DE2829657A1

DE2829657A1 - Drehzahlbegrenzung fuer einen reihenschlussmotor

Info

Publication number: DE2829657A1
Application number: DE19782829657
Authority: DE
Inventors: Gediminas Dipl Ing Bateika
Original assignee: Pfaff Haushaltsmaschinen GmbH
Current assignee: Pfaff Haushaltsmaschinen GmbH
Priority date: 1978-07-06
Filing date: 1978-07-06
Publication date: 1980-01-17
Also published as: SE7905597L; SE447040B; CH648443A5; DE2829657C2

Description

Drehzahlbegrenzung für einen Reihenschlußmotor
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Beim Reihenschlußmotor ist das Magnetfeld bei kleiner Belastung schwach, bei großer Belastung dagegen stark, da der volle Motorenstrom um die Pole fließt. Daher verändert sich auch die Drehzahl des Motors sehr stark mit seiner Belastung. Der Motor läuft bei großer Belastung langsam, bei kleiner Belastung schnell. Beim Antrieb einer Maschine besteht die Belastung des Motors beim Leerlauf der Maschine nur aus den in den Lagern erzeugten Reibungswiderständen.
In vielen Fällen nimmt im Laufe der Zeit durch das Einlaufen die Reibung der bewegten Teile der angetriebenen Maschine ab und damit die Drehzahl des Motors im Leerlauf zu. Außerdem weisen sowohl die Reibungswiderstände der angetriebenen Maschine als auch der evtl. Verwendung findende Anlasserwiderstand Herstellungstoleranzen auf, die die Einstellung einer einheitlichen Enddrehzahl der Maschine bei deren Herstellung nicht zulassen.
Infolge der steilen Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Motors im niedrigen Drehmomentbereich wächst die Drehzahl des Motors bei kleiner Belastungsabnahme sehr stark an.
Um dies zu verhindern wird bei den bekannten Einrichtungen dieser Art die Drehzahl mittels fliehkraftgesteuerter Schalter begrenzt, die den Strom zum Motor bei Überschreitung der maximal eingestellten Drehzahl abschalten. Ein derartiger Fliehkraftschalter ist platzaufwendig und störanfällig.
Zur Vermeidung dieser Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Drehzahlbegrenzung einfachster Art für einen Reihenschlußmotor zu schaffen.
Dies wird durch getakteten Kurzschluß des Motorankers oberhalb eines einstellbaren Drehzahlbereiches mittels eines in Abhängigkeit von der Anker spannung gesteuerten Phasenanschnitt-Halbleiters gelöst. Dazu ist der Phasenanschnitt-Halbleiter parallel zum Anker des Motors geschaltet.
Um einen optimalen Zündbereich des Phasenanschnitt-Halbleiters zu erhalten, weist dieser vorteilhafterweise einen Zündkreis mit einer mehrfachen RC-Kombination auf, die zur Veränderung des Drehmomentbereiches einstellbar ist.
Damit läßt sich eine maximale Drehzahl von gleichartigen Maschinen mit durch die Herstellungstoleranzen bedingten unterschiedlichen Reibungswiderständen auf einen gleichen Wert einstellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Fig. 1 zeigt ein Schaltschema der Motorsteuerung und die Fig. 2 die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Motors.
Von den Klemmen R, M eines Wechselstromnetzes wird über p einen Schalter 1 Spannung an die beiden Feldwicklungen 2, 3 und den Anker 4 eines Reihenschlußmotors 5 gelegt. In der Zuleitung kann ein Anlasserwiderstand 6 angeordnet sein, wenn die Drehzahl des Motors 5 in weiten Grenzen geändert werden soll.
Erfindungsgemäß ist an zwei zwischen dem Motoranker 4 und den jeweiligen Feldspulen 2 bzw. 3 liegenden Anschlüssen 7 und 8 ein steuerbarer Halbleiter 9, beispielsweise ein Triac, parallel zum Motoranker 4 angeschlossen.
Von dem Anschluß 7 führt eine Leitung 10 zum Anschluß A2 des Triac 9 und vom Anschluß 8 eine Leitung 11 zum Anschluß A1 des Triac 9. Der Steueranschluß St des Triac 9 ist über einen Widerstand 12 mit der Leitung 11 verbunden.
Außerdem ist er mit einem Diac 13 verbunden, der an einer Verbindungsstelle 14 eines aus einem Kondensator 15 und einem Widerstand 16 bestehenden RC-Gliedes 17 angeschlossen ist.
Der Kondensator 15 ist dabei zwischen die Verbindungsstelle 14 und die Leitung 11 und der Widerstand 16 zwischen die Verbindungsstelle 14 und eine Verbindungsstelle 18 geschaltet. Diese verbindet zwei in Reihe geschaltete Widerstände 19 und 20 mit einem Kondensator 21 eines zweiten RC-Gliedes 22, das zwischen den Leitungen 10 und 11 liegt. Der eine Widerstand 19 ist zur Veränderung der Zeitkonstante des RC-Gliedes 22 verstellbar.
