DE2439068C3 - Wechselstrom-ReUienschluB-Universalmotor - Google Patents
Wechselstrom-ReUienschluB-UniversalmotorInfo
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- DE2439068C3 DE2439068C3 DE2439068A DE2439068A DE2439068C3 DE 2439068 C3 DE2439068 C3 DE 2439068C3 DE 2439068 A DE2439068 A DE 2439068A DE 2439068 A DE2439068 A DE 2439068A DE 2439068 C3 DE2439068 C3 DE 2439068C3
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wechselstrom-Reihenschluß-Universalmotor
mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solcher
Motor ist aus der DE-AS 20 02 768 bekannt
Bei dem bekannten Motor liegt der Kondensator, der den Stromstoß für den Bremsbetrieb liefern soll, in
Reihe mit der Ankerwicklung und mit der Feldwicklung des Motors sowie mit dem natürlich vorgesehenen
Bremswiderstand. Die Kondensatorentladung erfolgt mithin auch durch die Ankerwicklung. Dies macht
wiederum einen Gleichrichter erforderlich, der den Bremsstrom um den Kondensator herumleitet, wenn
der Stromstoß aus diesem abgeklungen ist
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgleichen Motor zu schaffen, bei
dem der Stromstoß aus dem Kondensator optimal genutzt wird und zusätzliche Schaltungskomponenten
nur dann vorzusehen sind, wenn auch zusätzliche Effekte, etwa ein mehrfacher Stromimpuls, erwünscht
sind.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1, während die Unteransprüche Weiterbildungen
des Motors durch Merkmale definieren, deren Bedeutung im einzelnen sich aus der nachfolgenden
Erläuterung von Ausführungsbeispielen ergibt
Gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich beim Anmeldungsgegenstand die unterschiedliche Wirkung,
daß mit zunehmendem Bedarf für einen das Feld aufrechterhaltenden Strom dieser ebenfalls anwachsen
kann, während bei dem bekannten Motor gerade das Gegenteil der Fall ist Denn vom Kondensator aus
gesehen, liegen beim Anmeldungsgegenstand Feld- und Ankerwicklung parallel. Wenn dann, beispielsweise
infolge Bürstenverschleiß, der Aukerkreis-Widerstand
s zunimmt, damit auch die Brerosstromerzeugung, so wird
eic entsprechend höheres Feld durch den entsprechend höheren, die Feldwicklung durchfließenden Strom
aufgebaut Bei dem bekannten Motor hingegen wird bei Bürstenverschleiß auch der Strom durch die Feldwicklung
vermindert Dieser Gesichtspunkt ist von besonderer Bedeutung bei Anwendungsfällen, etwa Hebezeugen,
bei denen der Motor von einer durchgehenden Last Ober seine Betriebsdrehzahl hinaus beschleunigt wird
und entsprechend ein starker das Feld entmagnetisie-
ls render Strom erzeugt wird.
Ausführungsbeispiele für den Motor gemäß der Erfindung werden nachstehend näher erläutert, wobei
auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.
F i g. 1 —3 stellen ein schematisches Schaltkreisdiagramm des Motors in drei Varianten dar.
F i g. 1 —3 stellen ein schematisches Schaltkreisdiagramm des Motors in drei Varianten dar.
Gemäß Fig. 1 ist der Anker IZl des Universal-Motors
in Serie mit der Feldwindung 122 geschaltet, so daß der gesamte von dem Motor aufgenommene Strom
sowohl «jurch den Anker als auch durch die Feldwindung
fließt In der Steuerschaltung sind die Stromzuführleitungen 20,20.1 mit Anschlüssen 203,203 in der
Steuerschaltung verbunden. Der Anschluß 203 ist mit einer Speiseleitung 21 verbunden, die zu den Anschlüssen
bund cdes Vorwärts-Rückwärts-Wählschalters 18
führt, so daß in beiden Stellungen des Schalters 18 die Leitung 21 mit einer Seite des Ankers 121 durch einen
der Kontakte 18.1, 18.2 des Wählschalters verbunden ist In der dargestellten Stellung des Schalters 18 ist die
Leitung 21 durch den Anschluß cund einen Kontakt 182 mit dem Anker verbunden.
