DE2428585A1

DE2428585A1 - Regelschaltung fuer einen gleichstrommotor

Info

Publication number: DE2428585A1
Application number: DE19742428585
Authority: DE
Inventors: Charles Russell Yemington
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-06-18
Filing date: 1974-06-14
Publication date: 1975-01-09
Also published as: JPS5651495U; JPS5032424A; US3882365A; SE7407941L; IT1017017B

Description

Regelschaltung für einen Gleichstrommotor

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Gleichstrommotor-Regelschaltungen, bei denen Wechselstrom von-einer. Quelle gleichgerichtet und über eine phasengesteuerte Brückenschaltung an den Motor angelegt wird, um dessen Effektivspannung zu steuern bzw? zu regeln. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf solche Schaltungen, die eine regenerative Bremsschaltung für die Zufuhr von Leistung zum Motor in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen enthalten, die zu der Richtung der Motorration gehört .

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Es ist bekannt, daß die Drehzahl eines Gleichstrommotors als Punktion der effektiven angelegten Spannung verändert werden kann. Wenn Gleichstrommotoren von einer Wechselstromquelle gespeist werden, kann die effektive Spannung bekanntlich variiert werden durch Verwendung einer steuerbaren Gleichrichterbrücke, die gegenwärtig meistens aus zwei Thyristoren oder anderen steuerbaren Gleichrichtern und zwei Dioden besteht. Durch das Anlegen eines geeigneten Steuerimpulses an den entsprechenden Gleichrichter in jeder der Spannungswellen wird der entsprechende Gleichrichter-Diodenpfad leitend gemacht. Durch Verändern des Punktes, an dem der entsprechende Gleichrichter in der HaIbwelle leitend gemacht wird, kann die effektive, von der Brücke an die Last angelegte Spannung verändert werden. Diese Steuerungsart ist allgemein als Phasenabschnittssteuerung bekannt. Neuerdings ist es auch bekannt, eine Brücke mit vier steuerbaren Gleichrichtern (die im folgenden als Thyristoren bezeichnet werden) vorzusehen und Steuerimpulse in ähnlicher Weise gleichzeitig an gegenüberliegende Thyristoren anzulegen.

Weiterhin ist es bekannt, für eine gewisse Art einer elektrischen Bremsung eines Motors zu sorgen. Die vielleicht häufigste Form ist das sogenannte dynamische Bremssystem, bei dem ein Widerstand über den Motoranker gesehaltet und zur Zeit der Bremsung in den Schaltkreis des Ankers gebracht wird, um die Drehenergie des Motors als Wärme abzuführen. Die dynamische Bremsung leidet an dem offensichtlichen Nachteil, daß die Häufigkeit der Bremsung begrenzt werden muß, wenn nicht extrem große und relativ teuere Widerstände und Wärmesenken für die Abfuhr der Energie vorgesehen werden. Da die Bremskraft direktjproportional ist zur Ankerspannung entsteht zusätzlich ein ziemlich großes Spitzendrehmoment zum Zeitpunkt, an dem die Bremsung einsetzt, das anschließend auf ein kleines Drehmoment abnimmt. Dieser Drehmomentverlauf kann zu einem unerwünschten mechanischen Schock bzw. Stoß für die Last führen, die durch den Motor angetrieben wird.

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Eine zweite, bekannte Art der Bremsung ist die sogenannte regenerative oder Nutzbremsung, bei der das Trägheitsmoment des Systems ausgenutzt wird, um den Motor anzutreiben, und bei der-der Motor als ein Generator wirkt, um Leistung an die Netzleitungen zurückzugeben. Bekannte Systeme dieser Art verwenden zwei steuerbare Gleichrichterbrücken, wie sie vorstehend beschrieben wurden, in denen vier Thyristoren enthalten sind, und zwar eine Brücke für das Drehmoment in Uhrzeigerriehtung und eine Brücke für das Drehmoment in Gegenuhrzeigerrichtung. Dieses doppelte System erfordert selbstverständlich die Verwendung zuzätzlicher Halbleiter zusammen mit deren zugehörigen Wärmesenken, Zündschaltungen Verdrahtungen etc.

Ferner ist es üblich gewesen, eine den Motorstillstand abtastende Schaltungsanordnung über dem Anker vorzusehen, um abzutasten bzw. zu fühlen, wann die Drehzahl des Ankers 0 ist, so daß die Umschaltung zwischen den Thyristorbrücken vorgenommen werden kann. Dies führt selbstverständlich zu einem komplexen und ziemlich teueren Motorregelsystem, bietet aber die Vorteile eines lineareren Drehmomentes beim Bremsen und vermeidet die Notwendigkeit von Widerständen für die Wärmeabfuhr, wie es bei der dynamischen Bremsung der Fall ist.

Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine verbesserte Regel- bzw. Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor zu schaffen.

Diese verbesserte Motorregelschaltung soll weiterhin Bremsmittel nach Art der regenerativen bzw. Nutzbremsung haben.

Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Regel- bzw. Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor zu schaffen, die eine phasengesteuerte Gleichrichterbrücke mit einem steuerbaren Gleichrichter in jedem ihrer Schenkel verwendet und die ferner eine Bremsanordnung enthält, die, wenn

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sie betätigt ist, zur automatischen Anlegung einer Spannung entgegengesetzt zu derjenigen Spannung dient, die zu der Zeit an dem Motor angelegt ist, um dadurch für eine regenerative oder Nutzbremsung zu sorgen.

Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung durch eine Regelbzw. Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor gelöst, die eine Vollweg-Gleichrichterbrücke mit einem steuerbaren Gleichrichter in jedem Brückenschenkel enthält. Die Brücke wird von einer Wechselstromquelle gespeist, und es sind ferner Mittel für eine Phasensteuerung der Gleichrichter vorgesehen, um die effektive Spannung der dem Motor zugeführten Leistung zu verändern. Weiterhin ist eine Reversiersehaltung vorgesehen zur selektiven Ermittlung der relativen Richtung der dem Motor zugeführten Leistung. Diese Reversiersehaltung ist mit einer Bremsschaltung verbunden, die selektiv betätigbar ist und bei Aktivierung die entsprechende Spannung anlegt gemäß der dann bestehenden Betriebsstellung des Systems, um für eine regenerative oder Nutzbremsung des Motors zu sorgen.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausfünrungsbeispiels näher erläutert.

Pig. 1 ist eine teilweise in Blockform gezeigte schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung und zeigt genauer gewisse Abschnitte des in Pig. I in Blockform gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Gleichstrom-Nebenschlußmotor gezeigt. Eine Wechselstromquelle 10 ist über eine Diodenbrücke 12 geschaltet, die einer Feldwicklung 14 des durch das beschriebene Ausführungsbeispiel

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zu steuernden bzw. zu regelnden Motors eine in beiden Halbwellen gleichgerichtete Leistung zuführt. Eine zweite Vollweg-Gleichrichterbrücke, die insgesamt mit der Bezugszahl 18 versehen ist, ist ebenfalls über die Wechselstromquelle 10 geschaltet. Die Brücke 18 ist aus vier steuerbaren Gleichrichtern 20, 22, 24 und 26 gebildet, die vorzugsweise Thyristoren sind. Es können jedoch auch andere Formen steuerbarer Gleichrichter verwendet werden. Der Einfachheit:halber wird in der folgenden Beschreibung der Begriff Thyristor verwendet. Jeder der Thyristoren 20, 22, 24 und 26 weist einen Steuerleiter 21, 23, 25 bzw. 27 auf, der über einen entsprechenden Kontakt M., Mp, M, und M₂, mit einer Thyristor-Phasensteuerung 28 verbunden ist.

In bekannter Weise' werden die Thyristoren leitend beim Anlegen einer Spannung in Durchlaßrichtung und eines Eingangssignals an ihren Steuerelektroden. Wenn die Leitfähigkeit einmal eingesetzt hat, bleibt diese bis zu der Zeit bestehen, zu der die Vorspannung am Thyristor etwa Null wird. Dann ist der Thyristor nichtleitend. Die Thyristor-Phasensteuerung 28 kann irgendeinen bekannten Aufbau besitzen und ist hier als manuell einstellbar gezeigt. Das bedeutet, daß die Thyristor-Phasensteuerung so eingestellt sein kann, daß sie zu irgendeiner gewünschten Zeit innerhalb der Halbwelle der Wechselstrom-Eingangsleistung von der Quelle 10 leitet, um am Ausgang der Brücke eine variierende effektive Spannung zu liefern. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Steuerung durch ein Potentiometer 30 dargestellt, das einen einstellbaren Schleiferarm JtI aufweist. Die Ausgangsgröße des Schleiferarms 3I wird der Thyristor-Phasensteuerung 28 zugeführt, um deren Leitungs- oder Phasenwinkel in bekannter Weise zu verändern. Das Potentiometer 30 steht mit einer geeigneten Leistungsquelle in Verbindung, die in Fig. 1 der Einfachheit halber als eine Batterie 32 dargestellt ist. Eine Verbindung wird über einen Schalter 3^ hergestellt, der, dargestellt durch die gestrichelte Linie 35, von einer Bremsschaltung 36 gesteuert wird. Die Funktion der Bremsschaltung und die Art, in der diese den Schalter 34 steuert, wird im

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folgenden in Verbindung mit Fig. 2 im einzelnen erläutert.

