DE2615223C2

DE2615223C2 - Schaltungsanordnung für ein Haarbehandlungsgerät mit einem gleichstrombetriebenen Motor

Info

Publication number: DE2615223C2
Application number: DE19762615223
Authority: DE
Inventors: Heinrich 6233 Kelkheim Möller; Hans-Joachim 6472 Altenstadt Weise
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1976-04-08
Filing date: 1976-04-08
Publication date: 1985-10-31
Also published as: DE2615223A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In Geräten, die an Wechselstromnetzen betrieben werden, befinden sich oft Einrichtungen, die nur mit Gleichstrom ordnungsgemäß arbeiten. Beispielsweise sind bei Haushaltsgeräten leicht regelbare Gleichstrommotoren vorgesehen, die irgendwelche Mechanismen antreiben. Haartrockner etwa werden zwar direkt an das Wechselstromnetz angeschlossen, weisen aber einen Gebläsemotor auf, der mit Gleichstrom betrieben wird und eine variable Umlauffrequenz hat.

Um gleichsirombetriebene Einrichtungen über Wechselspannungen versorgen zu können, ist es notwendig, die Wechselspannung gleichzurichten und den Einrichtungen zuzuführen. Zum Zwecke der Gleichrichtung von Wechselspannungen sind bereits zahlreiche Gleichrichrerschaltungen vorgeschlagen worden, von denen die Einweg-Gltichrichterschaltung und die ίο Graetz-Vollwegschaltung die bekanntesten sind (vgl. Guntram Lesch, Lehrbuch der Hochspannungstechnik. 1959, S. 110-114). Hinsichtlich des Scheitelwerts, des Effektivwerts, des Brumms und des mittleren Durchlaßstroms unterscheiden sich die durch die beiden erwähnisn Schaltungsanordnungen gegebenen Betriebsarten — Einwellenbetrieb und Doppelwellenbetrieb — indessen wesentlich, so daß sie sich nicht ohne weiteres gegenseitig ersetzen können. Da sich der Brumm der Einweg-GIeichrichterschaltung zum Brumm der Vollwcgschaltung^ wie 121 :48 verhält, wird die Vollwegschaliüüg :n all den Fällen bevorzugt wo es auf einen geringen Brumm ankommt Dies ist bei praktisch allen Haushaltsgeräten der FaIL

Ein wesentlicher Nachteil der Vollweg- oder Doppclwegschaltung besteht jedoch darin, daß sie relativ aufwendig ist, weil sie vier Gleichrichter - in der Regel Halbleiterdioden — benötigt

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung für einen Haartrockner bekannt, die ein Heizdrahtclcmcni und ein von einem Mofor angetriebenes Gebläse aufweist, wobei der Wechselstrom über einen Steuerschalter zugeführt wird und der Heizdrahtwiderstand an der Wechselstromquelle liegt (US-PS 34 97 675). Der Moior weist hierbei mindestens zwei Anschlüsse auf, wobei zwei parallele Leitungen das Heizdrahtelement an verschiedenen Punkten anzapfen und in gleicher Richiung gepolte Gleichrichter in die jeweiligen Leitungen eingefügt sind. Das eine Ende jedes der beiden Gleichrichter wird dabei mit einem Anschluß desW.Jtors verbunden, während der andere Anschluß des Motors mit einer Mittelanzapfung des Heizdrahtelemcnts verbunden ist. Nachteilig ist bei dieser Schaltungsanordnung, daß sie auf den Doppelwellenbetrieb beschränkt ist. so daß sie von den bisweilen gegebenen Vorteilen anderer Glcichrichtungsarten keinen Gebrauch machen kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde.

eine Schaltungsanordnung zu schaffen, welche nicht auf eine Gleichrichtungsart beschränkt ist und trotzdem mit einer nur geringen Zahl von Gleichrichtcrelcmcnten auskommt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Scheitel- und Effektivweric der an dem Gleichstrommotor anliegenden Spannung durch einfaches Umschalten verändert werden können.

Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung mit einer elektrischen Widerstandsheizung, mit einer Gleichrichicranordnung und einem Gleichstrommotor, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist;

F i g. 2 eine Detaildarstellung aus der F i g. 1: b5 Fig.3 eine Darstellung der zeitlichen Potcntialverhältnisse am Gleichrichter;

Fig.4 eine Darstellung der Potentialvcrhülinissc an den Klemmen des Glcichstromverbrauchcrs;

Fig.5 einen Heizwiderstand mit mehreren Anzapfstellen für eine Gleichrichterschaltung;

F i g. 6 einen Heizwiderstand mit einer Überbrückung eines Teils des Heizwiderstands und einer Umschaltmöglichkci; zwischen Ein- und Doppelwellenbetrieb;

F i g. 7a eine Doppelweggleichrichterschaltung;

Fig.7b eine Einweggleichrichterschaltung, wobei zwischen beiden Schaltungen eine zweite Möglichkeit einer Umschaltung zwischen Ein- und Doppelwellenbetrieb gegeben ist

In der F i g. 1 ist ein Heizwiderstand 1 gezeigt, der über einen Schalter 2 an einer Wechselspannungsquelle U liegt. An dem Heizwiderstand 1 sind drei Abgriffe 3,4, 5 vorgesehen, die den Heizwiderstand 1 in verschiedene Bereiche unterteilen. Mil dem ersten Abgriff 3 ist eine Diode 6 anodenseitig verbunden, während an den zweiten Abgriff 4 ein Gleichstrom-Motor 7 und an den dritten Abgriff 5 eine weitere Diode 8 anodenseitig angeschlossen ist. Die Kathoden der beiden Dioden 6,8 sowie der erste Anschluß des Gleichstrom-Motors 7 sind miteinander verbunden. An den Widerständen, die durch die Spannungsabgriffe 3, 4, 5 gebildet werden, fallen vier Spannungen ab, von denen die Spannungen Ui, Ui eine Spannung U\ = Uz + i/3 bilden.

In der F i g. 2 sind noch einmal die wesentlichsten Teile der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 dargestellt' An den Abgriffen 3,4,5 des Heizwiderstandes 1 sind die elektrischen Potentiale φι, φο und g>i bezeichnet, während an der Verbindungsstelle 9 der beiden Dioden 6,8 und des Gleichstrom-Motors 7 das Potential ψ* angegeben ist.

Der zeitliche Verlauf dieser Potentiale ist in der F i g. 3 näher dargestellt Man erkennt aus dieser Darstellung, daß bei einem Verhäitnis der Widerstände zwischen den Abgriffen 3, 4 bzw. 4, 5 von etwa 1 :1 eine Aufteilung der Spannung U\ in zwei etwa gleiche Spannungen Lh. Uz erfolgt Nimmt man das Potential φο am A bgriff 4 als Bezugspotential an, so schwankt das Potential qn im Abgriff 3 sinusförmig um das Bezugspotential (/•n. Auf entsprechende Weise schwankt das Potential φι am Abgriff.-» um das Bezugspotential φο, jedoch in Gegenphase. Die Spannung U\ zwischen den Abgriffen 3 und 5 entspricht der Differenz der Potentiale φι und q>i. Aus der F i g. 3 erkennt man, daß die Amplitude dieser Spannung U\ doppelt so groß ist wie die Amplituden der Spannungen Ui, Uy, die den Potentialdifferenzen ψ, — Q)nbz-#.g>i — {«) entsprechen.

Die Diode 6 wird leitend, wenn das Potential φ< an der Kathode negativ gegenüber dem Potential φι an der Anode wird. Dies ist immer dann der Fall, wenn g>i positiv gegenüber φο ist. An der Verbindungsstelle 9 liegt bei leitender Diode das Potential des Abgriffs 3 an, so daß sich über dem Gleichstrom-Motor 7 die Spannung g·* — φ» aufbaut. Diese Spannung entspricht dem gestrichelten Kurvenzug in Fig.4 während der ersten Halbwolle.

