DE2508093C3 - Steuerkreis zum Bremsen von Wechselstrommotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betriffi einen Steuerkreis zum Bremsen von Wechselstrommotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Steuerkreis ist in der DE-OS 21 65 471 beschrieben. Dieser Steuerkreis ist insbesondere daraufhin ausgelegt, den Bremsstrom möglichst klein zu halten und so die thermische Belastung des Wechselstrommotors beim Bremsen klein zu halten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges automatisches Ansprechen des Steuerkreises bei Ausfall der Wechselspannung am Stator des Wechselstrommotors sicherzustellen, wobei der vom Steuerkreis erzeugte Bremsstrom hinsichtlich seiner Größe und seiner Dauer überwacht wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Steuerkreis gemäß Anspruch 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuerkreis fließt ein Bremsstrom, dessen Größe und Dauer eingestellt werden kann. Der Steuerkreis kann dazu aus bekannten Festkörperbauelementen aufgebaut werden, die billig sind, leicht zu installieren sind und nur geringe Unterhaltskosten verlangen.

Da bei dem erfindungsgemäßen Steuerkreis die Größe und die Dauer des Bremsstromes vorgebbar sind, kann die Zeit, die zum Abbremsen des Wechselstrommotors von maximaler Drehzah! bis zum Stillstand erforderlich ist, proportional zur Anlaufzeit derart gewählt werden, daß die beim Abbremsen entwickelte Bremsleistung nicht die beim Anlaufen des Wechselstrommotors aufgenommene Leistung überschreitet. Zudem wird bei dem erfindungsgemäßen Steuerkreis der Bremsstrom unmittelbar, nachdem der Wechselstrommotor zum Stillstand gekommen ist, abgeschaltet. Auch hierdurch wird die Erhitzung der Motorwicklungen vermindert. Nach dem Abbremsen des Motors wira der Steuerkreis automatisch vom Wechselstrommotor getrennt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar

Fig. I ein Schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Bremsschaltung für einen Wechselstrommotor, welche an die Netzversorgung des Motors angeschlossen ist;

Fig. 2 einen schematischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Bremsschaltung.

In dem Blockschaltbild der Fig. 1 ist dargestellt, wie eine erfindungsgemäße Bremsschaltung mit einem Mehrphasenwechselstrommotor verbunden wird. Die erfindunggemäße Bremsschaltung läßt sich jedoch gleichermaßen bei EinphascnwechscKirommotoren verwenden. Sie kann auch für jeden beliebigen Einsatz von Motoren ohne Rücksicht auf die Belastung

verwendet werden, wobei nur ein Minimum an Änderungen der Installationen oder der elektrischen Verdrahtung erforderlich ist Eine mechanische Abänderung des Motors oder der angetriebenen Einheit ist nicht erforderlich.

In F i g. 1 ist der Motor mit 10 bezeichnet, mit einer Statorwicklung 12 und einem Rotor 14 versehen und ist über Leitungen 15 mit den Klemmen L\, La und Lj des Wechselstrompetzes verbunden. Das Anhalten und Anlassen des Motors wird primär durch ein Netzrelais ι ο 20 bewerkstelligt, das eine Erregerspule 22 und Schaltkontakte 25 aufweist Die Statorwicklung 12 ist über die Schaltkontakte 25 mit dem Wechselstromnetz verbindbar, wobei die Schaltkontakte durch Erregung der Erregerspule 22 geschlossen werden. Derartige Netzrelais weisen normalerweise einen Hilfskontakt 26 auf, über den ein Haltekreis hergestellt ist Sie haben ferner einen Ein-Aus-Schalter 30, 31. Bei den meisten Anwendungsfällen wird verlangt, daß die Bedienung des Netzrelais mit niedrigen Spannungen auf der Bedieniingsr.eite. d. h. beim Ein-Aus-Schaiter erfolgt Hierzu ist ein Transformator 35 vorgesehen, der dip. Netzspannung auf eine Steuerspannung herabtransformiert, durch welche die Erregerspule 22 des Netzrelais 20 erregt wird.

Eine erfindungsgemäße Bremsschaltung ist in F i g. 1 insgesamt mit 40 bezeichnet. Diese stellt eine getrennte und unabhängige Einheit dar, die in der dargestellten Weise elektrisch mit dem Netzrelais 20 verbunden ist. Dies stellt die einzige an der vorgefundenen Verdrah- ¹Jo tung vorzunehmende Änderung dar. Die Bremsschaltung weist zwei Eingangsklemmen 41 und 42 auf, übe. die sie mit den Versorgungsleitungen des Mehrphasenwechselstromnetzes verbunden ist. Die Bremsschaltung 40 wird somit über die Klemmen 41 und 42 mit Energie versorgt. Zwei weitere Klemmen 43 und 44 sind mit denselben Leitern 15, jedoch hinter den Schaltkontakten 25 des Netzrelais 20 verbunden. Damit kann ein Bremsstrom etwa in Form eines durch Gleichrichtung erhaltener Gleichstromes direkt der einen Phase der Motorwicklung zugeführt werden, wenn die Schaltkontakte zum Bremsen geöffnet sind. Darüber hinaus weist die Bremsschaltung Klemmen 46 und 47 auf, wobei die Primärwicklung des Transformators 35 und die Eingangsklemmen 41 und 42 zusammen mit der Bremsschaltung einen Seriensc; altkreis darstellen. Hierdurch wird eine gegenseitige elektrische Verriegelung zwischen der Bremsschaltung 40 und dem Netzrelais 20 erhalten (über Kontakt 48 von F i g. 2).

