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Halbleiter - Gleichstromschalter Die Erfindung bezieht sich auf einen
Halbleiter-Gleichstromschalter1 der eine Diode aufweist, von einem Steuerungsteil
angesteuert wird und zum Schalten einer induktiven Last vorgesehen ist.
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Ein solcher lialbleiter-Gleichstromschalter ist bekannt (siehe Buch
"Thyristoren" von Heumann und Stumpe, S.14O, Teubner,Verlag Stuttgart, in)69). Bei
diesem bekannten Schalter handelt es sich um einen 'I'hyristorschalter für Gleichstrom,
der im Laststromkreis einen ersten Thyristor aufweist, dem als Löscheinrichtung
ein zweiter Thyristor mit einem Kondensator parallelgeschaltet ist.
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Außerdem ist eine Freilaufdiode vorgesehen, die parallel zum Ausgang
des Schalters bzw. zur angeschlossenen Last liegt. Diese Freilaufdiode soll das
Auftreten von unzulässig hohen Schalterspannungen beim Unterbrechen induktiver Gleichstromverbraucher
verhindern und kann beim Abschalten rein ohmischer Verbraucher entfallen.
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Bei dieser bekannten Anordnung bewirkt ein vom Steuerungsteil kommender
erster Schaltbefehl die Durchzundung des ersten Thyristors im Lastkreis und damit
die Einschaltung des Kreises. Die Ausschaltung des Kreises erfolgt durch einen zweiten
Schaltbefehl des Steuerungsteiles an den zweiten, parallelliegenden Thyristor, der
durch Umladung des mit ihm in Reihe liegenden Kondensators eine Sperrung des ersten
Thyristors bewirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vollelektronische,
verschleißfreie, schnellschaltende und betriebssichere Bremsanordnung für einen
Motor zu schaffen. Eine solche Bremsanordnung dient dazu, den Motor nach Abschaltung
durch das Xotorschütz unverzüglich zu bremsen. Derartige Bremsanordnungen sind in
verschiedener Ausführung bekannt, sind Jedoch aus unterschiedlichen Gründen nicht
zufriedenstellend.
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Zunächst ist hier die mechanische Abbremsung zu nennen, die naturgemäß
einem starken Verschleiß unterliegt. Desweiteren ist die sogenannte Gegenstrombremsung
zu erwähnen, bei der der Motor bis zu seinem Stillstand kurzfristig reversiert wird.
Diese Bauart erfordert einen hohen schaltungstechnischen Aufwand. Schließlich soll
noch
eine Bremsanordnung mit einer Bremswicklung im Motor erwähnt werden. Dabei wird
durch einen in der Bremswicklung für eine begrenzte Zeit fließenden Gleichstrom
ein magnetisches Feld aufgebaut, das bremsend auf den Mo tor wirkt, indem es gegen
das abklingende Drehfeld des Motors gerichtet ist. Die Bereitstellung des gewünschten
Gleichstromes erfolgt mit Hilfe eines zusätzlichen elektromechanischen Schützes,
das durch Hilfskontakte des Motorschützes betätigt wird. Die Verwendung derartiger
elektromechanischer schalter hat jedoch den Nachteil eines schnellen Verschleißes
bei häufigen Schaltspielen und einer physikalisch bedingten Zeitverzögerung durch
das Schalten elektromechanischer kontakte.
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Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
bei Anwendung eines Halbleiter-Gleichstromschalters der eingangs genannten Art auf
eine Bremsanordnung für einen Motor die induktive Last eine Bremswicklung des Motors
ist, daß die Diode in Reihenschaltung zwischen der Bremswicklung und dem Gleichstromschalter
angeordnet ist und daß das Steuerungsteil mit einem Steuerkreis eines den Motor
schaltenden Motorschützes gekoppelt ist.
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Durch eine derartige erfindungsgemäße Anordnung wird gewährleistet,
daß unverzüglich nach AbschaLtung des Motorschützes, d. h. nach Betätigung eines
Schaltgliedes im Steuerkreis des Motorschützes, ein Schaltimpuls auf das SteuerungstelL
geleitet wird. Dadurch wird der Gleichstromschalter von dem Steuerungsteil derart
angesteuert, daß für eine bestimmte Zeit ein gewünschter Gleischstrom in die Bremswicklung
des Motors geschickt wird. Die in Reihenschaltung zwischen dem Gleichstromschalter
und der Bremswicklung vorgesehene Diode dient dazu, die negativen Spannungshalbwellen
der vom auslaufenden Motor in der Bremswicklung erzeugten Generatorspannung vom
Gleichstromschalter fernzuhalten. Bei Verwendung von Thyristoren in dem Gleichstromschalter
besteht ohne diese Diode die Gefahr des unerwünschten Sperrens, so daß diese Diode
ein wesentliches Bauteil für die Aufrechterhaltung des Schaltzustandes der Thyristoren
bildet.
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in Ausgestaltung dci Erfindung enthält der Gleichstromscnalter einen
ersten, mit der Bremswicklung und der Diode in Reihe liegenden Thyristor und einen
zweiten, über einen Kondensator parallel geschalteten Thyristor, und das Steuerungsteil
enthält eine erste, unmittelbar ansprechende, und eine zweite verzögert ansprechende
Transistorenstufe mit je einem Impulsübertrager zur Ansteuerung des ersten und zweiten
Thyristors. Dabei sind die Eingänge der beiden Transistorstufen mit dem ein Schaltglied
enthaltenden Steuerkreis des Motorschützes entweder direkt oder über eine vorgeschaltete
dritte Transistorstufe gekoppelt und können somit mit positivem oder negativem Steuersignal
angsteuert werden. Unverzüglich mit Durchschaltung des ersten Thyristors wird der
Gleichstrom für eine definierte Zeit in die Bremswicklung des Motors geschickt.
