DE2616048A1

DE2616048A1 - Dynamic load current limiter - simulates thermal behaviour of load in parallel circuit and reduces current when limit is reached

Info

Publication number: DE2616048A1
Application number: DE19762616048
Authority: DE
Inventors: Bernd Frieden; Horst Reichensperger
Original assignee: HAUSER ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: HAUSER ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 1976-04-12
Filing date: 1976-04-12
Publication date: 1977-10-20

Abstract

The dynamic load is pref. a permanent magnet excited d.c. motor (2) with a low thermal time constant. The motor may esp. be of the disc rotor type and the load is limited in order to prevent thermal overload. The thermal behaviour of the load is simulated in parallel through its taken-up current serving as a reference variable. When a current-time limit representing the maximum thermal load is exceeded, the taken-up current is at least limited.

Description

Verfahren zur Begrenzung des Aufnahmestromes eines dynamischenMethod for limiting the input current of a dynamic

Verbrauchers sowie dynamischer Verbraucher mit einem elektronischen Gerät zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung des Aufnahmestromes eines dynamischen Verbrauchers, vorzugsweise eines permanenterregten Gleichstrommotors mit geringer thermischer Zeitkonstante, insbesondere eines Scheibenläufermotors, zur Vermeidung einer thermischen Überlastung sowie einen dynamischen Verbraucher mit einem elektronischen Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens.Consumer as well as dynamic consumer with an electronic Apparatus for carrying out the method The invention relates to a method for limiting the consumption current of a dynamic consumer, preferably a permanently excited one DC motor with a low thermal time constant, in particular a pancake motor, to avoid thermal overload and a dynamic consumer with an electronic device to perform this procedure.

Bei den vorerwähnten Gleichstrommotoren - in Fachkreisen auch kurz DC-Blotoren genannt - insbesondere bei Scheibenläufermotoren, die meist als Stell- oder Servomotoren eingesetzt werden, können Betriebszustände auftreten, die eine wesentlich über dem Nenndrehmoment liegende Belastung darstellen. So werden diese Scheibenläufermotoren, die gleichstrombetrieben sind, beispielsweise in Zustell- und Positionierantrieben an Werkzeugmaschinen beziehungsweise Industrierobotern, bei Nachlaufsteuerungen und dergleichen eingesetzt, wobei ein reaktionsschneller Antrieb erwünscht ist.With the aforementioned DC motors - also briefly in specialist circles DC bloters - especially for disc motors, which are mostly used as actuating or servomotors are used, operating states can occur that have a represent a load significantly above the nominal torque. So are these Disc motors that are operated with direct current, for example in delivery and positioning drives on machine tools or industrial robots, used for follow-up controls and the like, with a more responsive Drive is desired.

Bedingt durch ihre geringe rotierende Masse (Scheibenläufer), sind Scheibenläufermotoren für diese Aufgabe gut geeignet. Jedoch ergibt sich dabei gleichzeitig auch ein thermisches Problem. Bei dynamischer Belastung des Motors, wobei dessen Nennwerte über schritten werden, tritt nämlich durch die geringe Masse des Läufers eine schnelle Erwärmung auf, so daß bei dieser Betriebsart schnell die zulässige Grenztemperatur des Läufers erreicht werden kann.Due to their low rotating mass (disc rotor), are Disc motors are well suited for this task. However, this results at the same time also a thermal problem. With dynamic load on the engine, whereby its Nominal values are exceeded, namely occurs due to the low mass of the rotor rapid heating, so that in this operating mode quickly the permissible Limit temperature of the rotor can be reached.

Eine Strombegrenzung auf den Nennwert könnte eine solche Überlastung zwar vermeiden, jedoch ist dann ein optimaler Einsatz, bei dem die besonderen, eingan bereits erwähnten Vorteile eines Scheibenläufermotors ausgenutzt werden, nicht mehr möglich.Limiting the current to the nominal value could cause such an overload Avoid it, but then it is an optimal use, in which the special ones come in already mentioned advantages of a pancake motor are used, no longer possible.

Die Aufgabe besteht nun im wesentlichen darin, ein Verfahren zur Begrenzung des Aufnahmestromes, insbesondere eines Scheibenläufermotors zu schaffen, wobei jedoch z. B. dynapiikb e ding te Aufnahmeströme auftreten können, die beispielsweise ein Mehrfaches des Nennstromes betragen können, ohne daß dabei eine thermische Überlastung des Motors auftritt. Diese Strombegrenzung soll dabei in beiden Drehrichtungen des Motors wirksam sein. The task is now essentially to find a method for To create a limitation of the input current, in particular of a pancake motor, however, z. B. dynapiikb e ding te intake currents can occur, for example can be a multiple of the rated current without causing thermal overload of the engine occurs. This current limitation should be in both directions of rotation of the Engine to be effective.

