DE2657921A1

DE2657921A1 - Schaltungsanordnung zur einschaltsteuerung von wechselstrom-reihenschluss- motoren

Info

Publication number: DE2657921A1
Application number: DE19762657921
Authority: DE
Inventors: Johannes G A Claassen
Original assignee: Skil Nederland BV
Current assignee: Skil Nederland BV
Priority date: 1976-12-21
Filing date: 1976-12-21
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE2657921B2; DE2657921C3

Description

Schaltungsanordnung zur Einschaltsteuerung von Wechsel-
strom-Reihenschluß-Motoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Einschaltsteuerung eines Wechselstrom-Reihenschluß-Moturs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Insbesondere bei Kraftantrieben für Werkzeugmaschinen mit relativ hoher Leistung - über 1000 Watt - ergeben sich jedoch Schwierigkeiten beim Einschalten des Motors, da im Moment des Einschaltens aufgrund der geringen Gegen-EMK der Einschaltstrom relativ hoch wird. Im Einschaltzeitmoment wird nämlich der Strom durch den Motor allein durch die Impedanz der Wicklungen selbst begrenzt. Dies hat zur Folge, daß die magnetische Induktion sehr hoch wird, so daß im Moment des Einschaltens ein verhältnismäßig hoher Drehmoment entsteht.
Dies kann dazu führen, daß der Bedienungsperson die Maschine (oder das zu bearbeitende Werkstück) aus der Hand geschlagen wird.
Hierdurch entstehen gefährliche Situationen, die mit Rücksicht auf die Sicherheit der Bedienungsperson nicht in Kauf genommen werden können.
Auch der unverhältnismäßig hohe Einschaltstrom bedeutet für das Versorgungsnetz eine Belastung, die mit Rücksicht auf Spannungsschwankungen usw. verhindert werden sollte.
Auch besteht die Gefahr, daß durch den hohen Einschaltstrom die Sicherungen zur Auslösung kommen, was vielfach dazu führt, daß die Sicherungen überdimensioniert werden, was umgekehrt zusätzliche Gefahren mit sich bringt.
Es ist bekannt, Wechselstrom-Reihenschluß-Motoren (Hauptschluß-Motoren) unter Verwendung einer gesteuerten Torschaltung, in besondere auch einer steuerbaren Halbleiter-Diode (Thyristor) dadurch zu steuern, daß die gesteuerte Torschaltung nur während eines mehr oder weniger großen Zeitraumes der einzelnen Halbwellen einer Polarität eines Wechselstromes durchgeschaltet wird. Dadurch kann die Leistungsaufnahme des Reihen-Schlußmotors und damit seine abgegebene Leistung beeinflußt werden. Derartige Schaltungen haben sich im Betrieb bewährt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zum Steuern des Einschaltvorganges von Reihen-Ilauptschlußmotoren anzugeben, die über steuerbare Torschaltungen, insbesondere Gleichrichter, gesteuert werden und bei denen der Einschaltstrom selbsttätig, d. h. ohne zusätzlichen handbetätigten Regeleingriff, so begrenzt wird, daß keine übermäßigen Drehmomente und keine übermäßige Strombelastung im Motor-Stromkreis auftritt.
Diese Aufgabe wird mit einer Schaltungsanordnung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Bei dieser Schaltungsanordnung sind also zusätzliche Schaltglieder im Zündkreis der gesteuerten Torschaltung vorgesehen, welche zeitabhängig nach einem Einschalten das Erreichen der jeweiligen, einem bestimmten Zündwinkel entsprechenden Zündspannung über eine Vielzahl von Halbwellen schrittweise früher einsetzen lassen. Hierbei wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung die von den zusätzlichen Schaltgliedern abgeleitete, sich schrittweise geringer auswirkende Verzögerungsspannung über ein von einer Polarität des Wechselstromes ausgesteuerten R-C-Glied abgeleitet. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, daß der gesteuerten Torschaltung ein über eine Diode ansteuerbares R-C-Glied parallel geschaltet wird, wobei die Spannung an dem Kondensator dieses R-C-Gliedes der Steuer spannung für die Torschaltung derart überlagert ist, daß bei niedriger Ladung dieses Kondensators der Zündzeitpunkt verzögert ist.
Einzelheiten der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sowie deren Vorteile werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen an sich bekannten Steuerkreis für einen Wechselstrom-Reihenschluß-Motor mit einem gesteuerten Halbleiter im Steuer stromkreis und Fig. 2 die Schaltungsausführung nach der Erfindung zur Beeinflussung des gesteuerten Halbleiters unmittelbar beim und nach dem Einschalten.
Die Fig. 1 zeigt einen an sich bekannten Steuerkreis für einen in Wechselstrom betriebenen Reihen-Schlußmotor M.
In dem Versorgungskreis befindet sich der Hauptschalter HS, der die Gesamteinrichtung an die Stromversorgung anschließt.
