DE2553629A1 - Drehzahlregelung fuer einen wechselstrommotor - Google Patents
Drehzahlregelung fuer einen wechselstrommotorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Drehzahlregelung für einen Wechselstrommotor, insbesondere für einen Wechselstrom-Kommutatormotor.
Bei der Regelung eines Wechselstrommotors für beliebige elektrische
Antriebe oder elektrische Maschinen, beispielsweise für Werkzeugmaschinen oder Nähmaschinen, ist erwünscht, daß
sich der Motor unabhängig von Änderungen der anliegenden Last mit der gewünschten Drehzahl und einem konstanten Ausgangsdrehmoment
dreht.
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Wenn jedoch an einen bekannten Wechselstrommotor, der durch eine Einstellung eines Regelwiderstandes auf die gewünschte
Drehzahl gebracht ist und infolge der dem Motor über den Regelwiderstand
gelieferten elektrischen Energie mit der gewünschten Drehzahl läuft, eine Last angelegt wird, sinkt zum Zeitpunkt,
an dem die Last angelegt wird, die Drehzahl des Motors ab,und die gewünschte Drehzahl des Motors kann ohne eine Nachstellung
des Regelwiderstandes nicht beibehalten werden.
Zusätzlich ist das Aus gangs drehmoment des bekannten Wechselstrommotors
bei niedriger Drehzahl sehr klein, so daß es nahezu unmöglich ist, den bekannten Motor für einen Betrieb mit niedriger Drehzahl und hoher Belastung zu verwenden.
Die Erfindung liefert eine Verbesserung bezüglich der oben genannten
Nachteile eines bekannten Elektromotors. D.h., daß es das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Drehzahlregelung
für einen Wechselstrommotor zu liefern, die es ermöglicht, daß der Motor unabhängig von Änderungen der angelegten Last mit einer
bestimmten Drehzahl und einem nahezu konstant gehaltenen Ausgangsdrehmoment läuft.
Weiterhin soll die erfindungsgemäße Drehzahlregelung bewirken können, daß der Motor das gewünschte Aus gangs drehmoment auch bei
einer sehr niedrigen Drehzahl liefert. Weiterhin kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Drehzahlregelung die Drehzahl des Motors
zwischen einer sehr niedrigen und einer sehr hohen Drehzahl eingestellt werden, die dadurch erreicht wird, daß der Motor
direkt mit einer Wechselspannungsquelle verbunden wird, wobei das Ausgangsdrehmoment des Motors nahezu konstant gehalten wird.
Die erfindungsgemäße Drehzahlregelung soll darüberhinaus aus
einer sehr kleinen Anzahl von Schaltungsbauelementen aufgebaut sein, in Verbindung mit einem Stellglied eines- Wechselstrommotors,
durch das der Motor in einer gewünschten Drehstellung angehalten werden kann, und in Verbindung mit einem Stellglied
eines Wechselstrommotors verwandt werden können, das für periodi-
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sehe mechanische Arbeiten vorgesehen ist, wobei das Stellglied
die Drehung des Motors.in der gewünschten Drehstellung anhält, so daß mechanische Arbeiten gefahrenlos ausgeführt werden
können.
Bei der erfindungsgemäßen Drehzahlregelung für einen Wechselstrommotor
steht eine unsymmetrische Schalteinrichtung mit einem Zweirichtungsregelgleichrichter derart in Verbindung, daß
eine Änderung der gegenelektromotorischen Kraft, die durch die Drehung des Motors erzeugt wird, über Dioden die niedrigere
Schaltspannung. der unsymmetrischen Schalteinrichtung beeinflußt. Die unsymmetrische Schalteinrichtung ist weiterhin mit einem
Kondensator verbunden, um den Leitungswinkel des Zweirichtungsregelgleichrichters
zu verringern oder zu vergrößern.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 das Schaltbild der elektrischen Schaltung eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Drehzahlregelung für
einen Wechselstrom-Kommutatormotor;
Fig. 2 zeigt in einer graphischen Darstellung eine statische Kennlinie einer Zweirichtungsschalteinrichtung für die in
Fig. 1 dargestellte Schaltung;
Fig. 3 bis 5 zeigen in Diagrammen die Betriebskennlinien