Darüber hinaus besteht die Aufgabe, ein elektronisches Gerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen.In addition, there is the task of an electronic device to carry out to create such a procedure.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das thermische Verhalten des Verbrauchers mit Hilfe seines als Bezugsgröße dienenden Aufnahmestromes parallel simuliert wird und daß beim Überschreiten eines die maximale thermische Belastbarkeit des Verbrauchers repräsentierenden Strom-Zeit-Grenzwertesl der Aufnahmestrom zumindest begrenzt wird.According to the invention, a method in particular is used to achieve this object proposed, which is characterized in that the thermal behavior of the Consumers in parallel with the help of its consumption current, which is used as a reference variable is simulated and that the maximum thermal load capacity when one is exceeded of the consumer representing the current-time limit value l the input current at least is limited.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun anhand des die Belastung wiedergebenden Aufnahmestromes des dynamischen Verbrauchers, eine parallele Simulation des Temperaturverhaltens des Erwärmungselementes - bei einem Scheibenmotor in erster Linie der Läuferscheibe - vorgenommen, so daß vorteilhafterweise auch den Nennstrom übersteigende Stromwerte auftreten können. Dabei ist durch die zeitliche Begrenzung der Uberlastung eine unzulässige Überhitzung vermeidbar.In this method according to the invention, the load is now based on reproducing input current of the dynamic consumer, a parallel simulation the temperature behavior of the heating element - primarily in a disc motor Line of the carrier plate - made, so that advantageously also the rated current Exceeding current values can occur. This is due to the time limit excessive overheating can be avoided in the event of overload.

Vorteilhaft ist dabei auch, daß eine direkte Temperaturfühlung des Erwärmungselementes (Läuferscheibe) entfallen kann.It is also advantageous that a direct temperature sensing of the Heating element (carrier disk) can be omitted.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird insbesondere ein mit einem dynamischen Verbraucher zusammenarbeitendes elektronisches Gerät vorgeschlagen, das insbesondere dadurch gekennzeichnet ist, daß analog zu dem ther mischen Widerstand des Erwärmungselementes insbesondere des Läufers od. dgl. eines Scheibenläufermotors und zu dessen thermischem Speichervermögen, als Ersatz schaltung elektrische Widerstands-Kondensator-Kombinationen vorgesehen sind, die mit einem Komparator und mit einer Zeitschaltstufe zusammenarbeiten, und daß diese Schaltungen mit wenigstens einem Strombegrenzer od. dgl. verbunden sind.To carry out the method according to the invention, in particular proposed an electronic device cooperating with a dynamic consumer, that in particular is characterized in that analogously to that ther mix resistance of the heating element in particular the runner od. Like. a disc motor and its thermal storage capacity, as a replacement circuit electrical resistance-capacitor combinations are provided, the cooperate with a comparator and with a timer, and that this Circuits with at least one current limiter or the like. Are connected.

Durch die Widers tands-Kondensator-IComb inat ionen können dabei sowohl die Erwärmung, als auch die Abkühlung des Erwärmungselementes simuliert werden,da bei entsprechender Dimensionierung der Widerstands-Kondensator-Eomsoinationen diese eine etwa analoge Ersatz schaltung des thermischen Widerstandes und des thermischen Speichervermögens des Erwärmungselementes (Läuferscheibe) darstellen. Über die weiteren Baugruppen können u. a. die Einsatzpunkte der Strombegrenzung und die "Erholzeit" des Motors bestimmt werden.Through the resistance-capacitor-IComb inat ions can both the heating as well as the cooling of the heating element are simulated because if the resistor-capacitor eomsoinations are dimensioned accordingly an approximately analog equivalent circuit of the thermal resistance and the thermal Represent the storage capacity of the heating element (carrier disk). About the others Assemblies can include the application points of the current limitation and the "recovery time" of the engine can be determined.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher erläutert.Additional refinements of the invention are set out in the further subclaims listed. The invention with its essential details is based on the following the drawing explained in more detail.

Es zeigt: Fig. 1 ein vereinfachtes schematisches Blockschaltbild eines Motors mit einer Strombegrenzungseinrichtung/ die ein elektronisches Gerät zur Temperatursimulation beinhaltet, Fig. 2 ein Blockschaltbild eines drehzahlgeregelten Gleichstrommotors mit einer erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung, Fig. 3 eine Schaltung eines elektrischen Gerätes zur Ansteuerung der Strombegrenzer und Fig. 4 ein Signaldiagramm eines zur Erfindung gehörenden elektronischen Gerätes.It shows: FIG. 1 a simplified schematic block diagram of a Motor with a current limiting device / which is an electronic device for temperature simulation Fig. 2 is a block diagram of a speed-controlled DC motor with a current limiting device according to the invention, FIG. 3 shows a circuit of a electrical device for controlling the current limiter and Fig. 4 is a signal diagram of an electronic device belonging to the invention.

