hilfsröhrenanordnung, die die Hauptröhrenanordnung steuert; die Haupt- und Hilfsröhrenanordnungen sprechen an auf Veränderungen der Spannung von der Quelle und das Gerät der Erfindung umfasst eine dritte Röhrenanordnung, die auf Veränderungen des dem Verbraucher (motor 3o) zugeführten Stromes anspricht, um den Verbraucher zu steuern; die dritte Röhrenanordnung umfasst einen Transistor 72, der in dem Schaltkreis angeordnet ist, wie im folgenden beschrieben.
• Von der 8asis des Transistors 72 führt ein Leiter 73 der zu dem Schleif arm eines Potentiometers 74 führt, dessen Anschlüsse mit Leitern 76, 78 verbunden sind, die zu einer Stark-Schwach Einstellung 80, 82 führen, die ihrerseits mit Leitern 84, 86 verbunden sind, zwischen welchen eine Sekundärspule 885 eines Transformators 88 (Fig. 4) angeschlossen ist0 mit dem Leiter 84 ist ein anderer Leiter 9o verbunden, der einen Kondensator 91 enthält und mit dem Leiter 46 in dem Gleichstromschaltkreis 16 verbunden ists von jener Verbindung führt ein anderer Leiter 92, der mit dem Emitter des Transistors 72 und auch mit den Leitern 67, 69 verbunden ist0 Der Kollektor des Transistors 72 ist sowohl mit der Schaltungsnull 62, als auch mit den Leitern 67, 69 verbunden.
• Der Emitter des Transistors 72 ist mit einem Leiter 94 verbunden, welcher seinerseits mit dem Leiter 92 und auch mit einem anderen Leiter 96 verbunden ist, der eine Sekundärspule 98S eines Transformators 98 (Fig0 4> aufweist, hinter welchem ein Leiter loo zu den Leitern 67, 69 führt, welche ihrerseits zu den Torschaltungen der siliziumgesteuerten Gleichrichter 58, 60 führen.
• Fig. 3 stellt eine geeignete Stromquelle für die Sekundärspulen 715 dar, beispielsweise von der Primärspule 71P, die zwischen den Leitern 50, 52 angeschlossen ist.
• Fig. 4 stellt gleichermassen eine Stromquelle für die Sekundärspulen 885 und 98S dar, nämlich die Primärspulen 88P und 98P, die zwischen den Leitern 50, 52 angeschlossen sind.
• Im normalen Betrieb des Gerätes wird der Verbraucher oder Motor 30 durch die Röhrenanordnung 34 ansprechend auf Spannungsänderungen gesteuert. Diese Röhrenanordnung umfasst die Transformatoren 40, 42, die zwischen den Leitern 50, 52 angeschlossen sind, welche von der Sekundärspule 243 herleitet, deren Primärspule an den Leitern 18, 20 der Stromquelle 22 angeschlossen ist, wie oben angegeben, Jede Spannungsänderung von der Stromquelle 22 wird durch den Transformator 24 reflektiert und folglich werden die Transformatoren 40, 42 und die siliziumgesteuerten Gleichrichter oder Röhren 36, 38 entsprechend gesteuert, um durch die Röhrenanordnung 34 einen verhältnismässig gleichmässigen Spannungsausgang zu erzeugen. Die sich daraus ergebende Steuerung des Verbrauchers oder motors 30 wird durch das Hauptfeld 32 bewirkt, während das nicht zur Steuerung des Motorlaufes verwendete Nebenschlussfeld 28 nicht durch die Röhrenanordnung 34 gesteuert wird.
• Zusätzlich zu der obigen Steuerung des motors 30 durch die Transformatoren 40, 42 zum Kompensieren der Spannungsänderungen enthält das Gerät auch eine Vorrichtung zum Steuern des motors, um die Stromänderungen zu kompensieren,und im Zusammenhang mit diesen beiden Phasen der Steuerung wird das Potentiometer 74 verwendet, wobei diese Steuerung im folgenden wieder erwähnt wird0 In Verbindung mit der Steuerung des Gerätes, ansprechend auf Stromänderungen, werden die Leiter 9o, 92 verwendet Der Strom in dem Schaltkreis 16, der dem motor 30 zugeführt wird, ist, obwohl als Gleichstrom bezeichnet, kein reiner Gleichstrom, sondern ein gleichgerichteter Strom, und er enthält auch eine Komponente der Intensitätsänderung in der Art von pulsierendem Strom.
• Die Änderungen der Intensität des Stromes werden zur Steuerung des Transistors 72 verwendet und bei der Zunahme der Spannung wird der sich daraus ergebende erhöhte Strom durch die Leiter 90, 92 übertragen, um den Transistor 72 zu steuern, d.h.
• bei Zunahme des Stromes lässt der Transistor 72 weniger durch, um einen grösseren Widerstand für entsprechend geringeren durchfliessenden Strom vorzusehen Somit wirken Stromänderungen durch den Transistor 72, um den Spannungsänderungen entgegen zu wirken somit werden Spannungs änderungen nicht nur durch die Steuerung über die Torschaltungsanordnungen 34 und Transformatoren 40, 42 kompensiert, sondern die Anordnung umfasst den Vorteil der zusätzlichen Steuerung durch Stromänderungen5 wie ehen beschriebena über die Leiter 90, 92 und den Transistor 72, um die durch die spannungsempfindliche Steueranordnung uorqesehene Steuerung zu modifizieren und zu verbessern.
• Der Leiter 90 in dem Gleichstromteil 15 des Schaltkreises führt zu den einstellbaren Widerständen 8c, 82 einer durch die Zenerdiode 93 und durch jene Widerstände zu den Anschlüssen des Potentiometers 74e Der Schleif arm des Potentiometers führt zu der Torschaltung des Transistors 72. Der andere Leiter 92 der 5tramsteueranordnunq führt zu den Leitern 96, 100, wobei der erstere über den Transistor 72 arbeitet und die zwei Leiter mit den oben erwähnten Leitern 69 bzw. 67 verbunden sind, und dadurch als eine Durchiaßsteuerung auf die siliziumgesteuerten Gleichrichter 60, 58 einzuwirkeng Auf diese Weise steuern sie die Transformatoren 40, 42 und folglich die Torsteuerung 34.
• In Fig. 2 ist ein Schaltbild einer modifizierten Form des Gerätes dargestellt, wobei in diesem Fall die Steuerung des Verbrauchers oder motors direkt von dem Wechselstrom erhalten wird. In diesem Fall sind Elemente, die den Elementen der ersten Form entsprechen, durch gleiche Bezugszeichen mit der vorangestellten Zahl loo bezeichnet. Das vorliegende Gerät umfasst einen Hauptschaltkreis 11o, der mit einer Wechselstromquelle verbunden werden kann, und umfasst einen Verbraucher 130 in der Form eines Wechselstrom-oder Universalmotors, An den Leiter 120 ist die Röhrenanordnung 134 angeschlossen, um den auf Veränderungen der Spannung von der Quelle ansprechenden Schaltkreis zu steuern.
• Die dritte Röhrenanordnung 17u ist in einer Transformators teuerung eingebaut, die in ihrer Gesamtheit mit 172 bezeichnet ist0 Diese Steueranordnung umfasst einen Transformator 174, der eine Primärspule 174P aufweist, wobei die Primärspule 174P an einem Ende mit einem Leiter 176 verbunden ist, der seinerseits Verbindung mit einem an den Leitern 118, 120 angeschlossenen anderen Leiter 178 aufweist, und das andere Ende der Primärspule 174P ist mit einem Leiter 180 verbunden, der den Einstellarm in einem Potentiometer 182 in dem Leiter 120 bildet, Die Sekundärspule 1745 ist an einem Ende mit der Basis des Transistors 170 und an ihrem anderen Ende mit dem Leiter 196 verbunden, der zu dem Emitter jenes Transistors führt, Patentansprüche