In Fig. 2 sind die elektrischen Bauelemente der erfindungsgemäßen Bremsschaltung 40 in einem schematischer·, Schaltplan dtrgestellt Die Bremsschaltung weist ein Bremsrelais auf, das Bremskontakte 30 und eine Erregerspule 51 hat, welche den die Bremskontakte 50 öffnenden und schließenden magnetischen Kreis ^r>5 steuert. Die Bremskontakte 50 des Bremsrelais dienen dazu, den von zwei Leitern 15 (Fig. I) bereitgestellten Wechselstrom an eine einzige Phase der Statorwicklung 12 weiterzugeben, wobei der letzteren eine gleichgerichtete Wechselspannung, also ein Gleichstrom züge- wi führt wird, der das zum Bremsen und Anhalten des Rotors 14 des Motors verwendete statische Feld erzeugt. Die Bremsschaltung weist einen durch einen Thyristor 60 gebildeten Gleichrichter auf; die Anode 61 des Thyristors ist mit einem der Schaltkontakte 50 ^h"> verbunden, während die Kathode 62 des Thyristors mit der mit Netzspannung beaufschlagten Eingangsklemme 42 verbunden ist. Der Stromkreis wird durch die Statorwicklung 12 und den anderen Breniskontakt 50 des Bremsrelais geschlossen, welcher eine Verbindung zu der ebenfalls mit Netz verbundenen Eingangsklemme 41 herstellt Der Thyristor 60 hat eine Torklemme 64, die bei Anlegen einer geeigneten Spannung den Thyristor bei jeder zweiten Halbwelle des zugeführten Wechselstromes in den leitenden Zustand bringt Durch Änderung der Vorspannung der Torklemme kann das Durchsteuern des Thyristors bei jeder zweiten Halbwelle auf einen Teil der Halbwelle eingestellt werden, so daß der Betrag des gleichgerichteten und durch die Statorwicklung fließenden Stromes eingestellt werden kann. Bei den dazwischenliegenden Halbwellen sperrt der Thyristor, so daß der Statorwicklung zum Bremsen eine pulsierende Gleichspannung zugeführt wird. Solange die Bremskontakte 50 geschlossen sind, überbrückt eine Diode 70 die Statorwicklung. Die Diode 70 ist entgegengesetzt gepolt wie der Thyristor 60 und vernichtet die in der Statorwicklung induzierte Spannung, wenn der Rotor in ein statisches Feld gebracht und in seinen kurzgeschlossenen weitern ein Strom erzeugt wird. Ein Metalloxid-Varistor-lCondensator 71 ist zum Schutz der Diode 70 parallel über diese geschaltet. Zum Schutz des Thyristors 60 während jeder zweiten der Halbwellen, in der dieser leitet, sind ein Kondensator 73 und ein in Reihe geschalteter Widerstand 74 über die Anode und die Kathode des Thyristors geschaltet. Hierdurch werden Ströme aufgefangen, die infolge der Induktivität der Statorwicklung dort erzeugt werden, wenn der Thyristor bei jeder zweiten Halbwelle in den leitenden Zustand übergeht

Über die Statorwicklung bzw. über die Klemmen 43 und 44 ist ferner eine als Neonleuchte 75 dargestellte Lichtquelle geschaltet. Mit dieser sind Schutzwiderstände 76 und 77 in Reihe geschaltet. Die Neonleuchte gibt immer dann Licht ab, wenn bei normalen Betriebsbedingungen eine Wechselspannung an die Statorwicklung angelegt wird. Wie später noch genauer dargelegt werden wird, ist diese Lichtquelle photoelektrhjch mit einer Photozelle 80 gekoppelt, die in einer Steuerschaltung für den Thyristor 60 angeordnet ist, um dort das Anliegen einer Wechselspannung oder einer gleichgerichteten Wechselspannung an der Statorwicklung anzuzeigen.

Die Steuerschaltung zur Ansteuerung des zum Bremsen verwendeten Thyristors 60 wird durch einen Netztransformator 90 mit Energie versorgt. Die Primärwicklungen 91 dieses Netztransformators sind parallel über die Eingangsklemmen 41 und 42 geschaltet. Eine Sekundärwicklung 92 des Netztransformators 90 stellt die Leiter 93 und 94 eine herabtransformierte Spannung zur Verwendung in der Steuerschaltung bereit. Dabei ist der Luter 94 mit der Eingangsklemme 42 /erbunden, die auf dem Bezugspotential liegt. Die Erregerspule 51 des Bremsrelais ist über die Sekundärwicklung 92 des Netztransformators 90 und in Reihe mit einem Thyristor 100 geschaltet. Die Anode des letzteren ist mit einer Seite der Erregerspule 51 verbunden, während seine Kathode mit dem Leiter 94 verbunden ist. Eine Torklemme 101 ist über einen strombegrenzenden Widerstand 102 und einen Diac 105 mit einer Diode 106 und dem Leiter 94 verbunden. Zwischen die Torklemme 101 und den Leiter 94 ist ein geeigneter Vorspannwiderstand 107 geschaltet. Ein Kondensator 108 ist einerseits -nit der Kathode der Diode 106 und andererseits mit dem auf Bezugspotential liegendem Leiter 94 verbunden. Ein Widerstand 110, der mit der Anode des Thyristors 100 und mit der damit

