DE2325988A1 - ELECTRIC DRIVE - Google Patents
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Description
PATLr^A,://ALT 22.5.1973PATLr ^ A,: // OLD 5/22/1973
8 AkKim 21 - £*&»**. 81 75O8-IV/He8 AkKim 21 - £ * & »**. 81 75O8-IV / He
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Ets. E. Ragonot , F-92 Malakoff, BId. Gabriel Peri 7-15Ets. E. Ragonot, F-92 Malakoff, Vol. Gabriel Peri 7-15
(Prankreich)(France)
"Elektroantrieb""Electric drive"
Priorität vom 2k. Mai 1972 aus der französischen Patentanmeldung Nr. 72 18 489Priority from 2k. May 1972 from French patent application No. 72 18 489
Die Erfindung betrifft einen Elektroantrieb^ bestehend aus einem Gleichstrommotor mit getrennter Erregung, einer Ankerstrom-Steuerschaltung und einer Erregerstrom-Steuerschaltung. Derartige Elektroantriebe werden insbesondere für Fahrzeuge verwendet. The invention relates to an electric drive consisting of a DC motor with separate excitation, an armature current control circuit and an excitation current control circuit. Such electric drives are used in particular for vehicles.
Bekannte Elektroantriebe arbeiten häufig mit Hauptschlußmotoren, bei denen der dem Ankerstrom proportionale Induktionsfluß in vorteilhafter Weise ein hohes Motordrehmoment ergibt, sobald ein Widerstandsmoment auftritt. Jedoch hängt der Induktionsfluß im Betrieb solcher Motoren lediglich von einem einzigen Parameter, nämlich dem Ankerstrom ab und die Drehmoment-Drehzahlcharakteristik dieser Motoren, die bei deren Konstruktion festgelegt wird, ist nicht beeinflußbar. Das Betriebsverhalten derartiger Elektroantriebe erweist sich als relativ starr, d.h. wenig anpassungsfähig.Known electric drives often work with main trailing motors, where the induction flux proportional to the armature current advantageously results in a high engine torque as soon as a moment of resistance occurs. However, the induction flux depends in the operation of such motors only from a single parameter, namely the armature current and the torque-speed characteristic These motors, which are specified in their construction, cannot be influenced. The operating behavior Such electric drives turn out to be relatively rigid, i.e. not very adaptable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektroantrieb der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, der diesen Nachteil vermeidet und bei dem der Ankerstrpm und der Erre-The invention is based on the object of creating an electric drive of the type specified in the introduction which this Avoids disadvantage and at which the anchor speed and the
3098507^8883098507 ^ 888
gerstrom des Motors von mehreren Parametern abhängen, um dadurch einen weiten Spielraum in der Anpassung der Betriebscharakteristik des Motors und demzufolge eine große Flexibilität im Betriebsverhalten des Elektroantriebes zu erreichen. Motor current depend on several parameters in order to achieve this a wide latitude in adapting the operating characteristics of the engine and consequently great flexibility to achieve in the operating behavior of the electric drive.
Diese Aufgabe i-st erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Anker des Motors und der Gleichstromquelle eine Anzahl parallelgeschalteter Ankerstrom-Unterbrecher liegen, deren jeder aus einem Transistor oder mehreren parallelgeschalteten Transistoren besteht und deren jeder einerseits mit einer in Serie mit dem Motoranker liegenden Induktivität und andererseits mit einer den Motoranker und die Induktivität überbrükkende Diode versehen 3st.This object is achieved according to the invention in that between the armature of the motor and the direct current source are a number of parallel-connected armature circuit breakers, the each consists of one transistor or several transistors connected in parallel and each of them on the one hand with one in series with the motor armature lying inductance and on the other hand with a bridging the motor armature and the inductance Diode provided 3pcs.
-Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des
Elektroantriebs nach der Erfindung bilden den Gegenstand von
Unteransprüchen.Advantageous embodiments and developments of the
Electric drive according to the invention form the subject of
Subclaims.
In der Zeichnung sind beispielsweise gewählte Ausführungsformen des Elektroantriebs nach der Erfindung anhand von
Blockschaltbildern und Schaltbildern in schematischer Vereinfachung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, for example, selected embodiments of the electric drive according to the invention are based on
Block diagrams and circuit diagrams shown in schematic simplification. Show it:
Pig. I eine vereinfachte Darstellung eines ElektroantriebesPig. I a simplified representation of an electric drive
nach der Erfindung, wobei insbesondere die Ankerstrom-Steuerschaltung dargestellt ist,according to the invention, in particular the armature current control circuit is shown
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung des Elektroantriebes nach Fig. 1, wobei insbesondere die Erregerstrom-Steuerschal-' tung dargestellt ist,FIG. 2 shows a simplified representation of the electric drive according to FIG. 1, with in particular the excitation current control switch- ' direction is shown,
Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung des Elektroantriebes nach Fig. 1, wobei insbesondere ein Ankerstrom-Unterbrecher dargestellt ist,3 shows a simplified representation of the electric drive according to Fig. 1, wherein in particular an armature current interrupter is shown,
— 3 —- 3 -
309850/0883309850/0883
Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung des Elektroantriebes nach Fig. 1, wobei insbesondere ein Impulsgenerator der Ankerstrom-Steuerschaltung dargestellt ist/FIG. 4 shows a simplified representation of the electric drive according to FIG. 1, with in particular a pulse generator of the armature current control circuit being shown /
Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung des Elektroantriebes nach Fig. 1, wobei insbesondere ein Schwellwert-Impulsgenerator der Ankerstrom-Steuerschaltung dargestellt ist,5 shows a simplified representation of the electric drive according to Fig. 1, wherein in particular a threshold value pulse generator of the armature current control circuit is shown,
Fig. 6 zwei Spannungsdiagramme, das eine an den Eingängens das andere am" Ausgang der Schwellwertschaltung der Ankerst rom-St euer schalt ung3 6 shows two voltage diagrams , one at the inputs s and the other at the output of the threshold value circuit of the armature current control circuit 3
Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung der Schaltung zur Rückgewinnung der Energie während der Abbremsung des Elektroantriebes nach Fig. 1.7 shows a simplified representation of the circuit for recovery the energy during the braking of the electric drive according to FIG. 1.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Elektroantrieb be-· steht aus einem Gleichstrommotor mit getrennter Erregung., dessen Anker mit 1 (Fig. 1) und dessen Erregerwicklang mit 2 (Fig.2) bezeichnet sind., sowie aus einer Ankerstrom-Steuerschaltung (Fig. 1) und einer Erregerstrom-Steuerschaltung (Fig. 2).The electric drive shown in FIGS. 1 and 2 is consists of a DC motor with separate excitation., whose armature with 1 (Fig. 1) and its exciter winding with 2 (Fig. 2) are designated., as well as from an armature current control circuit (Fig. 1) and an excitation current control circuit (Fig. 2).