Es sei daran erinnert, daß jeder der Steuerleiter der vier Thyristoren der Brücke 18 mit dem Thyristor der phasengesteuerten Schaltungsanordnung 28 mittels eines Kontaktes verbunden ist, die mit M₁ - M^ bezeichnet sind. Bevor in der detaillierten Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung fortgefahren wird, soll kurz auf die in dieser Beschreibung verwendete Art der Bezeichnung bezüglich der Kontaktstücke eingegangen werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine Reihe von Relais enthalten, deren Spulen jeweils ein oder mehrere Kontaktatücke steuern. Jede Spule ist als ein Kreis mit einer Buchstabenbezeichnung dargestellt, und alle zu der Spule gehörigen Kontaktstücke sind mit dem gleichen Buchstaben mit einem bestimmenden Index bezeichnet. Beispielsweise befindet sich jedes der Kontaktstücke M₁ - M₁, unter der Steuerung einer Relaisspule Als eine weitere Festlegung ist jedes der Kontaktstücke in derjenigen Position gezeigt, die es normalerweise einnimmt, wenn die Relaisspule nicht erregt ist.

Gemäß Fig. 1 wird die gleichgerichtete veränderbare Ausgangsspannung von der Vollweg-Gleichrichterbrücke 18 einem Anker 16 des iMotors selektiv über einen der zwei Kontaktstückpaare zugeführt. Ein erstes Kontaktstückpaar F₁ und Fp ist geschlossen, wenn der Anker 16 mit Leistung gespeist wird, damit der Rotor in einer ersten Richtung umläuft, die willkürlich als die Vor-, wärtsrichtung bezeichnet wird. Wenn umgekehrt die Kontaktstücke F₁ und Fp geöffnet und die zweiten Kontaktstücke R₁ und R₂ geschlossen werden, wird deutlich, daß die von der Brücke 18 an den Anker angelegte Spannung die entgegengesetzte Richtung hat zu derjenigen, die bestand.als die Kontaktstücke F₁ und F₂ geschlossen waren, so daß der Anker 16 in der entgegengesetzten Richtung rotiert, die hier als Rückwärtsrichtung bezeichnet ist.

über einen geeigneten Leiter 37 ist mit einer. Seite des Ankers eine Bremsschaltung 36 so verbunden, daß die Bremsschaltung die

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über dem Anker auftretende Spannung abtasten kann. Die Bremsschaltung liefert ihrerseits ein Signal an eine Reversierschaltung 38, die unter anderem den Zustand der Kontaktstücke F₁, F₂ und R₁, Rp ermittelt, um ihrerseits die Drehrichtung des Motors zu steuern.

In Fig. 2 ist ein Teil des in Fig. 1 gezeigten Gesamtsystems gezeigt und zusätzlich sind gewisse Abschnitte, die in Fig. 1 in Blockform gezeigt sind, mit größeren Einzelheiten dargestellt. In Fig. 2 ist die Vollweg-Gleichrichterbrücke l8 in Blockform gezeigt und wiederum so geschaltet, daß sie durch die phasengesteuerte Thyristorschaltung 28 über die vier Leitungen mit den entsprechenden Kontaktstücken M₁ - Mj. in jeder der Leitungen verbunden ist. Wie in Fig. 1 ist die Thyristorsteuerung durch das Potentiometer 30 gesteuert dargestellt. Weiterhin liefert, wie in Fig. 1, die VoILweg-Gleichrichterbrücke Leistung an den Anker l6 des Motors über die vier Schalter bzw. Schütze F₁, F_p und R₁, Rp. Der Betrieb der Schalter bzw. Schütze F₁, F» und R₁, Rp wird teilweise durch die Reversierschaltung 38 gesteuert, die in Fig. 2 im Detail gezeigt ist. Diese Reversierschaltung 38 enthält eine geeignete Leistungsquelle, die als eine Batterie dargestellt ist. Die positive Klemme der Batterie 40 ist mit einer gemeinsamen Sammels'chiene 42 verbunden, und ihr negativer Pol ist mit einer negativen Sammelschiene 44 verbunden. Von einer ersten Relaisspule 46, die mit R bezeichnet ist (willkürlich für die Rückwärtsrichtung), ist das eine Ende mit der positiven Sammelschiene 42 verbunden und das freie Ende der Relaisspule 46 steht über eine Diode 48 mit einem Knotenpunkt 50 in Verbindung. Eine Freilaufdiode 52 ist der R-Spule 46 für den Schutz der Spule parallel geschaltet, indem ein Strompfad gebildet ist, wenn das Feld der Spule zusammenbricht.