verbundenen Klemme der Erregerspule 51 verbunden ist, stellt einen Ladekreis für den Kondensator 108 dar. Damit wird der Kondensator 108 über die Erregerspule 51 und den Widerstand 110 über die Sekundärwicklung 92 aufgeladen, wodurch eine Ladung auf dem Kondensator und ein Spannungspegel erhalten wird, der auf eine Klemme des Diac 105 gegeben wird. Dieser gibt über den strombegrenzenden Widerstand 102 und den Vorspannwiderstand 107 einen Spannungsimpuls auf die Torklemme 101 des Thyristors 100, so daß der letztere gezündet wird, wenn die auf dem Kondensator 108 befindliche Ladung einen vorgegebenen Wert erreicht. Durch die parallel zum Kondensator 108 geschaltete Diode 106 wird nur eine positive Ladung auf den Kondensator 108 gegeben. Zum Schütze des Thyristors 100 ist eine Diode 115 vorgesehen, die parallel über die Erregerspule 51 geschaltet ist. Eine

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geschalteten Widerstand 117 ist ebenfalls parallel zur Erregerspule 51 geschaltet, um anzuzeigen, daß das Bremsrelais erregt wird. Ferner ist ein Kondensator 118 parallel über die Erregerspule 51 geschaltet, der zum Filtern verwendet wird, um Erregung der Erregerspule 51 zu sichern. Durch einen Kondensator 120 und einen in Reihe hierzu geschalteten Widerstand 121, welche über die Anode und Kathode des Thyristors 100 geschaltet sind, wird der letztere während jeder zweiten Halbwelle geschützt, wenn dieser leitet. Hierdurch wird der induktive Effekt bei der Erregung der Erregerspule 51 aufgefangen.

Neben dem Bremsrelais weist die Steuerschaltung mehrere Kondensatorladekreise auf, die Schaltvorgänge beeinflussen. Dies wird nachstehend näher erläutert.

Die Photozelle 80 ist in einem Kondensatorladekreis für einen Kondensator 130 angeordnet. Der Kondensator 130 ist einerseits mit der Eingangsklemme 42, d. h. einem Pol der Wechselstromquelle verbunden. Andererseits ist der Kondensator 130 mit zwei mit entgegengesetzter Polarität ladenden Ladekreisen verbunden, von denen der erste eine Diode 131 aufweist, die mit ihrer anderen Klemme mit dem einen Ausgang der Sekundärwicklung 92 darstellenden Leiter 93 verbunden ist. Der zweite Ladekreis weist eine in umgekehrter Richtung wie die Diode 131 gepolte Diode 132 auf, die in Serie mit der Photozelle 80 zwischen den Kondensator 130 und den Leiter 93 geschaltet wird. Durch diese Ladekreise wird das Vorliegen oder das Nichtvorliegen eines Stromes zum Erregen der Statorwicklung festgestellt und die Arbeitsweise der Steuerschaltung wird in der nachstehend erläuterten Art und Weise eingestellt.

Die Photozelle 80 weist einen niederen Widerstand auf, wenn von der Neonleuchte 75 ausgesandtes Licht auf sie auffällt, welches anzeigt, daß die Statorwicklung des Motors erregt wird. Steht der Motor stiii, so bleibt die Neonleuchte 75 dunkel, und die Photozelle weist hohen Widerstand auf. Die Ladekreise für den Kondensator 130 arbeiten bei jeder Halbwelle der auf die Sekundärwicklung 92 (über diese sind die Ladekreise und der Kondensator geschaltet) einwirkenden Wechselspannung, da der Leiter 94 und die Eingangsklemme 42 miteinander verbunden sind. Bei einer Halbwelle wird der Kondensator 130 daher in einer Richtung über die Diode 131 auf einen bestimmten Spannungspegel aufgeladen, während bei der entgegengesetzten Haibwelle der zugeführten Wechselspannung der Kondensator 130 über die Diode 132 in entgegengesetzter Richtung aufgeladen wird. Dieses letztere Aufladen erfolgt gemäß dem in der Statorwicklung fließenden Strom und wird durch den Widerstand der Photozclle 80 bestimmt.

Nimmt der Widerstand der Photozelle 80 wegen der Abwesenheit von Licht zu, so wird infolge des verminderten Stromes durch diesen Ladekreis eine negative Ladung auf dem Kondensator 130 erhalten, wodurch der Knoten 135 auf einen negativen Spannungspegel kommt.

