DE2744310A1

DE2744310A1 - Schaltungsanordnung zur drehzahlregelung eines kollektors

Info

Publication number: DE2744310A1
Application number: DE19772744310
Authority: DE
Inventors: Hans Gerber; Ivan Hidveghy; Markus Reber
Original assignee: Scintilla AG
Current assignee: Scintilla AG
Priority date: 1977-10-01
Filing date: 1977-10-01
Publication date: 1979-04-12
Also published as: GB1595093A; FR2404953A1; FR2404953B1; NL7809898A

Description

26.9.1977 Rs/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1 Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines Kollektormotors

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines wechselstromgespeisten Kollektormotors, mit einem Thyristor, dessen Steuerelektrode über ein Schwellwertglied mit einem Zündkondensator verbunden ist, der in Abhängigkeit von einer stabilisierten Bezugsspannung aufladbar ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DT-PS 1 588 bekannt, wo als drehzahlabhängige Gleichspannung unmittelbar die Spannung über dem Anker eines Kollektormotors in Form eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors ausgenutzt wird. Die bekannte Schaltungsanordung ist insofern vorteilhaft als für die Erzeugung der drehzahlabhängigen Gleichspannnung praktisch kein zusätzlicher Aufwand erforderlich ist^ da diese Spannung unmittelbar vom Anker des Gleichstrom-Nebenschlußmotors abgegriffen wird. Andererseits ist ein solches direktes Abgreifen der Ankerspannung bei Universalmotoren, bei denen die Feldwicklungen direkt in Serie zu der Ankerwicklung liegen nicht ohne weiteres möglich, weshalb in der genannten Patentschrift für eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines Universalmotors zur Erzeugung einer drehzahlabhängigen Spannung ein mit der Antriebswelle des Universalmotors zusammenwirkender Tachogenerator vorgesehen ist. Nachteilig an dieser bekannten Schaltungsanordnung ist der Aufwand für die Gewinnung der drehzahlabhängigen Gleichspannung.

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Andere bekannte Schaltungsanordnungen zur Drehzahlregelung bei Universalmotoren haben den Nachteil, daß die Drehzahl nicht von O aus eingestellt werden kann und daß die Drehzahlsteifigkeit bei niedrigen Drehzahlen zu gering ist oder daß zusätzliche Anschlüsse zum Anker des Universalmotors erforderlich sind. Wieder andere Schaltungsanordnungen zur Drehzahlregelung von Universalmotoren, vergleiche beispielsweise CH-PS 555 621, gestatten keine kontinuierliche Drehzahleinstellung und führen darüber hinaus zu holprigem Lauf des geregelten Motors.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vergleichsweise einfach aufgebaute Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines Universalmotors anzugeben, die einen ruhigen Lauf des Universalmotors bei gleichzeitiger Einstellbarkeit der Drehzahlen zwischen der Drehzahl 0 und einer maximalen Leerlaufdrehzahl gewährleistet.

Diese Aufgabe ist bei einer Schaltungsanordung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Kollektormotor ein Universalmotor vorgesehen ist und daß zwischen dem Zündkondensator und der unmittelbar mit der Wechselspannungsquelle verbundenen Anschlußklemme des Universalmotors ein Rückkopplungskreis vorgesehen ist, v/elcher in Abhängigkeit von der Belastung des Motors auf den Regelkreis einwirkt.

Bei einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wird also als lastabhängige Spannung unmittelbar die Kommutierungsspannung des Universalmotors für die Regelung verwendet, um die gewünschte Versteifung der Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik zu erreichen, d.h. um zu erreichen, daß die Drehzahl mit zunehmender Belastung in wesentlich geringerem Maße abfällt, als bei den vorbekannten Schaltungsanordnungen. Die erfindungsgemäß im Rückkopplungskreis vorgesehene Diode (D3) ist so gepolt, daß die drehzahlabhängige EMK am Anker des Motors (M) während der Stromflußpausen einen vorhandenen Kondensator (C3) nicht aufladen und insofern nicht in den Regelvorgang eingreifen kann.

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V/eitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert, deren einzige Figur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zeigt.

