DE2101562B2

DE2101562B2 - Anordnung zur Drehzahlregelung eines Reihenschlußmotors

Info

Publication number: DE2101562B2
Application number: DE2101562A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Phys. 8500 Nuernberg Heissmeier; Guenther 8510 Fuerth Ott; Heinrich 8500 Nuernberg Schmidt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-01-14
Filing date: 1971-01-14
Publication date: 1979-04-12
Also published as: DE2101562A1

Description

55

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Drehzahlregelung eines Einphasen-Reihenschluß-Kommutatormotors, dessen Anker- und Feldwicklung in Reihe mit einem Triac an einer Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, mit einer die Phasenanschnittszündim- ω pulse für den Triac durch Vergleich der EMK mit einer Sollspannung erzeugenden Steuereinrichtung, die einen /?C-Spannungsteiler aufweist, dessen Verbindungspunkt über einen Diac an die Steuerelektrode des Triac angeschlossen ist.

Bei einer bekannten Anordnung zur Drehzahlregelung dieser Art (Industrie-Elektrik + Elektronik, 1968, Seiten 136 bis 139) soll eine Drehzahlstabilisierung dadurch erreicht werden, daß der laufende Motor die Ankergegenspannung erzeugt, die proportional der Drehzahl und dem magnetischen Fluß ist. Bei durchschaltetem Triac ist der Fluß eine Funktion des Ankerstromes, in den Stromflußpausen eine Funktion des konstanten lremanenten Magnetismus, so daß sich auch in den Pausen eine konstante Ankerspannung ergibt Da in der neuen Halbwelle die beiden Vergleichsspannungen praktisch nicht mehr entgegengerichtet sind, ist eigentlich ein guter Regeleffekt nicht mehr erzielbar, weil in der neuen Halbwelle durch die umgepolte Netzspannung kein Vergleich zwischen der remanenten Gegenspannung als Istgröße zum Spannungsteiler als Sollgröße mehr möglich ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Drehzahl bei Belastungsänderungen nahezu konstant bleibt

Die erfindungsgemäßen Lösungen dieser Aufgabe sind den Kennzeichen der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 2 zu entnehmen. Eine zweckmäßige Ausgestaltung ist im Unteranspruch 3 angegeben.

Nach dsr Erfindung wird im Motor eine zusätzliche, in der Sperrzeit des Triac der von der vorausgegangenen Halbwelle erzeugten Remanenzerregung entgegengerichtete Wechselstromerregung erzeugt so daß als annähernd gleiche Vergleichsspannungen eine sinusförmige Ankerspannung und eine sinusförmige Vergleichsspannung am ÄC-Spannungsteiler erhalten werden.

Durch die Anordnung zur Drehzahlregelung läuft der Motor sehr ruhig an und zeichnet sich auch bei niedrigen Drehzahlen durch einen ruckfreien Lauf aus. Die der Remanenzerregung entgegengerichtete Wechselstromfelderregung kann durch eine besondere, an Netzspannung angeschaltete Zusatzfeldwicklung erzeugt werden. Auch ist es möglich, den Triac oder die Serienschaltung von Triac (bidirektionaler, steuerbarer Gleichrichter) und Ankerwicklung mit einem Nebenschlußwiderstand zu überbrücken, so daß auch in den Sperrphasen des Triac eine Erregung über die normale Feldwicklung erfolgt. Durch diese zusätzliche Erregung wird zum einen der Remanenzmagnetismus im Eisenkreis des Motors nach jeder Halbwelle abgebaut und darüber hinaus vor dem Zünden des Triac ein entgegengesetztes Feld aufgebaut, das am Anker eine von dessen Drehzahl abhängige Spannung auftreten läßt. Bei einer der 7ündspannung des Triac entsprechenden Differenz zwischen der am Anker erzeugten drehzahlabhängigen Spannung und der vom Spannungsteiler abgegebenen Steuerspannung zündet der Triac. Die Zündspannung des Triac wird in jeder Halbwelle um so früher erreicht, je größer die Differenz zwischen Steuerspannung und drehzahlabhängiger Ankerspannung ist. Durch die sich ergebende Vergrößerung des Stromflusses wird einem Absinken der Drehzahl bei Belastung des Motors entgegengewirkt. Um hierbei unerwünschte Störspannungen zu unterdrücken, wird in die Zuleitung zur Steuerelektrode des Triac ein Diac geschaltet. Der Diac ist ein Halbleiterbauelement, das ähnlich einer Glimmlampe beim Überschreiten einer bestimmten Spannung durchzündet und dient so gleichzeitig zur Impulsartigen Zündung des Triacs. Ferner kann in die Zuleitung zur Steuerelektrode des Triac ein Serienwiderstand geschaltet werden, an dessen zur Steuerelektrode führenden Anschluß ein Kondensator angeschaltet ist, der andererseits an den mit dem Triac verbundenen Ankeranschluß des Motors gelegt ist. Der zweite Anschluß des Serienwiderstandes