Der Knoten 135 ist über eine Diode 138 und über einen strombegrenzenden Widerstand 139 mit der Basis 140 eines Schalttransistors 145 verbunden, welcher einen ersten steuerbaren Schalter der Steuerschaltung darstellt. Die an einem Widerstand 141 gegen das Potential der Eingangsklemme 42 abfallende Spannung stellt eine Spannung zum Vorspannen der Basis des Schalttransistors 145 dar. Hierdurch wird der Span nungspege! an de Knllpktorklemme 146 des Schalttransistors 145 beeinflußt, so daß ein Strompfad durch den Schalttransistor 145 erhalten wird, dessen Emitter mit der auf Bezugspotential liegenden Eingangsklemme 42 verbunden ist. Gemäß dem Vorzeichen der auf dem Kondensator 130 befindlichen Ladung und gemäß der sich hieraus ergebenden Vorspannung der Diode 138 befindet sich somit die Basis 140 des Schalttransistors 145 entweder auf hohem oder niederem Potential, so daß d^r- Schalttransistor 145 abgeschaltet wird oder in den leitenden Zustand gebracht wird. Ist das Netzrelais 20 in der Offenstellung und befindet sich auf dem Kondensator 130 eine negative Ladung, so befindet sich der Kollektor 146 auf hohem Potential und die Basis des Schalttransistors 145 auf niederem Potential, so daß dieser nicht leitet. Hierdurch wird ein Zeitglied betriebsbereit gemacht und eine zweite Schaltfunktion in einem zweiten Steuerkreis erhalten, die nachstehend erläutert wird.

Wie Fig. 2 zeigt, ist der Kollektor 146 des Schalttransiüors 145 über eine Diode 150 mit dem Kollektor 152 eines Transistors 156 verbunden, dessen Emitter mit der auf Bezugspotential liegenden Eingangsklemme 42 verbunden ist und damit mit einer Seite der Sekundärwicklung fi verbunden ist. Die Basisklemme 157 des Transistors 156 ist mit einem Vorspannetzwerk verbunden, das einen Widerstand 158 und eine Zenerdiode 159 aufweist. Die letztere ist über einen in Reihe geschalteten Widerstand 160 mit einem Bezugsknoten Γβ5 eines zweiten Ladekreises verbunden, der den Zeitraum vorgibt, währenddessen der Statorwicklung ein Bremsstrom zugeführt wird. Das entsprechende Zeitglied weist eine Diode 1'O. einen strombegrenzenden Widerstand 174 und einen einstellbaren Widerstand 175 auf. Die Diode 170 ist an ihrem einen Ende mit dem zur Sekundärwicklung führenden Leiter 93 verbunden. Das andere Ende der Diode 170 ist über den Widerstand 174 mit dem einstellbaren Widerstand 175 verbunden, dessen Schleifer eine Verbindung zu dem Bezugsknoten 165 und zu einer Klemme eines Ladekondensators 180 herstellt. Die andere Klemme des Ladekondensators 180 ist mit dem auf Bezugspotential liegenden Leiter 94 und der Eingangsklemme 42 verbunden. Der einstellbare Widerstand 175 dient zur Einstellung des Ladestromes für den Kondensator 180, der bei Erreichen eines vorgegebenen Spannungspegels das Fließen eines Stromes durch die Zenerdiode 159 zuläßt. Damit erhält die Basisklemrne 157 des Transistors 156 ein Spannungssignal, durch welches der Transistor 156 geschaltet wird. Dei Kollektor 146 des Schalttransistors 145 ist über eine

Diode 177 mit dem lie/iigsknoten 165 verbunden, um den Ladekondensator 180 zu entlasten, wenn der Sehalttransistor '45 leitet. Der Transistor 156 bestimmt die Entladewege für zwei weitere Kondensatorladekrei se. Von diesen weist einer eine Diode 190 auf. die mit einer Klemme eines Kondensator 195 verbunden ist. dessf* andere Klemme mit dem .1¹If Be/ugspoteritial liegendin Leiter 94 und der Γι /igangsklemrne 42 verbunden ist. Dabei führt die Diode 190 zum Ladekreis für den Kondensator 108. wo sie mit dem /wischen dein Widerstand 110 und dem Kondensator 108 liegenden Knoten verbunden ist. Die auf dem Kondensator 195 befindliche Ladung hebt den Spannungspegcl an einem Meßknoten 200 an. so daß die auf dem Kondensator 108 befindliche Ladung erhalten bleibt und der Thyristor 100 weiterhin gezündet wird und die Erregung der I rregerspule 51 des Bremsrelais erhalten bleibt, l.cit't der Transistor 156. so werden die Kondensatoren 195 und 108 über den Transistor 156 entladen, so daß die Lrregung des Bremsrclais aufgehoben wird.

