DE2131864A1

DE2131864A1 - Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines fremderregten Gleichstrommotors,insbesondere eines permanentmagneterregten Gleichstrommotors

Info

Publication number: DE2131864A1
Application number: DE19712131864
Authority: DE
Inventors: Erich Krause
Original assignee: Friedrich Mauthe GmbH
Current assignee: Friedrich Mauthe GmbH
Priority date: 1971-06-26
Filing date: 1971-06-26
Publication date: 1972-12-28

Description

Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines fremderregten Gleichstrommotors, insbesondere eines permanentmagneterregten Gleichstrommotors.
(Zusatz zu Patentanmeldung P 19 52 879.1) Die Erfindung bstrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Drehzahl eines fremderregten, insbesondere eines permanentmagneterregten Gleichstrommotors.
Das deutsche Patent .....o.....oo.. (die Patentanmeldung P 19 52 879.1)betrifft ein derartiges Verfahren zur Drehzahlregelung, bei welchem der Motor intervallweise gespeist wird und aus der in den Abschaltintervallen vom Motor erzeugten Generatorspannung nach Um formen in eine Impulsspannung, Verstärken und Gleichrichten eine Steuerspannung abgeleitet wird, welche den Motorstrom steuert. Nach diesem Patent (dieser Patentanmeldung) wird vorgeschlagen, als Steuergröße nicht wie bisher üblich eine Gleichspannung zu vewenden, sondern diese zunächst in eine Rechteckspannung umzuwandeln, welche mittels eines Wechselspannungsverstärkers verstärkt und anchließend wieder gleichgerichtet wird die gleichgerichtete Spannung wird mit einer vorgegebenen Referenzspannung verglichen. Die aus dem Vergleich mit der Referenzspannung abgeleitete Regelgroße steuert in herkömmlicher Weise ein Stellglied, vorzugsweise eiten Stelltransistor, derart, daß der Motorstrom bei sich ändernder Drehzahl oder Last so geregelt wird, daß die Drehzahl konstant bleibt0 Ein wichtiges Merkmal dieses Verfahrens ist hierbei, daß die Amplitude der den.Verstärker steuernden Impulse der vom Motor während des Abschaltintervalles erzeugten Generatorspannung unmittelbar entspricht.
Da nach einem weiteren Merkmal das Abschaltintervall verglichen mit der Motorspeisezeit kurz ist, beeinflußt die zeitliche Änderung des Stromes diXdt die Steuergröße, welche bei konstanter Abschaltzeit dt dem Strom i und damit der Motorlast proportional is.
Auf diese Welse werden nioht nur Stromänderungen sondern auch Laständerungen wirksam ausgeregelt.
Zur Erzeugung der Rechteckspannung wird nach dem Hauptpatent (der Hauptanmeldung) eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, bei welcher parallel zum Verstärkerein gang ein Kurzschlußschalter vorgesehen ist, der gesteuert vorn Impulsgenerator in regelmäßigen Abständen SUr die Dauer der Motorspeisezeit geschlossen wird.
In Weiterbildung dieser Schaltungsanordnung wird gemaß vorliegender Erfindung vorgeschlagen, an Stelle des Kurzschlußschalters einen Schalter zwischen Verstärkereingang und einer Motorklemme derart anzuordnen, daß er während der Motorspeisezeit geöffnet, während des Abschaltintervalles dagegen geschlossen ist. Auch diese Schaltungsanordnung bewirkt, daß dem Verstärkereingang nur während des Abschaltintervalles die vom Motor erseugte Generatorspannung zugeführt wird, während für die Dauer der Motorspeisezeit am Verstärkereingang keine Spannung liegt, so daß dem Verstärker wie bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent (der Hauptanmeldung) eine Rechteckimpulsfolge zugeführt wird.
PUx die Anordnung dieses Schalters bieten sich grundsätzlich zwei Möglichkeiten. So kann er zwischen dem Verstärkereingang und dem Spannungsteiler, insbesondere dem Teilermittelpunkt, bsw. zwischen dem Spannungsteiler und der Motorklemme angeordnet sein. In beiden Fällen tritt die gleiche Wirkung ein.
Als Schalter eignen sich elektromechanische oder soll elektronische Bauelemente, z. B. Relais oder Transistoren.
Bei einet Ausführungsbeispiels gem0 vorliegender Erfindung ist als Schalter ein Feldeffekttransistor vorgesehen, dessen Gate vom Impulsgenerator angesteuert wird.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. In diesen zeigen: Figur 1 Blockschaltbild der Schaltungsanordnung nach dem Hauptpatent (der Hauptanmeldung), Figur 2 Blockschaltbild einer Abwandlung der Schaltungsanordnung gem. Figur 1, Figur 3 Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung gemO vorliegender Erfindung, Figur 4 Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel gem. vorliegender Erfindung und Figur 5 detailliertes Schaltbild einer Schaltungsanordnung gem. Figur 3.
Gleiche Bauelemente sind in den Figuren mit gleichen Ziffern wie in dem Hauptpatent (der Hauptpatentanmeldung) bezeichneigt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist zunächst mit Pigur 1 das Blockschaltbild der Schaltungsanordnung nach dem Hauptpatent (der Hauptpatentanmeldung) wiedergegeben.