der Klemmenspannungen eines bei der Schaltung in Fig. Ϊ verwandten Kondensators;
Fig. 6 zeigt das Schaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drehzahlregelung für einen Wechselstrom-Kommutatormotor;
Fig. 7 zeigt das Blockschaltbild eines Stellgliedes für einen Wechselstrommotor, das in Verbindung mit der Drehzahlregelung
verwandt wird;
Fig. 8 zeigt das Schaltbild einer elektrischen Schaltung für.das in Fig. 7 dargestellte Stellglied;
Fig. 9 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische
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Ansicht von Schalteinrichtungen, die an einer elektrischen Nähmaschine angebracht sind, die mit einem Stellglied versehen
ist;
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Wechselstrom-Kommutatormotor 2 in Reihe mit einer
Wechselspannungsquelle 1 und einem Zweirichtungsregelgleichrichter 3>
beispielsweise einem TRIAC, geschaltet. Ein Regelwiderstand 6, beispielsweise ein veränderlicher Widerstand
oder eine CdS-Photozelle zum Einstellen des Motors 2 auf die gewünschte Drehzahl ist in Reihe mit einem Kondensator 7 geschaltet,
der seinerseits parallel zur Wechselspannungsquelle 1 und parallel zum Motor 2 liegt. Eine Diode 81 und ein Widerstand
9, die in Reihe geschaltet sind, liegen ebenfalls, und zwar derart parallel zur Wechselspannungsquelle 1, daß die
Anodenseite 8a der Diode 81 zwischen die Spannungsquelle 1
und den Motor 2 geschaltet ist. Es ist eine weitere Diode 8 vorgesehen, deren Anodenseite 8b an einem Punkt P mit der Verbindung
zwischen dem Regelwiderstand 6 und dem Kondensator in Verbindung steht, und dessen Kathodenseite 8c an einem Punkt R
mit der Verbindung zwischen der Diode 8f und dem Widerstand 9
in Verbindung steht.
Zwischen den Punkt P und die Steuerelektrode 5 des Zweirichtungsregelgleichrichters
3 ist eine Zweirichtungstriggerschaltung 4 geschaltet, die der Steuerelektrode 5 des Zweirichtungsregelgleichrichters
3 Steuersignale liefert, um den Leitungswinkel des Gleichrichters zu verändern und dadurch die
Energieversorgung für den Motor zu regeln. Dabei wird eine Zweirichtungstrigger schaltung 4 verwandt, bei der die Schaltspannungen
Vs und Vsw in der positiven und in der negativen Richtung jeweils unsymmetrisch sind, wie es in Fig, 2 dargestellt
ist, weshalb diese Schaltung im folgenden als "unsymmetrische. Schalteinrichtung" bezeichnet wird.
Die unsymmetrische Schalteinrichtung 4 ist so ausgebildet, wie
es im Innern der strichpunktierten Linie in Fig. 1 dargestellt ist und kann in zwei symmetrisch geschaltete Schaltungsteile
unterteilt werden, von denen jeder eine Spannungsregeldiode 12, beispielsweise eine Zener-Diode, zwei Transistoren
13 und 14 und einen Widerstand 15 zum Vermeiden von Ableitungsverlusten aufweist, wobei ein halbfester Widerstand 16 parallel
zu einer der Spannungsregeldioden 12 geschaltet ist. Entsprechend dem Anstieg oder dem ' Absinken der Werte
des halbfesten Widerstandes 16, fällt oder steigt in dieser Schaltung die Schaltspannung relativ zu einer Eingangsspannung
an derjenigen Klemme, mit der die Steuerelektrode 5 in Verbindung steht. Wenn jedoch der Wert des Widerstandes ausreichend
groß ist, ist die Schaltspannung durch die Spannungsregeldiode 12 bestimmt und wird daher gleich Vs1. Wenn die sinnmetrisch geschalteten
Schaltungsbauteile 12-12«, 13-13', 14-14« und 15-151
dieselben Kennlinien haben, wird die Schaltspannung Vs in positiver
Richtung gleich der Schaltungspannung Vs« in negativer
Richtung.
Bei der vorliegenden unsymmetrisehen Schalteinrichtung 4 sind
die Schaltspannungen in positiver und negativer Richtung hauptsächlich
durch die Spannungsregeldioden 12-12T bestimmt, so daß
der halbfeste Widerstand 16 fehlen kann. Der halbfeste Widerstand 16 dient dazu, diese unsymmetrische Schalteinrichtung für
verschiedene Betriebsbedingungen verwendbar zu machen.