Der in der Zeichnung gezeigten Schaltungsanordnung wird ein Wechselstrom bzv/. eine Wechselspannung über Anschlußklemmen 10, 12 zugeführt. Zwischen den Anschlußklemmen 10, 12 liegt die Serienschaltung eines Thyristors Th und eines Universalmotors M. Parallel zu dieser Reihenschaltung liegt ferner eine Entstörkondensatoranordnung E. Zwischen der Anschlußklemme 10 und dem Verbindungspunkt A des Thyristors Th mit dem Motor M liegt die Reihenschaltung eines Widerstandes R1, einer Diode D1 und einer Zenerdiode Z1. Parallel zu der Zenerdiode Z1 liegt die Widerstandsbahn eines Potentiometers P1, dessen Abgriff über einen Widerstand R2 und einen Kondensator C1 mit dem Verbindungspunkt A verbunden ist. Der Verbindungspunkt B des Widerstandes R2 und des Kondensators C1, welcher nachstehend im Hinblick auf seine Funktion als Zündkondensator bezeichnet ist, ist über einen Diac D2 mit der Steuerelektrode des Thyristors Th verbunden, dem ein Schutzwiderstand R6 parallelgeschaltet ist. Parallel zum Widerstand R2 liegt zwischen dem Abgriff des Potentiometers P1 und dem Verbindungspunkt B ein weiterer Kondensator C2, welcher durch eine Siebwirkung für einen ruhigen holperfreien Lauf des Motors M sorgt. Zwischen der Anschlußklemme 12 und dem Verbindungspunkt B liegt ferner die Reihenschaltung einer Diode D3, eines Widerstandes R3, eines weiteren V/iderstandes Rh und ggf. eines zusätzlichen Widerstandes R5, der gestrichelt angedeutet ist. Außerdem ist zwischen dem Verbindungspunkt F der Widerstände RjJ und R4 und dem Verbindungspunkt A ein Kondensator C 3 vorgesehen, während ggf. zwischen dem Verbindungspunkt A und dem gemeinsamen Verbindungspunkt G der Widerstände R4 und R5 ein zusätzlicher Kondensator C4 vorgesehen sein kann, der gestrichelt eingezeichnet ist.

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SC

Bei der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung erfolgt die Aufladung des Zündkondensators C1 in erster Linie in Abhängigkeit von der Bezugsspannung über der Zenerdiode Z1 , sowie in Abhängigkeit von der Stellung des Abgriffes des Potentiometers P1 , durch dessen Einstellung der Zündv/inkel des Thyristors TIi und damit die Drehzahl des Universalmotor M veränderbar ist. Dabei dient der Diac D2 als Schv/ellwertglied, dessen Durchschalten einen definierten Zündimpuls für den Thyristor Th zur Folge hat.

Aufgrund des Rückkopplungskreises D3, R3, C3> R^ parallel zum Universalmotor M besit?:t die erfindungsgemäße Schaltung eine zusätzliche Regelwirkung, da die Aufladung des Zündkondensators CI durch die Kommutierungsspannung des Universalmotors K beeinflußt wird, und zwar derart, daß der Stronflußv/inkel des Thyristors Th mit zunehmendem Lastmoment vergrößert wird. Dabei sorgen die Kondensatoren C2 und C3 sowie ggf. C4 für eine Glättung des am Zündkondensator C1 wirksam werdenden Teils der Kornmutierungs-'spannung.

Die vorstehende Beschreibung der in der Zeichnung gezeigten Schaltungsanordnung macht deutlich, daß die Drehzahl des Universalmotors M wegen des Einsatzes der Zenerdiode Z1 zur Erzeugung der Bezugsspannung kontinuierlich von Null aus eingestellt werden kann. Ferner wird ausgehend von der Drehzahl Null im ganzen Drehzahlbereich eine holperfreie Regelwirkung erreicht. Weiterhin ist die Schaltungsanordnung aus wenigen vergleichsweise billigen Bauelementen aufgebaut und eignet sich gut für eine Fertigung in der JHybridbauweis.e. Wegen der geringen Zahl der erforderlichen Bauelemente ergibt sich weiterhin der Vorteil, daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ohne Schwierigkeiten in ein Schaltergehäuse einer elektrischen Arbeitsmaschine eingebaut werden kann. Dabei ist es günstig, daß die Schaltungsanordnung keine zusätzlichen Anschlüsse zum Anker des Universalmotors benötigt, da die zur Regelung verwendete Kommutierungsspannung außerhalb der Feldspulen abgegriffen werden kann. Schließlich bringt die Verwendung der Zenerdiode Z1 den wichtigen Vorteil mit sich, daß eine weitgehende Unabhängigkeit der Dreh-

