DE2111717C3 - Einrichtung zur Steuerung eines von einem einphasigen Wechselstromnetz gespeisten, in Reihe mit einem Graetz-Gleichrichter liegenden Wechselstrommotors - Google Patents

Description

Die Frfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung eines von einem einphasigen Wechselstromnetz gespeisten, in Reihe mit einem Graetz-Gleichrichter liegenden Wechselstrommotors mit einer wenigstens einen Transistor enthaltenen Trigger-Anordnung, die an dem Gleichstromausgang des Graetz-Gleichrichters angeschlossen ist und die bei Erreichung eines vorgegebenen Meßwertes von einem Zustand geringer Stromaufnahme in einen Zustand größerer Stromaufnahme umsteuert.

Die elektrischen Antriebsmotoren von Programmschaltern, wie sie z.B. in Wasch- und Geschirrspülmaschinen verwendet werden, müssen in Abhängigkeit von in diesen Maschinen auftretenden Meßgrößen geschaltet werden. Solche Meßgrößen sind z.B. die Temperatur der Wasch- bzw. Spülflüssigkeit oder der Wasserstand. Seit langem werden diese Motoren mittels mechanischer Schalter gesteuert, die ihrerseits mit Ausdehnungsmedien, drucklosen bimetallischen Hebeln usw. zusammenarbeiten.

In der Zeitschrift »radio mentor, elektronic, ·*<> 34. Jahrgang, (1968), Heft 7, S. 489 bis 491«, wird an Hand der Fig. 2 eine Einrichtung zur Steuerung eines elektrischen Motors in Abhängigkeit von einem elektrischen Meßwert beschrieben.

Die bekannte Einrichtung weist einen Graetz-Gleichrichter auf, der die Speisespannung für einen Trigger liefert, der bei Erreichung eines vorgewählten Meßwertes von einem Zustand geringer Stromaufnahme in einen Zustand größerer Stromauf η ahme steuert Die bekannte Schaltung erhält eine mittels eines Netztransfonnators bereits auf 130 V herabgesetzte Netzspannung.

Es ist offensichtlich, daß die bekannte Einrichtung allein wegen der Verwendung eines Netztransformators in der Herstellung aufwendig und teuer ist. Zudem müßte bei dieser Schaltung der Transistor — wollte man auf den Netztransformator verzichten — die gesamte Netzspannung in Höhe von 220 V aushalten, was nur mit extrem teuren und heute noch anfälligen Halbleitern möglich wäre.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Steuerung eines von einem einphasigen Wechselstromnetz gespeisten Wechselstrommotors in Abhängigkeit von Meßgrößen zu schaffen, die direkt am 220 V-Netz anschließbar ist, dabei aber auf einen Netztransformator, auf Leistungshalbleiter, auf hohe Sperrspannungen aufweisende Halbleiterelemente und aufwendige Relais verzichtet.

ErfLidungsgemäß wird diese Aufgabe, ausgehend von der Einrichtung der eingangs genannten Art, dadurch gelöst, daß der Wechselstrommotor im Diagonalkreis einer aus vier Zweigen bestehenden Brükkenschaltung liegt, deren einer Zweig von dem Graetz-Gleichrichter gebildet ist, und daß die Trigger-Anordnung zwei Transistoren enthält, deren Kollektor-Emitter-Strecken in Reihe geschaltet sind und deren Basiskreise über Meßfühler enthaltende Schalt-' kreise ebenfalls an den Gleichstromausgang des Graetz-Gleichrichters angeschlossen sind.

Der Erfindungsgegenstand weist gegenüber der bekannten Einrichtung die Vorteile auf, daß er wesentlich kostengünstiger herstellbar ist, da auf einen Netz'.ransformator und auf zusätzliche Hilfsspeisespannungsquellen verzichtet werden kann. Obwoh! die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung mit handelsüblichen 40 V-Transistoren aufgebaut werden kann, kann sie dennoch unmittelbar an die volle Netzspannung von 22Ov angeschlossen werden. Die sich hieraus ergebende, geringe Anzahl der Bauelemente macht den Erfindungsgegenstand weitgehend wartungsfrei.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.

An einem Wechselstromnetz 1 liegt eine Brückenschaltung mit einem Motor 3 im Diagonalzweig. Die Brücke ist z.B. aus Widerständen4,5,6 und aus dem an den Klemmen eines Gleichrichters 7 entstehenden Widerstand gebildet. Der Gleichrichter 7 liefert die Speisespannung für einen Trigger. Als Trigger dienen zwei in Reihe geschaltete Transistoren.