Der Anker 1 des Motors wird aus einer Gleichstromquelle beispielsweise einer Akkumulatorenbatterie, versorgt. Nach einem vresentliehen Merkmal der Erfindung wird der Anker 1 über einen Unterbrecher oder mehrere parallele Unterbrecher 4. bis 4 gespeist und jedem dieser Unterbrecher ist in Serie eine Induktivität 5 und eine Sicherung 6 vorgeschaltet sowie ein Widerstand 7 nachgeschaltet. Jede der Einheiten Anker I1 Induktivität 5, Sicherung 6 wird durch eine Diode 8 überbrückt. Hieraus ergibt sicha daß für η Unterbrecher η Induktivitäten 5^ bis 5 , η Sicherungen 6^ bis 6 , η Widerstände 7^ bis 7n The armature 1 of the motor is supplied from a direct current source, for example an accumulator battery. According to a vresentliehen feature of the invention, the armature 1 is fed via a breaker or several parallel breakers 4 to 4 and each of these breakers is preceded by an inductance 5 and a fuse 6 and a resistor 7 is connected downstream. Each of the units armature I 1 inductance 5, fuse 6 is bridged by a diode 8. It follows ^ n 7 to 7 that a η η interrupter for inductors 5 ^ to 5, η ^ 6 fuses to 6, resistors η
und η Dioden 8. bis 8 vorhanden sind. 1 ηand η diodes 8 to 8 are present. 1 η
Wenn beispielsweise der Unterbrecher 4. geschlossen ist, fließt ein Strom von der Gleichstromquelle 3 über den Anker 1,For example, if the breaker 4. is closed, a current flows from the direct current source 3 via the armature 1,
■ _ 4 _ 3 098 50/0888■ _ 4 _ 3 098 50/0888
die Induktivität 5^, die Sicherung 6^, den Unterbrecher 4^ und den Widerstand 7-t zurück in die Gleichstromquelle 3· Die somit aus der Gleichstromquelle 3 entnommene Energiethe inductance 5 ^, the fuse 6 ^, the breaker 4 ^ and the resistor 7-t back into the direct current source 3 The energy thus drawn from the direct current source 3
sich
setzt/in diesem Kreis aus zwei Anteilen zusammen, einem" in dem Motor verwendeten Anteil und einem in der Induktivität 5^
gespeicherten Anteil. Sobald der Unterbrecher 4. öffnet, wird
die Diode 8. leitend und die in der Induktivität 5-i gespeicherte
Energie wird dem Motor zugeführt« Der Motor erhält Energie während der Zeit t, während derer der Unterbrecher 4^
geschlossen ist, sowie während der Zeit t^ der Rückgewinnung
der Energie durch die Induktivität 5-. während des Öffnens
des Unterbrechers 4-. Somit ist der Motor während der Zeit
t + t, in Betrieb j entnimmt aber aus der Gleichstromquelle 3
Energie nur während der Zeit t.themselves
composes / in this circle of two parts, a “part used in the motor and a part stored in the inductance 5 ^. As soon as the breaker 4. opens, the diode 8. becomes conductive and the energy stored in the inductance 5-i is supplied to the motor «The motor receives energy during the time t, during which the breaker 4 ^ is closed, as well as during the time t ^ of the recovery of energy by the inductance 5. During the opening of the breaker 4 The motor during the time t + t, in operation j, however, draws energy from the direct current source 3 only during the time t.
Da die Ankerstrom-Unterbrecher 4. bis 4 parallelgeschaltet sind und jeder von ihnen seine eigene Induktivität 5 und seine eigene Diode 8 besitzt, brauchen die Unterbrecher nicht völlig synchron geschältet zu werden..Dagegen wäre Synchronismus erforderlich, wenn nur eine einzige, allen Unterbrechern 4^ bis 4 gemeinsame Induktivität verwendet würde.Since the armature circuit breakers 4. to 4 are connected in parallel are and each of them its own inductance 5 and its Has its own diode 8, the breakers do not need to be switched completely synchronously. On the other hand, synchronism would be required if only one, all breakers 4 ^ to 4 common inductor would be used.
Der durch die Verwendung mehrerer paralleler Unterbrecher 4^ bis 4 erzielte Vorteil ist ganz erheblich, da,bei Ausfall eines der Unterbrecher die anderen Unterbrecher weiterhin die Stromversorgung des Motors 1 sicherstellen und der Elektroantrieb nicht ausfällt.The through the use of several parallel breakers 4 ^ The advantage achieved up to 4 is quite considerable, there, in the event of failure one of the breakers, the other breakers continue to ensure the power supply to motor 1 and the electric drive does not fail.
Der Anker eines Nebenschlußmotors besitzt gewöhnlich einen geringen Widerstand in der Größenordnung von einigen zehn Milliohm und eine vernachlässigbare Induktivität. Wenn der Motor blockiert ist und direkt durch die Gleichstromquelle 3 . gespeist wird, wobei der Strom den Anker durchfließt, ist der Kurzschlußstrom enorm hoch und liegt in der Größenordnung vom mehreren tausend Ampere. Ohne die Induktivitäten 5 müßßtenThe armature of a shunt motor usually has a low resistance, on the order of tens of milliohms, and negligible inductance. When the motor is blocked and directly from the DC power source 3. is fed with the current flowing through the armature, the short-circuit current is extremely high and is of the order of several thousand amperes. Without the inductances 5 would have to
3 09850/088 83 09850/088 8
die Unterbrecher 4,, bis 4 sehr groß bemessen sein, um dieser Stromspitze standzuhalten. Mit den Induktivitäten 5^ bis 5n können die Unterbrecher 4. bis 4 kleiner bemessen und in bezug auf den normalen Betriebsstrom des Motors und nicht für seinen Kurzschlußstrom berechnet sein.the breakers 4 ,, to 4 must be very large in order to withstand this current spike. With the inductances 5 ^ to 5 n , the breakers 4 to 4 can be dimensioned smaller and calculated with reference to the normal operating current of the motor and not for its short-circuit current.
Das öffnen und Schließen der Unterbrecher 4^ bis 4 wird über drei Impulsgeneratoren 95 10, 11 und eine elektronische Kippschaltung 12 gesteuert.The opening and closing of the breakers 4 ^ to 4 is controlled via three pulse generators 9, 5, 10, 11 and an electronic trigger circuit 12.
Die,elektronische Kippschaltung 12 ist in bekannter Weise aufgebaut und besitzt zwei Eingänge 13 und 14 sowie zwei Ausgänge 15 und- 16; sie weist zwei stabile elektrische Zustände auf. In ihrem ersten stabilen Zustand liegt ihr Ausgang 15 auf dem Potential Null und ihr Ausgang 16 auf dem Potential der Gleichstromquelle 3· In ihrem zweiten stabilen Zustand liegt ihr Ausgang 15 auf dem Potential" der Gleichstromquelle 3 und ihr Ausgang 16 auf dem Potential Null. Ein an ihren Eingang 13 angelegter Impuls bringt die Kippschaltung 12 in ihren ersten Zustand, während ein an ihren Eingang 14 angelegter Impuls die Kippschaltung 12 in ihren zweiten Zustand bringt.The electronic flip-flop 12 is in a known manner constructed and has two inputs 13 and 14 and two outputs 15 and 16; it has two stable electrical states on. In its first stable state, its output 15 is at zero potential and its output 16 is at Potential of the DC power source 3 · In its second stable State is its output 15 at the potential "of the direct current source 3 and its output 16 at zero potential. A pulse applied to its input 13 causes the flip-flop 12 in its first state, while a pulse applied to its input 14 puts the flip-flop 12 in its second state brings.
Die Kippschaltung 12, die durch die von den Impulsgeneratoren 9j10, 11 gelieferten Impulse gesteuert wird, steuert ihrerseits über ihren Ausgang 16 das öffnen und Schließen der Unterbrecher 4^ bis 4 . Diese Unterbrecher schließen, wenn das Potential des Ausganges 16 der Kippschaltung 12 gleich Null ist und öffnen, wenn der Ausgang 16 das Potential der Gleichstromquelle 3 hat. Der Impulsgenerator 10 ist ebenfalls in bekannter Weise aufgebaut und liefert an seinem Ausgang 17 Impulse einer festen Frequenz. Dieser Pestfrequenz-Impulsgenerator wird über einen Schalter 18 eingeschaltet. Die Impulse des Pestfrequenz-Impulsgenerators 10 gelangen auf den Eingang 14 der Kippschaltung 12 und lösen das Schließen der Unterbrecher 4., bis 4 aus. Der Pestfrequenz-Impulsge-The flip-flop 12 created by the pulse generators 9j10, 11 pulses supplied is controlled, controls in turn, via their output 16, the opening and closing of the breakers 4 ^ to 4. These breakers close when the potential of the output 16 of the flip-flop 12 is zero and open when the output 16 has the potential the DC power source 3 has. The pulse generator 10 is also constructed in a known manner and delivers at its output 17 pulses of a fixed frequency. This plague frequency pulse generator is switched on via a switch 18. The pulses of the plague frequency pulse generator 10 reach the input 14 of the flip-flop circuit 12 and trigger the closing the breaker 4. to 4 off. The plague frequency impulse
- 6 - ' 309850/0831 - 6 - ' 309850/0831
nerator 10 wird daher im 'folgenden der Einfachheit halber als Schließgenerator bezeichnet.Generator 10 is therefore used in the following for the sake of simplicity referred to as a lock generator.