Der Anschluß 203 ist über eine Speiseleitung 23 mit
einem Anschluß a des Druckknopfschalters 19 zum Betätigen oder Stoppen der Winde verbunden. Der
Schalter 19 besitzt ein erstes Paar von Anschlüssen a, b
und einen Brückenkontakt 19.1 in normalerweise offener Stellung, ein zweites Paar von Anschlüssen c, d
und einen zweiten Brückenkontakt 19.2 in normalerweise geschlossener Stellung, ein drittes Paar von
Anschlüssen e, /und einen dritten Brückenkontakt 193 in normalerweise geschlossener Stellung bezüglich der
Anschlüsse e und f, wobei der Brückenkontakt 193 sich in normalerweise offener Stellung zu einem anderen
Paar von Anschlüssen g, h befindet, so daß dann, wenn
der Druckknopfschalter 19 heruntergedrückt wird, der
Brückenkontakt 193 die Anschlüsse g, h miteinander verbindet, und ein weiteres Paar von Anschlüssen j, k
und einen hiermit zusammenwirkenden Brückenkontakt 19.4, der sich in normalerweise geschlossener Stellung in
bezug auf die Anschlüsse j, k befindet
Jeder der Anschlüsse b und d des Druckknopfschalters
19 ebenso wie die positive Seite eines Impulsgabekondensators 24 sind mit einer Seite der Feldwicklung
122 verbunden. Die andere Seite der Feldwicklung 122 ist mit jedem der Anschlüsse f, h und k des Schalters 19
verbunden. Der Kondensator 24 kann eine Größe von etwa 40 mF besitzen.
Der Anschluß c des Schalters 19 ist direkt mit dem Bremswiderstand 25 verbunden, der ein drahtgewickelter
Widerstand ist um einer erheblichen Verlustleistung
b' standzuhalten, der jedoch einen Widerstand von nur 2,5
Ohm aufweist Dieser niedrige Widerstand führt für einen kurzen Zeitraum beim Bremsen einen sehr großen
Strom und die andere Seite des Bremswiderstandes 25
ist direkt mit jedem der Anschlüsse a und d des
Wählschalters 18 und dem Anschluß g des Druckknopfschalters 19 verbunden.
Die negative Seite des Kondensators 24 ist direkt mit dem Anschluß e des Druckknopfschalter* 19 und durch
eine Diode 26 und einem strombegrenzenden Widerstand 27 mit der Leitung 21 verbunden. Der Widerstand
27 kann etwa 100 Ohm besitzen. Die Diode 26 und der
Widerstand 27 bilden einen Ladekreis für den Kondensator 24, wenn der Druckknopfschalter 19 aus
seiner Normalstellung heraus betätigt wird.
Der Anschluß j des Druckknopfschalters 19 ist ebenfalls direkt mit der Leitung 21 verbunden.
Beim Betrieb wird der Wählschalter 18 in die gewünschte Stellung gebracht, so daß, z.B. bei
Anwendung des Motors bei einem Hebezeug, das Seil entweder auf die Trommel auf- oder von ihr abläuft
Beim normalen Betrieb wird der Wählschalter betätigt,
während der Motor von der Stromquelle abgeschaltet ist
Wenn der Druckknopfschalter 19 aus seiner Ruhestellung betätigt wird, läuft der Motor an und dreht die
Windentrommel 13. Wenn der Druckknopfschalter 19 wieder losgelassen wird, liegt am Motor 12 keine
Netzspannung mehr und durch dynamisches Bremsen stoppt der Motoranker.