Eine zweite Spule 5*1, die als die M-Spule bezeichnet ist, ist ebenfalls von der positiven Sammelleitung 42 über einen Stoppschalter 46 und eine Diode 58 mit dem Knotenpunkt 50 verbunden.

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Der Stoppschalter 56 hat allein die Aufgabe, Leistung von dem System abzuführen, damit der Motor anhalten kann. Eine zusätzliche Diode 60 verbindet den Knotenpunkt zwischen dem Schalter 56 und der Diode 58 mit einem zweiten Knotenpunkt 62. Ein Kondensator 64 ist der M-Spule 54 parallel geschaltet und dient als ein Verzögerungsmittel für den Betrieb dieser Spule, so daß bei Anlegen einer Spannung an diese Spule eine leichte Verzögerung besteht, bevor die Spule genügend erregt wird, um ihre zugehörigen Kontaktstücke zu betätigen. Diesbezüglich sei daraufhingewiesen, daß ein Teil der durch die Spule 54 betätigten Kontaktstücke die Kontaktstäcke M. - M^ sind, die zwischen der Thyristor-Phasensteuerung 28 und der Vollweg-Gleichrichterbrücke 18 liegen.

Eine dritte, mit F (Vorwärts) bezeichnete Spule 66 ist ebenfalls mit der positiven Sammelleitung 42 verbunden und mit einer parallelgeschalteten Freilaufdiode 68 versehen. Diese Parallelschaltung liegt in Reihe mit einer Diode 70, die mit dem Knotenpunkt 62 in Verbindung steht. Eine Reihenschaltung aus einem Schalter bzw. Schütz F, und einem zweiten Schalter bzw. Schütz 1VL· ist zwischen den Verbindungspunkt von der F-Spule 66 und der Diode 70 und die negative Sammelschiene 44 geschaltet. In ähnlicher Weise ist ein Schalter bzw. Schütz R, in Reihe mit dem Schalter M₁. zwischen den Verbindungspunkt von der R-Spule 46 und der Diode 48 und die negative Sammelschiene 44 geschaltet. Die Schalter bzw. Schütze F-,, R, und M₁- sind normalerweise geöffnet.

Ein Schalter FWD (Vorwärts) ist in Reihe mit einem Thyristor zwischen den Knotenpunkt 62 und die negative Sammelschiene 44 geschaltet, wobei der Emitter dieses Transistors mit der Sammelschiene 44 und der Kollektor mit dem Schalter FWD in Verbindung steht. In ähnlicher Weise bildet ein zweiter Schalter REV (Rückwärts) eine Reihenschaltung mit einem zweiten Transistor 74 zwischen dem Knotenpunkt 50 und der negativen Sammelschiene Dem Schalter FWD ist ein normalerweise offener Kontakt RS₁ parallelgeschaltet, und dem Schalter REV liegt ein normalerweise

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offener Schalter PS. parallel. Der Grund hierfür wird im folgenden noch näher erläutert.

Die zwei Transistoren 72 und 74 arbeiten als Verriegelungen und könnten durch mechanische Schalter ersetzt werden, die mechanisch verriegelt sind mit dem Vorwärts- bzw. Rückwärtsfunktionen. Zu dem Zweck, daß diese verriegelungsartige Vorrichtungen sind, sei bemerkt, daß die Basis des Transistors 72 über einen geeigneten Skalierungswiderstand 76 und einen normalerweise geschlossenen Kontakt Ru mit der Verbindung zwischen der R-Spule 46 und der Diode 48 verbunden ist. In ähnlicher Weise steht die Basis des Transistors- 74 über einen geeigneten Widerstand 78 und einen normalerweise geschlossenen Kontakt F^ mit der Verbindung der P-Spule 66 und der Diode 70 in Verbindung. Die zwei Schalter PWD und REV sind vorzugsweise so mechanisch miteinander verriegelt, daß nur einer der Schalter zur Zeit geschlossen sein kann. Diese Verriegelung 1st nicht gezeigt, um die Zeichnung möglichst einfach zu halten.