Anhand des einfachen Blockschemas gemäß Fig. 1 sei kurz die Funktion der erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung 1 umrissen.The function is briefly based on the simple block diagram according to FIG. 1 the current limiting device 1 according to the invention outlined.

Ein dynamischer Verbraucher, hier ein Scheibenläufermotor 28 wird vom Netz her über ein Thyristorstellglied mit Strom versorgt, wobei ein Strombegrenzer 3 und ein diesen ansteuerndes elektronisches Gerät 4 fdr einen Überlastungsschutz des Motors 2 sorgen. Dabei wird der Aufnahmestrom, der auch den Belastungszustand des Motors wiedergibt, gemessen und dem elektronischen Gerbt 4 zugeführt. Hier erfolgt nun eine Simulation der quadratisch mit dem Strom ansteigenden Erwärmung des Scheiben- -lEufermotors, dabei in erster Linie der thermisch am stärksten belasteten Läuferscheibe. Beim Erreichen der maximalen zulässigen Temperatur der Läuferscheibe steuert das elektronische Gerät 4 den Strcmbegrenzer 3 an, der dann den Aufnahmestrom des Motors 2, z.B. auf Nennstrom begrenzt. Durch das elektronische Gerät 4 wird dabei eine thermische Erholzeit zur Abkühlung des Läufers vorgegeben. Bleibt der Aufnahmestrom innerhalb der Erholzeit unterhalb des Nennwertes, so wird die Strombegrenzung danach wieder ausgeschaltet; der Motor 2 kann dann wieder mit einer die Nennleistung übersteigenden Last betrieben werden. Dadurch ist die Fioglichkeib gegeben, insbesondere die reaktionsschnellen Scheibenläufermotoren mit einem höheren als dem Nennstrom zu betreiben, ohne dabei eine thermische Überlastung und damit eine Beschädigung herbeizuführen. Diese Betriebsart mit "Dynamikspitzen ist bei Scheibenläufermotoren von besonderer Bedeutung, da sie meist bei Antrieben Anwendung finden, bei denen hohe dynamische Forderungen gestellt werden. Insbesondere seien hier nochmals Zustell- und Positionierantriebe an Werkzeugmaschinen, Industrierobotern, Fräsinaschinen und dergleichen erwähnt, bei denen u.U. auch hohe Losbrechmomente des Stellmotors bei dementsprPshetid hohen Aufnahme strömen gefordert sind.A dynamic consumer, here a pancake motor 28 is supplied with power from the mains via a thyristor actuator, with a current limiter 3 and an electronic device 4 controlling it, an overload protection device of the motor 2. Thereby the intake current, which also the load condition of the motor reproduces, measured and fed to the electronic Gerbt 4. Here takes place now a simulation of the heating of the window pane, which increases quadratically with the current -lEufermotors, primarily the carrier plate that is thermally most heavily loaded. This controls when the maximum permissible temperature of the carrier is reached electronic device 4 to the current limiter 3, which then the input current of the motor 2, e.g. limited to nominal current. The electronic device 4 is thereby a thermal recovery time for the runner to cool down. The input current remains within the recovery time below the nominal value, the current limit is thereafter switched off again; the motor 2 can then again with an output which exceeds the nominal output Be operated under load. This gives the possibility, especially the quick reactions To operate disc motors with a higher than the rated current without doing so cause thermal overload and thus damage. This operating mode with "dynamic peaks is of particular importance in pancake motors because they mostly used in drives where high dynamic demands are made will. In particular, infeed and positioning drives on machine tools, Industrial robots, milling machines and the like mentioned, which may also have high Breakaway torques of the servomotor with dementprPshetid high consumption flows required are.

Fig. 2 zeigt als Blockdiagramm den Regelkreis eines drehzahlgeregelten Gleichstrommotors mit einer erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung 4. Der Drehzahl-Ist-Wert des Motors M wird dabei mit Hilfe eines Tacho-Generators TG erfaßt und als Ist-Wert x einem Drehzahlregler 6 zugeführt.Fig. 2 shows as a block diagram the control loop of a speed-controlled DC motor with a current limiting device according to the invention 4. The The actual speed value of the motor M is recorded with the aid of a tachometer generator TG and fed to a speed controller 6 as the actual value x.

