DE2640745A1

DE2640745A1 - Zentrifuge mit elektrischer bremsung

Info

Publication number: DE2640745A1
Application number: DE19762640745
Authority: DE
Inventors: Roland Kuhnert; Heinz Hermann Roerig
Original assignee: Heraeus Christ GmbH
Current assignee: Heraeus Sepatech GmbH
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1976-09-10
Publication date: 1978-03-16

Description

"Zentrifuge mit elektrischer Bremsung"
Die Erfindung betrifft eine einfache und wirksame elektrische Bremseinrichtung für Zentrifugen, insbesondere Laborzentrifugen.
Bei derartigen Zentrifugen haben sich besonders zwei Arten elektrischer Bremsen bewährt. Es handelt sich dabei einerseits um die generatorische oder dynamische Bremse und andererseits um die Gegenstrombremse. Die generatorische oder dynamische Bremse ist die älteste bekannte elektrische Bremse für Gleichstrommotore. Sie nutzt die Tatsache aus, daß jeder Gleichstrommotor auch als Gleichstromgenerator betrieben werden kann.
Wenn der frei auslaufende Gleichstrommotor erregt wird, entsteht an den Ankerklemmen eine Spannung und diese erzeugt durch den angeschlossenen Bremswiderstand einen bestimmten Bremsstrom. Dieser Bremsstrom ist drehzahlabhängig, d.h., die Bremswirkung ist bei hohen Drehzahlen groß, während sie bei kleinen Drehzahlen fast verschwindet.
Der Vorteil der generatorischen Bremse liegt in erster Linie in der Einfachheit der Bremsschaltung. Als Nachteil ist die mangelhafte Bremsleistung im unteren Drehzahlbereich anzusehen.
Die Gegenstrombremse vermeidet diesen Nachteil der dynamischen Bremse. Zum Bremsen wird bei der Gegenstrombremse die Laufrichtung des Motors umgekehrt. Dabei wird gleichzeitig ein Bremswiderstand in den Motorkreis eingeschaltet. Im Bremsfall entsteht somit etwa die doppelte Anschlußspannung am Bremswiderstand. Die Größe des Bremswiderstandes muß bei der Gegenstrombremse derart bemessen werden, daß der Bremsstrom während des rein generatorischen Betriebs, vorzugsweise gleich nach dem Umschalten auf Bremsen, und bei hohen Drehzahlen nicht größer wird als der maximale Laufstrom. Durch besondere Schaltungsmaßnahmen muß die Selbsterregung des Motors bei Auslauf verhindert werden. Die Gegenstrombremse benötigt ferner eine drehzahlabhängige Schalteinrichtung (Drehzahlnullschaltung), um ein Hochlaufen des Motors in entgegengesetzter Laufrichtung zu verhindern.
Der Vorteil der Gegenstrombremse ist das einstellbare, konstante Bremsmoment im gesamten Drehzahlbereich(siehe DD-PS 1156 879).
Nachteilig ist der große Aufwand,der für die Bremsschaltung bei der Gegenstrombremse getrieben werden muß.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Bremsschaltung zu schaffen, die in einem großen Drehzahlbereich ein konstantes Bremsmoment liefert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Bremszeit bei Zentrifugen wesentlich zu verkürzen. Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Zentrifuge der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch, daß parallel zum Anker des Motors ein Bremswiderstand und in Reihe zur Erregerwicklung des Motors eine ine zu Gle i Gleichspannungsquelle und die Emitter - Kollektorstrecke eines Transistors in einer Schaltung zum elektrischen Bremsen des Zentrifugenrotors nach Ablauf der Zentrifugierzeit liegt. Die neue Bremsschaltung regelt den Erreger strom des Motors während des Bremavorganges in Abhangigkeit von der Spannung am Bremswiderstand. Bei Wahl der richtigen Polarität wird das Feld bei hohen Drehzahlen nur schwach erregt, mit abnehmender Drehzahl wird die Erregung stärker. Das Bremsmoment ist jetzt über einen großen Drehzahlbereich nahezu konstant. Der so geregelt abgebremste Motor läuft sanft aus. Der maximale Erregerstrom kann vorteilhaft so begrenzt werden, daß der Motor kaum mehr als handwarm wird.
