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"Steuerschaltung für einen Gleichstrom-Reihenschlußmotor zum Antrieb
einer Waschmaschine" (Zusatzanmeldung zu P 25 15 792.0) ie Erfindung betrifft eine
Steurschaltung für einen Gleichstrom-Reihenschlußmotor u Antrieb einer .asch-Mashine
mit Mindestens einer niedrigen Waschdrehzahl und mindestens einer hohen Schleuerdrehzahl,
welcher unter einem durch die Steuerschaltung gesteuerten iialbleiterstromrichter
an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen ist, und dessen Drehzahl und Stromaunahme
durch Anschnittssteuerung begranzt sind, wobei der Drehzahlistwert mittels eines
mit dem Anker des Motors gekuppelten Tachogenerators und der Stromistwert durch
den Spannungsbfall an einem ins Stromkreis des Motors liegenden Winderstand dargestellt
ist und Maßnahmen zur beeinflussung des Hochlaufvorganges beim Schleuderbetrieb
vorgesehen sind, so daß der iziotorstrom beim Schleurierbetrieb auf einem niedrigeren
Wert als beim Waschbetrieb begrenzt wird, nach latent (Patentanmeldung P 25 15 792.0).
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Der betreffenden Steuerschaltung (Impulserzeugerschaltung) dient zur
Gleichstroversorunein Brückenzleichrichter, welcher über einen Transformator und
eine Drossel an ein liechselspannungsnetz angeschlossen ist, damit eine Potentialtrennung
zwischen Steuerschaltung und Wechselstromnetz erreicht wird. Ferner wird in Verbindung
mit der Schaltungsanordnung des gesteuerten Stromrichters sowie des Motoranlcers,
der zwischen den zwei Feldwicklungen angeordnet ist, eine wirksame Funkentstörung
mittels nur einer Drossel erzielt.
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Durch den im Stromkreis des rotors liegenden Widerstand (Meßwiderstand),
an welchem der Istwert des ifotorstrornes durch den Spannungsabfall des Stromes
dargestellt ist, fließt der volle Motorstrom. Um den Leistungsverbrauch in dem Meßwiderstand
gering zu halten, ist in den beiden Zuleitungen des Widerstandes je eine Diode vorgesehen,
die so gepolt ist, daß die Anode der Diode am Widerstand liegt. Über eine Diode
fließt ein Hilfsstrom, der größer ist als der durch den Spannungsabfall am Meßwiderstand
entstehende Meßstrom. Hierdurch wird zu der am Bleßwiderstand entstehenden Meßspannung
die Durchlaßspannung einer Diode addiert, welche den Spannungsabfall an der anderen
Diode kompensiert. Der Meßwiderstand kann daher kleiner bemessen werden.
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Es liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die oben
beschriebene Steuerschaltung für einen Gleichstrom-Reihenschlußmotor soweit zu ändern,
daß zur Gleichstromversorgung der Steuerschaltung kein Transformator benötigt wird
und der Leistungsverbrauch im ewiderstand gleichfalls gering wird. Diese Aufgabe
wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.
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Ferner wird ein Hochlaufen des Motors auf den vollen Wert beim Waschbetrieb
mittels einer Steuerschaltung
mit einer Zündimpulse für die gesteuerten Gleichrichter des Halbleiterstromrichters
erzeugenden Schaltung unter Verwendung eines an einem Reihen-RC-Glied gesteuerten
Unijunction-Transistors, dessen Emitter eine innerhalb einer Halbperiode der Netzspannung
von einem Schwellwert bis zur Durchbruchs spannung des Unijunction-Transistors ansteigende
Spannung zugeführt ist, und unter Verwendung einer diesen Spannungsschwellwert vom
Einschaltaugenblick des Motors an über mehrere ierioden der Netzspannung auf einen
in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder vom Strom des Motors veränderbaren Endwert
erhöhenden Verzögerungsschaltung einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß erreicht
durch die im Anspruch 2 gekennzeichneten bierlunale.