21 Ol

wird mit dem Mittelanschluß des Steuerspannungsteilers verbunden, wobei dieser Spannungsteiler aus der Serienschaltung der veränderbaren Teilerwiderstandes und eines Teilerkondensators besteht und der Teilerwiderstand mit einem Feldwicldungsanscnluß an einen s und der Teilerkondensator mit dem zweiten Ankeranschluß an den anderen Pol der Wechselspannungsquelle angeschaltet sind. Mit der so ausgebildeter Anordnung zur Zündspannungserzeugung wird die zur Zündelektrode des Triac geführte Zündspannung an die Phasenlage im Feldwicklungsstromkreis angeglichen. Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Schaltung eines Ausführungsbeispiels näher er läulert:

Aa Polen 1 und 2 einer Wechselspannungsquelle 3 ist ein ÄC-Spannungsteiler mit seinem veränderbaren Teilerwiderstand 4 und seinem Teilerkondensator 5 angeschaltet An den einen Pol 1 ist auch eine Feldwicklung 6 eines Einphasen-Reihenschjuß-Kommutatormotors angeschaltet, deren zweiter Wicklungsan-Schluß einerseits über die Serienschaltung aus einem Triac 7 und einer Ankerwicklung 8 und andererseits über einen dieser Reihenschaltung parallelgeschalteten Nebenschlußwiderstand 9 an den anderen Pol 2 der Wechselspannungsquelle 3 angeschlossen ist In der Zuleitung zur Zündelektrode 10 des Triac 7 befindet sich ein Diac 11, von dem aus ein Serienwiderstand 12 zum Verbindungspunkt des Teilerwiderstandes 4 mit dem Teilerkondensator 5 führt. An die Leitung zwischen dem Serienwiderstand 12 und dem Triac 7 ist ein Kondensator 13 angeschlossen, dessen zweite Elektj ode mit einer Verbindungsleitung 14 zwischen dem Triac 7 und der Ankerwicklung 8 verbunden ist. Zwischen dieser Verbindungsleitung 14 und der Zündelektrode 10 befindet sich die Steuerstrecke des Triac 7. Ferner liegt parallel zur Ankerwicklung 8 eine ÄC-Schaltung aus einem Widerstand 15 und einem Kondensator 16 zur Verminderung von Störspannungen, die durch die Kommutierung der Ankerwicklung 8 entstehen. Der Diac 11 ist im übrigen ein Halbleiterelement mit einer Charakteristik ähnlich einer Glimmlampe und bricht beispielsweise unabhängig von der Polarität der anliegenden Spannung bei einer Spannungshöhe von beispielsweise 40 Volt durch. Durch das gemeinsame Anschalten des Teilerwiderstandes 4 und der Feldwicklung 6 an den Pol 1 und den dazu in Serie geschalteten Teilerkondensatoren 5 bzw. den Nebenschlußwiderstand 9, wird für die Steuerspannung am Diac U und die in den Sperrzeiten des Triac 7 an der Leitung 14 anliegende Ankergegenspannung annähernd gleiche Phasenlage zumindest während der Sperrzeiten des Triac erreicht. Dadurch ergibt sich in jeder Halbwelle ein optimaler Steuerungsbereich.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist wie folgt: _s.

Baut sich nach dem Nulldurchgang der Spannung am Pol 1 z. B. eine positive Halbwelle auf, dann wird bei gesperrtem Triac 7 über die Feldwicklung 6 und den Nebenschlußwiderstand 9 ein Magnetfeld erzeugt, das durch den rotierenden Anker an der Leitung 14 eine «> Ankerspannungshalbwelle entstehen läßt, die mit der Halbwelle am Pol 1 in der Polarität übereinstimmt. Abhängig von der Einstellung des Teilerwiderstandes 4 und von der Ankergegenspennung an der Leitung 14 wird über den Serien widerstand 12 am Kondensator 13 und damit am Diac 11 eine gleichgepolte jedoch mehl* oder weniger phasenverschobene Halbwelle erzeugt. Sobald im weiteren Verlauf der am Pol 1 anliegenden Halbwelle die am Diac 11 anliegende Spannung einen Wert erreicht der der Zündspannung entspricht bricht der Diac 11 durch und zündet den Triac 7. Der Spannungsteiler aus den Widerständen 4 und 12 sowie dem Teilerkondensator 5 ist relativ hochohmig, so daß der Zündimpuls im wesentlichen durch die Ladung des Kondensators 13 bestimmt ist Durch das Zünden des Triac 7 erhalten die Ankerwicklung 8 und die Feldwicklung 6 den vollen Arbeitsstrom, wodurch zur Aufrechterhaltung der Ankerdrehzahl beigetragen wird. Je kleiner bei konstanter Steuerspannung die Drehzahl des Ankers und damit die erzeugte Ankergegenspannung ist um so zeitiger erreicht innerhalb einer Halbwelle die Steuerspannung am Triac einen Wert der zum Durchbruch des Diac 11 führt Der Stromflußwinkel innerhalb der Halbwelle wird somit bei sinkender Drehzahl immer größer. Wenn die am Pol 1 anliegende positive Halbwelle nach dem Zünden des Triac 7 durch Null geht löscht der Triac 7 automatisch.