Die Impulserzeugung des Impulsgenerators 9 wird selbsttätig blockiert, sobald bestimmte vorgegebene Zustände der Kippschaltung 12 und/oder des Schließgenerators 10 auftreten. Der Impulsgenerator 9 liefert an seinem Ausgang 21 Impulse j die von dem- Bedienenden des Elektroantriebs von einer hohen Frequenz, die über der höchsten Frequenz der Impulse des Schließgenerators 10 liegt, bis zu einer niedrigen Frequenz unterhalb dieser festen Frequenz 'einstellbar sind. Die Einstellung dieser Frequenz kann beispielsweise über eine Schaltung erfolgen, die ein Potentiometer 19 enthält, dessen Schleifer mit einem Pedal 20 verbunden ist. Wenn 20 in Ruhe ist, ist die Frequenz der Impulse des Impulsgenerators 9 höher als diejenige der Impulse des Schließgenerators 10. Die Impulsfrequenz des Impulsgenerators 9 nimmt in dem Maße ab wie das Pedal niedergedrückt wird. Die von dem Impulsgenerator 9 gelieferten Impulse gelangen von seinem Ausgang 21 auf den Eingang 13 der Kippschaltung 12 und rufen damit das öffnen der Unterbrecher H^ bis ^n hervor. Der Impulsgenerator 9 wird daher im folgenden der Einfachheit halber als Öffnungsgenerator bezeichnet. The pulse generation of the pulse generator 9 is automatically blocked as soon as certain predetermined states of the flip-flop circuit 12 and / or the lock generator 10 occur. The pulse generator 9 supplies at its output 21 pulses j which can be set by the operator of the electric drive from a high frequency, which is above the highest frequency of the pulses of the closing generator 10, to a low frequency below this fixed frequency. This frequency can be set, for example, via a circuit that contains a potentiometer 19, the slider of which is connected to a pedal 20. When 20 is at rest, the frequency of the pulses of the pulse generator 9 is higher than that of the pulses of the closing generator 10. The pulse frequency of the pulse generator 9 decreases as the pedal is depressed. The pulses supplied by the pulse generator 9 pass from its output 21 to the input 13 of the flip-flop circuit 12 and thus cause the interrupters H ^ to ^ n to open. The pulse generator 9 is therefore referred to below for the sake of simplicity as an opening generator.
Der Öffnungsgenerator 9 besitzt außer seinem Ausgang 21 einen mit dem Ausgang 15 der Kippschaltung 12 verbundenen Anschluß, sowie einen mit dem Ausgang 17 des Schließgenerators 10 verbundenen Anschluß 23·In addition to its output 21, the opening generator 9 has a connection connected to the output 15 of the flip-flop circuit 12, as well as a connection 23 connected to the output 17 of the closing generator 10
Der Öffnungsgenerator 9 ist blockiert und liefert keine Impulse, sobald sein Anschluß 22 sich auf dem Potential Null befindet. Der Öffnungsgenerator ist freigegeben und liefert Impulse, sobald sein Anschluß 22 sich auf dem Potential der Gleichstromquelle 3 befindet. Ebenso ist der ÖffnungsgeneratorThe opening generator 9 is blocked and does not deliver any pulses as soon as its terminal 22 is at zero potential is located. The opening generator is enabled and delivers pulses as soon as its terminal 22 is at the potential of the DC power source 3 is located. Likewise is the opening generator
309850/0868309850/0868
23253882325388
9 blockiert,, sobald sein Anschluß 23 einen Impuls von dem Schließgenerator 10 erhält und liefert in diesem Fall keinerlei Impuls an seinem Ausgang 21. 9 blocks, as soon as its connection 23 receives an impulse from the Lock generator 10 receives and in this case does not deliver any pulse at its output 21.
Sobald ein von dem Schließgenerator 10 gelieferter Impuls am Eingang 14 der Kippschaltung 12 ankommt, kippt diese- in ihren zweiten Zustands in welchem der Ausgang 15 sich auf dem Potential der Gleichstromquelle 3 und der Ausgang auf dem Potential Null befinden. Die Unterbrechet» 1L bis 4 schließen, der Ausgang 16 der Kippschaltung 12 befindet sich auf dem Potential Null und der Öffnungsgenerator 9S dessen Anschluß 22 auf dem Potential des Ausganges 15 der Kippschaltung 12 liegt, das in diesem Augenblick gleich dem Potential der Gleichstromquelle ist, wird freigeschaltet und liefert nach einer Zeit t an seinem Ausgang 21 einen Impuls, der. auf den Eingang 13 der Kippschaltung 12 gelangt und somit diese in Ihren ersten stabilen Zustand übergehen lä&v= Der Ausgang 15 der Kippschaltung 12 fällt auf das Potential Null zurück, der Öffnungsgenerator 9 wird von neuem blockiert und hat folglich in'der Zwischenzeit einen einzigen Impuls abgegeben. Der Ausgang 16 der Kippschaltung 12 nimmt wieder das Potential der Gleichstromquelle 3 an, die Unterbrecher 4^ bis 4n öffnen. Der Zyklus beginnt von vorne, sobald ein Impuls des Schließgenerators 10 am Eingang 14 der Kippschaltung 12 eintritt.As soon as a pulse delivered by the closing generator 10 arrives at the input 14 of the flip-flop circuit 12, this flips into its second state s in which the output 15 is at the potential of the direct current source 3 and the output is at zero potential. The interruption » 1 L to 4 close, the output 16 of the flip-flop 12 is at zero potential and the opening generator 9 S whose terminal 22 is at the potential of the output 15 of the flip-flop 12, which at this moment is equal to the potential of the direct current source , is enabled and, after a time t, delivers a pulse at its output 21 which. reaches the input 13 of the flip-flop 12 and thus it goes into its first stable state lä & v = The output 15 of the flip-flop 12 falls back to zero potential, the opening generator 9 is blocked again and has consequently emitted a single pulse in the meantime . The output 16 of the flip-flop 12 again assumes the potential of the direct current source 3, the breakers 4 ^ to 4 n open. The cycle starts from the beginning as soon as a pulse from the closing generator 10 occurs at the input 14 of the flip-flop circuit 12.
Die Unterbrecher 4^ bis 4n schiießen^omit bei jedem Impuls des Schließgenerators 1Oj d.h. alle T Sekunden, wobei T durch die feste Frequenz der Impulse des Schließgenerators bestimmt ist. Die Unterbrecher öffnen nach t Sekunden, beim Eintreffen eines Impulses des Öffnungsgenerators 9 am Ein-^ gang 13 der Kippschaltung 12. Die Unterbrecher 4* bis 4 sind folglich während einer Zeit t geschlossen und bleiben während einer Zeit T - t geöffnet.The interrupters 4 ^ to 4 n close ^ omit with each pulse of the lock generator 10j, ie every T seconds, where T is determined by the fixed frequency of the pulses of the lock generator. The breakers open after t seconds, when a pulse from the opening generator 9 arrives at the input 13 of the flip-flop circuit 12. The breakers 4 * to 4 are consequently closed for a time t and remain open for a time T-t.
309850/0888309850/0888
232598a232598a
Die Zeit t ist kurz., wenn das Pedal 20 zur Einstellung der Frequenz der Impulse des Öffnungsgenerators 9 sich in Ruhe befindet; die Zeit t wächst in deaiselben Maße, wie dieses Pedal 20 betätigt wird, d.h. durch die Bedienungsperson des Elektroantriebes niedergedrückt wird.The time t is short. When the pedal 20 is used to set the Frequency of the pulses of the opening generator 9 is at rest; the time t increases in the same way as this pedal 20 is operated, i.e. is depressed by the operator of the electric drive.
Solange die Zeit t kleiner als die Zeit T ist, hat der an dem Anschluß 23 des Öffnungsgenerators 9 eintreffende Impuls des Schließgenerators 10 keinerlei Wirkung, da der Öffnungsgenerator 9 nach Abgabe öines Impulses in der Zwischenzeit bereits blockiert ist, da sich sein Anschluß 22 auf dem Potential Null befindet. Wenn jedoch t größer als T wird, blockiert der Impuls, der an dem Anschluß 23 des Öffnungsgenerators 9 ankommt, den letzteren, da. der Öffnungsgenerator 9 inzwischen entsperrt ist. Der Öffnungsgenerator 9 liefert keinerlei Impuls. Die Kippschaltung 12 bleibt in ihrem zweiten Zusta.nd und die Unterbrecher 4. bis 4 bleiben geschlossen. Auf diese-Weise wird erreicht, daß die Unterbrecher 4. bis 4 dauernd geschlossen bleiben.As long as the time t is less than the time T, it is on the terminal 23 of the opening generator 9 incoming pulse of the closing generator 10 has no effect, since the opening generator 9 in the meantime after giving out an impulse is blocked because its terminal 22 is at zero potential. However, if t becomes greater than T, blocked the pulse, which at the connection 23 of the opening generator 9 arrives, the latter, there. the opening generator 9 is now unlocked. The opening generator 9 does not provide any pulse. The flip-flop 12 remains in its second state and the breakers 4 to 4 remain closed. In this way it is achieved that the breakers 4 to 4 closed continuously stay.