Auch der durch den Thyristor 60 gebildete steuerbare Gleichrichter wird vorgebbar über einen Ladekreis erregt, der einen Leiter 210, einen mit diesem verbundenen variabel einstellbaren Widerstand ?.\2. einen Widerstand 214 mit festem Wert und einen Kondensator 216 aufweist, wobei ein Schleifer des einstellbaren Widerstands 212 über den unveränderlichen Widerstand 214 mit einer Klemme des Kondensators 216 verbunden ist, während die andere Klemme desselben mit dem auf Bezugspotential liegenden Leiter 94 verbunden ist. Die auf dem Kondensator 216 befindliche Ladung wird über einen Diac 220 und '.-inen strombegrenzenden Widerstand 222 auf die Torklemme 64 des Thyristors 60 gegeben, der zündet, wenn die auf dem Kondensator 216 befindliche Ladung einen vorgegebenen Wert erreicht. Ein zur Vorspannung der Torklemme vorgesehener Widerstand 224 ist zwischen die Torklemme 64 und den auf Bezugspotential liegenden Leiter 94 geschaltet. An diesem Widerstand fällt die Zündspannung für den Thyristor 60 ab. Über den Kondensator 216 ist eine Diode 225 geschaltet, UUlClI WCICHC JCUC /.WCIlC I IdIUWCIIt: UO VtJlI UCI Eingangsklemmc 42 gelieferten Stromes um den Kondensator 216 herum geführt wird, so daß dieser durch die Widerstände 212 und 214 und die Statorwicklung des Motors zurück zur Eingangsklemme 41 fließt. Der dem Kondensator 216 und dem Diac 220 sowie dem unveränderlichen Widerstand 214 gemeinsame Knotenpunkt ist ferner über eine Diode 230 mit dem Meßknoten 200 verbunden, so daß er auch mit dem Kollektor 152 des Transistors 156 verbunden ist. Damit wird ein Entladeweg für den Kondensator 216 bereitgestellt, wenn der Transistor 156 im leitenden Zustand ist. Wird der Transistor 156 durchgesteuert, so ergibt sich eine Änderung der Entladewege der Kondensatoren 108, 195 und 216, und zwar derart, daß diese im ungeladenen Zustand gehalten werden.

Hinter die Eingangsklemme 42 ist ein einen kleinen Spannungsabfall herbeiführender Widerstand 240 geschaltet. Der Spaiinungsabfall am Widerstand 240, der in Reihe zu dem Thyristor 60 geschaltet ist, entspricht der Größe des durch den Thyristor 60 fließenden Stromes und wird als Überstromsignal verwendet. Ein mit der Eingangsklemme 42 verbundener Leiter 245 ist mit einer Zenerdiode 250 verbunden, die über eine Diode 252 mit einem durch Widerstände 254 und 255 gebildeten Spannungsteiler und mit einem Basiswiderstand 256 eines zum Schutz gegen Überströme vorgesehenen Transistors 270 verbunden ist. Dessen Kollektor ist über einen mit dem zwischen der Diode 170 und dem Widerstand 174 liegenden Knoten verbundenen Widerstand 258 in den Ladekreis für den Kondensator 180 geschaltet. Der Emitter des Transistors 270 ist mit dem auf Bezugspotential liegenden Leiter 94 vei blinden. Ober einen Leiter 260 ist der Kollektor des Transistors 270 mit dem Bezugsknoten 165 im Ladekreis für den Ladekondensator 180 verbunden. Der Transistor 270 befindet sich normalerweise im leitenden Zustand, so daß ein zweiter Ladekreis für den Ladekondensator 180 umgangen wird. Dieser /weite Ladekreis wird durch die Di< ■ 259 und den L.eitor 260 gebildet. Bei Auftreten von Überströmen durch die Statorwicklung ist jedoch die am Widerstand 240 abfallende Spannung so groß, daß die Zenerdiode 250 leitet und Strom zu dem durch die Widerstände 255 und 254 gebildeten Spannungsteiler fließt. Hierdurch wird die Vorspannung der Basis 257 des Transistors 270 geändert, wodurch dieser abgeschaltet wird und ein weiterer Ladekreis für den Ladekondensator 180 aktiviert wird, über den dieser sehr rasch aufgeladen wird. Der entsprechende Ladestrom fließt von der Diode 170 über den Widerstand 258, die Diode 259 und den Leiter 260 zum Lackkondensator 180. Damit wächst die Spannung an den Klemmen des Ladekondensators 180 rasch so weit an, daß der Transistor 156 entsprechend dem Vorliegen eines Überstromes durchgesteuert wird, wobei die durch den ersten Ladekreis normalerweise erhaltene zeitliche Verzögerung ausgeräumt ist. Dieser erste Ladekreis wird durch die Diode 170. den Widerstand 174 und den veränderlichen Widerstand 175 gebildet.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Bremsschaltung zur dynamischen Abbremsung eines Motors beschrieben.