Wenn der Druckknopfschalter 19 betätigt wird,
verbindet der Kontakt 19.1 die Anschlüsse a, b, um
Netzspannung auf eine Seite der Feldwicklung 12.2 zu schalten; die andere Seite der Feldwicklung 1Z2 ist
durch die Anschlüsse g, h, die durch den Kontakt 193 miteinander verbunden wurden, mit dem Anschluß a
und dem Kontakt 18.1 des Wählschalters 18 mit einer Seite des Ankers IZl verbunden; die andere Seite des
Ankers 12.1 ist mit der anderen Seite der Netzleitung über den Kontakt 1&2 und den Anschluß c des
Wählschalters 18 und die Leitung 21 verbunden. In diesem Zustand sind daher die Feldwicklung 12.2 und
der Anker 12.1 in Serie miteinander geschaltet und direkt mit der Netzleitung 20, 20.1 verbunden. Zur
gleichen Zeit wird der Kondensator 24 bis zur Netzspannung über die Diode 26 und den Widerstand 27
aufgeladen.
Wenn der Druckknopfschalter 19 sich in Betätigungsstellung befindet, sind die Anschlüsse c, d, die Anschlüsse
e, /und die Anschlüsse/) Ar offen.
Wenn der Druckknopfschalter 19 losgelassen wird, kehren alle Brückenkontakte in ihre Normal- oder
Ruhestellungen, die in F i g. 1 dargestellt sind, zurück.
Die Anschlüsse a, b werden wieder geöffnet um die Motor-Feldwicklung 1Z2 und den Anker von der
Leitung 23 zu trennen, so daß keine äußere Spannung oder Strom danach den Motor erreicht während der
Druckknopfschalter 19 in seiner Ruhestellung bleibt
Das Freigeben des Schalters 19 bewirkt ferner, daß die Anschlüsse c, d verbunden werden, um den
Bremswiderstand 25 zwischen den Anker 12.1 und die Feldwicklung 12.2 zu schalten. Das Freigeben des
Druckknopfschalters 19 bewirkt ferner, daß die Anschlüsse g, h geöffnet und die Anschlüsse j, k durch
den Kontakt 19.4 geschlossen werden mit dem Effekt, daß die Verbindungen zwischen der Feldwicklung 12.2
und dem Anker 12.1 im Vergleich zu den Verbindungen des Ankers, die vorher bestanden, umgekehrt werden,
wobei der Anker IZl so geschaltet wird, daß er als Generator und nicht als Motor arbeitet Schließlich
werden die Anschlüsse e, /des Druckknopfschalter 19 bei dessen Freigabe durch den Kontakt 193 miteinander
verbunden, so daß der getedene Kondensator 24
direkt mit den Anschlüssen der Feldwicklung 1Z2 verbunden wird. Wenn der Kondensator 24 direkt mit
der Feldwicklung 1Z2 in dieser Weise verbunden wird, erzeugt die Ladung des Kondensators einen Stromimpuls
in der Feldwicklung 1Z2, die ein magnetisches Feld
genügender Intensität erzeugt, um bei schneller Drehung des Ankers einen Strom zu erzeugen.
In dem Zeitpunkt, in dem der Kondensator 24 einen
In dem Zeitpunkt, in dem der Kondensator 24 einen
ίο Impuls in der Wicklung 1Z2 erzeugt sind die
Feldwicklung 1Z2, der Bremswiderstand 25 und der Anker IZl in Serie miteinander geschaltet so daß der in
dem Anker erzeugte Strom den Stromfluß durch die Feldwicklung 1Z2 fortsetzt um das magnetische Feld,
das bereits im Aufbau ist weiterzubilden. Diese Stromerzeugung in dem Anker, der in dem magnetischen
Feld der Wicklung 1Z2 rotiert, bewirkt das dynamische Bremsen des gesamten Motors und der
Winde, so daß die Winde bis zu dem Punkt gebremst wird, bei dem in den meisten Fällen das Getriebe 15 die
Winde und den Motor gänzlich stoppt
Zusätzlich zum Triggern des dynamischen Bremsens durch Einprägen eines Stromimpulses vom Kondensator
auf die Feldwicklung 1Z2 besitzt die Schaltung nach F i g. 1 den Vorteil, daß das dynamische Bremsen des
Motors und der Winde sogar dann bewirkt wird, wenn der Strom in der Netzleitung 20, 20.1 ausfällt da der
Kondensator 24 für den notwendigen Zweck geladen ist, wenn der Druckknopfschalter 19 zunächst in Laufstellung
gebracht worden ist Nach einer beliebigen Zeit, wenn der Druckknopfschalter 19 freigegeben wird, wird
die dynamische Bremsung sogar dann arbeiten und durch den Stromimpuls vom Kondensator getriggert
werden, wenn die Stromquelle ausgefallen ist
Ein alternativer Schaltkreis ist in F i g. 2 dargestellt,
wobei der hauptsächliche Unterschied im Ersatz des Druckknopfschalters 19 durch einen zweipoligen
Umschalter oder Kippschalter 30 besteht Ebenso ist der Schaltkreis, der den Triggerimpuls für die Feldwicklung
w 1Z2 liefert notwendigerweise geringfügig geändert
Bei dieser Ausführungsform sind die Netzleitungen 20, 20.1 direkt mit den Anschlüssen a bzw. d des
Kippschalters 30 verbunden. Der Anschluß d des Kippschalters 30 ist direkt mit den Anschlüssen b, cdes
Bei diesem Schaltkreis ist der niederohmige Widerstand 25 direkt zwischen jedem der Anschlüsse b, c des
Kippschalters 30 angeordnet der Anschluß c des Kippschalters 30 ist direkt mit jedem der Anschlüsse d, a
so des Wählerschalters 18 verbunden.