Auf entsprechende Weise wird die Diode 8 leitend, wenn ihre Kathode negativ gegen ihre Anode ist Dies ist dann der Fall, wenn das Potential φ, größer als das Potential g>a ist also in der zweiten Halbwelle gemäß F i g. 4. Das Potential am Verbindungspunkt 9 und damit die Spannung über dem Gleichstrom-Motor 7 entspricht somit einem pulsierenden Gleichstrom, der die doppelte Frequenz aufweist wie die anliegende Wechselspannung.

In der F i g. 5 ist eine Variante der Anordnung gemäß F i g. 1 dargestellt Diese Variante weist nicht nur die Abgriffe 3,4,5 auf, sondei'n auch noch weitere Abgriffe 10, 11,12,13, welche stellvertretend für eine beliebige Anzahl von Abgriffen stehea Indem die Dioden 6,8 an verschiedene Abgriffe angeschlossen werden, verändet sich die Spannung am Gleichstrom-Motor 7. Es ist somit möglich, die Drehzahl dieses Gleichstrom-Motors 7 zu beeinflussen, da seine Umdrehungsgeschwindigkeit von φ* — φο abhängt Eine symmetrische Verschiebung der Diodenanschlüsse in Pfeilrichtung hat demzufolge eine Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit zur Folge, während eine Verschiebung entgegen der Pfeilrichtung eine Verringerung der Geschwindigkeit bewirkt In der Regel wird man die Anschlüsse der Dioden 6,8 gleichmäßig verschieben, damit der Gleichstrom-Motor 7 gleichförmig läuft Es ist jedoch auch möglich, eine asymmetrische Spannung an den Gleichstrom-Motor 7 zu legen, sofern dies aus irgendwelchen Gründen erforderlich sein sollte.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig.6 entspricht weitgehend der Anordnung gemäß F i g. 5. Sie enthält jedoch zusätzlich noch einen Kurzschlußbügel 13'. der zwischen zwei Abgriffen angebrc-i-iit werden kann. Hierdurch ist es möglich, einen Teii des Heizwiderstandes auszuschalten. Dies wiederum hat zur Folge, daß sich sowohl die Heizleistung als auch die Umdrehungszah! des Gleichstrom-Motors 7 ändert

Selbstverständlich kann auch noch symmetrisch zum Kurzschlußbügel 13' ein zweiter Kurzschlußbügel vor- · gesehen werden, damit der Gleichstrom-Motor mit einem pulsierenden Gleichstrom versorgt wird, dessen

Halbwellen gleiche Amplituden besitze?.

Neben dem Kurzschlußbügel 13' weist die Schaltungsanordnung nach F i g. 6 auch noch eine Diode 14 auf, die parallel zu dem Schalter 2 angeordnet ist Durch Umschalten des Schalters 2 kann hierbei von Doppelwellenbetrieb auf Einwellenbetrieb und umgekehrt geschaltet werden. Ist der Schalter 2 geschlossen, so ist Vollwellenbetrieb möglich; ist er dagegen offen, so wird nur jeweils eine Halbwelle des Wechselstroms über die Diode 14 durchgelassen und auf den Heizwiders',and 1 geführt.

Die Schaltungsanordnung der F i g. 7a stellt eine Variant.- dar, bei der ein Umschalter vorgesehen ist, der ebenfalls eine Umschaltung vom Halbwellen- auf Vollwellenbetrieb und umgekehrt gestaltet Dieser Umschalter enthält drei Kontakte 15,16,17, die durch einen Betätigungsvorgang gleichzeitig geöffnet bzw. geschlossen werden können. Bei der in der F i g. 7a gezeigten Stellung liegt die Eingangswechselspannung an dem Heizwiderstand 1, und die beiden Dioden 6,8 nützen auf die bereits bekannte Weise beide Halbwellen des Wechselstroms aus. Wird nun der Umschalter betätigt, so stellt sich der in der F i g. 7b gezeigte Zustand ein, d. h. die Kontakte 15,16 werden geöffnet, während der Kontakt f geschlossen wird.