1. Befindet sich der Motor im Stillstand, d. h. wird das Netzrclais 20 nicht erregt und sind die Schaltkontakte 25 geöffnet, so wird kein Strom in die Statorwicklung 12 geschickt. Da die Eingangsklemmen 41 und 42 vor dem Netzrelais mit dem <■■ ι · . ι j~„ „.„λ ....-λ ..„,α*

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diesen Bedingungen der Netztransformator 90 mit Energie versorgt. Damit stellt dessen Sekundärwicklung 92 eine Spannung zur Versorgung der Steuerschaltung bereit. Sind die Schaltkontakte 25 offen und die Bremskontakte W offen, so fließt kein Strom durch die Statorwicklung und die Neonleuchte 75 wird nicht mit Energie versorgt und gibt kein Licht ab. Die in dem ersten Stcucrkrcis angeordnete Photozelle 80. die das Aufladen des Kondensators 130 steuert, hat dann einen hohen Widerstand, so daß der in Durchlaßrichtung durch die Diode 132 fließende Strom kleiner ist als der durch den anderen Ladekreis mit der Diode 131 fließende Ladestrom entgegengesetzten Vorzeichens. Damit weist der Kondensator 130 eine negative Ladung auf. hierdurch wird die Diode 138 negativ vorgespannt, und die Basis 140 des Schalttransistors 145 liegt auf niederem Potential. Der Kollektor 146 des Transistors 145 liegt damit auf hohem Potential. Unter diesen Bedingungen wird der Ladekondensator 180 weit aufgeladen, da von der Sekundärwicklung her Strom über den durch die Diod? 170, den Widerstand 174 und den einstellbaren Widerstand 175 gebildeten Ladeweg zum Ladekondensator 180 fließt. Liegt der Kollektor 146 des Schalttransistors 145 auf hohem

Potential und seine Hasis auf niederem Potential, so ist der Entladeweg für den l.adekondensntor 180 gesperrt. Die Zenerdiode 159 bricht jedoch durch und führt Strom zur Basis 157 des Transistors 156. Hierdurch wird der Transistor 156 in den leitenden Zustand gebracht und damit werden die Kondensatoren 108, 195 und 216 entladen. Unter diesen Bedingungen wird der Thyristor 100 nicht erregt und derThyristor 60 leitet nicht.
2. Der Motor wird durch Schließen des Druckknopfschalters 31 (Fig. 1) in Gang gesetzt. Hierdurch wird ein Erregerkreis für die Erregerspule 22 geschlossen, der nach Loslassen des Schalters durch den Hilfskontakt 26 aufrechterhalten bleibt. Die Schaltkontakte 25 werden geschlossen, und die Statorwicklung 12 wird mit dem Wechselstromnetz verbunden. Hierdurch wird der Motor auf eine vorgegebene Geschwindigkeit beschleu-

g gg

Neonleuchte 75 (Fig. 2) erregt und die optisch angekoppelte Photozelle 80 ändert ihren Wider stand von einem hohen Widerstandswert auf einen niederen Widerstandswert. Diese Widerstandsänderung in dem einen der Ladewege für den Ladekondensator 130 führt dazu, daß die sich einstellende Ladung auf dem Kondensator das Vorzeichen von minus nach plus wechselt, wodurch die Diode 138 in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird und die Basis 140 des Schalttransistors 145 auf höheres Potential gelegt wird. Hierdurch wird der Transistor 145 in den leitenden Zustand gebracht und der über die Diode 177 zu dem auf Bezugspotential liegenden Leiter führende Entladeweg freigegeben. Die Änderung der Spannung am Ladekondensator IiW führt zu einer Absenkung der Spannung am Bezugsknoten 165 unter die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 159. Zugleich wird die Vorspannung der Basis 157 des Transistors 156 geändert. Dessen Kollektor bleibt auf niederem Potential, und die Kondensatoren 195, 216 und 108 bleiben weiterhin ungeladen. Die Bremsschaltune ist k.loch nun für das dynamische Bremsen vorbereitet. D^ der Kondensator 108 nicht geladen ist, kann die Erregerspule 51 des Bremsrelais nicht über den Thyristor !00 erregi werden. Der Thyristor 60 kann gleichermaßen nicht erregi werden, da er durch die offenen Bremskontakle 50 vom Netz getrennt ist.

i. Soll der Motor angehalten werden, so wird der Druckknopfschalter 30 (Fig. 1) geöffnet Hierdurch wird der Erregerkreis für die Erregerspule 22 unterbrochen und die Schaltkontakte 25 des Neizrelais 20 werden geöffnet. Sind die Schaltkontakte 25 geöffnet, so liegt an der Statorwicklung keine Netzspannung an und die Neonieuchte 75 geht aus, wodurch der Widerstand der Photozelle 80 im ersten Steuerkreis angehoben wird und die auf dem Kondensator 130 befindliche Ladung wieder ihr Vorzeichen wechselt, und zwar jetzt von plus nach minus. Hierdurch wird die Vorspannung der Basis 140 des Schalttransistors 145 umgekehrt und der Schalttransistor in den nichtleitenden Zustand gebracht. Dadurch wird der Entladeweg für den Ladekondensator 180 gesperrt, so daß der Ladekondensator 180 wieder über den durch die Diode 170, den Widerstand 174 und den einsteilbaren Widerstand 175 gebildeten ersten Ladeweg normal aufgeladen wird. Dies stellt den Beginn eines Zeitraumes dar, bei dem die durch Gleichrichtung erhaltene Gleichspannung an die Statorwicklung angelegt wird. Während des Ladens des Ladekondensators 180 liegt die Spannung am Bezugsknotcn 165 unter der Duchbruchsspannung der Zenerdiode 159. Daher liegt die Basis 157 des Transistors 156 auf niederem Potential. Hierdurch wird der durch den Transistor 156 laufende Enlladeweg für sämtliche der Kondensatoren 108,

to 195 und 216 unterbrochen, so daß diese aufladen.