Diese Schaltung dient der Drehzahlregelung des Motors M, der aus der Spannungsquelle UB gespeist wird und in dessen Stromkreis ein Stellglied angeordnet ist. Parallel zum Motor, das heißt zwischen den Motoransclußklemmen, ist ein Spannungsteiler mit den Widerständen R 2, R 3 und R 4 angeordnet, deren Anzapfungen mit den Kontakten eines Wählschalters W verbunden sind. Mit Hilfe dieses Wählschalters kann die Motordrehzahl stufenweise eingestellt werden.
Der Wähischaiter W ist über einen Strombegrenzungswiderstand R 7 mit dem Eingang des Verstärkers verbunden.
Parallel zum Eingang des Verstärkers liegt der Kurzschlußschalter S.
Der Verstärker speist eine Gleichrichter-und Vergleicherschaltung, welcher die konstante Referenzspannung zugeführt wird und die durch Vergleich die Regelgröße erzeugt.
Die Regelgröse steuert über den Treiber das im Motorstromkreis angeordnete Stellglied.
Der Schalter S und die Treiberstufe werden vom Impulsgenerator derart gesteuert, daß der Verstärkereingang für die Dauer der Motorspeisezeit kurzgeschlossen und der Motor stromkreis mehr oder weniger geschlossen werden, während für die Dauer des Abschaltintervalles der Motorstromkreis unterbrochen und der Schalter S geöffnet werden. Auf diese Weise werden dem Verstärker Impulse konstanter Impulsdauer zugeführt, deren Amplitude von der Motordrehsahl und der Motorlast abhängt. Aus diesen Impulsen wird nach Verstärken und Verglich mit der Referenzspannung die Steuergröße gewonnen, mit welcher der Motorstrom sur Erzielung einer konstanten Drehzahl geregelt wird.
Die Schaltungsanordnung gem. Figur 2, die im Hauptpatent (der Hauptpatentanmeldung) nicht ausdrücklich erwähnt ist, entspricht dieser in äquivalenter Weise. Bei dieaer Anordnung ist der Kurzschlußschalter 5 nicht parallel zum Verstärkereingang sondern parallel zum gesamter Spannungsteiler,bestehend aus den Widerständen R 2, R 3 und R 4 und über den Strombegrenzungswiders-tand R 7 parallel su den Klemmen des Motors M angeordnet. Im übrigen hat diese Schaltungsanordnung dieselbe Wirkungsweise wie die Schaltungsanordnung gem. Figur 1.
Abwandlungen dieser Schaltungsanordnungen nach vorliegender Erfindung sind mit den B1 o cka chaltbildern gemäß Figur 3 und 4 veranschaulicht. Bei diesen Schaltungsanordnungen ist der Schalter S nicht parallel zum verstärkereingang sondern in der Verbindung zwischen Verstärker und einer Motorklemme vorgesehen. Er ist so vom Impulagenerator gesteuert, daß er den Verstärkereingang nur für die Dauer der Abschaltintervalle, während welcher der Motor als Generator arbeitet, mit der Motorklemme verbindet, während er diese Verbindung während der Motorspeisezeit unterbrioht. Da der Widerstand des geöffneten Schalters S groß bzw. des geschlossenen Sohalters-S klein gegenüber dem Ableitwiderstand R 21 bei der Schaltungsanordnung gemäß Figur 3 bzw. dem Spannungsteiler - R 2, R 3, R 4 bei der Schaltungsanordnung gem. Figur 4 ist, ergibt sich genau derselbe Impulsverlauf wie bei den Schaltungsanordnungen gem. Figur 1 und 2. Somit wird mit den gem. vorliegender Erfindung vorgeschlagenen Schaltungsanordnungen nach Figur 3 und 4 dieselbe Regelwirkdung erreicht.
Figur 5 zeigt das konkrete Schaltbild einer Schaltungsanordnung gem. Figur 3. Diese Schaltungsanordnung entspricht im wesentlichen der Schaltungsanordnung gem. Figur 1 nach dem Hauptpatent (der Hauptpatentanmeldung). Das gestrichelt umrandete Bauteil V enthält den Verstärker gem. Figur 3 sowie die Gleichrichter- und Vergleicher schaltung mit den Bauelementen a 3, e 4 und D 2; D 3b Die Referenzspannung wird von den aus der Spannungsquelle UB über den Widerstand R 11 gespeisten Dioden D 4 und D 5 erzeugt und Über den Widerstand R 12 dem Kondensator C 4 zugeführt. Die am Kondensator C 4 entstehende Regelgröße wird Über den Widerstand R 13 der Basis des Transistors X 3 zugeführt, welcher zusammen mit seinen Kollektorwiderständen R 14 und R 15 die Treiberstufe bildet. Als .Stellglied dient der Transistor T 1, dessen Emitterkollektorstrecke im Motorstromkreis angeordnet ist und dessen Basis von der am Widerstand R 15 abfallenden Spannung angesteuert wird.
Wie bei dem Hauptpatent (der Hauptpatentanmeldung) besteht der Impulsgenerator IG aus einem astabilen Multivibrator, welcher den Treibertransistor T 9 Über die Diode D 6 steuert.
Neuartig gegenüber der schaltung nach dem Rauptpatent (der Hauptpatentanmeldung) sind Anordnung und Ausbildung des als Schalter dienenden Feldeffekttransistors T 7, dessen Gate über die Diode D ? mit dem Kollektor des Multivibratortransistors T 6 verbunden ist.
Dem Gate des Feldeffekttransistors T 7, der hier vom nicht leitenden Typ ist, wird über den Widerstand fl 22 eine Spannung derart zugeführt, daß der Traneistor bei gesperrtem Transistor T 6 leitend ist. Ist der Transistor T 6 des Multivibrators leitend, wird die Diode D 7 durchgeschaltet, so daß, die Spannung am Gate gegenüber der Spannung an der Source weniger positiv wird und der Transistor T 7 gesperrt ist. Damit wirkt aber der Transistor T 7 als Schalter im Sinne der Schaltungsanordnung gem. Figur3.
Die gegenüber der Schaltungsanordnung gem. Fig. 1 des Hauptpatentes (der Hauptpatentanmeldung) neuen Bauelemente sind durch stärkere Striche hervorgehoben.