Wie bei der vorhergehenden Schaltung ist der Kontakt 18.1, der abwechselnd in Kontakt mit den
Anschlüssen a und b bewegbar ist, direkt mit einer Seite
des Ankers IZl verbunden; die andere Seite des Ankers IZl ist direkt mit dem anderen Kontakt 18.1 verbunden,
der abwechselnd mit einem der Anschlüsse c d des Wählschalters 18 verbunden ist
Die Feldwicklung 1Z2 des Motors ist mit ihren beiden Enden mit den Kontakten 30.1 bzw. 30.2 des
alternativ mit den Anschlüssen a, b verbunden, während
der Kontakt 3OJ alternativ mit den Anschlüssen cbzw.
t/verbunden ist
h") N~tzleitung 20 durch den Kontakt 30.1 des Kippschalters
verbindbar, während das gleiche Ende der Feldwicklung auch mit der Netzleitung durch einen
Kondensator 24.1 einen strombegrenzenden Wider-
stand 27.1 und eine Diode 26.1, die hintereinandergeschaltet
sind, verbunden ist.
Der Kondensator 24.1 besitzt eine Kapazität von 4OmF, der Widerstand 27.1 kann 100 Ohm besitzen.
Wenn der Kontakt 30.1 mit dem Anschluß a des Kippschalters 30 verbunden ist, wird der Kondensator
24.1 entladen. Wenn jedoch der Kontakt 30.1 des Kippschalters vom Anschluß a weg bewegt wird, wird
die Leitung 20 von der Feldwicklung 12.2 entfernt, so
daß kein Strom mehr durch den Schalter fließt Nach diesem Zeitpunkt fließt ein Stromimpuls durch die
Diode 26.1, den Widerstand 27.1, um den Kondensator 24.1 aufzuladen. Dieser Ladeimpuls fließt ebenfalls
durch die Feldwicklung 12.2 und durch den Kontakt 30.2
des Kippschalters zum Anschluß t/zur anderen Seite der Leitung 20.1. Wenn der Kippschalter von der Laufsteilung
in die Bremsstellung umgeschaltet wird, wird die Feldwicklung von der Leitung 20 getrennt und ein
Stromimpuls durch Feldwicklung geschickt, um ein magnetisches Feld zu erzeugen, das sicherstellt, daß
dynamisch gebremst wird.
In der normalen Laufstellung des Kippschalters 30 ist
die Feldwicklung 12.2 in Serie mit dem Anker IZl über den Kontakt 30.2 und den Anschluß cdes Kippschalters
30 und den Anschluß a und den Kontakt 18.1 des Wählschalters 18 geschaltet Die andere Seite des
Ankers ist über den Kontakt 18.2 und den Anschluß c des Wählschalters 18 mit der anderen Seite der Leitung
20.1 verbunden.