Der Impulsgenerator 11 dient dem Schutz der Unterbrecher 4. bis 4 gegen Überlastung. Dieser Impulsgenerator wird daher der Einfachheit halber im folgenden als Schutz-generator bezeichnet. Der Schutzgenerator 11 ist ein blockierbarer Schwellwert-Impulsgenerator. Er liefert lediglich dann Impulse an seinen Ausgang 24, wenn sich sein Eingang 25 auf einem höheren Potential als einem vorbestimmten Potential, dem Schwe°llwert ,befindet. Der Schutzgenerator ist blockiert, wenn sein Anschluß 2ö sich auf dem Potential Null befindet. Der Schutzgenerator 11 besitzt ein beispielsweise mittels eines Potentiometers 27 einstellbares Schviellwertpotential (Fig. 1). Sein Ausgang 24 ist mit dem Eingang 13 und sein Anschluß 26 mit dem Ausgang 15 der Kippschaltung 12 derart verbunden, daß der Schutzgenerator 11 blockiert ist. sobald die Unterbrecher 4. bis 4 geöffnet sind, wobei der Ausgang 15 der Kippschaltung 12 sich in diesen; Moment auf dem Potential Null befindet.The pulse generator 11 serves to protect the breakers 4 to 4 against overload. This pulse generator is therefore for the sake of simplicity, hereinafter referred to as protection generator. The protection generator 11 is a blockable threshold value pulse generator. It only delivers pulses to its output 24 when its input 25 is at a higher potential than a predetermined potential, the threshold value. The protection generator is blocked when its connection 2ö is at zero potential. The protection generator 11 has a potentiometer 27, for example adjustable threshold value potential (Fig. 1). Its output 24 is connected to input 13 and its connection 26 to output 15 the flip-flop 12 connected in such a way that the protection generator 11 is blocked. as soon as the breakers 4. to 4 open are, the output 15 of the flip-flop 12 being in these; Moment is at zero potential.
3098 50/088 83098 50/088 8
Der Eingang 25 des ,Schutzgenerators 11 ist mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt 28 der Kathoden der η Dioden 29.. bis 29n verbunden, deren Anoden jeweils mit den Verbindungspunkten der Widerstände 7*- bis 7n und der Unterbrecher 4. bis 4 verbunden sind. Wenn die Unterbrecher 4^ bis 4 geschlossen sind, treten an den Anschlüssen der Widerstände 7^ bis 7 Spannungen auf, die proportional den jeweiligen Strömen durch die Unterbrecher sind. Die Dioden 29^ bis 29 gestatten, die höchste dieser Spannungen dem Eingang 25 des Schutzgenerators 11 zuzuführen. Sobald diese Spannung höher als die Sehwellwertspannung des Schutzgenerators 11 ist, liefert letzterer einen Impuls. Dieser Impuls gelangt auf den Eingang 13 der Kippschaltung 12, ändert-den elektrischen Zustand dieser Kippschaltung 12 und bringt damit deren Ausgang 16 auf das Potential der Gleichstromquelle 3, was das öffnen der Unterbrecher 4^ bis 4n zur Folge hat. Auf diese Weise ist ein Schutz der Unterbrecher gegen überlastung sichergestellt. Die 'Einstellung der Grenzstromstärke durch die Unterbrecher 4,, bis 4 geschieht somit durch eine einfache Einstellung der Schwellwertspannung in dem Schutzgenerator 11.The input 25 of the protective generator 11 is connected to the common connection point 28 of the cathodes of the η diodes 29 .. to 29 n , the anodes of which are each connected to the connection points of the resistors 7 * - to 7 n and the breakers 4 to 4. When the breakers 4 ^ to 4 are closed, voltages occur at the connections of the resistors 7 ^ to 7 which are proportional to the respective currents through the breaker. The diodes 29 ^ to 29 allow the highest of these voltages to be fed to the input 25 of the protective generator 11. As soon as this voltage is higher than the threshold voltage of the protective generator 11, the latter delivers a pulse. This pulse arrives at the input 13 of the flip-flop circuit 12, changes the electrical state of this flip-flop circuit 12 and thus brings its output 16 to the potential of the direct current source 3, which results in the breakers 4 ^ to 4 n being opened . In this way, protection of the circuit breaker against overload is ensured. The setting of the limit current intensity by the interrupters 4 1 to 4 is thus done by simply setting the threshold voltage in the protection generator 11.
Besonders vorteilhaft besteht jeder der Ankerstrom-Unterbrecher 4^ bis 4 aus einem Transistor oder mehreren parallel-geschalteten Transistoren. In dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel besteht ein Unterbrecher 4^ aus drei parallel-geschalteten Transistoren 30, 31, 32. Dieser Unterbrecher liegt einerseits auf der Kollektorseite dieser Transistoren mit der Induktivität 51 und dem Anker 1 des Motors in Serie, wobei die Diode S1 diese Induktivität 5., und den Anker 1 überbrückt, und andererseits auf der Emitterseite der Transistoren in Serie mit den Widerständen 33, 34, 35· Die den Widerständen 33, 31*, 35 zugeordneten Dioden 36, 37, 38 dienen dem Abgriff der höchsten Spannung derjenigen Spannungen, die proportional den Strömen durch den Unterbrecher 4^, d.h. durch die Transistoren 30, 31> 32 sind. Diese höchste Spannung wird dem Eingang 25 des Schutz-It is particularly advantageous if each of the armature current interrupters 4 ^ to 4 consists of one transistor or a plurality of transistors connected in parallel. In the example shown in Fig. 3, an interrupter 4 ^ consists of three parallel-connected transistors 30, 31, 32. This interrupter is on the one hand on the collector side of these transistors with the inductance 5 1 and the armature 1 of the motor in series Diode S 1 bridges this inductance 5, and the armature 1, and on the other hand on the emitter side of the transistors in series with the resistors 33, 34, 35 The diodes 36, 37, 38 assigned to the resistors 33, 3 1 *, 35 are used the tapping of the highest voltage of those voltages which are proportional to the currents through the interrupter 4 ^, ie through the transistors 30, 31> 32. This highest voltage is applied to input 25 of the protective
- 10 - ■ ' 309850/0889 - 10 - ■ ' 309850/0889
generators 11 zugeführt. 'Die parallelgeschalteten Transistoren 30, 31 , 32 werden durch einen Transistor 39 gesteuert, der seinerseits über den Ausgang 16 der Kippschaltung 12 und zwei durch einen Kondensator 42 überbrückte Dioden 40 und 41 gesteuert wird. Das Basispotential des Transistors 39 ist durch einen Widerstand 43 festgelegt.generator 11 supplied. 'The transistors 30, 31, 32 connected in parallel are controlled by a transistor 39, in turn via the output 16 of the flip-flop circuit 12 and two diodes 40 and 41 bridged by a capacitor 42 is controlled. The base potential of the transistor 39 is determined by a resistor 43.
Der Öffnungsgenerator 9 besteht vorzugsweise aus einem Impulsgenerator der in Fig. 4 dargestellten Art. Dieser Öffnungsgenerator" enthält einen Unijunktiontransistor 44, dessen ,, Basis 45 über einen Widerstand 46 am negativen Pol der Gleichstromquelle 3 und über eine Diode 47 an dem Ausgang 21 des Generators liegt; die Basis 48 liegt über einen Widerstand 49 an dem positiven Pol der Gleichstromquelle 3. Der Emitter 50 des Unijunktiontransistors 44 ist über einen Kondensator §>2 mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle 3 und über ein Potentiometer 19 mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle 3 verbunden. Gleichzeitig ist der Emitter über eine Diode 51 mit dem Anschluß 22 des Öffnungsgenerators 9 verbunden. Der Kondensator 52 ist durch den Kollektor-Emitter-Widerstand eines Transistors 53 überbrückt, dessen Basis über eine Diode 54 mit dem Anschluß 23 des öffnungsgenerätors 9 in Verbindung steht. Das Potentiometer 19 wird über das bereits erwähnte Pedal 20 betätigt. Dieses Pedal 20 wird im folgenden als Beschleunigungspedal des Elektroantriebes bezeichnet.The opening generator 9 preferably consists of a pulse generator of the type shown in Fig. 4. This opening generator " contains a unijunction transistor 44, the base 45 of which is connected to the negative pole of the direct current source via a resistor 46 3 and is connected to the output 21 of the generator via a diode 47; the base 48 lies across a resistor 49 at the positive pole of the direct current source 3. The emitter 50 of the unijunction transistor 44 is via a capacitor §> 2 with the negative pole of the direct current source 3 and via a potentiometer 19 with the positive pole of the direct current source 3 tied together. At the same time, the emitter is via a diode 51 connected to the terminal 22 of the opening generator 9. The capacitor 52 is through the collector-emitter resistor a transistor 53 bridged, the base of which is connected to the terminal 23 of the opening generator 9 via a diode 54 stands. The potentiometer 19 is actuated via the already mentioned pedal 20. This pedal 20 is hereinafter referred to as an accelerator pedal of the electric drive.
