DE2248914A1

DE2248914A1 - Regelschaltung zur konstanthaltung der drehzahl eines universalmotors

Info

Publication number: DE2248914A1
Application number: DE19722248914
Authority: DE
Inventors: Guenter Julius Adolf Peter
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1972-10-05
Filing date: 1972-10-05
Publication date: 1974-04-11
Also published as: GB1447778A; DE2248914B2

Description

Standard Elektrik Lorenz AG- '

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Regelschaltung zur Konstanthaltung der Drehzahl eines Universalmotors

Die Erfindung,"betrifft eine Drehzahlregelung für Universalmotoren mit Phasenanschnittsteuerung, wobei die im Motor induzierte Gegenspannung zur Regelung benutzt wird.

J3s ist eine Vielzahl, solcher Regelungen bekannt geworden« oie sollen bezwecken, daß bei einem Universal-Reihenschlußmotor eine optimale Drehzahl eingehalten wird. Bei stärker

werdender Belastung sinken bei solchen Motoren Drehzahl und Wirkungsgrad, dagegen steigen Drehmoment und Stromaufnahme. Die Drehzahl ist also stark lastabhängig. Es besteht somit ein großes Bedürfnis nach einer Schaltung, die die Drehzahl trotz schwankender Belastung konstant hält.

Eine bekannte Grundschaltung baut sich folgendermaßen auf; Parallel zu einem Triac ist ein RO-Glied geschaltet, dessen Mittelanzapfung über eine Zünddiode mit dem Steueranschluß des Triac's verbunden ist« Eine solche Schaltung ergibt eine gewisse Drehzahlstabilisierung» Der mit dem Triac in Reihe geschaltete Motor erzeugt eine Anker spannung,, die proportional der Drehzahl und dem magnetischen Fluß ist« Bei durchgeschaltetem Triac ist der Fluß eine Punktion des Ankerstromes, in den Stromflußpausen eine Punktion des remanenten Magnetismus. Die Drehzahl ändert sich jedoch

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praktisch während der Stromflußpausen nicht. Ferner ist der remanente Magnetismus konstant. Daher ergibt .sich auch in den Pausen eine nahezu konstante Ankerspannung. Der Zündwinkel des Triac's hängt von der Spannung ab, die bei gesperrtem Triac am RC-Glied liegt. Diese.Spannung setzt sich zusammen aus der Netzspannung abzüglich der Anker spannung. Y/ird nun der Motor stärker belastet, dann sinkt die Drehzahl und damit die Gegenspannung. Infolge dessen wird die Spannung am RC-Glied größer. Der Triggerzeitpunkt wird also früher erreicht, die Phase-weniger angeschnitten und der Mittelwert des Ankerstromes nimmt zu. Dies wirkt dem Rückgang der Drehzahl entgegen. Ähnlich werden NetζspannungsSchwankungen ausgeregelt. Der Regeleffekt wird noch verbessert, wenn man den Anker von der Feldwicklung abtrennt und dazwischen den Zündkreis mit dem Triac einfügt. Eine Änderung der Ankerspannung durch Belastung wirkt sich dann voll auf diese selbstätige Zündwinkelverstellung aus.

Das Problem bei einer solchen Drehzahlregelung besteht darin, die Ankerspannung möglichst genau zu messen, damit eine empfindliche Drehzahlregelung ermöglicht wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung zu entwickeln, in der mit relativ einfachen Mitteln eine möglichst genaue Auswertung der Ankerspannung des Motors möglich ist.

Die Aufgabe wird für einen Universal-Reihenschlußmotor dadurch gelöst, daß der Anker und ein Referenzspannungselement so angeordnet sind, daß die von beiden Spannungsquellen

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gebildeten Spannungen an einem Transistor anliegt und daß dieser in Abhängigkeit τοη der Differenzspannung der Spannungsquellen ein Zündgerät steuert.

Die Erfindung "beruht auf dem Gedanken, daß die Ankerspannung mit einer Referenzspannung verglichen wird. Die hieraus gewonnene Vergleichsspannung steuert ein Zündgerät an, das in Abhängigkeit hiervon den Zündwinkel des Thyristors "bestimmt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die "beiden Spannungsquellen in den Anochlußleitungen eines Halbleiterschalters liegen, der so von der Spannungsdifferenz der beiden Spannungen beeinflußt wird.

Ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Schaltung sind die im Vergleich zur anliegenden Netzspannung niedrigen Teilspannungen, die die Drehzahl des Motors bestimmen. Somit ist die Drehzahlerfassung relativ unempfindlich gegenüber IJetzspannungsschwankungen.

Zudem ist das Zündgerät in bekannter Weise parallel zu dem Thyristor geschaltet, so daß UetζspannungsSchwankungen in gewissen Grenzen selbständig herausgeregelt werden und somit ein bekannter Vorteil erhalten Heibt.

V/eitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sollen anhand der beiden Schaltpläne beschrieben werden.