Während des Betriebes der in Fig. 1 dargestellten Regelschaltung und nach einer Einstellung, bei der der Regelwiderstand 6
auf einen hohen Wert eingestellt ist und die Schaltung mit Wechselstrom von der Wechselspannungsquelle 1 versorgt wird,
wird der Kondensator 7 durch die positive Spannung der positiven Halbwelle des Wechselstromes an der Elektrode des Kondensators
7 auf der Seite des Punktes P positiv durch das Ansteigen dieser Spannung aufgeladen. Diese Aufladung erfolgt mit einer
Zeitkonstante, die durch den Kondensator 7 und den Regelwiderstand 6 bestimmt ist. Der Kondensator 7 wird durch ein Absin-
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ken der Spannung mit einer Zeitkonstante, die durch den Kondensator
7 und den Widerstand 9 bestimmt ist, oder mit einer Zeitkonstante entladen, die durch den Kondensator 7, den Widerstand
9 und den Regelwiderstand 6 bestimmt ist. Wenn andererseits eine positive Spannung an der anderen Elektrode des Kondensators
7 auf der Seite des Punktes Q liegt, wird der Kondensator 7 mit derselben Zeitkonstante, wie oben, unmittelbar, nachdem
die elektrische L»dung der Elektrode auf der Seite des Punktes
P vollständig entladen ist, aufgeladen. Der Zustand, in dem die Elektrode auf der Seite des Punktes Q positiv aufgeladen ist,
wird im folgenden als negative Aufladung des Kondensators 7 bezeichnet.
Wie oben erwähnt, ist die negative Schaltspannung Vsw der unsymmetrischen
Schalteinrichtung 4 relativ zur negativen Halbwelle des Wechselstromes ziemlich gering, verglichen mit der positiven
Schaltspannung Vs relativ zur positiven Halbwelle des Stromes, so daß selbst dajin, wenn die Aufladespannung des Kondensators
7 durch den bestimmten Wert des Regelwiderstandes 6
die positive Schalt spannung Vs nicht erreichen kann, sie die
negative Schaltspannung Vsw durch die negative Halbwelle des Wechselstromes erreichen wird.
Bevor der Motor 2 sich zu drehen beginnt, wird der Kondensator 7 durch einen Effekt, wie er durch die Drehung des Motors verursacht
wird, nicht beeinflußt. Sobald somit der Kondensator negativ aufgeladen wird, erreicht er die Schaltspannung Vsw und
erfolgt der Schaltvorgang, um den Zweirichtungsgleichrichter 3 anzusteuern, so daß ein negativer Strom dem Motor 2 für die
Zeitdauer To von der Wechselspannungsquelle 1 über den Punkt Q und den Regelgleichrichter 3 geliefert und gleichzeitig der
Kondensator 7 entladen wird. Mit dieser elektrischen Energie beginnt der Motor 2 sich zu drehen.
Durch die Drehung des Motors 2 wird eine gegenelektromotorische Kraft erzeugt, was dazu führt, daß das elektrische Potential
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am Punkt R größer wird und den Fluß des elektrischen Entladungsstromes
vom Kondensator 7 durch die Diode 8 beeinträchtigt. Folglich wird die Zeitdauer, während der das elektrische Ladungspotential
des Kondensators 7 die Schaltepannung Vsw erreicht, allmählich langer als es beim Anlauf des Motors der
Fall war, und der Motor erreicht eine feste Drehzahl, die durch das elektrische Potential V bestimmt ist, das durch die gegenelektromotorische
Kraft des Motors und die Zeitkonstante bewirkt wird, die durch den Regelwiderstand 6, den Widerstand 9,
den Kondensator 7 und die Dioden 8 und 81 bestimmt ist.
Wenn nämlich der Regelwiderstand 6 auf eine niedrige Drehzahl des Motors 2 eingestellt ist, verringert sich die Zeitdauer, in
der der Zweirichtungsregelgleichrichter 3 einen Strom zum Motor 2 leitet, bei jeder Periode des Wechselstroms von To zu Betriebsbeginn,
wie es in Fig. 3b dargestellt ist, auf To1 bei der normalen festen Drehzahl des Motors, wie es in Fig. 5b
dargestellt ist„
Wenn an den Motor 2, der. gerade die normale Drehzahl erreicht, eine Last angelegt wird, verringert sich infolge der Last die
Drehzahl des Motors. Diese Verringerung der Drehzahl des Motors führt augenblicklich zu einer Verkleinerung der gegenelektromotorischen
Kraft V und daher zu einer Verlängerung der Zeitdauer To', während der der Zweirichtungsregelgleichrichter 3
einen Strom zum Motor leitet, wodurch die elektrische Energieversorgung
für den Motor erhöht wird. Auf diese Weise bewirkt die Schaltung eine der Last entsprechende Vergrößerung des
Drehmomentes und der Drehzahl des Motors 2.