Zunächst sei angenommen, daß der Trigger nur relativ wenig Ruhestrom aufnimmt. Der am Gleichrichter? erscheinende B rücken widerstand ist sehr hoch. Die Brücke ist so dimensioniert, daß sie in diesem Zustand abgeglichen ist. Der Motor 3 erhält also keine Spannung und steht still. Spricht der Trigger auf einen Meßwert an und schlägt in den anderen Zustand um, so vergrößert sich seine Stromaufnahme. Hierbei sinkt der Widerstand am Graetzgleichrichter 7, die Brücke wird verstimmt, und der Motor 3 läuft an.

Damit der Leistungsverbrauch in den Brückenwiderständen klein ist, soll der Spannungsabfall am Graetzgleichrichter 7 möglichst groß sein. Diese Spannung ist jedoch dadurch begrenzt, daß die mei-

sten Transistoren nur für niedrige Spannungen (in der Größenordnung von etwa 40 V) geeignet sind.

Die Triggerschaltung des Ausführungsbeispieks weist aber den Vorteil auf, mit relativ hoher Spannung arbeiten zu können, obwohl die Halbleiter nur für niedrige Spannungen geeignet sind. Dies wird dadurch erreicht, daß zwei Transistoren 13 und 14 mit ihren Kollektor-Emitterstrecken in Reihe liegen.

Die von dem Graetz-Gleichrichter 7 abgegebene Gleichspannung wird durch Kondensatoren 8 und 9 in zwei Teile aufgeteilt. Zwei Widerstände 10 und 11 sind hochohmig und machen hierdurch die verschiedenen Isolationswiderstände der Kondensatoren wirkungslos. Im Trigger kommen ein npn-Transistor 13 und ein pnp-Transistor 14 zur Anwendung. Die Rückkopplungszweige (Widerstände 16, 17, 18, 19) verlaufer, jeweils vom Kollektor des einen Transistors zur Basis des anderen Transistors. Dabei stellt z.B. der Widerstand 16 einen Meßwertfühler dar, beispielsweise einen temperaturabhängigen Widerstand. Der Einstellwiderstand 17 kann zur Meßwertwahl dienen. Selbstverständlich können Fühler 16 und Einstellwiderstand 17 an anderen Stellen der Rückkopplungszweige liegen.

Die Aufteilung der Speisespannung durch die Kondensatoren 8 und 9 hat nur den Zweck, zu vermeiden, daß sich die Transistoren 13 und 14 während des Umschlagens des Triggers die Speisespannung kurzzeitig ungleichmäßig teilen. Bei Transistoren, die weitgehend symmetrisch sind, genügt daher ein Kondensator, der direkt an den Ausgangsklemmen des Grätzgleichrichter 7 liegt.

Im Ruhezustand des Triggers sind beide Transistoren gesperrt, im anderen Zustand sind beide Transistoren durchgeschaltet.
Der Motor 3 weist häufig eine große induktive Komponente auf. Die beiden Brückenwiderstände 4 und S können dann vorteilhafterweise durch Kondensatoren 4' und 5' ersetzt werden. Der eine der beiden Kondensatoren 4' kann dann so dimensioniert werden, daß die von ihm und der Motorinduktivität be-

ao stimmte Resonanzfrequenz in der Nähe der Netzfrequenz liegt. Das Schaltverhalten wird hierdurch verbessert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Steuerung eines von einem einphasigen Wechselstromnetz gespeisten, in Reihe mit einem Graetz-Gleichrichter liegenden Wechselstrommotors mit einer wenigstens einen Transistor enthaltenden Trigger-Anordnung, die an dem Gleichstromausgang des Graetz-Gleichrichters angeschlossen ist und die bei Erreichung eines vorgegebenen Meßwertes von einem Zustand geringer Stromaufnahme in einen Zustand größerer Stromaufnahme umsteuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrommotor (3) im Diagonalkreis einer aus vier Zweigen (4 bzw, 4', 5 bzw. 5', 6,7) bestehenden Brükkenschaltung liegt, deren einer Zweig von dem Graetz-Gleichrichter (7) gebildet ist, und daß die Trigger-Anordnung zwei Transistoren (13, 14) enthält, deren Kollektor-Emitterstrecken in Reihe geschaltet sind und deren Basiskreise über Meßfühler (16) enthaltende Schaltkreise ebenfalls an dem Gleichstromausgang des Graetz-Gleichrichters (7) angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- as kennzeichnet, daß die restlichen drei Brückenzweige aus ohmschen Widerständen (4, 5 und 6) bestehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Brückenzweige aus Kondensatoren (4', 5') und der dritte Zweig aus einem ohmschen Widerstand (6) bestehen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den zwei Transistoren (13, 14) einer von der npn- und der andere von der pnp-Bauart ist.