Die Reversierschaltung 38, zu der nicht die Schalter bzw. Schütze RS₁ und PS₁ gehören, die mehr zu der Bremsschaltung 36 gehören, sorgt für die Richtungssteuerung des Ankers 16. Die Arbeitsweise dieser Schaltungsanordnung ist im wesentlichen wie folgt. Es sein zunächst angenommen, daß der Motor in der Vorwärtsrichtung angetrieben werden soll. Dann wird der Schalter PWD als erster geschlossen. Es sei bemerkt, daß der Kontakt bzw. der Schalter R₂J geschlossen ist und ein Strompfad besteht von der positiven Sammelschiene 42 über die R-Spule 46, den Kontakt R₁, und den Widerstand 76, um der Basis des Transistors 72 eine positive Vorspannung zu geben, so daß dieser sich in seinem leitenden Zustand befindet. Wenn der Schalter FWD geschlossen wird, wird ein Strompfad gebildet von der Sammelschiene 42 über die P-Spule 66, die Diode 70, den Schalter PWD und den Transistor 72 zur negativen Sammelschiene 44. Bei diesem Strompfad ist die P-Spule 66 erregt und diese Spule aktiviert die damit verbundenen Kontaktstücke. Genauer gesagt, schließen die Kontakte bzw. Schalter

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P. und Pp zwischen der Brücke 18 und dem Anker 16, und die Kontakte bzw. Schalter F, und F₂^ öffnen. Zu dieser Zeit geschieht jedoch noch nichts, da die Kontakte II, - M^ zwischen der Thyristor-Phasensteuerung 28 und der Brücke 18 noch offen sind, wodurch verhindert wird, daß die Brücke dem Anker l6 Leistung zuführt. Das Schließen des Schalters PWD bildet auch einen Stromkreis über die M-Spule 5¹J, den Stoppschalter 56, die Diode 60, den Schalter FWD und den Transistor 72. Es sei jedoch daran erinnert, daß die M-Spule 5¹* mit einem parallel geschalteten Kondensator 64 versehen ist, so daß die Erregung dieser Spule bis zu einem ausreichenden Ausmaß, daß ihre zugehörigen Kontaktstücke betätigt werden, verzögert wird. Diese Verzögerung ist deshalb vorgesehen, damit die anderen Kontakte genügend Zeit haben, um zur Ruhe zu kommen, und damit vorjallem das "Prellen" beendet ist, bevor dem Motor Energie zugeführt wird. Nach der kurzen Zeitverzögerung, die durch den Kondensator 6~4 hervorgerufen wird, wird die M-Spule 5^ ausreichend erregt, um ihre entsprechenden Kontaktstücke zu betätigen. Wenn dies auftritt, schließen sich die Kontaktstücke M. - M₁^ und die Vollweg-Gleichrichterbrücke 18 kann dem Anker Energie zuführen. Das Kontaktstück M₅ schließt dann ebenfalls. Bei Betätigung der F-Spule wird der normalerweise geschlossene Kontakt Fj, in dem Basiskreis des Transistors Jk geöffnet, wodurch die Vorspannung von diesem Transistor weggenommen und der Transistor nicht-leitend gemacht wird. Solange der Schalter FWD geschlossen bleibt, sind sowohl die F-Spule 66 als auch die M-Spule 5^ im erregten Zustand gehalten, und der Anker 16 des Motors arbeitet mit einer Drehzahl, die durch die Thyristor-Phasenregelung 28 geregelt wird.

Wenn es erwünscht ist, die Motordrehrichtung zu ändern, d. h. bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel von Vorwärts nach Rückwärts, braucht lediglich der Schalter REV geschlossen zu werden. Es sein daran erinnert, daß die Schalter FWD und REV mechanisch miteinander verriegelt sind, so daß beim Schließen