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Des weiteren wird gemäß einer anderen Ausgestaltung der erfindung
durch die im Anspruch 3 gekennzeichneten Nerkmale mit einer Steuerschaltung, bei
welcher der Drehzahlistwert des Motors durch eine über eine Diode vom Tachogenerator
auf mindestens ein Potentiometer und den Spe icherkondensator übertragene Gleichspannung
dargestellt ist, eine sichere, auch beim Ausfallen des Tachogenerators mel1r kontinuierliche
Darstellung des Drehzahlistwertes geschaffen In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt, das nachstehend beschrieben ist.
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In dieser sowie in der Zeichnung zum Patent (Patentanmeldung P 25
15 792.0) sind gleiche und sich entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In der vorliegenden Zeichnung ist links der Stromlireis eines Gleichstrom-Reihenschlußmotors
1, 2, 3 mit einem halbgesteuerten Halbleiterstromrichter, welcher zwei
Thyristoren
7,8 und zwei Gleictlrichterdiodell 5, G in einer Brückenanordnung enthält, und rechts
davon abgesetzt die zugeordnete oteuerschaltunc dargestellt. Der Anker 1 des Rotors
liegt zwischen den zwei Hälften 2, 3 einer Feldwiclclung. mittels eines Wechselschalters
kann die Strornrichtung im Anker relativ zur Stronirichtung in den Feldwicklungen
und damit die Drehrichtung des Rotors beim Waschbetireb umgepolt werden. Der Rotor
wird aus einem Einphasen-Wechselspannungsnetz U~ über den Halbleiterstromrichter
gespeist. die Stromzufuhr zum Motor ist durch Ausschnittsteuerung der Thyristoren
7, 8 über Sekundärspulen 9, 10 eines Impulsübertragers regelbar.
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Der Strom kann bei Unterbrechung, das heißt bei Sperrung der Thyristoren,
über die als Freilaufdioden wirkenden Gleichrichterdioden 5, 6 eine Zeitlang noch
weiterfließen, und es fließt auch dann, wenn die Thyristoren spät gezündet werden,
ein relativ gleichmäßiger Strom durch den lotor.
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Zur Stromversorgung der Steuerschaltung mit Gleichstrom dient ein
Brückengleichrichter 12 in Graetz-Schaltung, welcher über einen Vorwiderstand w
12 ohne Transformator an das Wechselspannungsnetz angeschlossen ist. An einer zum
Gleichstromausgang des Gleichrichters 12 parallel angeordneten Zenerdiode 16 liegt
eine trapezförmige Gleichspannung U16, die an einerrr Sieblcondensator C hinter
einer die Zenerdiode 16 und den Kondensator C verbindenden Gleichrichterdiode ni
ausreichend geglättet wird. Am Wechselstrom-Eingang des Halbleiterstromrichters
5, 6, 7, 8in Brückenschaltung nach Graetz liegt ein Entstörfilter mit einer Drossel
13 und einem Kondensator Igi, Eine Zuleitung vom Wechselspannungsnetz U, ist über
diese Drossel mit dem Eingangspol zwischen den Gleichrichterdioden 5 und 6 und die
zweite Zuleitung von U~ ~ ist unmittelbar mit dem Eingangspol zwischen
den
Thyristoren 7 und 8 des Stromrichters verbunden, während beide Netzzuleitungen über
den Kondensator 13' verbunden sind. In dieser Anordnung in Verbindung mit der Anordnung
des Motorankers 1 zwischen den zwei Hälften 2 und 3 der Feldwicidung und der Speisung
der Steuerschaltung über den Brückengleichrichter 12 ohne Transformator wirkt das
Entstörfilter 13, 13' als ein einfaches Mittel der Funkentstörung.
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Bei der Steuerschaltung werden die Zündimpulse für die thyristoren
7 und 3 mittels der Stufe mit einem tini junction-Transistor 14 erzeugt und über
die Primärwicklunden 15 des Irpulsübertragers auf dessen Se7cundärwiclsilungen 9
und 10 übertragen.
