DE2842145A1 - Universal motor with braking circuit - has changeover switch with short circuiting armature winding or connecting in shunt circuit for excitation coil current interruption - Google Patents
Universal motor with braking circuit - has changeover switch with short circuiting armature winding or connecting in shunt circuit for excitation coil current interruptionInfo
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Abstract
Description
Universalmotor mit Bremsschaltung Universal motor with brake circuit
Die Erfindung betrifft einen Universalmotor mit Bremsschaltung mit einem Schalter zwischen der in Reihe liegenden Feld- und Ankerwicklung. Bei elektromotorisch angetriebenen Werkzeugen wird gefordert, daß diese nach der Abschaltung möglichst rasch zum Stillstand kommen, um die Verletzungsgefahr herabzusetzen. Um den Motor schnell zum Stillstand zu bringen, ist eine Schaltungsanordnung bekanntgeworden (DE-AS 20 02 768), bei der mit der Umschaltung der Erregerwicklung in den Bremsstromkreis ein während des Normalbetriebes über eine Diode aufgeladener Kondensator mit dazu parallel geschalteter und in Bremsstromrichtung durchlässiger Diode eingeschaltet wird. Bei einer weiteren bekannten Ausführung (DE-PS 25 41 113) ist ein Schalter mit mindestens drei Schaltkontakten vorgesehen, die Ankerwicklung ist von einer Reihenschaltung mit Kondensator und Ladediode überbrückbar,bei der Umsteuerung der Schaltkontakte in den Bremsbetrieb wird die Feldwicklung vom Kondensator überbrückt. Damit findet zu Beginn des Bremsbetriebes eine kurzzeitige Fremderregung der Feldwicklung durch die Entladung des Kondensators statt.The invention relates to a universal motor with a braking circuit a switch between the series field and armature winding. With electromotive driven tools is required that they are switched off as much as possible come to a standstill quickly, to reduce the risk of injury. In order to bring the motor to a standstill quickly, a circuit arrangement has become known (DE-AS 20 02 768), with the switching of the field winding in the braking circuit a capacitor charged via a diode during normal operation is also included parallel switched and switched on in the braking current direction permeable diode will. In another known embodiment (DE-PS 25 41 113) is a switch provided with at least three switching contacts, the armature winding is from one Series connection with capacitor and charging diode can be bridged when reversing the Switching contacts in the braking mode, the field winding is bridged by the capacitor. This means that the field winding is briefly excited by external excitation at the start of braking by discharging the capacitor.
Um Ausfälle der Bremswirkung insbesondere bei stark verschmutzten Kollektoren möglichst zu vermeiden, ist es notwendig, die Kapazität der Kondensatoren groß zu wählen, was hinsichtlich Gewicht und Preis nachteilig ist.To avoid braking failure, especially when it is heavily soiled To avoid collectors as much as possible, it is necessary to increase the capacity of the capacitors large to choose, which is disadvantageous in terms of weight and price.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der eine unbedingt sichere Bremsung bei geringem Aufwand hinsichtlich Gewicht und Preis erreicht wird.The invention is based on the object of a circuit arrangement to create, with the absolutely safe braking with little effort in terms of Weight and Price is reached.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Schalter als Umschalter ausgebildet ist, durch den in der Abschaltstellung die Ankerwicklung kurzschließbar bzw. die Stromrichtung in der Ankerwicklung umkehrbar ist und mit dem ein Verzögerungsschaltglied verbunden ist, durch das der Stromkreis der Feldwicklung bzw. des ganzen Motors nach dem Stillstand unterbrechbar ist.To solve this problem, the invention provides that the switch is designed as a changeover switch, through which the armature winding in the cut-off position can be short-circuited or the direction of current in the armature winding can be reversed and with to which a delay switching element is connected, through which the circuit of the field winding or the entire motor can be interrupted after it has come to a standstill.