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des einen der andere geöffnet wird. Im vorliegenden Beispiel wird deshalb beim Schließen des Schalters REV der Schalter FWD geöffnet, der sofort den Leitungspfad für die M-Spule 54 unterbricht. Die F-Spule 66 bleibt momentan durch den Leitungspfad über die Kontakte bzw. Schalter F-, und M₁- erregt. Nach einer kurzen Verzögerung, die wiederum durch den Kondensator 64 auftritt, wird die M-Spule entregt und alle zugehörigen Kontakte bzw. Schalter werden geöffnet, d.h. also die Schalter bzw. die Kontakte M₁-M₁. und Μ_. Beim öffnen dieser Kontakte wird die Leistungszufuhr zum Anker 16 sofort unterbrochen, da die Thyristor-Phasensteuerung 28 nicht länger die Arbeit der Vollweg-Gleichrichterbrücke 18 gestattet. Nach einem kurzen Zeitraum, der von der Zeit abhängig ist, die für den Zusammenbruch des Feldes der F-Spule 66 erforderlich ist, werden dann die zur Spule gehörigen Kontaktstücke betätigt. Genauer gesagt heißt dies, daß die Kontaktstücke F₁, Fp und F, öffnen und das Kontaktstück F₁^ schließt. Wenn der Schalter REV nun geschlossen ist^wird beim Schließen des Kontaktstückes P₁, der Transistor 74 in Durchlaßrichtung vorgespannt, und es wird ein Strompfad gebildet für die R-Spule 46 über diese Spule, die Diode 48, den Schalter REV und den Transistor 74. Dies aktiviert sofort die R-Spule 46, wodurch das Kontaktstück R₁^ öffnet und die Kontaktstücke R₁, Rp und R, schließen. Nach einer kurzen Verzögerung, wie sie vorstehend bereits beschrieben wurde, wird die M-Spule 5¹* erregt, wodurch ihre Kontaktstücke M₁ - M₁. schließen und "dem Anker 16 von der Vollweg-Gleichrichterbrücke 18 wieder Energie zugeführt wird. In diesem Fall ist jedoch die Richtung der Leistungszufuhr zum Anker in einer entgegengesetzten Richtung zu dem vorhergehenden beschriebenen Fall, wodurch der Motor in einer Richtung umläuft, die hier die Ruckwärtsrichtung genannt wird.

In ähnlicher Weise, wie sie vorstehend für die Umkehr von Vorwärts nach Rückwärts beschrieben wurde, öffnet, wenn die Richtung der Motorrotation wieder geändert werden soll, das Schließen

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des Schalters FWD den Schalter REV und die Erregung wird von der M-Spule 54 weggenommen, die dann nach einer kurzen Verzögerung öffnet, wie es vorstehend beschrieben wurde. Die übrige Wirkungsweise der Kontaktstücke ist ähnlich wie die vorstehend beschriebene.

Der Stoppschalter 56 unterbricht bei Betätigung die Leitung zur M-Spule 54, um die zu dieser Spule gehörigen Kontaktstücke zu öffnen und somit die Thyristor-Steuerkreise zu öffnen, um den Motor ohne Bremsung zu stoppen. Es sei darauf hingewiesen, da3 ein Vorteil des vorliegenden Systems darin besteht, daß die Schalter bzw. Kontaktstücke F₁, Fp und R₁, R₂, die tatsächlich Leistung an den Anker 16 liefern, nicht unter vollem Strom geöffnet werden müssen. Dies liegt darin, daß bei dem besonderen Aufbau die Kontaktstücke (M₁ - M^), die die Vollweg-Gleichrichterbrücke 18 steuern, die ersten sind,die öffnen, und daß die Brücke im Grunde vor dem öffnen der Kontakte F₁, Fp, R₁, R_ abgeschaltet wird. Somit müssen in diesem System nur diejenigen Kontakte bzw. Schalter, die Signalströme und keine Lastströme führen.unter Last geöffnet werden.

Die Bremsschaltung gemäß der Erfindung ist vorwiegend in dem Kästchen 36 enthalten in Verbindung mit den zwei Kontaktstücken RS₁ und FS₁, die in entsprechender Weise über die Kontakte bzw. Schalter FWD und REV geschaltet sind und in Verbindung mit der Reversierschaltung 38 beschrieben sind. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Bremsschaltung 36 einen Schalter 80 enthält, der mit dem einen Ende des Ankers l6 verbunden ist. Wie durch die gestrichelte Linie 35 dargestellt ist, ist der Schalter 80 mit dem Schalter 34 verbunden, der die Batterie 32 mit dem Steuerpotentiometer 30 verbindet, so daß beim Schließen des Schalters 80 der Schalter 34 öffnet und deshalb die Batterie von dem Potentiometer 30 trennt. Das Öffnen des Schalters 34 legt in der Wirkung ein Nullsignal als eine Eingangsgröße von dem Potentiometer an die Thyristor-Phasensteuerung 28 an, was in dem beschriebenen Ausführungsbeispiels einen Befehl für einen Motor-