Reim Aufladen des Kondensators 195 wächst das Potential am Knoten 200 an, wodurch der Entladeweg für den Kondensator 108 gesperrt wird und dieser über den Widerstand HO und die Erregerspule 51 aufgeladen wird. Wird eine vorgegebene Spannung erreicht, so steuert der Diac 105 durch und gibt ein Steuersignal auf die Torklemme 101 des Thyristors 100. Hierdurch wird die Erregerspyle ^l Ί·*« Rrnmsrelais erregt. Damit werden die Bremskontakte 50 geschlossen und der Kontakt 48 wird geöffnet. Damit ist die Statorwicklung 12 mit der Eingangsklemme 41 und über den Thyristor 60 mit der Eingangsklemme 42 verbunden. Zugleich mit dem Aufladen des Kondensators 108 wird der Kondensator 216 über die Widerstände 212 und 214 aufgeladen. Erreicht seine Aufladung einen vorgegebenen Wert, so geht der Diac 220 in den leitenden Zustand über und zündet den Thyristor 60 für jede /weite Halbwelle der zugeführten Wechselspannung. Bei den dazwischenliegenden Halbwellen machen die Diode 70 und der Metalloxidvaristor -Kondensator 71 die hohe Spannung unschädlich, die auf das induktive Ansprechen der Statorwicklung 12 auf die pulsierende Gleichspannung zurückzuführen ist. Dies erfolgt zum Schütze des Thyristors 60. Der Thyristor 60 leitet über einen Teil jeder zweiten Halbwelle im Impulsbetrieb. Dies erfolgt gemäß der Aufladegeschwindigkeit des Ladekreises, der den Kondensator 216 so lange auflädt, bis seine Spannung zur Durchsteuerung des Diacs 220 ausreicht. Indem man den Widerstand dieses Ladekreises durch Einstellen des Schieiters des veränderlichen Widerstandes 212 vermindert, läßt

·!'. sich die zur Aufladung erforderliche Zeit verkürzen, so daß der Statorwicklung zum dynamischen Bremsen ein größerer Strom zugeführt wird. Indem man die Zeit vergrößert, die notwendig ist. um den Kondensator 216 bis zur Durchsteuerung des Diacs 220 aufzuladen, und damit das Zünden des Diacs auf einen späteren Bereich der Halbwolle der Wechselspannung zurücklegt, kann man die Zeit verkürzen, während der sich der Thyristor 60 während jeuer zweiten Halbwelle der zugeführten Wechselspannung im leitenden Zustand befindet und eine pulsierende Gleichspannung an die Statorwicklung abgibt. Diese Einstellung erfolgt wiederum über den einstellbaren Widei stand 212. Durch eine Vergrößerung des durch die Statorwicklung flie-

w) ßenden Stromes wird der Motor in kürzerer Zeit

aus dem Lauf zum Stillstand abgebremst.
4. Erreicht der Ladekondensator 180 unter diesen Bedingungen seinen vollgeladenen Zustand, so wird die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 159

b5 überschritten und die Vorspannung der Basis 157

des Transistors 156 geändert. Hierdurch geht dieser in den leitenden Zustand über. Damit wird ein Entladeweg für die Kondensatoren 21C, 108 und

195 freigegeben, wodurch der Thyristor 60 abgeschaltet wird und die Bremskontakte 50 geöffnet werden. Der Thyristor 60 wird vor dem Offnen der Bremskontakte 50 abgeschaltet, so daß beim Trennen der Bremskontakte kein Strom über diese fließt. Hierdurch wird die Lebensdauer derselben vergrößert. Die Länge der Zeitspanne, während der der Bremsstrom durch die Statorwicklung 12 fließt, wobei das Netzrelais 20 geöffnet ist, ist durch die Einstellung des einstellbaren Widerstandes 175 vorgegeben. Durch Verminderung dieses Widerstandes wird die Ladegescliwindigkeit des Ladekondensators 180 vergrößert und die Zeit verkürzt, nach der der Transistor 156 dann eingeschaltet wird. Damit wird auch die Zeitspanne verkürzt, während der ein Gleichstrom durch die Statorwicklung geschickt wird. Diese Zeitspanne wird durch Erhöhen des Wertes des einstellbaren Widerstandes 175, d. h. durch Verminderung des LadestroTies zum Ladekondensator 180 vergrößert. Zu." Einstellung der Bremsdauer wird diese Zeitspanne so eingestellt, daß die Bremskontakte geöffnet werden, sobald der Motor normalerweise bei der durch die Einstellung des Widerstandes 212 vorgegebenen Größe des gleichgerichteten Stromes zum Stillstand kommt. Üblicherweise ist bei einem herkömmlichen Motor die zum Anhalten erforderliche Zeit viermal so groß wie die zum Beschleunigen erforderliche Zeit, wenn man innerhalb der sicheren Betrieb gewährleistenden Grenzen dieses Vlotors bleiben will und auf unzulässige Überhitzung zurückzuführende Belastungen desselben vermeiden will.