In Fig. 2 ist die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Reihenschlußmotors 5 dargestellt. Die auf der Ordinate aufgetragene Drehzahl ist mit n, das auf der Abszisse aufgetragene Drehmoment mit Md bezeichnet. Die stark ausgezogene Kurve 23 stellt den Verlauf der Kennlinie für den Betrieb eines Motors ohne die erfindungsgemäße Einrichtung dar. Im niedrigen Belastungsbereich links vom Punkt 24 ergeben sich bei kleinen Belastungsänderungen bereits starke Drehzahländerungen. Die Linie 25 zeigt den veränderten Kurvenverlauf der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie links des Punktes 24 beim Betrieb des Motors 5 mit der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Die am Anker 4 des Motors auftretende Spannung ist der Drehzahl des Motors 5 annähernd proportional. Je nach der -Spannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen 7 und 8 fließt ein entsprechender Strom über die beiden Widerstände 19 und 20 und lädt den Kondensator 21. Außerdem fließt ein Teilstrom über den Widerstand 16 und lädt den Kondensator 15. Durch die beiden hintereinandergeschalteten RC-Glieder 22 und 17 läßt sich eine optimale Phasenverschiebung der Spannungen zwischen dem Anker 4 und dem Diac 13 von 900 erzielen.
Solange der Motor unterhalb der Drehzahl betrieben-wird, die durch den Punkt 24 auf der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie 23 in Fig. 2 vorgegeben ist, spricht die erfindungsgemäße Anordnung nicht an, da der Kondensator 15 nicht ausreichend geladen wird und die Spannung an der Verbindungsstelle 14 zu einem Durchschalten des Diac 13 nicht ausreicht. Die unterhalb des Punktes 24 liegende Drehzahl des Motors 5 kann dabei durch entsprechende Belastung des Motors 5 oder aber auch durch entsprechende Einstellung des Anlasserwiderstandes 6 hervorgerufen sein.
Übersteigt die Drehzahl des Motors 5 und die damit proportionale Spannung am Anker 4 eine bestimmte Grenze, so wird an der Verbindungsstelle 14 eine zum Durchschalten des Diac 13 genügend hohe Spannung erreicht. Der Diac 13 zündet den Triac 9, der den Anker 4 bis zum nächsten Nulldurchgang des Motorstromes kurzschließt. Dabei entsteht ein Bremsmoment im Motor 5 und dessen Drehzahl sinkt ab.
Der Zündwinkel des Triac 9 ist der Zunahme der Drehzahl des Motors 5 in einem gewissen Bereich proportional, so daß annähernd eine der Drehzahlzunahme proportionale Bremsdauer eintritt. Durch die Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung des Reihenschlußmotors 5 ändert sich daher der Verlauf der Kurve 23 in Fig. 2 im niedrigen Drehmomentenbereich links von dem Punkt 24 so, wie es die gestrichelte Linie 25 zeigt.
Eine Verschiebung der durch den Punkt 24 der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie gekennzeichneten Grenze, bei welcher die erfindungsgemäße Einrichtung anspricht, ergibt sich durch Verstellen des Widerstandes 19, wodurch sich der Zündwinkel des Triac 9 und damit die Ansprechdauer des Bremsvorganges entsprechend verändert.
Durch Verwendung eines VDR-Widerstandes und/oder eines NTC-Widerstandes in Kombination mit dem Widerstand 20 lassen sich Temperatur- und Netzspannungsschwenkungen ausschalten und die Neigung der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie beeinflussen.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung eines mit Wechselstrom betriebenen Reihenschlußmotors, gekennzeichnet durch getakteten Kurzschluß des Ankers (4) des Motors (5) oberhalb eines einstellbaren Drehzahlbereiches mittels eines in Abhängigkeit von der Anker spannung gesteuerten Phasenanschnitt-Halbleiters (9).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenanschnitt-Halbleiter (9) parallel zum Anker (4) des Motors (5) geschaltet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenanschnitt-Halbleiter (9) einen Zündkreis mit einer mehrfachen RC-Kombination (17, 22) aufweist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die RC-Kombination (17, 22) einstellbar ist.