Wenn der Anschluß 22 des Öffnungsgenerators 9 sich auf dem Potential des positiven Poles der Gleichstromquelle 3 befindet, lädt der Kondensator 52 sich über das Potentiometer 19 auf, und zwar um so rascher, je geringer der Widerstandswert des Potentiometers 19 ist, d.h. je weniger das Beschleunigungspedal 20 gedrückt ist. Sobald die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators 52 einen bestimmten Wert erreicht hat, der von den Eigenschaften des UniiSjunktiontransistors 44 abhängt, entlädt der Kondensator 52 sich rasch über die Emitter-Basis-When the terminal 22 of the opening generator 9 is at the potential of the positive pole of the direct current source 3, The capacitor 52 is charged via the potentiometer 19, and the faster the lower the resistance value of the Potentiometer 19, i.e. the less the accelerator pedal 20 is depressed. As soon as the voltage on the connections of the capacitor 52 has reached a certain value, which depends on the properties of the uni-function transistor 44, the capacitor 52 discharges quickly through the emitter-base
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309850/0889309850/0889
Strecke. 5O5 45 des Unijunktiontransistors 44 und den Widerstand 46. Es tritt somit ein positiver Impuls an den Anschlüssen des Widerstandes 46 auf und dieser Impuls wird über die Diode 47 an den Ausgang des Öffnungsgenerators 9 übertragen.Route. 5O 5 45 of the uni-function transistor 44 and the resistor 46. A positive pulse thus occurs at the connections of the resistor 46 and this pulse is transmitted to the output of the opening generator 9 via the diode 47.
Wenn der Anschluß 22 des Öffnungsgenerators 9 sich auf dem Potential Null befindet s mit -anderen Worten auf dem Potential des negativen Poles der Gleichspannungsquelle J>s schließt die Diode 51 den Kondensator 5-2 kurz, der sich daher nicht aufladen kann, so daß am Ausgang 21 des Öffnungsgenerators 9 keine Impulse auftreten.When the terminal 22 of the opening generator 9 is at zero potential s in other words at the potential of the negative pole of the DC voltage source J> s , the diode 51 shorts the capacitor 5-2, which can therefore not be charged, so that on Output 21 of the opening generator 9 no pulses occur.
Sofern während der Aufladung des Kondensators 52 an den Anschluß 23 des öffnungsgenerators 9 ein Impuls gelangt, wird der Transistor 53 leitend und entlädt den Kondensator 52. In diesem Fall werden ebenfalls keine Impulse am Ausgang 21 des Öffnungsgenerators 9 erzeugt.If during the charging of the capacitor 52 to the connection 23 of the opening generator 9 receives a pulse, is the transistor 53 conducts and discharges the capacitor 52. In this case, too, no pulses are output at the output 21 of the Opening generator 9 generated.
Der Schutzgenerator 11 besteht vorzugsweise aus einem Impulsgenerator der in Fig. 5 dargestellten Art. Dieser Schutzgenerator 11 besitzt ebenso wie der Öffnungsgenerator 9 einen Unijunktiontransistor 55, dessen Basen 56 bzw. 57 über die Widerstände 58 bzw. 59 mit dem negativen Pol bzw. dem positiven Pol der Gleichstromquelle 3 verbunden sind. Der Emitter des Unijunktiontransistors 55 ist über den Kondensator 6l mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle verbunden. Die Basis 56 des Unijunktiontransistors 55 ist über eine Diode 62 mit dem Ausgang 24 des Schutzgenerators 11 verbunden. Der Anschluß ist mit dem Emitter des.Unijunktiontransistors 55 über eine Diode 63 verbunden. Der in Fig. 4 den Kondensator 52 überbrükkende Transistor 53 ist weggelassen und das Potentiometer 19 ist in Fig. 5 durch einen Widerstand 64 ersetzt. Außerdem ist ein an die Gleichstromquelle 3 direkt angeschlossenes Potentiometer 27 mit seinem Schleifer mit dem Emitter des Unijunktion-The protection generator 11 preferably consists of a pulse generator of the type shown in FIG. 5. This protection generator 11, like the opening generator 9, has a uni-function transistor 55 , the bases 56 and 57 of which are connected to the negative pole and the positive via the resistors 58 and 59, respectively Pole of the direct current source 3 are connected. The emitter of the uni-function transistor 55 is connected to the negative pole of the direct current source via the capacitor 61. The base 56 of the unijunction transistor 55 is connected to the output 24 of the protection generator 11 via a diode 62. The connection is connected to the emitter of the unijunction transistor 55 via a diode 63. The transistor 53 bridging the capacitor 52 in FIG. 4 is omitted and the potentiometer 19 is replaced by a resistor 64 in FIG. 5. In addition, a potentiometer 27, which is directly connected to the direct current source 3, with its wiper is connected to the emitter of the uni-function
- 12 3 098 5 0/0888- 12 3 098 5 0/0888
232598a232598a
transistors 55 über eine Diode 65 verbunden. Ein Transistor 66 verbindet über seinen Emitter-Kollektorwiderstand und einen in Serie liegenden Widerstand 67 die Basis 57 des Unijunktiontransistors 55 mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle 3. Die Basis des"Transistors 66 ist mit dem Eingang 25 des Schutzgenerators 11 über einen Widerstand 68 verbunden. Der Eingang 25 des Schutzgenerators 11 ist mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle 3 über einen Widerstand 69 verbunden.transistor 55 connected via a diode 65. A transistor 66 connects the base 57 of the unijunction transistor 55 to the negative pole of the direct current source 3 via its emitter-collector resistor and a series resistor 67. The base of the transistor 66 is connected to the input 25 of the protection generator 11 via a resistor 68. The input 25 of the protection generator 11 is connected to the negative pole of the direct current source 3 via a resistor 69.
Das .Potentiometer 27 legt die Schwellwertspannung des Schutzgenerators 11 fest. Wenn die Spannung am Eingang 25 Null ist, lädt der Kondensator 61 sich über den Widerstand 64 auf. Wenn die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators 61 das Potential des Schleifers des Potentiometers 27 erreicht hat, wird die Diode 65 leitend und begrenzt die Ladung dieses Kondensators 6l auf diesen Wert.The .Potentiometer 27 sets the threshold voltage of the Protection generator 11 fixed. When the voltage at input 25 is zero, capacitor 61 charges through resistor 64 on. When the voltage at the terminals of the capacitor 61 reaches the potential of the wiper of the potentiometer 27 has, the diode 65 becomes conductive and limits the charge of this Capacitor 6l to this value.
Wenn die an dem Eingang 25 anliegende Spannungjwächst, wird der Transistor 6 zunehmend leitend und läßt das Potential an der Basis 5,7 des Unijunktiontransistors 55 absinken. Wenn dieses Potential einen bestimmten,· durch das Potential des Schleifers des Potentiometers 27 festgelegten Wert erreicht, wird der Unijunktiontransistors 55 schlagartig leitend und der Kondensator 61 entlädt sich über die Emitter-Basis-Strecke 60, 56 des Unijunktiontransistors 55 und den Widerstand 58. Es entsteht folglich ein Impuls, der an den Ausgang 2k des Schutzgenerators 11 weitergeleitet wird.When the voltage applied to the input 25 increases, the transistor 6 becomes increasingly conductive and allows the potential at the base 5, 7 of the unijunction transistor 55 to drop. When this potential reaches a certain value determined by the potential of the wiper of the potentiometer 27, the unijunction transistor 55 suddenly becomes conductive and the capacitor 61 discharges through the emitter-base path 60, 56 of the unijunction transistor 55 and the resistor 58. Es consequently, a pulse is produced which is passed on to the output 2k of the protection generator 11.
