DE2426083A1

DE2426083A1 - Steuerschaltung fuer einen gleichstrommotor

Info

Publication number: DE2426083A1
Application number: DE19742426083
Authority: DE
Inventors: Frank Manners
Original assignee: Lansing Bagnall Ltd
Current assignee: Linde Material Handling UK Ltd
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1974-05-30
Publication date: 1974-12-12
Also published as: NL7407187A; NL164712B; CH580357A5; AU6900874A; FR2232130A1; DE2426083C3; CA1001708A; FR2232130B1; DE2426083B2; GB1426923A; NL164712C

Description

PATENTANWAITc DR.-ING; RICHARD GLAWE · DIPL-ING. KLAUS DELFS · DIPL-PHYS. DR. WALTER MOLL

MÖNCHEN HAMBURG MÖNCHEN

2Λ26083

tMONCHEN» 2 HAMBURG 52

POSTFACH 37 WAITZSTR. 12

IIEBHERRSTR. 30- TEL. (040) » 22 SS

Ta. (0811) 22*54« TEEX 21 2»21 jp« TELEX 52 25 OS «κ

IHR ZEICHEN HRE NACHRICHT VOM UNSER ZEICHEN MÖNCHEN

BETRIFFT:

Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor, durch die ein umsteuerbarer Antrieb und eine Nutzbremsung in beiden Richtungen für einen impulsgesteuerten fflotor geschaffen werden soll.

Erfindungsgemäss meist eine Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor eine Reihenschaltung des Itiotorankers zwischen zwei elektrisch gesteuerten Schaltern und ztuei entgegengesetzt geschalteten Feldwicklungen auf, die Jeweils in einer entsprechenden Schleife angeordnet sind, die jeweils eine Freilaufdiode, den Anker des Motors und einen der Schalter respektive aufweisen. Die Steuerfunktion wird mit Hilfe der entgegengesetzt geschalteten Feldwicklungen erreicht, die immer durch den Strom erregt werden, der sich vorher in dem Anker des. Iflotors aufgebaut hat.

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POSTSCHECK, HAMBURG 147607 ■ BANKi COMMERZBANK, HAMBURG. 53/22904-TElEGR.! SPECHTZIES HAMBURG ta». SPECHTZIES MÖNCHEN

Vorzugsweise ist sine Diode mit entgegengesetzter Polarität zu der entsprechenden Freilaufdiode Dber jeder Schleife an Punkten angekoppelt, die zwischen der jeweiligen Feldwicklung und der jeweiligen Freilaufdiode und zwischen dem Anker und dem jeweiligen Schalter respektive liegen.

Bei dieser Anordnung ist zum Einleiten Jeder Betriebsweise, ob es sich um den Antrieb oder eine Bremsung handelt, das Schliessen beider Schalter erforderlich, so dass der Strom durch die Reihenschaltung einen beachtlichen Ankerstrom aufbauen kann. 3e nachdem, welche Betriebsweise erwünscht ist, kann dann einer der Schalter dauernd offen oder geschlossen gehalten werden, und der andere Schalter kann wiederholt geöffnet und geschlossen werden· Die Bedingungen für die Betriebsweise "Antrieb" umfassen das Schliessen von einem der Schalter und das sich wiederholende Öffnen und Schliessen des anderen Schalters, während die Betriebsweise "Bremsen" das kontinuierliche Öffnen des entsprechenden Schalters und das wiederholte Öffnen und Schliessen des anderen Schalters umfasst. Auf diese Weise können vier verschiedene Betriebsweisen verwirklicht werden: Antrieb in beiden Richtungen und Bremsung in beiden Richtungen. In jeder dieser Betriebsweisen wird das Feld wenigstens anfänglich durch den Umlauf des Stroms erregt, der sich vorher in dem Anker aufgebaut hat.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben, die ein Blockdiagramm der erfindungsgeraässen Schaltung darstellt.

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Zwischen einem positiven Anschluss 1 und einem negativen Anschluss 2, vorzugsweise zwischen den Anschlüssen einer Batterie, ist eine Reihenschaltung eines ersten, elektronischen Schalters 3, des Ankers 4 eines motors und eines zweiten, elektronischen Schalters 5 vorgesehen. Der Anker 4 liegt zwischen den zwei Schaltern 3 und 5, die vorzugsweise Thyristoren oder andere steuerbare Halbleitergleichrichter sind. Der Anker 4 ist in einer ersten Schleife angeordnet, die ferner eine Freilaufdiode 6, eine Feldwicklung 7 und den Schalter 5 enthält. Der Anker ist auch in einer anderen Schleife angeschaltet, die aus einer anderen Freilaufdiode 8, einer Feldwicklung 9, die im entgegengesetzten Sinn wie die Wicklung 7 angeordnet ist, und einem weiteren Schalter 3 besteht. Im Sinne der Beschreibung bedeutet der Begriff "Freilaufdiode" eine in einer Richtung leitfähige Einrichtung, die so angeordnet ist, dass der Strom von einer Stromquelle (beispielsweise einer Speicherbatterie) nicht durch sie hindurchtritt, dass jedoch der Ankerstrom über eine Schleife durchtreten kann, die die Freilaufdiode enthält, wenn der motor nicht an eine Stromquelle, beispielsweise eine Batterie, angekoppelt ist. Dede Feldwicklung ist daher so angeordnet, dass sie nur von dem Strom erregt wird, der vorher durch den Anker aufgebaut worden ist und der durch die Freilaufschleife fließt, während er bei Fehlen einer Stromquelle abfällt.