Auf diese Weise wird bei der Abs-chaltung keine kondensatorabhängige Fremderregung eingesetzt, sondern die Feldwicklung wird weiterhin mit der vorhandenen Netzspannung gespeist.In this way, there is no capacitor-dependent when switching off Separate excitation is used, but the field winding continues with the existing one Mains voltage fed.
Bei einer ersten Ausführungsform ist über den Umschalter in der Abschaltstellung in den Stromkreis der Feldwicklung ein Nebenzweig geschaltet, in dem ein Widerstand und eine Diode angeordnet sind. In der Abschaltstellung ist die Ankerwicklung über den Schalter kurzgeschlossen.In a first embodiment, the switch is in the shutdown position In the circuit of the field winding a branch is connected, in which a resistor and a diode are arranged. In the shut-off position, the armature winding is over shorted the switch.
Dadurch wird der in Reihenschlußschaltung laufende Motor zu einem Nebenschlußgenerator umgeschaltet. Der Widerstand dient der Strombegrenzung, da die Feldwicklung nicht für die volle Netzspannung ausgelegt ist. Mit der Diode wird ein pulsierender Gleichstrom erreicht, so daß der kurzgeschlossene Anker sicher zum Stillstand kommt. Das Verzögerungsschaltglied kann ein parallel zur Ankerwicklung liegendes Kondensatorrelais aufweisen. Die Relaisspule erhält ihre Spannung von dem über eine Diode in einem Parallelzweig aufgeladenen Kondensator, der Relaisanker wird so lange festgehalten, bis der Bremsvorgang abgeschlossen ist.As a result, the motor running in series becomes one Shunt generator switched. The resistor is used to limit the current, there the field winding is not designed for the full line voltage. With the diode will a pulsating direct current is achieved so that the short-circuited armature is safe comes to a standstill. The delay switching element can be parallel to the armature winding Have a horizontal capacitor relay. The relay coil gets its voltage from via a diode in a parallel branch charged capacitor, the relay armature is held until the braking process is complete.
Bei einer zweiten Ausführungsform ist nach der Erfindung über den Umschalter in der Abschaltstellung wider in den Stromkreis der Feldwicklung ein Nebenzweig geschaltet, der in diesem Falle ein Strombegrenzungselement aufweist, wobei in der Abschaltstellung der Stromdurchfluß durch die Ankerwicklung über den Schalter umgekehrt ist. Es handelt sich hier um eine Gegenstrombremsung ohne Bremswächter. Mit dem Strombegrenzungselement ist ein Tachogenerator verbunden, der veranlaßt, daß beim Absinken der Ankerdrehzahl in der Abschaltstellung, also beim Bremsvorgang, der Stromdurchgang durch das Strombegrenzungselement, in der Regel in Form eines Thyristors, gegen Null geht, so daß ein Wiederhochlaufen des Motors in entgegengesetzter Richtung nicht möglich ist. Nach dem Stillstand wird der Erregerstrom durch das Verzögerungsschaltglied unterbrochen bzw. bei Anwendung eines zweipoligen Schalters der Motor vom Netz getrennt. Die Abschaltzeit durch das Verzögerungsschaltglied ist von der Bremszeit unabhängig, aber in der Regel etwas größer als diese bemessen.In a second embodiment, according to the invention on the Changeover switch in the switch-off position back into the circuit of the field winding Connected branch, which in this case has a current limiting element, wherein in the shutdown position of the current flow through the armature winding via the Switch is reversed. This is countercurrent braking without a brake monitor. A tachometer generator is connected to the current limiting element, which causes that when the armature speed drops in the cut-off position, i.e. during the braking process, the passage of current through the current limiting element, usually in the form of a Thyristor, goes to zero, so that a restart of the motor in the opposite direction Direction is not possible. After the standstill, the excitation current is Delay switching element interrupted or when using a two-pole switch the motor is disconnected from the mains. The switch-off time by the delay switching element is independent of the braking time, but is usually somewhat larger than this.
