DE2410926B2

DE2410926B2 - Verfahren zur dynamischen bremsung eines gleichstrommotors

Info

Publication number: DE2410926B2
Application number: DE19742410926
Authority: DE
Inventors: Whited James Radford Va. Sydney (V-StA.)
Original assignee: Inland Motor Division of Kollmorgen Corp., Radford, Va. (V.StA.)
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1976-09-02
Also published as: DE2410926A1; DE2410926C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur dynamischen Bremsung eines Gleichstrommotors, der aus dem Wechselstromnetz über einen Transformator und steuerbaren Gleichrichtern in Mittelpunktsschaltung betrieben wird.

Es ist allgemein bekannt, daß Gleichstrommotore in der Läuferwicklung eine Gegen-EMK erzeugen, die zur Abbremsung des Motors als wirkungsvolles Mittel benutzt werden kann, indem eine Kurzschlußbrücke für die Gegen-EMK hergestellt wird. Nachdem die Versorgungsspannung abgeschaltet ist, erzeugt die Gegen-EMK ein durch ein starkes Magnetfeld bedingtes Drehmoment enigegengesetzt der Drehrichtung des Rotors. Es sind bereits eine große Zahl von Vorrichtungen und Schaltungen bekannt, die diese Erscheinungen zur Abbremsung des Motors benutzen, die allgemein als dynamische Kurzschlußbremsung bezeichnet wird.

Es hat bereits eine große Zahl von Vorschlägen gegeben, um durch geeignete mechanische Schaltelemente die Kurzschiulibrücke für die Gegen-EMK aufzuschalten, nachdem die Stromversorgung abgeschaltet ist. Wegen der auftretenden hohen Stromstärken beim dynamischen Bremsvorgang sind die sich anbietenden Möglichkeiten für mechanische Schaltelemente sehr begrenzt, da es leicht /u Funkenbildungen und Bogencntladungen kommt, welche zur Beschädi- ^₀ gung der bewegten Teile führen.

Mit der Verbreitung von Halbleiter-Bauteilen in der einschlägigen Technik wurde eine große Zahl von elektronischen Schalteinrichtungen zum Kurzschließen der Gegen-EMK in Vorschlag gebracht. Alle bisher bekanntgewordenen Lösungsvorschläge benötigen aber neben den Bauelementen für die Steuerung des Motors zusätzliche Schaltungselemente für den Aufbau einer entsprechenden Kurzschlußbrücke, die die Kosten des Motoraufbaus wesentlich erhöhen.

Eine der hier interessierenden, bekannten Vorrichtungen wurde beispielsweise in der US-PS 34Ö3 991 beschrieben.

Dieser bekannte Motor wird mit einer vollständig gleichgerichteten Spannung versorgt. Hierzu bedient mau sich einer Steuerschaltung, welche steuerbare Siliziumgieichrichter für beide Stromrichtungen benutzt. Die dynamische Bremsung wird bei dieser Anordnung mittels einer separaten Diodenbrückenschaltung bewirkt, die mit den Ausgangsklemmen der Motorarmatur verbunden ist. Die Kurzschlicßung wird durch diese Diodenbrücke und nicht vermittels der Bauelemente der Motorsteuerung ermöglicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches, einfaches und wirksames Verfahren der eingangs genannten Art mit zugehöriger Schalteinrichtung zur dynamischen Motorbremsung zu schaffen, wobei sich die zum Motorbetrieb vorhandenen Steuerorgane zur Ausbildung der Kurzschließimg für die Gegen-EMK nach Abschaltung der Versorgungsspannung bedienen sollen, so daß hierfür besondere Steuerelemente nicht erforderlich sind.

Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht. dafj bei Wegfall der Speisespannung alle Gleichrichter in Durchlaßrichtung geschaltet sind.