In Abhängigkeit des vorgegebenen Drehzahl-Soll-Wertes W und des Ist-5,fertes x wird eine Regelgröße gebildet, die in einen Stromregelzweig für Rechtslauf und einen für Linkslauf aufgeteilt ist. Diese Regelgröße wird der insgesamt strichliniert umrahmten Strombegrenzungseinrichtung 1 zugeführt. Sie beinhaltet für jeden Zweig (Rechtslauf/Linkslauf) je einen Strombegrenzer 3, einen Stromregler 7 und ein gemeinsames elektronisches Gerät 4 zur Ansteuerung der Strombegrenzer 3. Der Strombegrenzungseinrichtung 1 sind noch jeweils eine Impulsformer- und Zündstufe 8 zur Ansteuerung des Leistungsteiles 9 nachgeschaltet.Depending on the specified speed target value W and the actual 5, fertes x, a controlled variable is formed which is divided into a current control branch for clockwise rotation and one is split for counterclockwise rotation. This controlled variable is dashed as a whole framed current limiting device 1 supplied. It includes for each branch (Clockwise / counterclockwise) one current limiter 3, one current regulator 7 and one common Electronic device 4 for controlling the current limiter 3. The current limiting device 1 are each a pulse shaper and ignition stage 8 for controlling the power section 9 downstream.

Anhand der Figuren 3 und 4 sei die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung 1 und insbesondere des elektronischen Gerätes 4 noch näher beschrieben. In der Stromzuführung 10 des Motors 2 sind zwei Meßshunte Rs 1 und Rs 2 od. dgl. Stromwandler angeordnet, an denen stromproportionale Spannungen abgegriffen werden, die über die am Eingang des elektronischen Gerätes 4 vorgesehenen Dioden D 1 und D 2 zusammengeführt und gegenseitig abgeblockt sind. Durch diese Anordnung- kann der Strom-Ist-Wert für beide Drehrichtungen des Motors 2 erfaßt werden.Based on Figures 3 and 4, the mode of operation of the invention Current limiting device 1 and in particular of the electronic device 4 still described in more detail. In the power supply line 10 of the motor 2 there are two measuring shunts Rs 1 and Rs 2 or the like. Current transformer arranged on which current-proportional voltages are tapped, which are provided on the input of the electronic device 4 Diodes D 1 and D 2 are brought together and blocked from each other. Through this Arrangement - the current actual value for both directions of rotation of the motor 2 can be detected will.

Die stromproportionale Spannung liegt an der Elderstands-Kondensator-Kombination-kurz auch als RC-Kombination bezeichnet- an, die durch den Widerstand R 1 und den in Reihe geschalteten Kondensator C 1 gebildet wird. Durch diese RC-Kombination wird die Erwärmung der Läuferscheibe des Motors 2 simuliert, wobei der Widerstand R 1 den thermischen Widerstand und der Kondensator G 1 die thermische Speicherkapazität verkörpern. Der parallel zu dem Kondensator C 1 geschaltete Widerstand R 2 bestimmt die Entladung des Kondensators C 1 und simuliert damit die Abkühlung der Läufers scheibe. Die an dem Kondensator C 1 anliegende Spannung wird über eine Impedanz-Wandlerstufe 11 mit einem Feldeffekt-Transistor T 1 dem Eingang eines Komparators 12 zugeflrt.The voltage, which is proportional to the current, is on the Elderstand-capacitor-combination-short also referred to as an RC combination, which is defined by the resistor R 1 and the in Series connected capacitor C 1 is formed. This RC combination makes the heating of the rotor disc of the motor 2 is simulated, the resistance R 1 the thermal resistance and the capacitor G 1 the thermal storage capacity embody. The parallel to the capacitor C 1 switched resistance R 2 determines the discharge of the capacitor C 1 and thus simulates the cooling the runner's disc. The voltage applied to the capacitor C 1 is via a Impedance converter stage 11 with a field effect transistor T 1 to the input of a comparator 12 added.

Die Impedanz-Wandlerstufe 11, die als Sourcefolger geschaltet ist, sorgt für eine geringe Belastung der RC-Kombinatiollen, so daß praktisch keine Beeinflussung der Auf- bzw.The impedance converter stage 11, which is connected as a source follower, ensures a low load on the RC combinations, so that there is practically no influence the up or

Entladung des Kondensators C 1 auftritt. An dem Source-Widerstand R 3 wird eine Spannung abgegriffen und dem P-Eingang ( + )des Operationsverstärkers Op 1 des Komparators 12 zugeführt. Der N-Ringang ( - ) des Operationsverstärkers Op 1 ist durch einen Spannungsteiler mit den Widerständen R 4, R 5 und R 6 auf vorbestimmtem Potential festgelegt.Discharge of the capacitor C 1 occurs. At the source resistor R 3 a voltage is tapped and the P input (+) of the operational amplifier Op 1 of the comparator 12 is supplied. The N-ring (-) of the op amp Op 1 is predetermined by a voltage divider with resistors R 4, R 5 and R 6 Determined potential.