Wenn andererseits der Regelwiderstand 6 durch eine Verringerung seines Widerstandswertes auf eine hohe Drehzahl des Motors 2
eingestellt ist, steigt das elektrische Potential des Kondensa-.tors
7 bei jeder Periode des Wechselstromes sehr schnell an und erreicht somit die unsymmetrische Schalteinrichtung 4, die
Schaltspannungen Vs und Vsw bei jeder Periode. Dementsprechend
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wird die Zeitdauer, während der der Zweirichtungsregelgleichrichter
3 leitend ist, der durch ein Steuersignal von der Schalteinrichtung 4 an seiner Steuerklemme 5 leitend wird, gleich
T1; während der positiven Halbwelle und gleich T während der
negativen Halbwelle. Somit ergeben sich Leitungswinkel für/
den Stromfluß durch den Zweirichtungsregelgleichrichter, die einem Zustand entsprechen, bei dem nahezu die gesamte elektrische
Energie der Wechselspannungsquelle dem Motor 2 geliefert wird, so daß sich der Motor 2 mit hoher Drehzahl dreht.
Wenn nämlich der Widerstandswert des Regelwiderstandes 6 sehr klein ist, erzeugt die Schalteinrichtung 4 ein Steuersignal
nahezu zur gleichen Zeit, zu der sich die angelegte Spannung vom negativen auf einen positiven Wert und vom positiven auf
einen negativen Wert ändert, so daß der Zweirichtungsregelgleichrichter den Fluß des elektrischen Stromes sowohl in die
positive als auch in die negative Richtung nicht wesentlich beeinträchtigt, was zur Folge hat, daß der Motor 2 sich mit einer
Drehzahl dreht,, die erhalten würde, wenn der Motor direkt mit der Wechselspannungsquelle verbunden wäre.
Es ist festzuhalten, daß bei einer Drehung des Motors mit einer derart hohen Drehzahl die gegenelektromotorische Kraft, die
dadurch erzeugt wird, das elektrische Potential am Punkt A immer auf einem hohen Wert hält, so daß die Entladung des elektrischen
Stromes durch die Diode 8 sich kaum ändert, und der Anstieg der dem Motor gelieferten elektrischen Energie zur Kompensation der Verringerung der Drehzahl des Motors infolge einer
angelegten Last sehr klein ist.
Da der Motor gewöhnlich jedoch gute Drehmomentwerte im Bereich
hoher Drehzahlen zeigt, ergibt sich in der Praxis kein Problem, wenn ein Motor gewählt wird, der gute Drehmomentwerte aufweist,
die der angelegten Last entsprechen.
3/ü'/-9-5
Bei einem derartigen Aufbau der erfindungsgemäßen Drehzahlregelung
erzeugt eine Änderung der gegenelektromotorischen Kraft, die durch die Drehung des Motors hervorgerufen wird,
Änderungen in der .Auflade- und Entladezeitdauer des Kondensators bei Jeder Periode der Wechselspannungsquelle und übt einen
derartigen Einfluß auf die untere SchaltSpannung der nicht
symmetrisehen Schalteinrichtung aus, daß der Leitungswinkel des Zweirichtungsregelgleichrichters vergrößert oder
herabgesetzt wird. Wenn sich somit die Drehzahl des Motors, die vorher auf einen bestimmten Wert festgelegt ist, infolge einer
an den Motor gelegten Last ändert, ändert sich auch der Leitungswinkel des Zweirichtungsregelgleichrichters, so daß
Drehzahländerungen des Motors derart kompensiert werden, und das Drehmoment derart ansteigt, daß die Drehzahl des Motors
auf dem vorbestimmten Wert gehalten wird.
Wenn die erfindungsgemäße Drehzahlregelung bezüglich des Anfangsdrehmomentes
mit einer bekannten Steuerkohledrehzahlregelung, angewandt auf denselben Kommutatormotor, verglichen
wird, ist das Anfangsdrehmoment bei der erfindungsgemäßen Drehzahlregelung
etwa viermal so groß wie das Drehmoment bei der bekannten Regelung bei niedriger Drehzahl und etwa fünfmal so
groß wie das bei der bekannten Drehzahlregelung im mittleren Drehzahlbereich, während es im Bereich hoher Drehzahlen nahezu
das gleiche wie bei den bekannten Drehzahlregelungen ist.
Auch ein Vergleich mit bekannten Regelungen, die unter Verwendung eines Halbleiters, beispielsweise eines siliziumgesteuerten
Gleichrichters aufgebaut sind, zeigt, daß das Anfangsdrehmoment eines Motors mit der erfindungsgemäßen Drehzahlregelung etwa
zwei- bis dreimal so groß wie das Drehmoment bei einer Halbleiterregelung im Bereich niedriger und mittlerer Drehzahlen und
etwa das gleiche im Bereich hoher Drehzahlen ist.