Claims (1)

1. Patentansprüche Elektrisches Steuergerät, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h einen Hauptschaltkreis (10), der wenigstens einen Wechselstromschaltkreis (14) zur Verbindung mit einer Wechselstromquelle (22) enthält und einen zu steuernden Verbraucher (30), einen Steuerschaltkreis (12), eine gegensinnig gepolte Haupt-Halbleiter-Röhrenanordnung (34) in dem Wechselstromschaltkreis (14), eine gegensinnig gepolte Hilfs-Halbleiter-Röhrenanordnung (58, 60) in dem Steuerschaltkreis (12) zum Steuern einer jeweiligen der Haupt- Röhrenanordnungen (36, 38) entsprechend Spannungsänderungen in der Quelle (22) und eine dritte Halbleiter-Röhrenanordnung (72), die auf Änderungen des dem Verbraucher (30) zugeführten Stromes anspricht, um die Hilfs-Röhrenanordnung (58, 60) und dadurch die Haupt-Röhrenanordnung (34) zu steuern.

   2o Gerät nach Anspruch 19 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Transformatoren (40, 42) zwischen den Hilfs- und Hauptröhrenanordnungen angeordnet sind, wobei die Primäspulen (40P, 42P) durch die Hilfs-Röhrenanordnung (58, 60) gesteuert werden und die Sekundärspulen (40S, 42S) die Haupt-Röhrenanordnung (34) steuern.

   3, Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Haupt-und Hilfs-Röhrenanordnungen siliziumgesteuerte Gleichrichter (36, 38), (58, 60) sind und die dritte Röhrenanordnung ein Transistor (72) ist.

   4, Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die dritte Röhrenanordnung (72) zum Anlegen eines Stromes entgegengesetzt der durch die Hilfs-Röhrenanordnung (58, 60) ausgeübten Spannungsänderungssteuerung angeordnet ist.

   So Gerät nach Anspruch 4, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h eine manuell einstellbare Vorrichtung (80,'82) zum Steuern der Sperrung der Steuerung, die durch die Hilfs-Röhrenanordnung (58, 60) auf die Haupt-Röhrenanordnung (34) ausgeübt wird0 69 Gerät nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t w daß die manuell einstellbare Vorrichtung (80, 82) ihre Steuerung durch die dritte Röhrenanordnung (72) ausübt.