Mit dem Widerstand R 6 kann dieses Potential eingestellt werden, z. B. auf einen dem Nennstrom des Motors entsprechenden Wert. Überschreitet nun die Spannung des Kondensators C 1 und damit auch die Spannung am P-Eingang des Operationsverstärkers Op 1 den durch den Spannungsteiler (R 4, R 5, R 6) festgelegten Wert, wechselt der Ausgang des Operationsverstärkers Op 1 von negativer zu positiver Ausgangsspannung, Der Ausgang des Operationsverstärkers Op 1 ist über eine Diode D 3 und einen Widerstand R 10 mit dem N-Eingang des Operationsverstärkers Op 2 verbunde. Dieser bildet mit seiner externen Beschaltung eine Zeitschaltstufe 13, die in erster Linie die 11Erholzeit", d. h. die Abkühlphase der Läuferscheibe des Motors bestimmt. Im Falle einer Überlastung des Motors, wobei dessen Aufnahmestrom den Nennwert überschreitet, schaltet der Operationsverstärker Op 1 , wenn die Spannung des Kondensators C 1 den vorbestimmten Wert erreicht hat, durch. Über die Diode D 3 und den vergleichsweise niederohmigen Widerstand R 10 fließt dann ein dementsprechend hoher Steuerstrom für den Operationsverstärker Op 2, der den Kondensator C 2 schnell auflädt und die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Op 2 sehr schnell von der positiven auf negative Ausgangsspannung wechseln läßt. Es ist somit praktisch eine Schaltfunktion gegeben. Der Ausgang des Operationsverstarlcers Op 2 und damit auch der Ausgang des elektronischen Gerätes 4 steuert in diesem Ausfjjrun£'sbeispiel die beiden Zweige der Strombegrenzer 3 an, von denen ein Teil, ntunlich eine Diode D 4 zwei Widerstände R 20, R 20' und zwei Transistoren T 2, T 2' noch in Fig. 3 erkennbar sind (vgl.This potential can be adjusted with the resistor R 6, e.g. B. to a value corresponding to the rated current of the motor. Now exceed the Voltage of the capacitor C 1 and thus also the voltage at the P input of the operational amplifier Op 1 changes the value determined by the voltage divider (R 4, R 5, R 6) Output of the operational amplifier Op 1 from negative to positive output voltage, The output of the operational amplifier Op 1 is via a diode D 3 and a resistor R 10 connected to the N input of the operational amplifier Op 2. This educates with its external circuit a timer stage 13, which primarily the 11 recovery time ", d. H. determines the cooling phase of the rotor of the motor. In case of overload of the motor, whereby its consumption current exceeds the nominal value, switches the Operational amplifier Op 1 when the voltage of the capacitor C 1 exceeds the predetermined Value has reached through. Via the diode D 3 and the comparatively low resistance Resistor R 10 then flows a correspondingly high control current for the operational amplifier Op 2, which quickly charges the capacitor C 2 and the output voltage of the operational amplifier Op 2 can change very quickly from the positive to the negative output voltage. So it is practically given a switching function. The exit of the operational amplifier Op 2 and thus also the output of the electronic device 4 controls the two branches of the current limiter 3 in this exemplary embodiment on, part of which, obviously a diode D 4, two resistors R 20, R 20 'and two transistors T 2, T 2 'can still be seen in FIG. 3 (cf.

auch Fig. 2). Die Strombegrenzung ist damit wirksam.also Fig. 2). The current limitation is then effective.

Fällt der Aufnahmestrom des Motors 2 unter den Nennwert, sinkt die Spannung dementsprechend an dem Kondensator C 1 ab, so daß der Komparator 12 nach Unterschreiten seiner Schaltschwelle an seinem Ausgang negative Spannung führt. Jetzt erfolgt die Entladung des Kondensators C 2 über den Widerstand R 9 und den Spannungsteiler mit den Widerständen R 7 und R , wobei durch die Dimensionierung dieser Widerstände die Entladung des Kondensators c 2 wesentlich langsamer erfolgt als die Aufladung über die Diode D 3 und den vergleichsweise niederohmigen Widerstand R 10. Durch die Entladezeit des Kondensators C 2 ist die "Erholzeitn des Motors 2, insbesondere dessen Läuferscheibe, bestimmt. Während dieser Phase wird die Ansteuerung des Operationsverstärkers Op 2 über den relativ niederohmigen Widerstand R 10 durch die Diode D 3 verhindert. Während der Entladung des Kondensators C 2 integriert die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Op 2 von negativer zu positiver Ausgangsspamlung. Geht die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Op 2 dabei durch den Nullpunkt, so werden die nachfolgenden Transistoren T 2, T 2' gesperrt. Die Strombegrenzung ist damit aufgehoben.If the input current of the motor 2 falls below the nominal value, the decreases Voltage accordingly at the capacitor C 1, so that the comparator 12 after If it falls below its switching threshold, negative voltage results at its output. The capacitor C 2 is now discharged via the resistor R 9 and the Voltage divider with resistors R 7 and R, whereby by the dimensioning of these resistors, the discharge of the capacitor c 2 takes place much more slowly than the charge via the diode D 3 and the comparatively low resistance R 10. The "recovery time" of the motor is due to the discharge time of the capacitor C 2 2, in particular its carrier disc, determined. During this phase the control of the operational amplifier Op 2 through the relatively low resistance R 10 the diode D 3 prevents. Integrated during the discharge of the capacitor C 2 the output voltage of the operational amplifier Op 2 from negative to positive output voltage. If the output voltage of the operational amplifier Op 2 goes through the zero point, so the following transistors T 2, T 2 'are blocked. The current limit is canceled with it.