Nach abgelaufener bremszeit schaltet der zweite Thyristor und bewirkt durch Umladung
des vorgeschalteten Kondensators eine Abschaltung des ersten Thyristors.
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In der Zeichnung sind in den Figuren 1 und 2 Ausführungsbeispiele
gemäß der Erfindung in Form von Schaltbildern dargestellt. Figur 1 zeigt das Schaltbild
eines Motors und eines Gleichstromschalters zur Bereitstellung eines Gleichstromes
in einer Bremswicklung des Motors. Fig. 2 zeigt ein Schaltbild eines Steuerungsteiles
zur Ansteuerung des Gleiehstromschalters gemäß Fig. 1.
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Gemäß Fig. 1 ist ein Motor 10 über ein elektronisches Motorschütz
11 an ein Drehstromnetz RST gelegt. Der Motor 10 enthält eine Bremswicklung 12,
die über den Gleichstromschalter 13 und einen Zweiweggleichrichter 14 an das drehstromnetz
RST gelegt ist. Der Gleichstromschalter 13 enthält einen ersten Thyristor 15, der
mit einer Diode 16 und der Bremswicklung 12 in Reihe geschaltet ist, und einen zweiten
Thyristor 17, der dem ersten Thyristor 15 über einen kondensator 18 parallel geschaltet
ist. Ein Widerstand
19 dient zur Entladmls ars o1ldensators 18.
Dem Ausgang des Zweiweggleichrichters t4 ist noch eine 1 Kombination 20 zur- Glättung
parallel geschaltet.
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Das Steuerungsteil 22 gemäß Fig. 2 wird von einer Gleichspannungsquelle
21a, 21b gespeist. An dieser Gleichspannungsquelle liegt ebenfalls der Steuerkreis
23 des Motorschützes 11 mit einem Schalt glied 24. Das Steuerungsteil gemäß Fig.
2 enthält eine erste liransistorstufe 25 mit einem npn-Transistor 26, eine zweite
Transistorstufe 27 mit einem Unijunktion-raansistor 28 und eine vorgeschaltete dritte
Transistorstufe 29 mit einem npn-iransistor 30. Die Basis des Transistors 30 ist
über einen Widerstand 31 mit der Klemme des Schaltgliedes 24 im Steuerkreis 23 verbunden,
die bei geöffnetem Schaltglied 24 auf Nullpotential liegt. Der Kollektor des Transistors
30 ist über einen Widerstand 32 mit dem Pluspol und der Emitter direkt mit dem Minuspol
21b der Steuerspannungsquelle verbunden.
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Die Basis des Transistors 26 ist über einen Widerstand 33 mit dem
Kollektor des Transistors 30 in der vorgeschalteten Transistorstufe 29 verbunden.
Während der kollektor des Transistors 26 direkt mit dem Pluspol 21a der Steuerspannungsquelle
verbunden ist, enhält der Emitterzweig ein erstes Ubertragungsglied 34 mit einer
Primärwicklung 34a und einer Sekundärwicklung 34b und in Reihe mit der Primärwicklung
34a einen Widerstand 35 mit parallelgeschaltetem Kondensator 36.
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Die Basis 2 und der Emitter des Unijunktion-Transistors 28 in der
zweiten Transistorstufe 27 sind jeweils über einen Widerstand 37 bzw. 38 mit dem
Kollektor des Transistors 30 in der Vorgeschalteten Transistorstufe 29 verbunden.
Der emitter des Tranistors 28 ist außerdem noch über einen Kondensator 39 mit dem
Minuspol 21b der Steuerspannungsquelle verbunden. Der Basis 1 Zweig dieses Transistors
28 enthält einen zweiten Impulsübertrager 40 mit einer Primärwicklung 40a und einer
Sekundärwicklung iOb.
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Sobald das Schaltglied 24 geöffnet und damit das Motor schütz abgeschaltet
wird, sperrt der Transistor 30. Damit schaltet der Transistor 26 durch und gibt
über den Impulsübertrager 34 einen Steuerimpuls an den ersten Thyristor 15 des Gleichstromschalters
13. Gleichzeitig lädt sich der Kondensator 39 über den Widerstand 37 auf eine bestimmte
Spannungshöhe auf, bei der der Unijunktion-Transistor 29 durchschaltet und den Kondensator
39 über den Impulsübertrager 40 entlädt. Als Folge davon gibt dieser Impulaübertrager
einen Steuerimpuls an den zweiten Thyristor 17 des Gleichstromschalters 13 ab. Die
benötigte Bremszeitdauer wird duch geeignete Auslegung des RC-Gliedes 37, 39 vorgewählt.
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Bei einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können
die Eingänge der ersten und zweiten Transistorstufen 25 bzw. 27 ohne eine vorgeschaltete
dritte Transistorstufe direkt über eine Diode mit dem Steuerkreis 23 gekoppelt sein.
Dabei sind diese Eingänge zu der Klemme des Schaltgliedes 24 geführt, das in geöffnetem
Zustand an dem positiven Potential 21a Steuerspannung liegt.