Nun ist der Heizwiderstand 1 über den Schalter 2, den Kontakt 17 und die Diode 6 an die Wechselspannung U gelegt, d. h. der Heizwiderstand 1 wird mit einer Gleichspannung beschickt, die nur eine Halbwelle der anstehenden Wechselspannung ausnützt. Dementsprechend wird auch der Gleichstrom-Motor 7 nur mit einer Einwegspannuiig beaufschlagt, die sich über die Diode 8 aufbaut

Der Vorteil der in der F i g. 7 gezeigten Schaltungsanordnung besteht darin, daß die Spannung am Gleichstrom-Motor 7 auf die Heizungsspannung abgestimmt ist. Durch eine einzige Schalthandlung kann erreicht werden, daß sowohl der Gleichstrom-Motor 7 als auch der Heizwiderstand 1 mit Halbwellen- bzw. Vollwellen-

betrieb gefahren werden können. Wäre dies nicht der Fall, so könnte es z. B. bei einem Haartrockner geschehen, daß die Heizung für das starke Gebläse keine ausreichende Wärme liefert, oder aber daß das Gebläse nicht ausreichen würde, um die erzeugte Wärme abzuführen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für ein Haarbehandlungsgerät mit einem gleichstrombetriebenen Motor und einem an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen Heizwiderstand mit mehreren Spannungsabgriffen, wobei ein erster Gleichrichter vorgesehen ist, der mit einem ersten Anschluß an den ersten Abgriff des Heizwiderstands und mit seinem zweiten Anschluß an einen ersten Anschluß des gleichstrombetriebenen Motors angeschlossen ist, und wobei ein zweiter Gleichrichter vorgesehen ist, der mit einem ersten Anschluß an den zweiten Abgriff des Heizwiderstands und mit seinem zweiten Anschluß an den ersten Anschluß des gleichstrombetriebenen Motors angeschlossen ist, und daß der gleichstrombetriebene Motor mit seinem zweiten Anschluß an den dritten Spannungsabgriff des Heizwiderstauds angeschlossen »si, der zwischen dem ersten und dem zweiten Spannungsabgriff des Heizwiderstands vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschalteinrichtung (2,84; 15,16,17) vorgesehen ist, mit der die den gleichstrombetriebenen Motor (7) versorgende und zwei Dioden (6,8) enthaltende Gleichrichterschaltung vom Einwellenbetrieb, bei dem nur eine Stromhalbwelle durchgelassen wird, auf Doppelwellenbetrieb, bei dem jeweils zwei aufeinanderfolgende Stromhalbwellen durchgelassen werden, oder umgekehrt geschaltet werden kann.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wechselspannungsquelle und dem Heizwiderstand (1) ein Kontakt (16) liegt, daß ferner zwischen dem zweiten Anschluß des ersten Gleichrichters und dem gleichstrombetriebenen Motor (7) ein Kontakt (15) vorgesehen ist, und daß schließlich zwischen dem zweiten Anschluß des ersten Gleichrichters und dem Heizwiderstand (1) ein weiterer Kontakt (17) liegt, wobei alle drei Kontakte (15,16,17) stets gleichzeitig betätigt werden und die zwei Kontakte (15, 16) jeweils einen von dem dritten Kontakt (17) verschiedenen Schließzustand aufweisen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Gleichrichter mit ihren jeweils ersten Anschlüssen an verschiedene Abgriffe (3,4,10,11; 4,5, 12,13) des Heizwiderstands (1) anschließbar sind, so daß der gleichstrombetriebene Motor (7) mit unterschiedlichen Spannungen versorgt wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei oder mehreren Abgriffen (3,4,5,10, U, 12,13) des Heizwiderstands (1) jeweils ein Kurzschlußbügel (13') vorgesehen ist.