Es ist erwünscht (wie noch beschrieben wird), in jeder der beiden Schleifen eine zusätzliche Diode, nämlich die Dioden 1o bzw. 11 vorzusehen, die über der entsprechenden Schleife zwischen Punkten angekoppelt sind, die respektive zwischen dem Anker und dem zugeordneten

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Schalter und zwischen der jeweiligen Feldwicklung und der Freilaufdiode liegen.

Zündimpulse für die Schalter 3 und 5 können von einer Impulssteuerschaltung 12 geliefert werden. Diese Schaltung soll in der Lage sein, die Schalter 3 und 5 entuieder einzeln oder gleichzeitig zu öffnen und zu schliessen. Solch eine Schaltung ist verhältnismässig einfach zu bauen und bedarf daher keiner speziellen Beschreibung.

Zum Antrieb des motors müssen am Anfang beide Schalter 3 und 5 gleichzeitig geschlossen werden, so dass ein Ankerstrom hergestellt ujird, .der von dem positiven Anschluss 1 durch die Serienschaltung des Schalters 3, des Ankers 4 und des Schalters 5 zu dem negativen Anschluss 2 fließt. Zum Antrieb in einer Vorwärtsrichtung wird nun der Schalter 3 dauernd geschlossen gehalten, und der Schalter 5 wird wiederholt geöffnet und geschlossen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, dass Betätigungsimpulse wiederholt an den Schalter 5 angelegt werden, der normalerweise einer Kommutatorschaltung bekannter Form zugeordnet wäre. Wenn der Schalter geöffnet wird, fließt der vorher aufgebaute Ankerstrom, der nun gedämpft ist, durch die Schleife, die den Schalter 3, den Anker 4, die Freilaufdiode 8 und die Feldwicklung 9 enthält. Der Anker und die Feldwicklung werden daher beide durch den Strom erregt,und der Anker dreht sich in Vorwärtsrichtung. Wenn der Schalter 5 wieder geschlossen wird, fließt der Strom wieder zwischen den Batterieanschlüssen durch die Reihenschaltung mit den Schaltern und dem Anker, um den Ankerstrom wieder herzustellen, wobei der Strom auch durch die Schleife mit dem Schalter 3, der Diode 11 und der Feldwicklung 9 fließt.

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Es ist jedoch zu beachten, dass keine Quelle einer elektromotorischen Kraft in der letztgenannten Schleife vorhanden ist. Der Motor uiird in der Rückuiärtsrichtung in analoger U/eise angetrieben. Ursprunglich müssen beide Schalter geschlossen sein, um den Ankerstrom herzustellen, und dann wird der Schalter 5 durchgehend geschlossen gehalten, während der Schalter 3 wiederholt geöffnet und geschlossen wird.

Das Bremsen erfolgt regenerierend, dh. als Nutzbremsung. Dazu müssen anfänglich rechtzeitig beide Schalter 3 und 5 geschlossen werden, um einen beachtlichen Ankerstrom herzustellen. Zum Bremsen in der Vorwärtsrichtung wird dann der Schalter 3 geöffnet, mährend der Schalter 5 geschlossen bleibt. Dann wird der Schalter 3 offengehalten, während der Schalter 5 wiederholt geöffnet und geschlossen wird. Nach dem anfänglichen Schliessen beider Schalter wird durch Öffnen des Schalters 3 ein Seriengenerator geschaffen, in dem Strom in der Schleife fließt, die den Anker, den Schalter 5, die Feldwicklung 7 und die Diode 6 enthält. Durch nachfolgendes Schliessen des Schalters 5 wird ein Stromweg von dem negativen Anschluss durch die Feldspüle 6, die Diode 1o, den Anker, die Diode 11 und die Feldwicklung 9 hergestellt. In diesem Zustand wird die Energie, die von dem [Klotor abgezogen wird, ausser der Energie, die in den einzelnen Schaltungselementen verbraucht wird, zu der Stromquelle zurückgeführt, die an die Anschlüsse 1 und 2 angekoppelt ist.