Die Steuerschaltung für den Erregerstrom des Motors des Antriebssystems ist in.Fig. 2 dargestellt. Diese Steuerschaltung gestattet eine beliebige Änderung des Wertes des Erregerstromes, ein Anbinden des Erregerstromes an den1'Ankerstrom zur automatischen Erhöhung des Motordrehmomentes bei Auftreten eines Widerstandsmomentes und das Herstellen einer Abhängigkeit des Erregerstroms von der Ankerdrehzahl, um nach BeliebenThe control circuit for the excitation current of the motor of the drive system is shown in Fig. 2 shown. This control circuit allows any change in the value of the excitation current, a connection of the excitation current to the 1 'armature current to automatically increase the motor torque when a moment of resistance occurs and the production of a dependency of the excitation current on the armature speed at will
- 13 3 09850/08 8 8- 13 3 09850/08 8 8
oberhalb einer bestimmten, vorgegebenen Motordrehzahl eine Drehzahlbeschleunigung des Motors zu erreichen.to achieve a speed acceleration of the engine above a certain, predetermined engine speed.
Bei einem bevorzugten, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erregerwicklung 2 des Motors mit der Gleichstromquelle 3 über einen aus einem Transistor 70 bestehenden Schalter oder Unterbrecher verbunden. Der Kollektor des Transistors 70 ist mit der einen Klemme der Erregerwicklung 2 verbunden, deren andere.Klemme mit dem positiven Pol der Stromquelle 3 in Verbindung steht; der Emitter des Transistors ist mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle 3 verbunden. Eine als .Rückgewinnungsdiode bezeichnete Diode 71 überbrückt die Erregerwicklung 2.In a preferred embodiment shown in Fig. 2, the field winding 2 of the motor is connected to the direct current source 3 connected via a switch or breaker consisting of a transistor 70. The collector of the transistor 70 is connected to one terminal of the excitation winding 2, its other terminal with the positive pole of the power source 3 communicates; the emitter of the transistor is connected to the negative pole of the direct current source 3. A diode 71 referred to as a regeneration diode is bridged the excitation winding 2.
Das öffnen und Schließen des aus dem Transistor 70 bestehenden Schalters wird durch eine Schaltung bewirkt, die eine Schwellwertschaltung 72 enthält, deren Ausgang 73 die Basis des Transistors 70 steuert und deren Eingang 7^ mit einer weiteren Schaltung verbunden ist, die eine Verbindung bzw. Abhängigkeit von dem Ankerstrom und von einer Steuerung zum zyklischen Öffnen und Schließen des Erregerstrom-Schalters herstellt. Ein Eingang 75 der Schwellwertschaltung 72 ist einerseits mit einer Schaltung zur Einstellung der Schwellwertspannung und andererseits mit einer Schaltung zur Herstellung einer Abhängigkeit von der Motordrehzähl verbunden.The opening and closing of the switch consisting of the transistor 70 is effected by a circuit which is a Contains threshold value circuit 72, the output 73 of which controls the base of the transistor 70 and the input 7 ^ with a Another circuit is connected, which is a connection or dependence on the armature current and from a controller to cyclic opening and closing of the excitation current switch. An input 75 of the threshold value circuit 72 is on the one hand with a circuit for setting the threshold voltage and on the other hand connected to a circuit for producing a dependence on the engine speed.
Die Schaltung zur Herstellung einer Abhängigkeit von dem Ankerstrom und von der Steuerung zum zyklischen Öffnen und Schließen des Erregerstromgchalters umfaßt einen Sägezahn-Impulsgenerator 76, einen Verstärker 77 und einen Addierer 78, Der Sägezahn-Impulsgenerator J6 liefert eine sägezahnförraige Steuerspannung. Mit anderen Worten steigt die ^Spannung am Ausgang 79 des Sägezahn-Impulsgeneratora 76 von Null beginnend linear an und wird nach Ablauf eine*· Zeit T rasch wieder zu Null, wonach der Zyklus von neuem beginnt. Die SägezahnspannungThe circuit for producing a dependency on the armature current and on the control for the cyclical opening and closing of the exciter current switch comprises a sawtooth pulse generator 76, an amplifier 77 and an adder 78. The sawtooth pulse generator J6 supplies a sawtooth-shaped control voltage. In other words, the voltage at the output 79 of the sawtooth pulse generator 76 rises linearly from zero and quickly returns to zero after a time T has elapsed, after which the cycle begins anew. The sawtooth voltage
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3 offen wo eft3 open where eft
des Impulsgenerators 76 wird dem Eingang 80 des Addierers 78 zugeführt., Der Verstärker 77 besitzt einen Eingang 8l, der eine dem Ankerstrom des Motors 1 proportionale Spannung, welche am gemeinsamen Verbindungspunkt 28 der Kathoden der Dioden 29.. bis 29 (Fig. 1) entnommen ist, erhält. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 77, die einen Kondensator 82 lädt, liegt am Eingang 83 des Addierers 78«of the pulse generator 76 is fed to the input 80 of the adder 78. The amplifier 77 has an input 8l, the voltage proportional to the armature current of the motor 1, which is applied at the common connection point 28 of the cathodes of the diodes 29 ... to 29 (Fig. 1) is taken, receives. The output voltage of the amplifier 77 , which charges a capacitor 82, is at the input 83 of the adder 78 «
Der Ausgang 84 des Addierers 78S dessen Eingänge 80 bzw. . 83 mit dem Ausgang 79 des Sägezahn-Impulsgenerators 76 bzw. mit dem Ausgang des Verstärkers 77 verbunden sind, liefert die arithmetische Summe S (vgl. Fig. 6) einer Sägezahnspannung und einer dem Ankerstrom des Motors proportionalen Spannung. Diese Summenspannung wird dem Eingang 74 der Schwellwertschaltung 72 zugeführt.The output 84 of the adder 78 S has its inputs 80 and. 83 are connected to the output 79 of the sawtooth pulse generator 76 or to the output of the amplifier 77, provides the arithmetic sum S (see FIG. 6) of a sawtooth voltage and a voltage proportional to the armature current of the motor. This sum voltage is fed to the input 74 of the threshold value circuit 72.
Der Eingang 75 der Schwellwertschaltung 72 erhält über eine Diode 85 eine über ein Potentiometer 86 einstellbare Spannung. Diese Spannung wird als Schwellwertspannung bezeichnet.The input 75 of the threshold value circuit 72 receives a voltage which can be set via a potentiometer 86 via a diode 85. This voltage is called the threshold voltage.
Solange die am Eingang 1Jk der Schwellwertschaltung 72 an-liegende Spannung kleiner als die am Eingang 75 der Schwell wertschaltung 72 anliegende Spannung bleibt, hat der Ausgang 73 der Schwellwertschaltung das Potential Null und der aus dem Transistor 70 bestehende Schalter ist offen. Für jeden Spannungswert am Eingang 74, der größer als die Schwellwertspannung am Eingang 75 ist, nimmt der Ausgang 73 der Schwellwertschaltung 72 das Potential des positiven Polte der Gleichstromquelle an und der Schalter wird geschlossen. As long as the voltage applied to input 1 Jk of threshold circuit 72 remains lower than the voltage applied to input 75 of threshold circuit 72, output 73 of threshold circuit has zero potential and the switch consisting of transistor 70 is open. For each voltage value at input 74 which is greater than the threshold voltage at input 75, output 73 of threshold circuit 72 assumes the potential of the positive pole of the direct current source and the switch is closed.
Der aus dem Transistor 70 bestehende Schalter wird somit zyklisoh betätigt. Ein Zyklus setzt sich aus einer Schließzeit t und einer Öffnungszeit T - t zusammen, wobei die Zeit T konstant und gleich der Perlodendauer der Sägezahnausgangsspannung des Sägenzahn-Impulsgenerators 76 ist. Je länger die Zeit tThe switch consisting of transistor 70 is thus operated cyclically. A cycle is composed of a closing time t and an opening time T − t, the time T being constant and equal to the period of the sawtooth output voltage of the sawtooth pulse generator 76 . The longer the time t
- 15 -309850/0888- 15 -309850/0888
- 15 ist j desto größer ist der Erregerstrom.- 15 is j the greater the excitation current.