In Fig. 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer nicht symmetrischeiSchalteinrichtung
oder Schaltung dargestellt, bei
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ein Zweirichtungs-Silizium-Schaltelement 17 verwandt wird, das nahezu symmetrische positive und negative Schaltspannungen
an beiden Anoden 18 und 18' zeigt, wobei eine Anode 18 mit der Steuerelektrode des Zweirichtungsregelgleichrichters und
die andere Anode 18 mit der Verbindung zwischen dem Kondensator 7 und dem Regelwiderstand 6 verbunden ist. Ein halbfester Widerstand
16· ist zwischen eine Steuerelektrode 19 des Schaltelementes 17 und die Anode 18· geschaltet, die mit dem Kondensator
7 in Verbindung steht.
Bei einem derartigen Aufbau der nicht symmetrischen Schaltung 4 ist es möglich, diese Schaltung aus einer geringeren Anzahl
von Bauelementen, d.h. aus zwei Dioden, zwei oder drei Widerständen,
einem Kondensator, einem Zweirichtungsregelgleichri chter und einem Zweirichtungsschaltelement aufzubauen. Wenn
die Schalteinrichtung weiterhin in integrierter Form ausgebildet wird, ist ein weiterer Widerstand überflüssig, so daß die
Anzahl der Bauelemente auf ein Minimum herabgesetzt wird. Auf diese Weise kann eine sehr leistungsfähige und nutzbare Motordrehzahlregelung
geschaffen werden.
In den Fig. 7 bis 9 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Drehzahlregelung dargestellt, das in Verbindung mit einem Stellglied verwandt wird, das bei periodisch betriebenen
Maschinen, beispielsweise Nähmaschinen, vorgesehen ist. Das bei diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Stellglied dient dazu,
den Betrieb einer elektrischen Nähmaschine anzuhalten, wenn sich die Nadel in einer bestimmten Lage befindet.
Der wesentliche Aufbau des Stellgliedes ist in dem Blockschaltbild
in Fig. 7 dargestellt, in dem der Motor 2 für die elektrische Nähmaschine über einen Schalter S und die Drehzahlregelung
20 mit der Wechselspannungsquelle 1 in Verbindung steht, wobei während des normalen Betriebes die Drehzahl des
Motors 2 auf einem gewünschten Wert durch die Drehzahlregelung
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20 derart geregelt wird, wie es vorher anhand von Fig. 1 bis 6
beschrieben wurde. Wenn andererseits die Drehung des Motors angehalten werden soll, wird die Lage des Schalters S umgeschaltet,
so daß der elektrische Strom dem Motor 2 über ein Zeitglied 40 und das Stellglied geliefert wird. Das Zeitglied
40 und das Stellglied 50 sind derart aufgebaut, daß der Motor 2 sich solange weiterdreht, bis die Nadel der Nähmaschine in
eine bestimmte Lage kommt. Die durch das Zeitglied 40 festgelegte Zeitdauer ist lang genug gewählt, um die Zeitdauer zu
überdecken, während der sich die an irgendeiner Lage zum Zeitpunkt des Umschaltens des Schalters befindliche Nadel in
die bestimmte Lage bewegt. Sobald durch die Wirkung des Stellgliedes 50 die Drehung des Motors angehalten ist, öffnet das
Zeitglied 40. Auf diese Weise wird die Versorgung des Motors mit elektrischem Strom unterbrochen, so daß sich der Motor nicht
wieder drehen kann, bis der Schalter S wieder umgeschaltet ist.
Wenn das oben beschriebene Stellglied in einer praktischen Schaltung verwirklicht werden soll, ergeben sich Probleme
mit der schnellen und genauen Arbeitsweise und der Änderung der Spannung der Wechselspannungsquelle.
In Fig. 8 ist eine praktische elektrische Schaltung dargestellt, die unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme entwickelt
wurde und für eine elektrische Nähmaschine bestimmt ist. Bei der in Fig. 8 dargestellten Schaltung stehen jeweils zwei
Schalterpaare S>j-S^ und S£ - S-, in Arbeitsverbindung, um die
in Fig. 8 dargestellte normale Betriebslage oder eine andere Haltelage einzunehmen. · - ' '
Das Zeitglied 40 umfaßt einen Kondensator 41 und einen Widerstand
42, die in Reihe geschaltet sind und die Zeitkonstante des Zeitgliedes 40 festlegen,einen .Zweirichtungsregelgleichrichter
43, beispielsweise einen TRIAC, der in Reihe zur ; Wechselspannungsquelle 1 und den Motor 2 geschaltet ist, und
eine Diode 44, die in Reihe zu dem Schalter S1 geschaltet ist
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und den elektrischen Strom dem Kondensator 41 liefert und die Steuerelektrode 45 des Zweirichtungsregelgleichrichters 43
ansteuert.