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Mittels eines Tachogenerators 17, welcher mit dem Anker 1 gekuppelt
ist, wird eine den Istwert der Motordrehzahl darstellende Wechselspannung erzeugt,
die, durch die Gleichrichterdiode n 2 gleichgerichtet, beim Schleuderbetrieb über
ein Potentiometer 20 auf einen Speicherkondensator 21 übertragen wird. Das Potentiometer
20 ist zwischen Gleichrichterdiode n 2 und Schleifer über einen ohmschen Widerstand
w 11 durch einen zweipoligen lSechselrichter 34 überbrückbar und zwar in der Stellung
Tii (Washbetrieb). Hierbei wird die Tachogeneratorspannung über ein weiteres Potentiometer
w e auf den Kondensator 21 übertragen. Der istwert des Motorstromes hingegen wird
als Spannungsabfall des ilotorstromes in einem niederohmigen Widerstand 18 dargestellt,
welcher zwischen dem Wechselstrom-Eingangspol in der Thyristor-Brückenhälfte des
Stromrichters und dem Thyristor 8 liegt.
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Der Tachogenerator 17 ist über einen hochohmigen Widerstand 22 an
das Wechselspannungsnetz U~ angeschlossen, so daß bei einer Unterbrechnung des Tachogenerators
der
Sneicherliondensator 21 über diesen lliderstand mit einer eine
hohe Drehzahl vortäuschenden Gleichspannung geladen wird. In einem solchen Falle
wird die Drehzahl des i;otors zu Null.
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An den Speicherkondensator 21 wird ferner die den Istwert des Motorstromes
darstellende Gleichspannung voa niederohmigen Widerstand 18 übertragen über eine
in der lließrichtung des Ladestromes des Kondensators 21 gepolte Diode 37 und eine
entgegengesetzt gepolte Gleichrichterdiode 35 des Brückengleichrichters 12, welche
den Speisestrom aus U, für die Steuerschaltung in Durchlaßrichtung und den Ladestrom
des Speicherkondensators rückwärts führt. Der positive Pol des Gleichstrom-Ausganges
des Gleichrichters 12 ist mit dem Speicherkondensator und zugleich dem Tachogenerator
verbunden. Andererseits ist derjenige Pol des Wechselstrom-Eingangs des Gleichrichters,
welcher ohne Vorwiderstand am Netz liegt, über den Widerstand 18 mit dem Netz verbunden.
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Bei der angegebenen Anordnung des Widerstandes in der Thyristorhälfte
des Halbleiterstromrichters fließt der Motorstrom nur in einer Richtung durch den
Widerstand 18, so daß dessen Verlustleistung entsprechend gering ist.
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Überdies ist die am niederohmigen Widerstand 18 anliegende Meßspannung
meßtechnisch vorteilhaft an das positive Potential der stabilisierten Versorgungsgleichspannung
U16 für die Steuerschaltung gebunden.
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Der Kondensator 21 speichert die jeweils größere vom Tachogenerator
oder vom niederohmigen Widerstand übertragene Gleichspannung. An der Reihenschaltung
dieser und der stabilisierten Versorgungsspannung U16 für die Steuerschaltung sowie
allein an der Versorgungsspannung U16 liegt je ein Spannungsteiler SpT 2, SpT 1
mit ohmschen Widerständen w 1 bis w 5 und gleichen Teilungsverhältnissen,
welche
eine Widerstandsbrücke bilden.
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Der Spannungsteiler an der Reihenschaltung enthält zusätzlich einen
Ausgleichswiderstand w 5, an dem eine Teilspannung von ungefähr der Größe der in
21 jeweils gespeicherten Gleichspannung anliegt. Es sind die zwei Abgriffe der Spannungsteiler
SpT 1, SpT 2 über je einen Widerstand w 6, w 7 mit den zwei Eingängen eines Differenzverstärkers
23 verbunden, wobei die vom Spannungsteiler SpT 1 abgegriffene Teilspannung der
stabilisierten Versorgungsspannung U16 für die Steuerschaltung als Vergleichsspannung
für die von dem Spannungsteiler SpT 2 abgegriffene Teilspannung dient, die von der
Gleichspannung des Speicherkondensators 21, dem Drehzahl- bzw.