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stillstand bzw. eine Motordrehzahl Null darstellt. Das freie Ende des Schalters 80 ist mit zwei Widerständen 82 und 84 verbunden, die die Anfänge von zwei parallelen Pfaden bilden. Das andere Ende des Widerstandes 82 ist mit der Kathode einer Diode

eines, Transistors

85 verbunden, die zwischen den Emitter und die Basis/öb geschaltet ist. Der Kollektor des Transistors 86 bildet einen Eingang einer PS-Relaisspule" 88, der eine Freilaufdiode 90 parallel geschaltet ist. Das andere Ende der Spule 88 ist mit der positiven Sammelschiene 42 verbunden. Zu der FS-Spule 88 gehört der Kontakt FS₁, der in dem Kästchen 38 parallel zum Kontakt REV gezeigt ist. Das freie Ende des Widerstandes 84 ist mit der Anode einer Diode 92 und dem Emitter eines zweiten Transistors 9^ verbunden. Die Kathode der Diode 92 ist mit dem Emitter des Transistors 86 und der Basis des Transistors 94 verbunden. Eine geeigneter, für einen Spannungsabfall sorgender Widerstand 96 verbindet die positive Sammelschiene $2 mit dem Kollektor des Transistors 94, der weiterhin über einen Widerstand 98 mit der Basis eines dritten Transistors 100 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 100 ist mit der positiven Sammelschiene 42 verbunden, und dessen Kollektor besteht mit dem einen Ende einer RS-Spule 102 in Verbindung, deren freies Ende mit der negativen Sammelschiene 44 verbunden ist und der eine Freilaufdiode 104 parallel geschaltet ist. Die in Fig. 2 gezeigte Sehaltungsanordnuhg vervollständigt ein Widerstand 106, der zwischen dem freien Ende des Ankers l6 und dem negativen Pol der Batterie 40 vorgesehen ist.

Die Arbeitsweise der regenerativen Bremsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wie folgt. Die Schalter FWD und REV sind beide mit dem Bremsschalter 80 verriegelt, so daß beim Schließen des Schalters 80 die Schalter FWD und REV öffnen, wenn sie vorher geschlossen waren. Diese mechanische. Verriegelung ist der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht dargestellt. In der einleitenden Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung wurde bereits ausgeführt, daß die regenerative bzw. Nutzbrems-

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schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung dazu dient, die Drehrichtung sofort und automatisch abzutasten und die Richtung der dem Motor zugeführten Leistung umzukehren, so daß er zu einem schnellen Stillstand gebracht wird. Es sei deshalb zu Darstellungszwecken angenommen, daß der Motor mit einer gewissen vorgeschriebenen Drehzahl in der Vorwärtsriehtung umläuft und daß deshalb eine positive Spannung an der oberen Klemme des Ankers 16 besteht. Beim Schließen des Schalters 80 wird die positive Ankerspannung über den Widerstand 82 an die Basis des Transistors 86 angelegt, wodurch dieser Transistor leitend gemacht wird derart, daß ein Strompfad gebildet wird von der positiven Sammelschiene 42 über das PS-Relais 88 und den Transistor 86 zur negativen Sammelschiene 44, wodruch die FS-Spule 88 erregt wird. Mit dem Schließen des Schalters 80 hätte der Schalter FviD geöffnet und in der vorstehend beschriebenen Weise die P- und M-Spulen 66 und 54 entregt werden müssen, um die Thyristor-Phasensteuerung 28 von der Brücke l8 zu trennen. Im vorliegenden Fall schließt jedoch mit der Erregung der FS-Spule 88 der FS₁-Kontakt in dem Kästchen 38, um für den gleichen Gesamteffekt in der Schaltungsanordnung zu sorgen wie das Schließen des Schalters REV. Als solches wird die R-Spule 46 erregt und eine kurze Zeit danach wird die M-Spule 34 erregt, wodurch die Kontakte M₁ - Mj. geschlossen werden, damit die Brücke l8 wieder die Steuerung übernimmt.

Es sei Jedoch nochmals daran erinnert, daß der Schalter 34 zur Zeit des Schließens des Bremsschalters 80 geöffnet war, so daß das Steuersignal, das nun durch die Phasensteuerung 28 zugeführt wird, dasjenige ist, das eine Nulldrehzahl des Motors fordert. Als solches liefert die Vollweg-Gleichrichterbrücke Energie an den Anker 16 über die Kontaktstücke R₁ und R_ in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen, in der der Anker rotiert, wodurch der Motor als ein Generator arbeitet und Leistung an die Netzleitungen zurückgibt. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn der Motor in der einen Richtung arbeitet und

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die dem Anker zugeführte Leistung entgegengesetzt gerichtet ist, bei einer von der Steuerung geforderten Nulldrehzahl bzw. Stillstand der Gesamteffekt aller Wahrscheinlichkeit nach in einem "voll—geöffnet-Zustand" der Vollweg-Gleichrichterbrücke bestehen würde. Normalerweise könnte dies zu Strömen führen, die größer als die praktisch handhabbaren sind, und- zu diesem Zweck würden andere Schaltungsmittel für die Steuerung des Stromes in Verbindung mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden, um diese Ströme zu begrenzen. Ein Beispiel für eine derartige Sicherheitsmaßnahme ist in der deutschen Patentanmeldung P 24 09 780.1 vorgeschlagen. Wenn der Motor zu einem vollständigen Stillstand gekommen ist, verschwindet die positive Spannung an der Oberseite des Ankers 16, so daß die positive Vorspannung, die den Transistor 86 leitend macht, beseitigt worden ist, und die FS-Spule 88 wird entregt und das Kontaktstück PS. geöffnet, um den Motor abzuschalten.