Die Drehzahlregelschaltung 20 umfaßt einen Zweirichtungsregelgleichrichter
21, ein Schaltelement 22, Widerstände 23,24 und 25, einen halbfesten Widerstand 26 zur Drehzahlsteuerung des
Motors, Dioden 27 und 28, einen Kondensator 29» eine Lampe 30, einen KurzSchlußschalter S2» eine Photozelle 31» beispielsweise
eine CdS-ZeIIe und eine Drehzahlreglerplatte 32 zum Einstellen
der Intensität des von der Lampe 30 ausgesandten Lichtes
zur Photozelle 31. Die Drehzahlregelschaltung 20 dieser Ausführungsform
ist bezüglich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise im wesentlichen gleich der, die anhand der Fig. 1 bis 6
beschrieben wurde, außer daß die Drehzahlregelung des Motors mit Hilfe der Lichtintensität erfolgt.
Das Stellglied bzw. die Stellschaltung 50 umfaßt im wesentlichen Leitungsschalter 51 und 52, die Kontakte magnetisch
schließen,und einen Wählschalter 53. Zusätzlich zu diesen Schaltern
weist die Schaltung 50 weiterhin eine Spannungsregeldiode 54, Kondensatoren 55 und 56, Widerstände 57,58 und 59» einen
halbfesten Einstellwiderstand 60, einen Zweirichtungsregelgleichrichter 61, ein Schaltelement 62 zum Ansteuern der
Steuerelektrode des Gleichrichters 61 und Kurzschlußschalter S3 und S^ auf.
Ein Magnetteil 63 zur Betätigung der Leitungsschalter 51 und ist an einer Riemenscheibe 64 der Nähmaschine angebracht, wie
es in Fig. 9 dargestellt ist, während die Leitungsschalter 51 und 52 an einer Platte 64 an Stellen angebracht sind, die den
oberen und unteren Totpunkten der Nähnadel jeweils entsprechen. Der Kontaktpunkt a, mit dem der Wählschalter 53 in Fig. 8 in
Verbindung steht, ist im vorliegenden Fall als oberer Totpunkt der Nadel gewählt.
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¥ema "bei einen derartigen Aufbau der in Fig. 8 dargestellten
Schaltung die Schalter S^-S^ im die entgegengesetzte Lage umgeschaltet werden, vm den Betrieb der Nähmaschine anzuhalten,
wird die elektrische Stromversorgung der Steuerelektrode des
Gleichrichters 43 durch die Biode 44 unterbrochen, wenn der
Schalter S1 5££net, es wird Jedoch der Steuerelektrode ein
elektrischer Strew vom aufgeladenen Kondensator 41 geliefert,
so daß der Zweirictotimgsregelgleichrichter 43 für eine Zeitspanne
leitend bleiEyt, die notwendig ist, um die Nadel der
Nähmaschine in die Torbestiimte Lage zu bringen. Durch das
Schließen des Schalters Sp wird andererseits die Drehzahlregelschaltung
20 kurzgeschlossen* so daß die Schaltung 20 in dem Zustand ist, in dem sie dem Motor mit der höchsten Drehzahl
dreht.
Wenn in der Stellschaltung 50 der Schalter S, geöffnet wird,
wird dem Motor 2 elektrischer Strom durch den Zweirichtungsregelgleichrichter
61 geliefert» wodurch der Motor 2 mit einer derart geringen Drehzahl "betrieben wird, daß die Schalter 51 und
52 sicher mit dem Magnetteil 63 zusammenarbeiten können. Wenn
sich somit das Magnetteil 63 dem Leitungsschalter 52 stark nähert,
wird der Betrieb des Schaltelementes 62 und des Zweirichtungsregelgleichrichters
61 unterbrochen und hält somit die Nadel der Nähmaschine am oberen Totpunkt an. Da im Zeitglied
das elektrische Potential des Kondensators 41 durch seine elektrische
Entladung allmählich absinkt, wird sofort nach der Un-■ terbrechung der Bewegung der Nähmaschine der Zweirichtungsregelgleichrichter
43 nichtleitend. Selbst wenn somit die relative Lage des Leitongsschalters 52 und des Magnetteiles 63
durch eine BetrieTbsperson verändert oder verschoben wird, die
die Rieaenscheibe 64 von Hand aus bewegt, kann sich der Motor
nicht mehr drehen* da seine elektrische Stromversorgung unterbrochen
ist.
