DE2650423A1 - Schaltungsanordnung zum regeln eines wechselstrom-reihenschluss-motors - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum Regeln eines Wechselstrom-Rej.hen-
• schluß -Motors Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum lastunabhängigen Regeln der Drehzahl eines Wechselstrom-Reihenschlußmotors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Es ist bekannt, die Drehzahl eines Wechselstrom-Reihenschluß-Motors (Hauptschlußmotor) dadurch zu steuern, daß in den Motorstromkreis eine steuerbare Tor schaltung eingeschaltet wird, die von einer oder beiden Halbwellen des zugeführten Wechsel stromes durch Steuerung des Zündwinkels bestimmte Teile durchschaltet. Dadurch kann die Leistungsaufnahme des Motors in einfacher Weise eingestellt werden.
• Geschieht diese Einstellung ohne Kompensation der Änderung der Belastung, so ist eine derartige Schaltung praktisch unbrauchbar zur Steuerung des Motors bei niederen Geschwindigkeiten wegen des Reihenschlußverhaltens des Motors selbst.
• Als Torschaltungen werden vorzugsweise steuerbare Halbleiterdioden, insbesonders gesteuerte Siliziumgleichrichter (Thyrstoren) verwendet, die im allgemeinen über Triggerdioden gesteuert werden.
• Es ist auch bekannt (SCR-Manual, 5. Auflage, Seite 296), eine "Triac-Schaltung" zur Steuerung zu verwenden, bei welcher die Steuerspannung für den Triac an einem Spannungsteiler, der mindestens einen Kondensator aufweist, abgegriffen wird. Bei einer derartigen Schaltung zündet der Triac immer dann, wenn die über die Triggerdiode zugeführte Zündspannung größer wird als die Ankerspannung.
• Wird ein Reihenmotor mit einem größeren Drehmoment belastet, nimmt die Drehzahl und die Ankerspannung ab.Die Folge ist, daß der Triac bei fest eingestelltem Spannungsteiler früher zündet und damit der Drehzahlabnahme entgegenwirkt. Auf diese Weise erhält man eine weitgehend lastunabhängige Drehzahl. Eine derartige Schaltung ist aber insbesondere bei sehr niedrigen Drehzahlen deshalb wenig geeignet, weil mit der Drehzahl auch das Drehmoment beträchtlich abnimmt und der Lauf sehr unruhig wird.
• Bei einem derartigen Aufbau der Schaltung stört im wesentlichen noch die Schalthysterese, die einen Betrieb bei kleinem Stromflußwinkel verhindert. Zur Beseitigung dieser Schalthysterese ist dabei vorgeschlagen worden, dem Triggerkondensator im Spannungsteiler nach dem Zünden wieder Ladung zuzuführen, was über ein zusätzliches RC-Glied erfolgt. Auch diese Schaltung hat aber im niederen Drehzahlbereich noch den Nachteil eines unruhigen Laufes.
• Durch die Erfindung soll eine Schaltungsanordnung angegeben werden, die die-Schalthysterese weitgehend ausgleicht und selbst bei niedrigen Drehzahlen einwandfrei arbeitet. Diese Aufgabe wird mit einer Schaltungsanordnung gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.
• Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird also parallel zum in seiner Drehzahl und Leistungsaufnahme zu steuernden Motor eine Meßschaltung vorgesehen, welche die Phasenverschiebung zwischen Motorstrom und Motorspannung auswertet. Der entsprechende Meßwert wird zur Steuerung der Torschaltung herangezogen. Hierdurch wird eine ausreichende Rückkopplungsfunktion unter Ausnutzung der lastabhängigen Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom auf den Zündvorgang selbst, ohne negative Beeinflussurg der Kippfolge beim Zünden des Thyristor und bei geringem Leistungsverlust im Zündkreis erreicht.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des ERfindungsgedankens wird hierzu parallel zur Torschaltung im Motorstromkreis ein mindestens einen Kondensator und einen Regelwiderstand aufweisender Steuerspannungsteiler vorgesehen, wobei die Steuerspannung für die Torschaltung am Kondensator abgegriffen wird. Die Meßschaltung zur Auswertung der Phasendifferenz wird durch ein parallel zum Motor liegenden, über einen Gleichrichter ansteuerbares RC-Glied gebildet und die Spannung am Kondensator dieses RC-Gliedes wird zur lastabhängigen Steuerung des Zündens der Torschaltung der Spannung am Kondensator des Steuerspannungsteilers überlagert.
• Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung sowie deren Vorteile werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, zu welchem in der anliegenden Zeichnung eine Schaltung wiedergegeben ist Bei der in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel wiedergegebenen Schaltung liegt die Stromversorgung eines Reihenschlußmotors M über einen gesteuertem Silizium-Halbleiter (Thyristor) T an der Versorgungsspannung.
• Über diesen Halbleiter T soll die einmal eingestellte gewünschte Drehzahl gehalten werden. Der Thyristor T wird dabei abhängig von der Spannung an dem Kondensator C2 über die Triggerdiode D gezündet.