Die erfindungsgemäße Lösung verbindet daher die Vorteile der dynamischen Bremse mit derjenigen der Gegenstrombremsung, ohne jedoch deren Nachteile aufzuweisen.
Durch die Verwendung eines Halbleiters gemäß Anspruch als Stellglied für den Erregerstrom besteht die Möglichkeit, den Erregerstrom in Abhängigkeit vom Ankerstrom zu steuern und somit den Bremsverlauf den Erfordernissen anzupassen. Bei der erfindungsgemäßen Bremsschaltung wird keine Drehzahlnullschaltung benötigt, und während der Bremsung braucht dem Anker keine weitere Spannung von außen zugeführt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Bremsschaltung ausgeführte Zentrifugen wiesen eine erheblich kürzere Bremszeit auf (etwa ein Viertel der bisher erreichten Werte). Damit werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Feldregelung überdeutlich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung rein schematisch dargestellt. Die Zeichnung zeigt selbstverständlich nur die Bremsschaltung ohne die übrigen bei Zentrifugen üblichen Schaltungsteile.
Gleichstrom-Wie der einzigen Figur zu entnehmen ist, weist der;Motor eine Erregerwicklung 2 und einen Anker 4 auf, die beide von den Relaiskontakten la, ib und le, id in die Bremsschaltung einschaltbar bzw. von ihr abtrennbar sind. In der Bremsschaltung liegt parallel zum Anker 4 der Bremswiderstand 5 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 6. Weiterhin wird in der Bremsschaltung die Erregerwicklung 2 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 6 mit der Gleichspannungsquelle 3 verbunden.
Arbeitsweise: Nach Ablauf der Zentrifugierzeit wird der Motor über die Relaiskontakte la, ib und lc, ld von seiner äußeren Spannungsquelle getrennt, z.B. durch Bewegen der Relaiskontakte in der Zeichnung von der linken Stellung in die rechte. Dabei wird die Erregerwicklung 2 auf die einstellbare Gleichspannungsquelle 3 geschaltet und gleichzeitig wird parallel zum Anker 4 der Bremswiderstand 5 geschaltet. Die am Bremswiderstand 5 anfallende Spannung wird mit entsprechender Polarität der Basis des Transistors 6 zugeführt, in dessen Kollektorkreis die Erregerwicklung 2 des Motors liegt. Dadurch wird erreicht, daß in einem großen Drehzahlbereich ein konstantes Bremsmoment vorhanden ist.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche /19 Zentrifuge mit elektrischem Antriebsmotor, vorzugsweise Universalmotor, der an eine variable Spannungsquelle angeschlossen ist, und mit einer Schaltung, enthaltend einen Bremswiderstand, zum elektrischen Bremsen des Zentrifugenrotors nach Ablauf der Zentrifugierzeit, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Anker (4) des Motors ein Bremswiderstand (5) und in Reihe zur Erregerwicklung (2) des Motors eine Gleichspannungsquelle (3) und die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors liegt.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Bremsschaltung einen Transistor (6) enthält, dessen Basis-Emitter-Strecke parallel zum Bremswiderstand (5) liegt und dessen Erregerwicklung (2) über die Emitter-Eollektor-Strecke mit der Gleichspannungsquelle (3) verbunden ist.
3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwicklung (4) und die Erregerwicklung (2) von separaten Relaiskontakten (la, Ib und Ic, Id) in die Brems-Schaltung einschaltbar bzw. von dieser trennbar sind.
4. Verfahren zum elektrischen Bremsen eines Zentrifugenrotors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf der Zentrifugierzeit die Ankerwicklung (4) in Reihe mit einem Bremswiderstand (5) und die Erregerwicklung (2) und die Emitter-Eollektor-Strecke eines Transistors in Reihe mit einer Gleichspannungsquelle (3) geschaltet werden.