Wenn der Kippschalter 30 von der Lauf- in die Bremsstellung gekippt wird, wird der Bremswiderstand
25 in Reihe zwischen der Feldwicklung 1Z2 und den Anker und insbesondere durch den Kontakt 30.1 des
Kippschalters geschaltet, wobei die Verbindungen des
Ankers zur Feldwicklung umgekehrt werden, damit der Anker als Generator arbeitet Die Umkehr der
Verbindung des Ankers wird durch Kippen des Kontaktes 30.2 des Kippschalters bewirkt, wobei das
Ende der Feldwicklung 1Z2 und der Kontakt 30.2 durch den Kontakt 18.2 mit der einen Seite des Ankers 18.1
verbunden wird, während die andere Seite des Ankers durch den Kontakt 18.1 des Wählschalters mit der
Leitung 20.1 verbunden ist
Mit dem Kippen des Kontaktes 30.2 des Kippschalters wird ein Ende der Feldwicklung mit der Leitung
20.1 verbunden, so daß der Entladestrom des Kondensators durch die Feldwicklung fließen kann. Das Kippen
des Kontaktes 30.1 schaltet den Bremswiderstand 25 zwischen den Anker und die Feldwicklung und trennt
ferner die Leitung 20 von der Feldwicklung, damit der Kondensator 24.1 geladen werden kann und ein
Stromimpuls in der Feldwicklung zur Erzeugung eines magnetischen Feldes entsteht
Bei der in Fig.2 dargestellten Schaltung wird
unterstellt, daß die Spannung auf den Leitungen 20 und 20.1 erhalten bleibt, um die Erzeugung eines Stromimpulses
in der Feldwicklung zu ermöglichen, wenn der Kondensator 24.1 sich auflädt Ein zusätzlicher Widerstand
24.2 ist im Nebenschluß zum Kondensator 24.1 zum Zwecke der Entladung des Kondensators geschaltet,
wenn der Kippschalter 30 in Laufstellung gekippt wird.
Die in F i g. 3 dargestellte Schaltung ist im wesentlichen dieselbe wie nach Fig. 1, wobei jedoch einige
Zusätze gemacht wurden. Ein Relais 31 ist derart angeordnet, daß im stromlosen Zustand der Bremswiderstand
25 über den Kontakt 31.1 kurzgeschlossen ist Das Oberbrücken des Bremswiderstandes 25 erzeugt
ein zweites dynamisches Bremsen des Motors und des Ankers, nachdem der Effekt des dynamischen Bremsens
aufgrund der beträchtlichen Abbremsung des Ankers als
verloren gegangen ist bei dem der Strom den
to die Gesamtimpedanz des Ankers IZl und der Feldwicklung 1Z2, die in Serie geschaltet sind, so daß
der durch die Feldwicklung fließende Strom vergrößert und ein zusätzliches magnetisches Feld erzeugt wird,
wodurch die Erzeugung von zusätzlichem Strom in dem
is Anker aufgrund der fortgesetzten Drehung des Ankers
durch das vergrößerte magnetische Feld erzeugt wird.
Die Relaisspule 31.2 ist stromführend, während der
Motor läuft Nach Freigabe des Druckknopfschalters 19 bleibt sie für etwa einer halben Sekunde noch
stromführend und wird dann erst stromlos, so daß die
Relaiskontakte in ihre Normalstellung zurückkehren und das Kurzschließen des Bremswiderstandes bewirken,
um ein zweites dynamisches Bremsen zu bewirken. Die Relaiswicklung 13.2 ist über einen Kondensator 32,
der von einer erheblichen Größe ist und eine Kapazität von etwa 3OmF aufweisen kann, geschaltet Der
Kondensator 32 ist in Reihe mit einer Diode 33 und ebenso mit einem strombegrenzenden Widerstand 34
geschaltet, der etwa 100 Ohm haben kann. Die
Serienschaltung aus Kondensator 32, Diode 33 und Widerstand 34 liegt zwischen dem Anschluß b des
Druckknopfschalters 19 und der Leitung 21, um das Laden des Kondensators 32 zu jeder Zeit zu bewirken,
wenn der Druckknopfschalter 19 geschlossen ist Strom von dem Widerstand 34 und der Diode 33 fließt ferner
durch die Relaisspule 31.2, solange der Druckknopfschalter
gedrückt ist, um den Kontakt 31.1 mit Abstand zum Anschluß a des Relais zu halten.