Aufgrund der entgegengesetzten Schaltung der Feldwicklungen ist die Bremskraft darüber hinaus glatt und nicht übermässig gross.

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Die Bremsung in iRöckwärtsrichtung wird in analoger Weise durchgeführt.

Es ist zu beachten, dass, wenn einer der Thyristoren permanent nicht-leitfähig wird, die Schaltung den Motor nicht antreibt, und dass, Denn beide.Thyristoren leitfähig bleiben, die Schaltung den motor ebenfalls nicht antreibt«

Es ist normalerweise vorteilhaft, in der Ankerschaltung eine Einrichtung vorzusehen, um den Ankerstrom zu messen und die Betriebsweise der Thyristorschalter zu regeln, um einen ordnungsgemässen Ankerstrom aufrecht zu erhalten· Wenn der Ankerstrom beispielsweise sehr gering ist, kann eine Steuerschaltung, die den Ankerstrom misst, die beiden Schalter 3 und 5 schliessen. Die Kontrollschaltung würde dann den Ankerstrom an diskreten Intervallen überwachen· Wenn der Ankeratrom nach einem ersten Intervall über einem Niveau liegt, das in einer linearen Beziehung zu der Position eines Beschleunigungspedals liegt, würde die Kontrollschaltung bei der Betriebsweise "Antrieb" einen Thyristor kontinuierlich leitfähig halten und das (niederholte Ein- und Ausschalten des anderen Thyristors bewirken. Uienn der Ankerstrom über ein Niveau, das nieder in einer linearen Beziehung zu der Position des Beschleunigungspedals steht aber grosser als das Niveau ist, welches einem maximalen Antriebsstrom entspricht, ansteigt, würden beide Transistoren abgeschaltet.

Es ist zu beachten, dass die in zwei Richtungen erfolgende Steuerung des Rlotors sowohl für das Bremsen als auch für den normalen Antrieb keine »eiteren Schalter ausser den beiden Schaltern 3 und 5 erfordert,

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Claims

Patentansprüche

1.) Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor, gekennzeichnet durch eine Serienanordnung des Ankers (4) des motors zwischen zwei elektrisch gesteuerten Schaltern (3,5) und durch zwei gegeneinander angeordnete Feldwicklungen (7,9), die jeweils in einer Freilaufschleife angeordnet sind, die jeweils eine Freilaufdiode (6,8), den Anker (4) des motors und einen der Schalter (3,5) aufweisen.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diode (8,1o) mit entgegengesetzter Polarität zu den jeweiligen Freilaufdioden (6,8) über jeder Schleife an Punkten angeordnet ist, die zwischen der Feldwicklung (7,9) und der Freilaufdiode (6,8 ) und zwischen dem Anker (4) und dem zugeordneten Schalter (3,5) respektive liegen.

3. Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Stromquellenanschluss (1,2) entgegengesetzter Polarität, eine Reihenschaltung mit einem ersten gesteuerten Gleichrichter (3), dem Anker (4) des motors und einem zweiten gesteuerten Gleichrichter (5) mit derselben Polarität wie der erste gesteuerte Gleichrichter (3), wobei diese Schaltungselemente nacheinander zwischen den Stromquellenanschlüssen (1,2) angeordnet sind, durch einen ersten Schaltungszweig, der eine erste Feldwicklung (9) und eine erste Diode (11) mit entgegengesetzter Polarität zu dem ersten Stromquellenanschluss (1) und dem ersten gesteuerten Gleichrichter (3), die zwischen dem ersten Stromquellenan-

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Schluss (i) ',nd einem Punkt zwischen dem Anker (4) und dem zweiten gestb ierten Gleichrichter (5) angeschlossen ist, durch einen zweiten Schaltungszweig, der eine zweite Feldwicklung (7), die entgegengesetzt zu der ersten Feldwicklung (9) geschaltet ist, und eine zweite Diode (6) mit entgegengesetzter Polarität bezuglich dem zweiten Stromquellenanschluss (2) und dem zweiten gesteuerten Gleichrichter (5) hat und zwischen dem zweiten Stromquellenanschluss (2) und einem Punkt zwischen dem Anker (4) und dem ersten gesteuerten Gleichrichter (3) angeschlossen ist.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diode zwischen der ersten Diode (8) und dem ersten gesteuerten Gleichrichter (3) in einer Polarität angeschaltet ist, die der Polarität der ersten Diode (8) entgegengesetzt ist, und dass eine Diode (io) zwischen der zweiten Diode (6) und dem zweiten gesteuerten Gleichrichter (5) mit einer Polarität angeschaltet ist, die der Polarität der zweiten Diode entgegengesetzt ist.

5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (12) vorgesehen iet, um die Schalter oder die gesteuerten Gleichrichter beide getrennt oder gleichzeitig zu öffnen und zu schliessen.

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