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zahl des Universalmotors M von Schwankungen der Netzspannung zwischen den Anschlußklemmen 10, 12 erreicht wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird ferner deutlich, daß der Universalmotor M bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im Halbwellenbetrieb arbeitet, da der Thyristor Th im Motorstromkreis nur für Halbwellen einer Polarität der Netzspannung durchlässig gesteuert werden kann. Zusätzlich besteht jedoch die Möglichkeit, den Abgriff des Potentiometers Pl mechanisch derart mit einem Schalter S zu koppeln, daß der Universalmotor M bei der einen Endstellung des Potentiometerabgriffs direkt zwischen die Anschlußklemmen 10 und 12, d.h. direkt an die Netzspannung, gelegt wird und dann bei unwirksamer Regelung im Vollwellenbetrieb arbeitet. Diese Möglichkeit ist in der Zeichnung in gestrichelten Linien angedeutet.

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Claims

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ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Ansprüche

1. Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines wechselstromgespeisten Kollektormotors, mit einem Thyristor, dessen Steuerelektrode über ein Schwellwertglied mit einem Zündkondensator verbunden ist, der in Abhängigkeit von einer stabilisierten Bezugsspannung aufladbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Kollektormotor ein Universalmotor (M) vorgesehen ist und daß zwischen dem Zündkondensator (Cl) und der unmittelbar mit der Wechselspannungsquelle verbundenen Anschlußklemme (12) des Universalmotors (M) ein Ruckkopplungskreis (D3, R3j C3, Pi!) vorgesehen ist, welcher in Abhängigkeit von der Belastung des Motors (M) auf den Regelkreis einwirkt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungskreis (D3, R3, C3, R¹I) zwischen der netzseitigen Anschlußklemme (12) und dem Zündkondensator (Cl) die Serienschaltung einer Diode (D3) und mindestens eines Widerstandes (R3) aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu der Diode (D3) zwei Widerstände (R3, R4) vorgesehen sind und daß der Rückkopplungskreis (D3, R3, C3, R')) einen Kondensator (C3) aufweist, der einerseits mit dem Verbindungspunkt (F) der zwei Widerstände (R3, Π4) und andererseits mit der mit dem Thyristor verbundenen zweiten Anschlußklemme (A) des Universalmotors (M) verbunden ist. _αααα«|.ιλλλ·»

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h. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der stabilisierten Bezugsspannung eine Zenerdiode (Zl) vorgesehen ist, welche in Reihe mit einer Diode (Dl) und einem Widerstand (Rl) zwischen die Anschlüsse (10, 12) der Wechselspannungsquelle geschaltet ist, und daß parallel zur Zenerdiode (Zl) ein Potentiometer (Pl) geschaltet ist, dessen Abgriff mit dem Zündkondensa.tor (Cl) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff des Potentiometers (Pl) über die Parallelschaltung eines Widerstandes (R2) und eines Kondensators (C2) mit dem Zündkondensator (Cl) verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu den beiden Widerständen (R3, R¹O ein dritter Widerstand (R5) vorgesehen ist und daß zwischem dem gemeinsamen Verbindungspunkt (G) des zweiten Widerstandes (R4) und des dritten Widerstandes (R5) und der zweiten Anschlußklemme (A) des Universalmotors (M) ein weiterer Kondensator (C^) vorgesehen ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwellwertglied ein Diac (D2) vorgesehen ist.

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8. Schaltunganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Thyristor (Th) ein Schutzwiderstand (R6) vorgesehen ist.

9. Schaltunganordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff des Potentiometers (Pl) mechanisch mit einem Schalter (S) verbunden ist, über den der Universalmotor (M) in der einen Endstellung des Potentiometerabgriffs direkt mit den Anschlüssen (10, 12) einer Wechselspannungsquelle verbindbar ist.{.

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