Überschreitet der durch den Thyristor 60 fließende Strom einen vorgegebenen bzw. einstellbare V/eri, so ist der Spannungsabfail am Widerstand 240 so groß, daß an der Zenerdiode 250 eine Spannung anliegt, durch die der Transistor 270 aus dem leitenden in den nicht leitenden Zustand gebracht wird. Der in dem durch die Widerstände 254, 255 und 256 gebildeten Spannungsteiler fließende Strom ändert die Vorspannung der Basis des Transistors 270 derart, daß dieser in den nicht leitenden Zustand übergeht. Hierdurch wird ein zweiter Ladeweg für den Ladekondensator 180 freigegeben, welcher über die Diode 259 und den Leiter 260 verläuft und normalerweise durch den im leitenden Zustand befindlichen Transistor 270 kurzgeschlossen ist. Damit wird die Ladegeschwindigkeit des Ladekondensators wesentlich erhöht und die Bremsschaltung abgeschaltet, wenn der durch den Thyristor und die Netzversorgung fließende Strom einen vorgegebenen Wert überschreitet. Beim normalen Betrieb bleibt der Transistor 270 jedoch im leitenden Zustand und der durch Kurzschluß

2> sperrbare Ladeweg für den Ladekondensator 180 wird gesperrt, so daß der Ladekondensator 180 mit der normalen durch die Widerstände 174 und 175 vorgegebenen Ladegeschwindigkeit aufgeladen wird.

Hierzu 2 Blatt ZetclinunRcn

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Steuerkreis zum Bremsen von Wechselstrommotoren mit einem Stator, der zum Bremsen von der Wechselstromquelle getrennt und mit einem gleichgerichteten Wechselstrom gespeist wird, wozu ein steuerbarer Gleichrichter vorgesehen ist, der über mehrere Steuerkreise angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brems-Gleichstrom über den steuerbaren Gleichrichter (60) in Abhängigkeit von dtr Ladegeschwindigkeit eines Kondensators (216) in einem ersten Ladekreis, die mittels Widerstandes (212) einstellbar ist, geregelt werden kann, und daß der Bremsvorgang in Abhängigkeit von der Ladung eines zweiten Kondensators (180) in einem weiteren Ladekreis beendet wird, der über einen weiteren Widerstand (175) einstellbar ist

2. Steuerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensator (18G) mit einem steuerbaren Entladekreis (145) verbunden ist und daß die Steuerklemrne dieses Entladekreises mit einem Fühler (75, 80, 131, 132) verbunden ist, welcher bei Erregung des Wechselstrommotors (10) ein Signal erzeugt, durch welches der Entladekreis (145) durchgeschaltet wird.

3. Steuerkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler eine dem Ausgang eines Nelzrelais (2(1) für den Wechselstrommotor (10) nachgeschaltete elektrische Lichtquelle (75) und einen mit dieser zusammenarbeitenden Lichtdetektor (80) auf .'eist.

A. Steuerkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sieuerklemme des steuerbaren Entladekreiseü (145) übur eine Parallelschaltung bestehend aus einer ersten Liode (132) und dem hierzu in Reihe geschalteten Lichtdetektor (80) einerseits und einer entgegengesetzt zur ersten Diode (132) gepolten zweiten Diode (131) andererseits mit einer Wechselspannungsquelle (92) verbunden ist.

5. Steuerkreis nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen mit der Steuerklemme des steuerbaren Entladekreiseü (145) verbundenen Kondensator (130).

6. Steuerkras nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelschaltung über eine weitere Diode (138) mit der Steuerklemme des steuerbaren Entladekreises (145) verbunden ist.

7. Steuerkre:is nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen zweiten steuerbaren Entladekreis (157), der dem ersten Kondensator (216) zugeordnet ist und dessen Steuerklemme über einen Schwellwertdetektor (159) mit dem zweiten Kondensator (180) verbunden ist.

8. Steuerkreis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Kondensator (195) ebenfalls dem zweiten Entladekreis (157) zugeordnet ist und mit der Steuerklemme (101) eines Wechselstrom-Bremsrelais (Relais 50, Thyristor 100) verbunden ist.

9. Steuerkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Kondensator (195) über ein ODER-Glied (Dioden 190, 230) mit der Steuerklemme (101) des Wechselstrom-Bremsrelais und mit dem ersten Kondensator (216) verbunden ist.

10. Steuerkreis nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste steuerbare Entladekreis (145) über ein zweites ODER-Glied (Dioden 150. 1771 mit dem /.weiten Kondensator (180) und dem dritten Kondensator(195) verbunden ist.

11. Steuerkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen in Reihe zum ersten steuerbaren Gleichrichter (60) geschalteten Strom's messer (240) und durch einen steuerbaren Ladekreis (259,270) für den zweiten Kondensator (180), dessen Steuerklemme über einen zweiten Schwellwertdetektor (250) mit dem Ausgangssignal des Strommessers (240) beaufschlagt ist.