Bei einer dritten Ausführungsform befindet sich im Nebenzweig wieder ein Strombegrenzungselement, das in der Abschaltstellung den Stromdurchgang auf einen Wert festlegt, der wenig unter dem Anlaufstromwert liegt. Zum Anlaufen des Motors ist eine gewisse Mindestspannung erforderlich, die einen Strom liefert, der alle elektrischen und mechanischen Widerstände der Maschine gerade überwindet und den Anker in Drehung versetzt.In a third embodiment, there is again in the secondary branch a current-limiting element, which in the cut-off position opens the passage of current defines a value that is slightly below the starting current value. To start the Motor, a certain minimum voltage is required to deliver a current that overcomes all electrical and mechanical resistances of the machine and set the anchor in rotation.
Diese Spannung beträgt z.B. bei einem Motor eines Elektrowerkzeuges mittlerer Leistung 30 bis 40 Volt. Dadurch, daß man knapp unter dieser Spannung bleibt, wird noch ein ausreichendes Feld erzeugt, um den Motor zu bremsen.This voltage is e.g. for a motor of an electric tool medium power 30 to 40 volts. By being just below this tension remains, a sufficient field is still generated to brake the motor.
Ist der Anker zum Stillstand gekommen, so kann er nicht mehr in Gegenrichtung hochlaufen, da die Spannung hierfür nicht ausreicht.If the anchor has come to a standstill, it can no longer go in the opposite direction run up, as the voltage is not sufficient for this.
Bei Motoren, die mit einer Drehzahl-Steuer-Elektronik in Form eines Strombegrenzungselementes mit Regler und Tachogenerator ausgerüstet sind, wird diese Drehzahl-Steuer-Elektronik herangezogen, um den Erregerstrom mit sinkender Drehzahl abzuschwächen. Bei einer vierten Ausführungsform ist daher nach der Erfindung vorgesehen, daß das Strombegrenzungselement im Hauptzweig liegt, der Regler einen zweiten Anschluß trägt, bei dessen Verbindung der Stromdurchgang im Strombegrenzungselement abfällt, wenn die Ankerdrehzahl sinkt und der Schalter mit einem Schaltglied gekoppelt ist und in der Abschaltstellung die Ankerwicklung in Gegenrichtung stromdurchflossen ist und das Schaltglied die Verbindung mit dem zweiten Anschluß am Regler herstellt.For motors that have speed control electronics in the form of a Current limiting element are equipped with controller and tachometer generator, this will Speed control electronics are used to increase the excitation current with decreasing speed to weaken. In a fourth embodiment it is therefore provided according to the invention that the current limiting element is in the main branch, the regulator has a second connection carries, when connected, the current passage in the current limiting element drops, if the armature speed drops and the switch is coupled to a switching element and in the shut-off position, the armature winding has a current flowing through it in the opposite direction and the switching element connects to the second connection on the controller.
Die angegebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einem Verzögerungsschaltglied und einem über einen Umschalter kurzschließbaren Anker, Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Schaltungsanordnung mit einer besonderen Ausbildung des Verzögerungsschaltgliedes, Fig. 3 eine Schaltungsanordnung nach dem Gegenstromprinzip mit einem Strombegrenzungselement und einem Tachogenerator, Fig. 4 eine Schaltungsanordnung nach dem Gegenstromprinzip mit eine m Strombegrenzungselement und einer Festansteuerung, Fig. 5 eine Schaltungsanordnung nach dem Gegenstromprinzip unter Verwendung einer ohnehin vorhandenen Drehzahl-Steuer-Elektronik.The specified embodiments of the invention are based on Drawing shown and are described in more detail below. They show: Fig. 1 shows a circuit arrangement with a delay switching element and one via a Changeover switch for short-circuit armature, FIG. 2 shows a circuit arrangement corresponding to FIG. 1 with a special design of the delay switching element, FIG. 3 shows a circuit arrangement according to the counter-current principle with a current limiting element and a tachometer generator, 4 shows a circuit arrangement based on the countercurrent principle with a current limiting element and a fixed control, FIG. 5 shows a circuit arrangement based on the countercurrent principle using an already existing speed control electronics.