Die Motorsteuerung erfolgt mittels steuerbarer Siliziumgleichrichteranordnungen mit einer vollständig gleichgerichteten Spannung. Eine dieser Vollweggleichrichterschaltungen speist den Motor in der Vorwärts richtung mit Strom, die andere dient der Versorgung des Motors für die umgekehrte Drehrichtung. Jede Gleichrichteranordnung besteht aus zwei gesteuerten Siü/iumgleichrichtern, die mit dem Motor einerseits und den beiden Anschlüssen der Stromversorgung andererseits verbunden sind. Die Steuerelektrode!! jedes Gleichrichters sind mit einem Impulsgenerator verbunden. Ein durch das Abschalten der Motorspannung erzeugter Steuerimpuls wird benutzt, um allen Gleichrichterelementen gleichzeitig Zündimpulse zuzuführen und diese damit in den Durchlaßzustand zu versetzen, so daß sie eine Kurzschlußbrücke für die vom Motor erzeugte Gegen-EMK bilden.

Die vorliegende Erfindung wird durch die Zeichnungen weiter verdeutlicht, die eine vorzugsweise Ausgestaltung darstellen.

F i g. 1 ist ein Blockdiagramm der Hauptbauieile der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 2 ist ein Schaltschema, das eine erfindungsgemäße Einphascnvollwegglcichrichtcr-Ausführung zeigt;

F i g. 3 ist ein Schaltschema des vorzugsweise benutzten Impulsgenerators.

Die vorliegende Erfindung wird in einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform anhand des Block-Diagramms der F i g. 1 näher erläutert. Bezugnehmend auf F i g. 2 wird beispielsweise die Stromversorgung aus einer normalen Wechselstromquelle über den Trenntransformator gespeist, dessen Ausgangsklemmen mit 2 und 3 und dessen Mittelanzapfung mit 4 bezeichnet sind. Der Transformatorausgang 2 ist mit dem zur Stromlieferung für die Vorwärtsrichtung dienenden steuerbaren Gleichrichter 5 und mit dem zur Stromliefcrung für die entgegengesetzte Richtung dienenden steuerbaren Gleichrichter 6 verbunden. Der Transformatorausgang 3 ist mit dem steuerbaren Gleichrichter 7 für die Vorwärtsrichtung und dem steuerbaren Gleichrichter 8 für die Gegenrichtung verbunden. Die Mitielanzapfung

des Transformators ist mit dem Motorausgang 9 verbunden, welches die gemeinsame Leitung oder Masseleiiung sein kann. Die steuerbaren Gleichrichter 5 und 7 sind mit dem Motorausgang 10 über die Giättungsdrossel 11 verbunden. Die steuerbaren Gleichrichter für die umgekehrte Drehrichtung. 6 und 8. sind mit dem Motorausgang 10 über die Clätuingsdrossel 12 verbunden.

Die Stei:?relektroden der Gleichrichter sind mit der Ausgangsklemme 13 des in Fig. 3 dargestellten Impulsgenerators verbunden. Obgleich für den Impulsgenerator eine Reihe von Schaltungsschemen geeignet ist, hat sich die in F i g. 3 dargestellte Anordnung für den vorliegenden Zweck als besonders geeignet erwiesen. Diese wird am übersichtlichsten beschrieben ausgehend von den Anschlußpunkten 13,14,15,16 und 17.

Der Eingangsschaltkreis benutzt die Transistoren 19 und 20 und ist mit dem Ausgang 14 über den Kondensator 18 verbunden, dem ein Signal zugeführt wird, daß der Motor mit Strom versorgt ist und dessen Ausbleiben einen Oszillatorkreis einschallet. Der Ausgang der Schaltvorrichtung 15 ist mit einem Tor-Oszillatorkreis verbunden. Dieser besteht aus den Kapazitäten 21 und 22, dem steuerbaren Gleichrichter 23 und dem Widerstand 24 und erhält seinen F-inschaltimpuls von den Schalltransistoren 19 und 20. Die Kapazität 25, die mit dem Ausgang 16 des Oszillators verbunden ist, wird mittels der Gleichstromquelle (von 24 Volt) aufgeladen und so die Energie bereitgestellt, um den Impuls in dem Augenblick, in dem die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen wird, mit Strom zu versorgen. Der Ausgangsverstärker mit den Transistoren 26 und 27 ist mit dem Widerstand 24 am Ausgang 17 mit der Basis des Transistors 26 verbunden.