Claims

Patentansprüche

========== 1. Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines fremderregten, insbesondere eines permanentmagneterregten Gleichstrommotors, in dessen Stromkreis ein Stellglied und zwischen dessen Elemmen ein Spannungsteiler angeordnet ist, bestehend aus einem mit dem Spannungsteiler verbundenen Impulsverstärker, einem diesem nachgeschalteten Gleichrichter, einer Referenzspannungsquelle, einer das Stellglied Über einen Treiber steuernden Vergleicherschaltung sowie einem den Treiber und einen am Verstärkereingang vorgesehenen Sohalter derart steuernden Impulsgenerator, daß die Amplitude der Impulse am Verstärkereingang der vom Motor während des Abschaltintervalles erzeugten Generatorspannung entspricht und das Abschaltintervall kürzer als die Motorspeisezeit ist, nach Patent ........... (Patentanmeldung P 19 52 879.1), dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S), vorzugsweise ein elektronischer Schalter (§ 7),zwischen Terstärkereingang und einer Motorklemme derart angeordnet ist, daß er während der Motorspeisezeit geöffnet, während des Abschaltintervalles dagegen geschlossen ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß der Schalter (82 T 7) zwischen dem Eingang des Verstärkers (v) und dem Spannungsteiler (R 2, R 3, R 4) angeordnet ist (Figur 3, 5).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S) zwischen dem Spannungsteiler (R 2, R 3, R 4) und einer Klemme des Motors (M) angeordnet ist. (Figur 4)
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter aus einem Feldeffekttransistor (T 7) besteht, dessen Gate vom Impuls - generator (IG) angesteuert wird.

L e e r s e i t e