Bei einer nun folgenden dynamischen Strombelastung des Motors 2, wobei der Nennstrom überschritten wird, hängt die Verzögerungszeit bis zum Einsatz der Strombegrenzung nicht nur von der ilöhe des Motorenstromes, sondern auch von der Restladung des Kondensators c 1 ab. Diese Restladung wird von dem in der Erholzeit fließenden Motorenstrom sowie von der Entladung während der Erholzeit iiber den Widerstand R 2 bestimmt.With a now following dynamic current load of the motor 2, wherein the rated current is exceeded, the delay time depends on the use of the Current limitation not only from the level of the motor current, but also from the Remaining charge of the capacitor c 1 from. This residual charge is used by the one in the recovery time flowing motor current as well as from the discharge during the recovery time via the Resistance R 2 is determined.

Bei einer dem jeweiligen Motor 2 entsprechenden Dimensionierung der M!iderstand-Kondensator-Kombinationen sowie durch die Vorgabe der "Erholzeit" mittels des Operationsverstärkers Op 2 kann das thermische oder 1?12t - Verhalten1? des Motors annähernd simuliert werden. Dabei kann durch die Dimensionierung des Widerstandes R 1 bzw. R 2 berücksichtigt sein, daß die Erwärmung der Läuferscheibe schneller erfolgt als die Abkühlung.With a dimensioning that corresponds to the respective motor 2 Resistance-capacitor combinations as well as by specifying the "recovery time" using of the operational amplifier Op 2 can the thermal or 1? 12t behavior1? of Motor can be simulated approximately. This can be done by dimensioning the resistor R 1 and R 2 must be taken into account that the heating of the carrier disk is faster occurs as the cooling.

Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel des elektronischen Gerätes 4 bleibt die Umgebungstemperatur des Motors 2 ebenso wie die unterschiedlichen thermischen Zeitkonstanten in Abhängigkeit von der Drehzahl (Umlaufkühlung) unberücksichtigt.In the above-described embodiment of the electronic device 4 remains the ambient temperature of the motor 2 as well as the different thermal Time constants depending on the speed (circulation cooling) are not taken into account.

In der Praxis hat es sich nämlich gezeigt, daß eine ausreichend genaue Simulation mit der vorbeschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Gerätes 4 gut möglich ist, wobei als besonderer Vorteil u.a. auch der vergleichsweise einfache und damit kostengünstige Aufbau wesentlich ist.In practice it has been shown that a sufficiently accurate Simulation with the above-described embodiment of the electronic according to the invention Device 4 is quite possible, with a particular advantage including the comparative simple and thus inexpensive construction is essential.

Fig. 4 zeigt noch ein Signaldiagramm, in dem in der ersten Zeile der Aufnahmestrom des Motors 2 über der Zeit aufgetragen ist; in der zweiten Zeile ist die Eingangsspannung des Operationsverstärkers Op 1 bzw. die Spannung Uc 1 über die Zeit aufgetragen, in Zeile 3 die Ausgangsspannung des Komparators 12, Zeile 4 gibt die Ausgangangsspannung der Zeitschaltstufe 13 wieder und in Zeile 5 und 6 sind die Überlastzeit und die Begrenzungszeit aufgetragen. Die einzelnen zeitlich zusammengehörenden Betriebsfälle der einzelnen Baugruppen sind jeweils durch Abschnitte A bis E gekennzeichnet.Fig. 4 shows another signal diagram in which in the first line of Consumption current of the motor 2 is plotted over time; is on the second line the input voltage of the operational amplifier Op 1 or the voltage Uc 1 above the time is plotted, in line 3 the output voltage of the comparator 12, line 4 shows the output voltage of the timer stage 13 and in lines 5 and 6 the overload time and the limitation time are plotted. The individual in time Corresponding operating cases of the individual assemblies are each divided into sections A to E marked.