   7o Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hauptschaltkreis (1o) sowohl einen Wechselstromschaltkreis (14) als auch einen Gleichstromschaltkreis (16) und eine Gleichrichteranordnung (44) dazwischen enthält, der Gleichstromschaltkreis (16) den Verbraucher (30) enthält, der dem Verbraucher aufgeprägte Strom einen Pulsationsfaktor enthält und die dritte Röhrenanordnung (72) ansprechend auf die Pulsierungen in dem Strom zum Verbraucher arbeitet. 8¢ Elektrisches Steuergerät, g e k e n n -z e i c h n e t ) d u r c h einen Hauptschaltkreis (1o), welcher seinerseits einen Wechselstromkreis (14) zur Verbindung mit einer Wechselstromquelle (22) und einen Gleichstromkreis (16) und eine Gleichrichteranordnung (44) dazwischen enthält, einen zu steuernden Verbraucher (30) in dem Gleichstromkreis (16), ein Paar von gegensinnig gepolten siliziumgesteuerten Hauptgleichrichtern (36, 38) in dem Wechselstromschaltkreis (14), einen Steuerschaltkreis (12), der zur Verbindung mit der Wechselstromquelle (22) geeignet ist und ein Paar von siliziumgesteuerten Hilfsgleichrichtern (58, 60) enthält, die wirksam mit jeweils den siliziumgesteuerten Hauptgleichrichtern (36, 38) in Verbindung stehen, ein Paar von Transformatoren (40, 42), die wirksam wischen den siliziumgesteuerten Haupt- und Hilfsgleiohrichtern angeordnet sind und Primärspulen (40P, 42P) enthalten, die durch die siliziumgesteuerten Hilfs-gleichrichter gesteuert werden und Sekundärspulen (40S, 42S), die die siliziumgesteuerten Haupt-Gleichrichter steuern, wobei die Primärspulen in dem Steuerkreis (12) angeschlossen sind und auf den Wechselstrom von der Quelle (22) ansprechen, die Transformatoren (4o, 42) auf Spannungsänderungen in der Quelle (22) ansprechen und die Wirksamkeit der siliziumgesteuerten Hauptgleichrichter (36, 38) in dem Wechselstromkreis (14) des Hauptschaltkreises (lo) steuern, um dadurch den Betrag des Wechselstromes in dem Wechselstromschaltkreis (12) wirksam zu mässigen und auszugleichen, wobei die Gleichrichteranordnung (44) einen gerichteten Strom zu dem Verbraucher vorsieht und dieser Strom in der Art Gleichstrom ist, jedoch ebenfalls eine Pulsierkomponente enthält, eine Transistoranordnung (72), die in dem Gleichstromkreis (16) angeschlossen ist und auf die Pulsierungen in dem gleich gerichteten Strom anspricht und angeordnet ist, um den Transformatoren bezüglich der Phase des Wechselstromes entgegen zu wirken, in einer Anordnung, in welcher ansprechend auf den grösseren Wert des Wechselatromes infolge des grösseren Wertes der Spannung in den entsprechenden Phasen des Wechselstromes die Transistoranordnung durch die Stromänderungen betätigt wird, um die siliziumgesteuerten Gleichrichter in jeweils entgagengesetztem Sinn der letzteren infolge der entsprechenden Spannungsänderungen von der Quelle zu steuern, und eine manuell gesteuerte Potentidmeter-Anordnung, die zwischen der Transistoranordnung und den siliziumgesteuerten Gleichrichtern geschaltet ist, um dadurch die manuelle Einstellung der dem Verbraucher abfgeprägten Stromwerte zu ermöglichen, und dadurch die Wirksamkeit der Steuerung der siliziumgesteuerten Hilfslgleichrichter auf die siliziumgesteuerten Hauptgleichrichter zu steuern0 9. Gerät nach Anspruch 8, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h einen zusätzlichen Schaltkreis, welcher die manuell einstellbare Anordnung enthält und der zusätzliche Schaltkreis eine Vorrichtung zum individuellen Einstellen der hohen und niedrigen Beträge des Stromes von dem Verbraucher enthält, gesteuert durch die manuell einstellbare Vorrichtung und angelegt an die siliziumgesteuerten Gleichrichter.

   1o. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hauptschaltkreis (1o) im wesentlichen vollständig einen Wechselstromschaltkreis enthält und der Uerbraucher in dem Wechselstromschaltkreis aufgenommen ist.

   11. Gerät nach Anspruch 1o, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Transistoranordnung wirksam mit dem Wechselstromschaltkreis verbunden ist.

   12. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die dritte Röhrenanordnung einen Transformator enthält, der eine Primärspule aufweist, die in dem Wechselstrom-Hauptschaltkreis angeschlossen ist und eine Sekundärspule aufweist, die mit der dritten Röhrenanordnung verbunden ist, der Transformator dadurch auf Stromänderungen in dem Wechselstromschaltkreis anspricht, dabei die dritte Röhrenanordnung und dadurch die zweite und erste Röhrenanordnung steuert. Leerseite