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Stromistwert abhängig ist. Der Ausgang von 23 ist über einen dritten
Spannungsteiler SpT 3 mit dem positiven Pol der Versorgungsspannung U16 für die
Steuerschaltung und der Abgriff dieses Spannungsteilers ist mit der Basis eines
als gesteuerter Widerstand des Reihen-RC-Gliedes 28,31 verwendeten Transistors 31
verbunden. An dem RC-Glied 28, 31 wird der Unijunction-Transistor 14 gesteuert,
während der Transistor 31 an dem Spannungsteiler SpT 3 auf Konstantstrom gesteuert
ist, so daß die Spannung am Kondensator 28 jeweils linear zunimmt. Der Ausgang des
Differenzverstärkers 23 ist andererseits mit dem Umkehreingang, an welchem die Vergleichsspannung
anliegt, über einen Kondensator 33 verbunden. Läuft der Motor im Schleuderbetrieb
bzw. im Waschbetrieb jeweils mit Nenndrehzahl, so sei die Gleichspannung des Speicherkondensators
21 beispielsweise 1 Volt, wobei die von den zwei Spannungsteilern SpT 1, SpT 2 abgegriffenen
Glichspannungen gleichgroß sind.
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Wird dann die Drehzahl im Schleuderbetrieb bzw. im Waschbetrieb größer
als die betreffende Nenndrehzahl, so wird die Gleichspannung des Speicherkondensators
größer als
1 Volt und es ist die am Spannungsteiler SpT 2 abgegriffene
Spannung entsprechend größer als die Vergleichsspannung. Hierbei wird die Spannung
am Ausgang von 23 zunehmend größer, so daß der Ladestrom des ondensators 33 durch
den Transistor abnehmend gesteuert wird, die Zündzeitpunkte der Thyristoren 7, 8
entsprechend verzögert werden und die Drehzahl reduziert wird. Wird aber andererseits
der Notorstromm zu groß, dann wird der Kondensator 21 von dem Spannungsabfall des
Stromes am iderstan 18 höher als 1 Volt geladen und es wird alsdann der otorstro,
wie vorangehend erläutert, entsprechend reduziert. itierdurch ergibt sich eine wirksame
Stronibegrenzung auch im Waschbetrieb.
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Die Anfangsströme sind bei den betreffenden mittels des lechselschalters
34 gewählten Betriebsarten unterschiedlich hoch einstellbar durch entsprechende
Bemessung der Widerstände w 9, w 10, des Potentiometers 20 und des Potentiometers
w 8. Darüberhinausgehend kann noch die Charakteristik (n) des Drehmomentes im Schleuderbetrieb
sowohl mit der Drehzahl n ansteigend mittels einer Widerstandsverbindung w 12, die
aus der Zeichnung ersichtlich ist, als auch fallend mit der Drehzahl mittels einer
Widerstandsverbindung w 13 eingestellt werden.
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Durch den Kondensator 33 erhält die Steuerschaltung schließlich auch
die geforderte Eigenschaft eines Sanfthochlaufens des Rotors und des Motorstromes
im Waschbetrieb. Dieses Hochlaufen wird dadurch bewirkt, daß zu Beginn des Waschbetriebes,
da der Wechselschalter in Position W gestellt ist, die Steuerschaltung unter Versorgungsspannung
liegt und der Speicherkondensator noch spannungsfrei ist, so daß die Vergleichsspannung
größer als die am Normaleingang des
Differenzverstärkers 23 anliegende
Gleichspannung ist, die Ausgansspannung des Verstärkers nicht unmittelbar, sondern
über den Kondensator 33 allmählich absnikt, wobei der Kondensator in der gewünschten
Hochlaufzeit über die widerstände w 1, w 6, SpT 3 geladen wird.
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Die beschriebene Steuerschaltung hat neben den ewünschten Eigenschaften
auch alle Vorzüge der in der in Bezug geno:nmenen Patentanmeldung P 25 15 792.t
beschriebenen entsprechenden Impulserzeugerschaltung.