Wenn umgekehrt angenommen sei, daß der Motor in Rückwärtsrichtung läuft und Leistung dem Anker 16 über die Kontakte R^ und R₂ zugeführt und der Bremsschalter betätigt ist, tritt an der oberen Klemme des Ankers 16 eine negative Spannungjauf. Diese negative Spannung wird über den Widerstand 82 und die Diode 85 an die Basis des Transistors 94 angelegt und weiterhin dem Emitter des gleichen Transistors über den Widerstand 84 zugeführt. Die Widerstände 82 und 84 sind so bemessen, daß die somit an den Transistor 94 angelegte Vorspannung so groß ist, daß dieser leitend gemacht wird, und mit der Leitfähigkeit des Transistors 94 wird über die Widerstände 96 und 98 eine positive Vorspannung an den Transistor 100 angelegt, wodurch dieser Transistor leitend wird. Wenn der Transistor 100 leitend gemacht ist, besteht ein Strompfad von der positiven Sammelschiene 42 über diesen Transistor und die RS-Spule 102 zur negativen Sammelschiene 44. Die RS-Spule 102 ist somit erregt, um den RS-Kontakt parallel zum FWD-Schalter zu öffnen. In ähnlicher Weise wie vorstehend beschrieben bewirkt das Schließen des RS^Kontaktes die gleiche Wirkungsweise wie das Schließen des PWD-Kontaktes, so daß der Anker l6

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nun mit der Vollweg-Gleichrichterbrücke über die Kontakte F^ und Pp verbunden ist, um somit dem Motor Leistung in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen seiner Rotation zuzuführen.

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Claims

Ansprüche

1.!Regelschaltung für einen Gleichstrommotor, der von einer Wechselstromquelle speisbar ist und eine Ankerwicklung sowie eine Vollweg-Gleichrichterbrücke aufweist zur Zufuhr einer gleichgerichteten Leistung aus der Wechselstromquelle zum Motor, wobei die Gleichrichterbrücke einen steuerbaren Gleich-

/ihrej?

richter in jedem / Schenkel aufweist, gekennzeichnet durch Mittel (28) zur Phasensteuerung der Gleichrichter der Gleichrichterbrücke (18) zur Veränderung der effektiven, dem Motor zugeführten Leistung, eine Reversiersehaltung (38) zur selektiven Ermittlung der Richtung der Leistungszufuhr zur Ankerwicklung (16), so daß die Richtung der Ankerrotation veränderbar ist, und eine selektiv betätigbare Bremsschaltung (36) zum Stoppen der Ankerrotation, die Richtungsab'tastmittel zum Bestimmen der Richtung der Ankerrotation und Mittel umfaßt, die auf die Richtungsabtastmittel ansprechen und zu der Reversierschaltung (38) gehörig sind, für eine Leistungszufuhr zum Anker (16) in einer Richtung, die zu derjenigen des Antriebs des Motors in der gerade bestehenden Drehrichtung entgegengesetzt ist.

2. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die steuerbaren Gleichrichter (22 26) Thyristoren sind.

3. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommotor ein Nebenschlußmotor ist.

4. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommotor ein Permanentmagnetmotor ist.

5. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch geken nzeichnet, daß die die Richtung abtastende Vorrichtung

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die Polarität der Spannung über der Ankerwicklung (Ιό) abtastet.

6. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Richtung abtastende Vorrichtung erste und zweite Halbleiterschaltungen aufweist, die in entsprechender Weise auf die ersten und zweiten Polaritäten der Spannung über der Ankerwicklung ansprechen.

7. Regelschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Richtung abtastende Vorrichtung die Polarität der Spannung über einer der Wicklungen abtastet.

8. Regelschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Richtung abtastende Vorrichtung erste und zweite Transistorschaltungen enthält, die auf entsprechende Weise auf erste und zweite Polaritäten der Spannung über der Ankerwicklung zur Lieferung des Signales ansprechen, und wobei Relais in der mit der Reversierschaltung verbundenen Schaltungsanordnung enthalten sind, um der Ankerwicklung Leistung zuzuführen.

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