• Erfindungsgemäß ist dem Motor M ein Meßglied in Form eines RC-Gliedes, bestehend aus einem Widerstand R1 und dem Kondensator Cl parallel geschaltet und zwar über die Gleichrichterdiode Dl. Da der Motor selbst eine induktive Last darstellt, wird der Thyristor während einer kurzen Zeit nach dem Ende der positiven Halbwelle leitend gehalten. Dadurch wird der Kondensator C1 mit einer bestimmten Spannung aufgeladen, welche abhängig von dem Wert der Phasenverschiebung zwischen Motorstrom und Motorspannung, sowie dem Produkt R1 x C1 ist. Wenn die Motorwelle belastet wird, wächst die resultierende Spannung am Kondensator C1.
• Diese Spannungszunahme wird gemäß der Erfindung zum Verschieben des Zündzeitpunktes des Thyristors verwendet.
• Hierzu-ist der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R1 und dem Kondensator C1 über die einstellbare Widerstandskombination bestehend aus einem veränderbaren Wide.rstand R4 und einem festen Vorwiderstand R5 mit dem Abgriff des Spannungsteilers, von welchem die Zündspannung über die Doppelwegtriggerdioden abgenommen wird, verbunden.
• In der negativen Halbwelle und dem ersten Teil der positiven Halbwelle wird die Ladung am Kondensator C1 aufgeteilt zwischen die Kondensatoren C1 und C2. Der Kondensator C3 verhindert hierbei ein Abfließen dieser Ladung.
• Während der psoitiven Halbwelle nimmt der Kondensator C2 auch eine gewisse Ladung über die Widerstände R3, R2 und C3 auf. Die Summe von diesen Ladungen bestimmt dann die Spannung am Kondensator C2 und damit den Zündmoment des Thyristor T. Daraus ist ersichtlich, daß ein früheres Zünden sowohl durch Änderungen des Widerstandswertes des Widerstandes R4 als auch durch Änderung des Widerstandswertes von R2 erreicht werden kann. Es empfiehlt sich bei einem geringen Phasenwinkel zuerst den Widerstand R4 zu verringern, da dadurch eine bessere Rückkopplung für mittlere Geschwindigkeiten erreicht wird, Erst dann sollte der Widerstand R2 erhöht werden.
• Der vorbeschriebene und beanspruchte Schaltkreis hat im wesentlichen gleiche Leistungsfähigkeit wie bekannte Schaltkreise und bringt den Vorteil eines niederen Energieverlustes mit sich. Dieser Vorteil ermöglicht dann weiterhin, daß der gesamte Schaltkreis nach Art der integrierten Schaltkreistechnik hergestellt werden kann,was einen geringen Platzbedarf zur Folge hat, so daß er leicht in das Gehäuse eines üblichen gesteuerten Leistungsschalters mituntergebracht werden kann.
• - Patentansprüche - L e e r s e i t e

Claims (6)

1. Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zum lastunabhängigen Regeln der Drehzahl eines Wechselstrom-Reihenschluß-Motors un--ter Verwendung einer in Reihe mit dem Motorstromkreis geschalteten steuerbaren Torschaltung, vorzugsweise einer steuerbaren Halbleiter-Diode (Thyristor), welche lastabhängig zur Änderung des Zündwinkels und damit der Leistungsaufnahme gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß an dem in seiner Drehzahl und Leistungsaufnahme zu steuernden Motor (M) eine Meßschaltung (D1,R1,C1) zur Ermittlung der Phasenverschiebung zwischen Motorstrom und Motorspannung liegt dessen Meßwert zur Steuerung der Torschaltung (T) dient.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur.Torschaltung (T) ein mindestens einen Kondensator (C2) und einen Regelwiderstand (R2) aufweisender Steuerspannungsteiler (R3 , R2, C3,C2) angeordnet ist, wobei eine Steuerspannung für die Torschaltung (T) am Nondensator (C2) abgegriffen wird, daß als geßschaltung parallel zum Motor (M) ein über einen Gleichrichter (DZ) ansteuerbares RC-Glied (R1,C1) vorgesehen ist und daß die Sapnnung am Kondensator (C1) des RC-Gliedes (R1,C1) der am Kondensator (C2) des Steuerspannungsteilers (R3,R2,C3,C2) auftretenden Spannung überlagert wird.
3. 3 Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff des Steuerspannungsteilers (R3,R2,C3,C2) über eine Triggerdiode (D) am Steuereingang der Torschaltung (T) liegt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abgriff (C2) der Spannung am RC-Glied (R1,C1) und dem Abgriff (C2) am Steuerspannungsteiler (R3,R2,C3,C2) für die Zündspannung ein regelbarer Widerstand (R4,R5) angeordnet ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerspannungsteiler zwischen dem einem regelbaren Widerstand (R3,R2) und dem Abgriff (C2) für die Zündspannung ein weiterer Kondensator (C3) zur Verhinderung des Abfließens der zusätzlichen Steuerspannung vorgesehen ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Realisierung der Schaltung in integrierter Schaltungsbauweise.