Im Steuerkreis liegt in Reihe mit dem Motor ein gesteuerter Gleichrichter SCR, welchem die Steuerspannung vom Punkt Q über den Kondensator C2 zugeführt wird. Durch die Einstellung der Spannung am Punkt Q kann der Zündpunkt der Triggerdiode T und dadurch der Zündpunkt des Halbleiters SCR und damit der im Motorkreis wirksame Stromflußwinkel bestimmt und eingestellt werden.
Der Punkt Q liegt hierzu über die Trigger-Diode T parallel zum Punkt P, an welchem das Potential am Kondensator cl liegt.
Während der positiven Halbwelle der Versorgungsspannung lädt sich der Kondensator C1 über den Widerstand R1 auf.
Sobald die Spannung über die Trigger-Diode T die Durchschlagsspannung erreicht, wird die Spannung des Kondensators C1 über diese und den Kondensator C2 dem Steuereingang des gesteuerten Halbleiters SCR zugeführt. Damit öffnet sich diese Diode und bleibt leitend bis zum Ende der positiven Halbwelle. Die Spannung am Punkt P ist während der negativen Halbwelle wegen der Durchlässigkeit der parallel zum Kondensator angeordneten Diode D1 Null.
Der öffnungswinkel des gesteuerten Halbleiters SCR ist bestimmt durch die Steuerspannung der Trigger-Diode T und die Zeitkonstante R1 x C1. Dies bedeutet, daß fiir eine Steuerung der Widerstand R1 steuerbar gemacht werden sollte.
In der erläuterten Anwendung wird der Stromflußwinkel auf einen niedrigen Wert gesetzt.
Gemäß der Erfindung soll in einfacher Weise der Stromflußwinkel im Einschaltzeitpunkt zunächst sehr niedrig gehalten und dann in Anlaufbetrieb schrittweise erhöht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei der Schaltung nach Fig. 1, wie in Fig. 2 dargestellt, parallel zu dem gesteuerten Halbleiter SCR ein über einen Gleichrichter D2 aus steuerbares RC-Glied, bestehend aus dem Widerstand 114 und dem Kondensator C3, geschaltet wird.
Bei entsprechender Bemessung der Zeitkonstante dieser RC-Glieder entsteht am Kondensator C3 hierbei ein Spannungsanstieg, der zur Steuerung des Stromflußwinkels beim Einschalten herangezogen wird. Hierzu wird die Spannung am Punkt S, welche der Spannung am Kondensator C3 entspricht, dem Punkt Q überlagert.
Sobald also der Hauptschalter 115 eingeschaltet wird, wird der Kondensator C3 über den Widerstand 114 während der negativen Halbwellen stufenweise aufgeladen und der Punkt S wird langsam auf ein negatives Potential angehoben. Damit wird auch der Punkt Q stetig in den negativen Bereich verschoben, wodurch der Stromflußwinkel stetig wächst.
Auf diese Weise wird ein Steuerkreis mit einem niedrigen Einschaltstromflußwinkel erzeugt, der automatisch ein stetiges Anwachsen des Stromflußwinkels ermöglicht.bis er einen Wert erreicht, bis nahe 1800.
Der Grad der Zunahme ist bestimmt durch die Auswahl der Schaltkreiselemente R2, R3, R4 und C3.
Es sei darauf hingewiesen, daß sich das Schaltglied gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft in einer integrierten Hybrid-Technikrealisieren und damit einfach in bestehende Steuereinrichtungen für Reihen-Schlußmotoren in V-bindung mit Werkzeugmaschinen oder dergleichen einbauen läßt.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche 1.)Schaltungsanordnung zur Einschaltsteuerung einer über eine steuerbare 0orschaltung, vorzugsweise eine steuerbare Halbleiter-Diode (Thyristor), betriebenen Wechselstrom-Reihenschluß-Motors, gekennzeichnet durch Schaltglieder (D2,R4,C3) im Zündkreis(Q,CR) der gesteuerten Torschaltung (SCR), welche zeitabhängig nach einem Einschalten des Motors das Erreichen der jeweiligen, einem bestimmten Zündwinkel entsprechenden Zündspannung über eine Vielzahl von Halbwellen schrittweise früher einsetzen lassen.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alsSchaltglieder (D2,R4,C3) zur zeitabhängigen Beeinflussung der Zündspannung ein von einer Polarität des Wechselstromes angesteuertes RC-Glied (R4,C3) vorgesehen ist
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerten Torschaltung (SCR) ein über eine Diode (D2) ansteuerbares R-C-Glied (114,03) parallel geschaltet ist, wobei die Spannung am Kondensator (C3) dieses R-C-Gliedes der Steuerspannung für die Torschaltung derart überlagert ist, daß bei niedriger Ladung dieses Kondensators (C3) der Zündzeitpunkt verzögert ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die am Kondensator (C3) des zusätzlichen RC-Gliedes (R4,C3) abgegriffene Spannung dem Steuerpunkt (Q) über einen Spannungsteiler (R2,R3) zugeführt ist.
5. Schaltungsanordnung nach eine der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Realisierung zumindest der zusätzlichen Schaltkreisglieder (D2,R4,C3) parallel zur gesteuerten Torschaltung (SCK) in integrierter Hybrid-Technik.