Betriebsfall A: Der Motor 2 wird aus kaltem Zustand heraus mit dem Strom I 1 über die Zeit t 1 betrieben. Die Spannung an dem Kondensator C 1 steigt dabei an und erreicht die Schaltschwelle des Komparators 12. Dieser schaltet durch und steuert die Zeitschaltstufe 13 an, so daß deren Ausgang auf negatives Potential springt. Die Strombegrenzung ist nun wirksam. Da der Aufnahmestrom des Motors 2 nach der Zeit t 1 Null wird, kann sich der Kondensator C 1 über den Widerstand R 2 entladen, so daß der Schaltpunkt des Komparators 12 unterschritten wird. Die Zeitschaltstufe 13 wird nun nicht mehr angesteuert, so daß jetzt die Entladung des Kondensators C 2 erfolgen kann. Geht die Ausgangsspannung des Operationsvcrstärkers Op 2 (Zeile 4) durch den Nullpunkt, so werden die nachfolgenden Transistoren T 2 bzw. T 28 der Strombegrenzer 3 gesperrt. Die Strombegrenzung ist damit aufgehoben.Operating case A: The engine 2 is from a cold state with the Current I 1 operated over time t 1. The voltage across the capacitor C 1 increases at the same time and reaches the switching threshold of the comparator 12. This switches through and controls the Timer 13 on, so that its output on negative potential jumps. The current limitation is now effective. As the intake current of the motor 2 becomes zero after the time t 1, the capacitor C 1 can be via the Discharge resistor R 2, so that the switching point of the comparator 12 is not reached will. The time switching stage 13 is no longer activated, so that the discharge now takes place of the capacitor C 2 can be done. The output voltage of the operational amplifier goes Op 2 (line 4) through the zero point, the following transistors T 2 or T 28 of the current limiter 3 blocked. The current limitation is thus canceled.

Betriebsfall B: Der Motor 2 konnte sich vollständig abkühlen, somit hat der Kondensator C 1 keine Restladung mehr. Durch den Aufnahmestrom des Motors 2,der hier kurzzeitig dem doppelten Nennstrom entspricht, wird der Kondensator C 1 entsprechend schnell aufgeladen, so daß der Schaltpunkt des Komparators 12 nach vergleichsweise Icurzer Zeit erreicht wird. Der Komparator 12 ste-uert wieder die Zeitschaltstufe 13 an, so daß wieder Strombegrenzung nach der Überlast-Zeit A t 2 auftritt. Durch den weiterhin fließenden Nennstrom wird der Kondensator C 1 fortlaufend nachgeladen. Der Komparator 12 bleibt positiv durchgesteuert und somit die Begrenzung wirksam. Erst nachdm der Motorenstrom unter den Nennstrom abgesunken ist, kann sich der Kondensator C 1 entladen. Der Ausgang des Komparators 12 schaltet auf negatives Potential. Nun beginnt die Erholzeit, die beim Durchlauf der Null-Linie der Ausgangsspannung der Zeitschaltstufe 13 beendet ist.Operating case B: The engine 2 was able to cool down completely, thus the capacitor C 1 no longer has any residual charge. By the input current of the motor 2, which here briefly corresponds to twice the nominal current, becomes the capacitor C. 1 charged accordingly quickly, so that the switching point of the comparator 12 after is reached in a comparatively short time. The comparator 12 controls the Timer stage 13 on, so that again current limitation after the overload time A t 2 occurs. As the rated current continues to flow, the capacitor C 1 becomes continuous reloaded. The comparator 12 remains positively controlled and thus the limitation effective. Only after the motor current has dropped below the nominal current can the capacitor C 1 discharges. The output of the comparator 12 switches to negative Potential. Now the recovery time begins, which is when the output voltage crosses the zero line the timer stage 13 has ended.

Betriebsfall Ct Der Motor 2 wird aus kaltem Zustand heraus mit etwa doppeltem Nennstrom über die Zeit d t 3 betrieben. Der Ablauf der Schaltfunktionen erfolgt dann wie im Betriebsfall B. Jedoch wird hierbei nach der Betriebszeit mit Nennstrom der Motor weiterhin mit etwa halbem Nennstrom betrieben. Dabei ist in Zeile 2 gut zu erkennen, daß der Kondensator C 1 eine dem Betriebszustand des Motors entsprechende Restladung beibehält.Operating case Ct The engine 2 is from a cold state with about twice the nominal current operated over the time d t 3. The sequence of the switching functions then takes place as in operating case B. However, after the operating time, with Rated current of the motor continues to be operated with about half the rated current. In row 2 clearly shows that the capacitor C 1 corresponds to the operating state of the engine Remaining charge.

Betriebsfall D: Der Motor 2 hat eine gewisse Betriebstemperatur, die von dem Betrieb mit etwa halbem Nennstrom herrührt. Bei einem nun folgenden Überstrom während der Zeit 4 t 4 ist die Verzögerungszeit bis zum Einsatz der Strombegrenzung bedeutend kürzer, weil der Schaltpunkt des Somparators 12 bedingt durch die schon vorhandene Teilladung des Kondensators C 1 schneller erreicht wird.Operating case D: The engine 2 has a certain operating temperature that originates from operation at approximately half the nominal current. In the event of a subsequent overcurrent during the time 4 t 4 is the delay time until the application of the current limitation significantly shorter, because the switching point of the comparator 12 is due to the already existing partial charge of the capacitor C 1 is reached faster.