Wie in F i g. 3 veranschaulicht, liegt — solange der Motor mit Strom versorgt wird — am Ausgang 14 eine positive Spannung, die von der Motorerregungsspannung abgeleitet wird, beispielsweise aus der Versorgungswechselspannung durch Gleichrichtung und Span- ^₀ nungsteilung. Diese Spannung bewirkt, daß der Kondensator 18 im geladenen Zustand ist. wodurch bewirkt wird, daß die Transistoren 19 und 20 im Durchlaßzustand sind. Kondensator 18 verhindert auch dus vorzeitige Umschalten, ausgelöst durch elektrische Störsignale. Solange sich der Transistor 20 im Durchlaßzustand befindet, kann der Kondensator 21 nicht aufgeladen werden, was zur Folge hat, daß der Oszillator durch den Transistor 20 überbrückt wird und damit ausgeschaltet ist.

Sobald die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen wird, sinkt die positive Spannung am Ausgang 14. da sich die Kapazität 18 nunmehr entlädt; damit werden die Transistoren 19 und 20 in den Sperrzustand versetzt. Der Kondensator 21 lädt sich auf, wodurch die Anode des steuerbaren Geichrichters 23 ein höheres positives Potential annimmt als die Steuerelektrode, was bewirkt, daß dieser zündet. Damit bildet sich eine pulsierende Spannung über dem Widerstand 24 aus. die verstärkt mittels Transistoren 26 und 27 den Steuerelektroden der Gleichrichterelemente 5, 6, 7 und 8 zugeführt wird, was bewirkt, daß alle Gleichrichter sich im Durchlaßzustand befinden.

Wird also der Motor von der Stromversorgung abgetrennt, so erzeugt der noch rotierende Anker eine Gegen-EMK. und da zu diesem Zeitpunkt, wie zuvor beschrieben, alle Gleichrichterclemcnte im Durchiaß/.ustand sind, so entsteht ein Kurzschlußpfad für die Gegen-EMK über die Glättungsdrosseln 11 und 12 und die Sekundärwicklung des Transformators 1. Der derart fließende Strom bewirkt im Motor ein magnetisches Feld, welches ein Drehmoment entgegengesetzt zur Laufrichtung des Rotors besitzt, wodurch der Rotor zum schnellen Anhalten gebracht wird.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht derart ein einfaches und wirkungsvolles Verfahren zum Kurzschließen des Motorankers und der an seinen Klemmen auftretenden Gegen-EMK. Die Erfindung kann mit gleich gutem Resultat auch für Halbweggleichrichteranordnungen und mit geringen Abwandlungen, wie durch Einführung zusätzlicher Impulsgeneratoren, auch bei VielphasL-ngleichrichtern angewendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur dynamischen Bremsung eines Gleichstrommotors, der aus dem Wechselstromnetz über einen Transformator und steuerbaren Gleichrichtern in Mittelpunktsschaltung betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wegfall der Speisespannung alle Gleichrichter in Durchlaßrichtung geschaltet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer aus dem Kondensator (18) und den Transistoren (19, 20) sowie weiteren Schaltmitteln bestehenden Schaltvorrichtung im Verbindungspunkt (14) ein das Vorhandensein der Gleichstiom-Motorversorgungsspannung anzeigendes Signal zugeführt wird, und daß der Ausgang der Schaltvorrichtung (15) mit einem Oszillator-Torkreis verbunden ist, der aus den Kondensatoren (21, 22, 25), dem Transistor (23) sowie dem Widerstand (24) und weiteren Schaltmitteln besteht und seinerseits beim Ausbleiben des das Vorhandensein der Motorversorgungsspannung anzeigenden Signals sich einschaltet und über den nachgeschalteten, aus den Transistoren (26, 27) und anderen üblichen Schaltmitteln bestehenden Verstärker, bei einem ausgangsseitigen Verbindungspunkt (13) ein Zündsignal abgibt, das den Gleichrichterelemcnten der zur Gleichstromversorgung dienenden Gleichrichtcranordnung zugeführt wird.