Wenn" der Ankerstrom zunimmt, nimmt die Spannung I3--d.h. die Spannung am Eingang 83 des Addierers 78 ebenfalls zu, so daß die Sägezahnspannung eine senkrechte Verschiebung in Richtung auf positive Potentiale erfährt und die Zeit t für einen gegebenen Wert X der Schwellwertspannung der Schwellwertschaltung 72 wächst (vgl. Fig. 6). Der Schalter bleibt während einer längeren Zeit innerhalb einer Periode geschlossen..Der Erregerstrom nimmt zu. Auf diese Weise ist eine Abhängigkeit des Erregerstroms vom Ankerstrom hergestellt. Der Schalter bleibt dauernd geschlossen, wenn die Spannung I am Eingang des Addierers 78 die Schwellwertspannung X überschreitet.If "the armature current increases, the voltage I 3 - -dh the voltage at the input 83 of the adder 78 also increases, so that the sawtooth voltage experiences a vertical shift in the direction of positive potentials and the time t for a given value X of the threshold voltage of the Threshold circuit 72 grows (see FIG. 6). The switch remains closed for a longer time within a period. The excitation current increases. In this way, a dependency of the excitation current on the armature current is established. The switch remains permanently closed when the voltage I at the input of the adder 78 exceeds the threshold voltage X.
Für eine gegebene Spannung I am Eingang 83 der; Addierers 78, d.h. für einen bestimmten Ankerstrom, ändert sich die Zeit t mit dem Wert der Schwellwertspannung X. Sie wächst bei einer Verminderung dieser Schwellwertspannung und nimmt.bei einer Erhöhung der Schwellwertspannung ab. Durch Einstellung des Schwellwertpotentiometers 86, d.h. der Schwellwertspannung, wird der Erregerstrom eingestellt. Man erhält auf diese Weise eine Kennliniensehar des Motors.For a given voltage I at input 83 of the; Adder 78, i.e. for a certain armature current, the Time t with the value of the threshold voltage X. It increases at a reduction in this threshold voltage and increases an increase in the threshold voltage. By attitude of the threshold potentiometer 86, i.e. the threshold voltage, the excitation current is set. One gets in this way a characteristic curve of the motor.
Ein anderes wesentliches Merkmal besteht in einer Abhängigkeit des Erregerstroms von der Drehzahl des Motors durch Änderung der Schwellwertspannung X. Ein Potentiometer 87, dessen Schleifer durch das bereits erwähnte Beschleunigungspedal 20 betätigt wird, das auch das Potentiometer 19 des'Öffnungsgenerators 9 betätigt, liegt über eine weitere Schwellwertschaltung 89 an der Gleichstromquelle 3· Der Schleifer des Potentiometers 87 ist über eine Diode 88 mit dem Eingang 75 der erstgenannten Schwellwertschaltung 72 verbunden. Die weitere Schwellwertschaltung 89 wird über einen Eingang 90 durch eine der Motordrehzahl proportionale Spannung gesteuert. DieseAnother essential feature is that the excitation current depends on the speed of the motor as a result of changes the threshold voltage X. A potentiometer 87, the slider of which is controlled by the accelerator pedal 20 mentioned above is actuated, which also the potentiometer 19 of the opening generator 9, is applied via a further threshold value circuit 89 to the direct current source 3 · The wiper of the potentiometer 87 is connected to input 75 of the first-mentioned threshold value circuit 72 via a diode 88. The other Threshold circuit 89 is via an input 90 by a the motor speed proportional voltage controlled. These
- 16 3 0 9 8 5 0/0888- 16 3 0 9 8 5 0/0888
Spannung wird von. einem Tachymeter 91 erzeugt , das auf der Welle des Ankers 1 des Motors angeordnet ist.Tension is from. a total station 91 generated on the Shaft of the armature 1 of the motor is arranged.
Solange die an dem Eingang 90 der weiteren Schwellwertschaltung 89 anliegende Spannung kleiner als ein vorgegebener Viert ist j der einem bestimmten Drehzahlbereich des Motors entspricht, gelangt keine Spannung an des Potentiometer 87, unabhängig von der Stellung des Beschleunigungspedals 2O5 so daß die Spannung an dem Schleifer des Potentiometers 87 Null ist. Die Diode 88 ist gesperrt. Die erstgenannte. Schwellwertschaltung 72 wird ausschließlich durch die von dem Potentiometer 86 abgegebene Schwellwertspannung gesteuert. Das Potentiometer 87 hat .folglich keinen Einfluß auf die Arbeitsweise der Schaltung. As long as the voltage applied to the input 90 of the further threshold circuit 89 is less than a predetermined fourth j which corresponds to a certain speed range of the motor, no voltage is applied to the potentiometer 87, regardless of the position of the accelerator pedal 2O 5, so that the voltage is applied to the grinder of potentiometer 87 is zero. The diode 88 is blocked. The former. Threshold circuit 72 is controlled exclusively by the threshold voltage output by potentiometer 86. The potentiometer 87 has no effect on the operation of the circuit.
Sobald die Spannung am Eingang 90 der weiteren Schwellwertschaltung 89 größer als der erwähnte vorgegebene Wert wird, d.h. sobald der Motor eine bestimmte gegebene Drehzahl überschritten hat, liegt über die weitere Schwellwertschaltung 89 Spannung an dem Potentiometer 87. Im gleichen Maße wie das Beschleunigungspedal 20 gedrückt wird, wächst die von dem Schleifer des Potentiometers 87 abgegriffene Spannung. Solange jedoch der Wert dieser Spannung unter dem von dem Potentiometer 86 abgegriffenen Spannungswert bleibt, bleibt die Diode 88 gesperrt und die »Drehzahl des Motors unverändert.As soon as the voltage at the input 90 of the further threshold-value circuit 89 becomes larger than the mentioned predetermined value as soon as that is the engine a certain given speed has been exceeded, is above the further threshold circuit 89 voltage at the potentiometer 87. pressed to the same extent as the accelerator pedal 20 , the voltage picked up by the wiper of the potentiometer 87 increases. However, as long as the value of this voltage remains below the voltage value tapped off by the potentiometer 86, the diode 88 remains blocked and the speed of the motor remains unchanged.
Wenn das Beschleunigungspedal 20 weiter niedergedrückt wird, wird die Spannung am Schleifer des Potentiometers 87 größer als diejenige des Potentiometers 86, die Diode 85 sperrt und die Diode 88 wird leitend. Die von dem Potentiometer 87 abgegriffene Spannung tritt an die Stelle derjenigen des Potentiometers 86 und steuert die erstgenannte Schwellwertschaltung 72.If the accelerator pedal 20 is depressed further, the voltage on the wiper of the potentiometer 87 increases than that of the potentiometer 86, the diode 85 blocks and the diode 88 becomes conductive. The one tapped off by the potentiometer 87 Voltage takes the place of that of potentiometer 86 and controls the first-mentioned threshold value circuit 72.
Diese Steuerspannung ist um so größer, je weiter das Beschleunigungspedal 20 niedergedrückt wird und die Schließzeit tThis control voltage is greater, the further the accelerator pedal 20 is depressed and the closing time t
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ο ο 9 ς ο ο ©ο ο 9 ς ο ο ©
des aus dem Transistor 70 bestehenden Schalters nimmt ab. Die Erregung des Motors wird geringer. Der Motor beschleunigt und erreicht eine hohe Drehzahl. ·-of the switch consisting of the transistor 70 decreases. the The excitation of the motor is reduced. The engine accelerates and reaches a high speed. -
Es muß daher sowohl das Beschleunigungspedal 20 hinreichend niedergedrückt werden als auch der Motor eine gewisse Drehzahl erreicht haben, um den Motor zu beschleunigen und hohe Drehzahlen zu erreichen. Ein plötzliches Niederdrücken des Beschleunigungspedales 20 beim Anlauf gestattet weder eine Beschleunigung noch eine hohe Drehzahl- da der Motor sich in diesem Augenblick sehr langsam dreht. Selbst bei hoher Drehzahl bleibt der Erregerstrom an den Ankerstrom angebunden, was eine Zunahme des Motordrehmomentes bei Auftreten eines Widerstandsmomentes gestattet.It must therefore be sufficiently depressed both the accelerator pedal 20 and the engine a certain speed have achieved to accelerate the engine and reach high speeds. A sudden depression of the accelerator pedal 20 when starting allows neither acceleration nor high speed - because the motor is in this Spins very slowly at the moment. Even at high speed, the excitation current remains tied to the armature current, which increases of the engine torque when a moment of resistance occurs.