Figur 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung der Schaltung'; Figur 2 zeigt ein detailliertes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

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Zwischen den aufgeschnittenen Feldspulen P-, , Po igesamte Zünd- und Steuerkreis zur Drehzahlregelung eingefügt. Der Steuerkreis "baut sich aus einer Anordnung auf, die sich aus dem Zweig mit der Referenzspannungsquelle UR und einem Widerstand R, und dem Zweig mit dem Anker A, an dem die Ankerspannung ÜÄ abfällt, und einem weiteren Widerstand R, zusammensetzt. In den Zweig mit dem Anker A und dem Widerstand R, ist zwischen diesen ein Transistor T-. mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke eingefügt, Seine Basis ist mit dem Referenzspannungselement und dem Widerstand R. verbunden. Der Transistor T₁ steuert ub*?r eine weitere in der Kollektor-Zuleitung angeordnete Leitung das Zündgerät Z, das unmittelbar den Thyristor zündet.

In dem der Transistor über seine Basis mit der Referenzspannungsquelle und seinem Emitter mit dem Anker verbunden ist, steht am Transistor in jedem Moment die Differenz der beiden in den Spannungsquellen erzeugten Spannungen an, die den Transistor steuert.

Eine Ausführung .der Erfindung zeigt das Schaltbild in der Pigur 2. Es ist eine Halbwellensteuerung, die vorzugsweise für Kleinmotoren geeeignet ist. Pur größere Motoren ist eine Vollwellensteuerung notwendig, da sonst die Netzauslastung sehr ungünstig ist.

Als Referenzspannungsquelle UR ist hier eine Zenerdiode •D-i vorgesehen. Parallel zu ihr ist ein Potentiometer P geschaltet, über dessen Mittelabgriff die Spannung an-der Basis des Transistors T- verstellbar ist. Diese Spannung

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wird an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T- ausgewertet, der über seinen Kollektor den Transistor Tp i-^m Zundgerät schaltet.

Wird diese Schaltung an das Wechselstromnetz angeschlossen, wobei zunächst die Feldspule F., negativ gegen die Feldspule F₂ vorgespannt sein soll, so fällt an der Zenerdiode Ό., eine Spannung UR an. Diese wird über das Potentiometer P, in· der Regel als Teilspannung, abgegriffen und liegt an der Basis des Transistors T-. Da der Motor sich noch nicht dreht, ist der Emitter gegen die Basis stark negativ vorgespannt und des Transistor T-, ist voll durchgeschaltet. Der mit seiner Basis-Emitter-Strecke' parallel geschaltete Transistor Tp ist gesperrt und der Zündkondensator C₁ wird aufgeladen und zündet bei einer gewissen Ladespannung über die Zünddiode D^ den Thyristor Th. Der Motor läuft hoch und induziert im Anker eine der angelegten Netzspannung entgegengerichtete Spannung, die das Potential an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T- verändert. Bei Erreichen eiier bestimmten Motordrehzahlj die durch das Potentiometer P als Steller festgelegt werden kann, ergibt sich ein Gleichgewichtszustand zwischen der Ankerspannung TJA, der Potentialdifferenz am Transistor T₁ und der Potentialdifferenz am Transistor T₂, wobei durch den Transistor T₂ die Ladezeit des Zündkond ensat or s C-j und damit die Zündzeit des Thyristors Th bestimmt wird«. Jede Änderung der Motordrehzahl wird über das Hetzwerk aufgenommen und durch Verschieben des Zündzeitpunktes ausgeregelt. Die Halbwelle, in der die Feldspule F₁ gegen die Feldspule F₂ positiv vorgespannt ist, wird über die Dioden und Widerstände abgeleitet,=

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Durch Verwendung eines Brückengleichrichters, der zwischen Netz und Schaltung eingefügt wird, läßt sich in vorteilhafter V/eise mit geringem Aufwand eine Ausnutzung der Ijetzwechselspannung in beiden Halbwellen erzielen.

Anlagen;

4 Patentansprüche
2 Bl. Zeichnungen

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Claims

Pat ent an sprüche

.)) Drehzahlregelung für Universalmotoren, insbesondere für Kleinmotoren, mit Phasenanschnittsteuerung, wobei die im Motor induzierte Remanenzspannung zur Regelung genutzt wird, dadurch gekennzeichnet , daß ein einstellbarer Teil der am Referenzspannungselement D-j abfallenden Spannung an der Basis eines Transistors T-, und ein Teil der am Hotoranker abfallenden Spannung am Emitter des Transistors T-. ansteht und daß der Transistor T* in Abhängigkeit von diesen beiden Tailspannungen ein Zündgerät steuert.
2.) Drehzahlregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Referenzspannungselement D-| ein stellbarer Spannungsteiler P geschaltet ist, dessen Hittelanzapfung über .eine Diode D« und einen Widerstand R₂ mit der Basis des Transistors T₁ verbunden ist, der mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke zwischen dem Anker A und einem Widerstand R, und dessen Basis über einen Kondensator .G^ ^m^ seinem Emitter verbunden ist.
3.) Drehzahlregelung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor Tp, der mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke parallel zum Zündkondensator C₁ liegt, mit seiner Basis an den Kollektor des Transistors T^ angeschaltet ist.

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4·) Drehzahlregelung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein Brückengleichrichter zwischen Netz- und Schaltungsanordnung geschaltet ist.

Hö/br - 30.8.1972

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