Jedesmal wenn der Druckknopfschalter 19 freigegeben wird, erfolgt augenblicklich das dynamische Bremsen des Motors und der Winde und nach etwa einer Viertelsekunde ist der Bremseffekt aufgrund des reduzierten Stromflusses durch den Anker beträchtlich reduziert Etwa eine halbe Sekunde nach Freigeben des Druckknopfschalters 19 hat sich der Kondensator 32 vollkommen durch die Relaisspule 31.2 entladen, und da der Strom durch die Relaiswicklung abnimmt, kehrt der Kontakt 31.1 des Relais in seine normalerweise geschlossene Stellung zum Anschluß a zurück.
Jedesmal wenn der Druckknopfschalter 19 freigegeben wird, erfolgt augenblicklich das dynamische Bremsen des Motors und der Winde und nach etwa einer Viertelsekunde ist der Bremseffekt aufgrund des reduzierten Stromflusses durch den Anker beträchtlich reduziert Etwa eine halbe Sekunde nach Freigeben des Druckknopfschalters 19 hat sich der Kondensator 32 vollkommen durch die Relaisspule 31.2 entladen, und da der Strom durch die Relaiswicklung abnimmt, kehrt der Kontakt 31.1 des Relais in seine normalerweise geschlossene Stellung zum Anschluß a zurück.
Wenn dies eintritt, ist der Bremswiderstand 25
kurzgeschlossen, was dazu führt, die Gesamtimpedanz von Anker und Feldwicklung, die in Reihe geschaltet
sind, zu vermindern, so daß der Strom sofort wieder ansteigt um ein erhebliches zweites Bremsmoment des
Motorankers zu verursachen, wodurch die Drehzahl des Ankers gestoppt wird. Die Schaltung nach F i g. 2 mit
dem doppelpoligem Umschaltkippschalter kann ebenfalls mit einem Zeitverzögerungsrelais und Relaisanschlüssen
derart modifiziert werden, daß der Bremswiderstand kurzgeschlossen wird. Bei einer derartigen
Modifikation schließt die Relaisspule den das Relais haltenden Kondensator kurz, der in Reihe mit dem
Ladekreis geschaltet ist, der eine Diode und einen Widerstand aufweist und zwischen dem Kontakt 30.1
des Kippschalters und der Leitung 20.1 in ähnlicher Weise wie bei F i g. 3 geschaltet ist
Claims (4)
1. Wechselstroai-Reihenschluß-Universalmotor
mit einem Schalter zum Umschalten des Motors in Bremsbetrieb und mit einem Kondensator zum
Erzeugen eines Stromstoßes, mittels dem zur Einleitung des Bremsbetriebes das Erregerfeld
aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kondensator im Bremsbetrieb ausschließlich der Feldwicklung zugeschaltet ist
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (30.1) zwischen die Feldwicklung
(122) und eine Klemme (20) einer Stromversorgungsleitung gelegt ist und daß der Kondensator
(24.1) und eine Diode (26.1) in Reihe zwischen dieselbe Klemme (20) und die Feldwicklung (123),
parallel zum Schalter (30.1) gelegt sind, derart, daß
der Kondensator bei geöffnetem Schalter geladen wird.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Zeitverzögerungskreis (31.1,31.2,32,33,
34) mit einem Zeit-Schalter (31.1) im Nebenschluß mit einem Bremswiderstand (25), der zeitlich
verzögert nach der Betätigung des Schalters (19) schließt unter erneuter Erhöhung des Stroms in der
Feldwicklung und entsprechend erneut erhöhter Bremswirkung.
4. Motor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Relais (31) mit einer Ruhekontaktanordnung
(31.1) und mit einer Erregerspule (31.2), die in Serie
mit einer Diode (33) und der Feldwicklung (122) liegt und zu der parallel ein das Relais haltender
Hilfskondensator (32) liegt, der bei an die Zuleitung
(20) angeschlossener Feldwicklung geladen wird.
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ID=23537805
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