Ein elektrischer Antrieb der vorstehend beschriebenen Art eignet sich vorzüglich als Fahrzeugantrieb. Der Fahrer dieses Fahrzeugs betätigt zur Änderung der Drehzahl des Motors des Antriebes, d.h. zur Änderung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges das Pedal 20. Er kann gleichzeitig die Potentiometer 27 3 86 einstellen, um andere Betriebs- oder Fahrzustände des Fahrzeuges zu erreichen. Die Flexibilität des Betriebsverhaltens ist demzufolge sehr groß.An electric drive of the type described above is particularly suitable as a vehicle drive. The driver of this vehicle actuates the pedal 20 to change the speed of the motor of the drive, ie to change the speed of the vehicle. At the same time, he can adjust the potentiometers 27 3 86 to achieve other operating or driving conditions of the vehicle. The flexibility of the operating behavior is therefore very great.
Der vorstehend beschriebene Elektroantrieb kann außerdem eine Schaltung zur Rückgewinnung der Energie während der Bremszeiten enthalten (vgl. Fig. 7). Der Motor I3 2 arbeitet dann als Generator und liefert seine Energie zurück an die Gleichstromquelle 3·The electric drive described above can also contain a circuit for recovering the energy during the braking times (cf. FIG. 7). The motor I 3 2 then works as a generator and supplies its energy back to the direct current source 3
Nach einer bevorzugten Ausführungsform (Fig. 7) enthält die Energierückgewinnungsschaltung einerseits eine Diode 92 s deren Anode mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle 3 und deren Kathode mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Induktivitäten 5-, bis 5n und der Klemme des Ankers 1 des Motors verbundenAccording to a preferred embodiment (Fig. 7), the energy recovery circuit contains on the one hand a diode 92 s, the anode of which is connected to the negative pole of the direct current source 3 and its cathode to the common connection point of the inductances 5, to 5 n and the terminal of the armature 1 of the motor
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sind; außerdem ist ein Schaltungsteil vorgesehen, der aus einem Spannungsvergleicher 933 einem Potentiometer 9^, dessen Schleifer mit einem schematisch in unterbrochenen Strichen gezeichneten Bremspedal 95 verbunden ist, sowie aus einem Verstärker 96 und einer Verbindungsdiode 97 besteht. Die Kathode der Verbindungsdiode 97 ist mit der Kathode der Diode 92 verbunden, die Anode steht mit einem.Eingang des Spannungsvergleichers 93 in Verbindung; dessen anderer Eingang ist mit dem Potentiometer $h verbunden. Der Spannungsvergleicher 93j der in bekannter Weise aufgebaut ist, vergleicht die Spannung V, an den An-schlüssen der Diode 92 und die von dem Potentiometer 9^ abgegriffene Spannung V . Das Ergebnis j nämlich die Differenz der Spannungen V- V,,wird am Ausgang des Vergleichers 93 abgenommens durcjh den Verstärker 96 verstärkt und dem Eingang 83 des Addierers 78 zugeführt, der Teil der Erregerstrom-Steuerschaltung nach Fig. 2·ist.are; In addition, a circuit part is provided which consists of a voltage comparator 93 3 a potentiometer 9 ^ whose wiper is connected to a brake pedal 95 shown schematically in broken lines, as well as an amplifier 96 and a connecting diode 97. The cathode of the connecting diode 97 is connected to the cathode of the diode 92, the anode is connected to an input of the voltage comparator 93; its other input is connected to the potentiometer $ h . The voltage comparator 93j, which is constructed in a known manner, compares the voltage V, at the connections of the diode 92 and the voltage V tapped off by the potentiometer 9 ^. The result j, namely the difference between the voltages V-V i, is taken from the output of the comparator 93, s amplified by the amplifier 96 and fed to the input 83 of the adder 78, which is part of the excitation current control circuit according to FIG.
Sobald bei dem hier beschriebenen Elektroantrieb das Beschleunigungspedal 20 wieder freigegeben wird, sind die Unterbrecher k* bis 4 geöffnet.As soon as the accelerator pedal 20 is released again in the case of the electric drive described here, the interrupters k * to 4 are open.
Beim Bremsen wird das Potentiometer Sk durch das Bremspedal 95 derart betätigt, daß die von dem Potentiometer 9** abgegriffene Spannung V im selben Maße steigt, wie das Bemspedal 95 niedergedrückt wird. Der Motor des Elektroantriebes arbeitet folglich als Generator, wobei die Erregung des Generators eine Punktion der Ausgangsspannung des Verstärkers 96, die am Eingang 83 des Addierers 78 der Erregerstrom-Steuerschaltung anliegt, ist.When braking, the potentiometer Sk is actuated by the brake pedal 95 in such a way that the voltage V tapped off by the potentiometer 9 ** rises to the same extent as the brake pedal 95 is depressed. The motor of the electric drive consequently works as a generator, the excitation of the generator being a puncture of the output voltage of the amplifier 96 which is present at the input 83 of the adder 78 of the excitation current control circuit.
Die Erregung des Motors im Generatorbetrieb wird folglich automatisch so geregelt, daß die Spannung Vd an den Anschlüssen der Diode 92 etwa gleich der von dem Potentiometer Sh abgegriffenen Spannung V ist. Die Spannung V^ är&fe an den KlemmenThe excitation of the motor in generator mode is consequently automatically regulated so that the voltage V d at the connections of the diode 92 is approximately equal to the voltage V tapped off by the potentiometer Sh. The voltage V ^ ar & fe at the terminals
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der Diode 92 steht in einer von der Kennlinie der Diode 92 abhängigen Beziehung zu dem Rückspeisestrom3 der durch diese Diode 92 hindurchfließt. Jeder von dem Potentiometer Sh abgegebenen Spannung V5 folglich jeder Stellung des Bremspedals 953 entspricht ein bestimmter Rückspeisestrom. <Te. weiter das Bremspedal niedergedrückt wird., desto größer ist dieser Rückspeisestrom«the diode 92 has a relationship, which is dependent on the characteristic of the diode 92, to the feedback current 3 which flows through this diode 92. Each voltage V 5 output by the potentiometer Sh and consequently each position of the brake pedal 95 3 corresponds to a specific feedback current. <Te. the further the brake pedal is depressed, the greater this feedback current «
- ι- ι
Die Spannungsversorgung des Spannungsvergleichers 92 und des Verstärkers 96 erfolgt vorzugsweise über einen normalerweise geöffneten Schalter 98, der schließt, sobald das Bremspedal 95 betätigt wird.The voltage supply of the voltage comparator 92 and the amplifier 96 is preferably effected via a normally open switch 98, which closes as soon as the brake pedal 95 is actuated.
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Claims (1)
einer Schaltung zur Energierückgewinnung beim Bremsen, dadurch'gekennzeichnet5 daß diese Schaltung einerseits eine Rücltspeisediode (92) . deren Anode .mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle (3) verbunden ist, und deren Kathode an dem Verbindungspunkt der Induktivitäten (5-, bis 5 )mit der Ankerklemme des Motors liegt, und andererseits einen Schaltungsteil enthält, der aus einem Spannungsvergleicher (93)3 einem Potentiometer (9*0 s dessen Schleifer mit einem Bremspedal (95)und einen Eingang-des Vergleichers (93) verbunden ist, einer Verbindungsdiode (97) s deren Anode mit einem anderen Eingang des Vergleichers (93) und deren Kathode mit der Kathode der Rückspeisediode (92) verbunden ist, und einem Verstärker -(96) besteht, dessen Eingang mit dem Ausgang des Vergleichers (93) und dessen Ausgang mit dem Eingang (83) des Addierers (78) der Erregerstrom-Steuerschaltung des Motors des Elektroantriebs verbunden sind.1.0. Electric drive according to one of Claims 1 to 8, with
a circuit for energy recovery during braking, characterized in that this circuit has, on the one hand, a feedback diode (92). whose anode is connected to the negative pole of the direct current source (3), and whose cathode is at the connection point of the inductances (5-, to 5) with the armature terminal of the motor, and on the other hand contains a circuit part that consists of a voltage comparator (93) 3 a potentiometer (9 * 0 s whose wiper is connected to a brake pedal (95) and an input of the comparator (93), a connecting diode (97) s whose anode is connected to another input of the comparator (93) and whose cathode is connected to the Cathode of the regenerative diode (92) is connected, and an amplifier - (96), whose input to the output of the comparator (93) and whose output to the input (83) of the adder (78) of the excitation current control circuit of the motor of the electric drive are connected.
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