Da der Triac 7 in der nachfolgenden negativen Halbwelle zunächst gesperrt ist würde durch den rotierenden Anker durch die Remanenz des Motoreisenkreises weiterhin an der Leitung 14 eine Positive Spannung erzeugt Da diese Spannung in ihrer Polarität der der anliegenden Steuerspannung entgegengesetzt gerichtet ist würde die zur Zündung des Triac 7 notwendige Spannungsdifferenz zwischen beiden Spannungen bereits zu Beginn der negativen Halbwelle erreicht und der Motor 6, 8 würde zu einem verfrühten Zeitpunkt eingeschaltet und die angestrebte Drehzahl weit überschreiten. Um dies zu vermeiden ist der Nebenschlußwiderstand 9 vorgesehen, der über die Feldwicklung 6 bereits zu Beginn der negativen Halbwelle ein der Remanenz entgegengerichtetes Feld aufbaut dessen Betrag die Remanenz übersteigt. Dadurch wird während der Sperrzeit des Triac 7 eine an der Leitung 14 durch den rotierenden Anker eine mit der Netzspannung polaritätsgleiche Spannung auftreten. Die zur Zündung des Triac 7 verwendeten Spannungen sind dadurch im wesentlichen gleich gepolt und unterscheiden sich nur in Spannungsgröße und Phasenlage. Sobald der Triac 7 danach gezündet hat und der Arbeitsstrom durch die Feldwicklung 6 und die Ankerwicklung 8 geflossen ist, verbleibt im Eisenkreis wiederum eine Remanenz, die der von der vorausgegangenen Halbwelle erzeugten Remanenz entgegengepolt ist. Bei der nachfolgenden positiven Halbwelle wird diese Remanenz jedoch in gleicher Weise wieder abgebaut und ein entsprechend engegengepoltes Feld zur Erzeugung der drehzahlabhängigen Spannung an der Leitung 14 aufgebaut.

Der Diac 11 dient im übrigen außer zur impulsartigen Zündung des Triacs 7 auch dazu, Störspannungen weitgehend für den Zündvorgang unwirksam zu machen, solange sie gegenüber der Durchbruchspannung des Diac 11 einen vernachlässigbaren Wert aufweisen, der jedoch ohne Verwendung eines Diac bceits zur Zündung des Triac 7 ausreichen könnte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 21 Ol

1. Anordnung zur Drehzahlregelung eines Einphasen-Reihenschluß-Kommutatormotors, dessen Anker- und Feldwicklung in Reihe mit einem Triac an s einer Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, mit einer die Phasenanschnittszündimpulse für den Triac durch Vergleich der EMK mit einer Sollspannung erzeugenden Steuereinrichtung, die einen ßC-Spannungsteiler aufweist, dessen Verbindungspunkt über einen Diac an die Steuerelektrode des Triac angeschlossen ist, dadurch gekennzeichne t, daß der ßC-Spannungsteiler (4, 5) direkt an der Wechselspannungsquelle angeschlossen ist und daß ein Nebenschlußwiderstand (9) '5 parallel zur Reihenschaltung aus Triac (7) und Ankerwicklung (8) geschaltet und so dimensioniert ist,¹ daß im Motor eine zusätzliche Wechselstromerregung erzeugt wird, die der von der vorausgegangenen Halbwelle erzeugten Remanzerregung entgegengerichtet und größer ist als diese.

2. Anordnung zur Drehzahlregelung eines Einphasen-Reihenschluß-Kommutatormotors, dessen Anker- und Feldwicklung in Reihe mit einem Triac an einer Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, mit einer die Phasenanschnittszündimpulse für den Triac durch Vergleich der EMK mit einer Sollspannung erzeugenden Steuereinrichtung, die einen /?C-Spannungsteiler aufweist, dessen Verbindungspunkt über einen Diac an die Steuerelektrode des Triac angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ÄC-Spannungsteiler (4, 5) direkt an der Wechselspannungsquelle angeschlossen ist und daß ein Nebenschlußwiderstand (9) parallel zum Triac (7) geschaltet und so dimensioniert ist, daß im Motor " eine zusätzliche Wechselstromerregung erzeugt wird, die der von der vorausgegangenen Halbwelle erzeugten Remanenzerregung entgegengerichtet und größer ist als diese.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- *< > zeichnet, daß in die Zuleitung vom Verbindungspunkt zum Diac (11) ein Serienwiderstand (12) geschaltet ist, an dessen zum Diac (U) führenden Anschluß ein Kondensator (13) angeschaltet ist, der andererseits an dem mit dem Triac (7) verbundenen ⁴^ Ankerwicklungsanschluß liegt und daß der Teilerwiderstand des ßC-Spannungsteilers (4,5) mit einem Feldwicklungsanschluß an den einen (1) und der Teilerkondensator (5) mit dem zweiten Ankerwicklungsanschluß an den anderen Pol (2) der Wechsel- 5<> Spannungsquelle (3) angeschaltet sind.