Die Spanmmgsregeldiode 54 ist in der Stellschaltung 50 dazu
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vorgesehen,, dem Motor durch das Schaltelement 62 und dem
Zweirichtungsregelgleichrichter 61 einen elektrischen Strom
mit fester B©he zu liefern,, u» dem Motor 2 mit der gewünschten
niedrigen Drehzahl unabhängig von einer Änderung der Spannung
der Wechselspannungsquelle 1 zu drehen. Dadurch, daß
eine solche Spannumgsregeldiode 54 vorgesehen ist,, wird selbst
bei einer Erhöhung der Spannung einer Wechselspannungsquelle
von 100 V um 10 bis 15% die Drehzahl des Magnetteiles 63* das
durch die Drehung des Motors gedreht wird, nicht in einer Meise
erhöht, die die Punktionsweise des Hagnetteiles 63 und der
Leitungsschalter 51 und 52 zum .Anhalten des Motors 2 behindert.
Selbst wenn andererseits die Spannung einer Wechselspannungsquelle
von 10OV u® 10 bis 153& absinkt, wird die Drehzahl des
Magnetteiles 63 nicht so stark herabgesetzt» daß eine Betriebsperson durch die niedrige Drehzahl des Motors irritiert wird«
Wenn der Betrieb der Nähmaschine mit der Kadel im unteren Totpunkt
angehalten werden soll, ist nichts weiter erforderlich»
als den Wählschalter 53 auf aen anderen Eontakt b von Hand aus
umzuschalten, da der andere Leitungsschalter 51 auf dieselbe Weise wie der Leitungsschalter 52 arbeitet und den Motor anhält.
Wenn nach der Unterbrechung des Motors der Motor wieder in Betrieb gesetzt werden soll, werden die Schalter S^ bis S^
in die in Fig. 8 dargestellte Lage umgeschaltet, in der das Zeitglied 40 sowie die Stell schaltung 50 niclrfc arbeiten und nur
die Drehzahlregelschaltung 20 arbeitet und die Drehzahl des
Motors entsprechend den gewünschten Bedingungen mit. Hilfe der Drehzahlregelplatte 32 auf die gewünschte --niedrige oder hohe
Drehzahl regelt.
Wenn bei einer Stellschaltung, die in dieser Weise in Zusammenhang
mit einer erfindungsgemäßen Drehzahlregelschaltung verwandt wird, der Motor an einer bestimmten Lage anhält, wird
die elektrische Stromversorgung zum Motor und den zugeordneten Schaltkreisen unterbrochen, so daß selbst dann, wenn die Drehstellung
des Motors von der vorbestimmten Halte stellung a.us
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irgendwelchen Gründen verschoben wird, der Motor nicht mehr
in Drehung versetzt werden kann. Ein derartiges Stellglied eines Motors ist sehr vorteilhaft und sicher im Vergleich mit
der bekannten Einrichtung, bei der dann, wenn die Drehstellung des Motors von Hand oder aus anderen Gründen aus der vorbestimmten
Haltestellung verschoben wird, der Motor plötzlich durch die Wirkung einer automatischen Rückstelleinrichtung
sich wieder zu drehen beginnt.
Der Vorteil eines solchen Stellgliedes ist besonders deutlich, wenn es bei Maschinen, wie elektrischen Nähmaschinen, verwandt
wird, bei denen der Motor nicht in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden kann und die Nähmaschine durch eine Drehung
des Motors um eine zusätzliche Umdrehung zurückgestellt werden •muß, wenn die Drehstellung aus irgendwelchen Gründen versnoben
wurde. Eine derartige Stellschaltung ist auch bei Maschinen
vorteilhaft, bei denen zur Vervollständigung der mechanischen Arbeit unter Verwendung des Motors Arbeiten von Hand aus erforderlich
sind.
Zusätzlich zu den oben genannten Vorteilen kann die Stellschaltung
aus einer kleinen Anzahl elektrischer Bauteile und mit einer einfachen Verdrahtung hergestellt werden und leicht
in elektrische Nähmaschinen eingebaut werden, ohne daß wesentliche Änderungen erforderlich wären. Die Stellschaltung kann
ebenfalls leicht mit einer erfindungsgemäßen Drehzahlregelschaltung
verwandt werden.