Betriebsfall E: Hier wird deutlich, daß die Strombegrenzung im Falle eines Dauer-Nennstromes kontinuierlich wirksam ist und eine den Nennstrom übersteigende Belastung nicht zuläßt.Operating case E: Here it becomes clear that the current limitation in the case of a continuous nominal current is continuously effective and one that exceeds the nominal current Load does not allow.

Vergleicht man die Überlastzeiten a t miteinander, insbesondere a t 1 und t 2, so erkennt man, daß die Verzögerungszeit bis zum Einsatz der Begrenzung quadratisch von dem Aufnahmestrom des Motors 2 abhängt, d. h. bei Nennstrom IN z.B.erfolgt die Begrenzung nach der Zeit ta während bei doppeltem Nennstrom IN die Uberlastungszeit etwa der Zeit a t-1/4 entspricht. Somit ist eine gute Simulation des Temperaturverhaltens des Motors gegeben, wobei das quadratische Eingehen des Aufnahme stromes in die Erwärmung berücksichtigt ist.If one compares the overload times a t with one another, in particular a t 1 and t 2, it can be seen that the delay time until the onset of the limitation depends quadratically on the consumption current of the motor 2, d. H. at nominal current IN, for example the limitation after the time ta while the overload time with twice the nominal current IN corresponds approximately to the time a t-1/4. This is a good simulation of the temperature behavior given the motor, with the quadratic input of the absorption current in the Warming is taken into account.

Erwähnt sei noch, daß es sich bei dem Signaldiagramm nicht um eine maßstäbliche Darstellung handelt. Insgesamt ist durch die erfindung eine besonders gute Ausnützung der dynamischen Eigenschaften von Gleichstrommotoren, insbesondere von Scheibenläufermotoren möglich, wobei eine thermische Überlastung des Motors vermieden wird.It should also be mentioned that the signal diagram is not a is a true-to-scale representation. Overall, the invention makes one special good use of the dynamic properties of DC motors, in particular of pancake motors possible, with a thermal overload of the motor is avoided.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Anspruchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and the drawing Features shown can be used individually or in any combination be essential to the invention with one another.

-Patentansprüche- L e e r s e i t e -Patent claims- L e r s e i t e

Claims

Claims 1. A method for limiting the input current of a dynamic consumer, preferably a permanently excited DC motor with a low thermal time constant, especially of a disc motor, to avoid thermal overloading n e t that the thermal behavior of the consumer using his as a reference value serving intake current is simulated in parallel and that when one is exceeded the current-time limit value representing the maximum thermal load capacity of the consumer the input current is at least limited.

2. Dynamic consumer with an electronic device to carry out of the method according to claim 1, characterized in that approximately analogous to the thermal Resistance of the heating element, in particular the rotor or the like of a pancake motor and its thermal storage capacity, as an equivalent circuit, electrical resistor-capacitor combinations (R 1, C 1, R 2) are provided with a comparator (12) and with a timer (13) work together and that these circuits have at least one current limiter (3) are connected.

Dynamic consumer with an electronic device according to claim 2, characterized in that a resistor-capacitor combination of one There is a series connection (R 1, C 1) and to simulate the heating of the heating element and that serves to simulate cooling a parallel attitude a resistor-capacitor combination (G 1, R 2) is provided.

4. Dynamic consumer with an electronic device according to claim 2 and 3, characterized in that the resistance-capacitor combinations (R 1, C 1, R 2) to simulate the temperature behavior of the heating element 5 downstream of the stage operating as a comparator (12) is the one time switching stage (13) controls, which in turn is connected to current limiters (3), and that the Time switch stage (13) defines the "recovery time" of the heating element.

5. Dynamic consumer with an electronic device after one or more of Claims 2 to 4, characterized in that the time switching stage (13) a capacitor (C 2) with a comparatively low-resistance charging resistor branch and a comparatively high-resistance discharge branch and that in a diode (D 3) is provided for the charging branch.

6. Dynamic consumer with an electronic device after one or more of Claims 2 to 5, characterized in that the comparator (12) an impedance converter and isolating stage (11) with a field effect transistor (T 1) is connected upstream.

7. Dynamic consumer with an electronic device after one or more of Claims 2 to 6, characterized in that in the power supply (10) of the motor (2) or the like shunt or the like current transformer (RS 1, RS 2) for generation Current proportional voltages are provided that these current transformers diodes (D 1, D 2) are connected downstream and that the output of the timer (13) with two separate Strombegr, MerV (3) is connected.