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Claims (7)
1. j Drehzahlregelung für einen Wechselstrommotor, insbesondere
einen Kommutator-Motor, mit einer Wechselspannungsquelle, einem Zweirichtungsregelgleichrichter, der in Reihe zur
Wechselspannungsquelle und zum Motor geschaltet ist, mit einer Schalteinrichtung, die mit einer Klemme mit der
Steuerelektrode des Zweirichtungsregelgleichrichters in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtung (4,22) unterschiedliche positive und negative Schaltspannungen aufweist und mit
der anderen Klemme (10) mit einer Elektrode (P) eines Kondensators
(7,29) in Verbindung steht, der mit der anderen Elektrode (Qy mit derjenigen Seite des Motors (2) in Verbindung
steht, mit der eine Klemme des Zweirichtungsregelgleichrichters (3,21) verbunden ist, wobei der Kondensator
mit seiner einen Elektrode (P) auch mit einer Klemme (8b) von entgegengesetzt geschalteten Dioden (8,8·,27,28) verbunden
ist, die mit ihrer anderen Klemme (8a) mit der anderen Seite des Motors (2) in Verbindung stehen, mit der die
Wechselspqnnungsquelle (1) verbunden ist, wobei eine Änderung der gegenelektromotorischen Kraft, die durch die
Drehung des Motors erzeugt wird, die untere Schaltspannung der Schalteinrichtung beeinflußt und dadurch den
Leitungswinkel des Zweirichtungsregelgleichrichters vergrößert oder verkleinert.
2. Drehzahlregelung für einen Wechselstrommotor, insbesondere einen Kommutatormotor mit einer Wechselspannungsquelle,
einem Zmeirichtungsregelgleichrichter, der iii Reihe zu der
Wechselspannungsquelle und dem Motor geschaltet ist, ge-
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kennzeichnet durch eine Reihenschaltung aus einem Regel-Widerstand
(6,31) und einem Kondensator (7,29), die parallel zur Spannungsquelle (1) und zum Motor (2) geschaltet ist,
eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (9,24) und einer ersten Diode (8f,28), die parallel zur Spannungsquelle (1)
geschaltet ist, eine zweite Diode (8,27), die mit ihrer Kathode (8c) an der Verbindung zwischen der Kathode, der
ersten Diode (8',28) und dem Widerstand (9,24) liegt und
mit der Anode (8b) mit der Verbindung (P) zwischen dem Kondensator (7,29) und dem Regelwiderstand (6,31) verbunden
ist, und durch eine Zweirichtungsschalteinrichtung (4,22),
die zwischen die Anode der zweiten Diode und eine Steuerelektrode (5)des Zweirichtungsregelgleichrichters(21)geschaltet
ist undunteischiedliche positive und negative Schaltspannungen aufweist.
3. Drehzahlregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtung (4) zwei symmetrisch geschaltete Schaltungsteile aufweist, von denen jedes eine
Spannungsregeldiode (12,12·), zwei Transistoren (13,14 *,
131J^) und einen Widerstand (15,15') zur Vermeidung von Ableitungsverlusten
aufweist.
4. Drehzahlregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtung (4) ein Zweirichtungs-Silizium-Schaltelement
(17) mit im wesentlichen symmetrischen negativen und positiven Schaltspannungen an beiden
Anoden, wobei eine der Anoden (18)mit der Steuerelektrode
des Zweirichtungsregelgleichrichters (3) und die andere der enöden (I8')niit dem Kondensator (7) in Verbindung steht,und
einen Regelwiderstand (161) aufweist, der zwischen eine Steuerelektrode (19) des Schaltelementes und die andere
Anode geschaltet ist, die mit dem Kondensator in Verbindung steht.
6098237 07 75
5. Drehzahlregelung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Zeitglied (40), eine Positionsstellschaltung (50) und
einen Schalter (S), der eine Betriebslage einnimmt, um fortlaufend Wechselstrom dem Motor (2) über die Regeleinrichtung
zu liefern,und eine andere Haltelage einnimmt, um vorrübergehend
den Wechselstrom über das Zeitglied und die Stellschaltung dem Motor zu liefern, wobei in der Haltelage
des Schalters der elektrische Strom dem Motor solange geliefert wird, bis dieser in einer bestimmten Lage durch die
Wirkung der Stellschaltung anhält.
6. Drehzahlregelung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Regelwiderstand eine Photozelle (31) ist»
7. Drehzahlregelung nach Anspruch 3»5 und 6, dadurch gekennzeichnet,
daß ein haJ.bfester Widerstand (16) parallel zur
Spannungsregeldiode (12) in einem der beiden Schaltungsteile geschaltet ist.
609 82 37 07 75
Applications Claiming Priority (2)
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| JP49137933A JPS5163418A (de) | 1974-11-30 | 1974-11-30 | |
| JP50117995A JPS5241786A (en) | 1975-09-29 | 1975-09-29 | Constant position control device |
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|---|---|
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| DE2553629B2 DE2553629B2 (de) | 1977-09-22 |
| DE2553629C3 DE2553629C3 (de) | 1978-05-24 |
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