Der Reihenschlußkommutator-Motor hat eine Feldwicklung 1,2 und eine dazu in Reihe liegende Ankerwicklung 3.The series commutator motor has a field winding 1,2 and a armature winding in series 3.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird bei der Umschaltung von der gestrichelt dargestellten Betriebsstellung in die ausgezogen wiedergegebene Abschaltstellung über einen Schalter 4 die Ankerwicklung 3 kurzgeschlossen, gleichzeitig wird in den Stromkreis der Feldwicklung 1,2, die vom Netz gespeist wird, ein Nebenzweig 6 geschaltet, der einen Widerstand 7, eine Diode 8 und ein Verzögerungsschaltglied 9 aufweist. In der Abschaltstellung befindet sich der Nebenzweig 6 im Stromkreis der Feldwicklung 1,2, so daß die Erregerwicklung mit Gleichstrom angepaßter Stärke gespeist wird. Der Erregerstrom wird nach der Abbremsung durch die im Anker induzierte Gegen-EMK bis zum Stillstand des Motors durch das Verzögerungsschaltglied 9 unterbrochen. Das Verzögerungsschaltglied 9 ist mit dem Schalter 4 integriert, es wird mit der Betätigung des Schalters 4 aktiviert und wird wirksam nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit. Es kann auch vor der Feldwicklung 1,2 angeordnet und zweigSig ausgebildet sein, so daß die Maschine vom Netz trennbar ist.In the embodiment according to FIG. 1, when switching over from the is dashed operating position shown in the drawn-out shown shut-off position The armature winding 3 is short-circuited via a switch 4, and at the same time in the circuit of the field winding 1,2, which is fed from the network, a secondary branch 6 switched, the resistor 7, a diode 8 and a delay switching element 9 has. In the shutdown position, the secondary branch 6 is in the circuit the field winding 1,2, so that the excitation winding with direct current adapted strength is fed. After braking, the excitation current is induced in the armature Back-EMF interrupted by the delay switching element 9 until the motor comes to a standstill. The delay switch 9 is integrated with the switch 4, it is with the Activation of switch 4 is activated and takes effect after a specified delay time. It can also be arranged in front of the field winding 1, 2 and be designed in two branches, so that the machine can be disconnected from the network.
Das Verzögerungsschaltglied 9 kann eine Ausbildung haben, wie sie in Fig. 2 wiedergegeben ist. Ein parallel zur Ankerwicklung 3 liegendes Kondensatorrelais 10 beein- flußt im Nebenzweig 6 liegende Kontakte 11,12. Der Kondensator wird in der Betriebsstellung (Schalterstellung wie in Fig. 2 ausgezogen wiedergegeben) über eine Ladediode 13 aufgeladen, in der gestrichelt wiedergegebenen Abschaltstellung entlädt sich der Kondensator und trennt nach einer bestimmten Zeit die Kontakte 11,12 voneinander.The delay switching element 9 can have a training like them is shown in FIG. A capacitor relay lying parallel to armature winding 3 10 affect contacts 11, 12 located in the secondary branch 6 flow. The condenser is shown in the operating position (switch position as shown in Fig. 2 pulled out) charged via a charging diode 13, in the cut-off position shown in dashed lines the capacitor discharges and separates the contacts after a certain time 11.12 of each other.
Bei der Ausbildung nach Fig. 3 wird die Ankerwicklung 3 nicht kurzgeschlossen, sondern in der dargestellten Abschaltstellung umgepolt. Tn einem Nebenzweig 6 befindet sich ein mit einem Tachogenerator 16 verbundenes Strombegrenzungselement 14. In der gestrichelt wiedergegebenen Betriebsstellung speist das Netz 5 die hintereinander liegende Feldwicklung 1,2 und die Ankerwicklung 3, das Strombegrenzungselement ist ohne Wirkung.In the embodiment according to FIG. 3, the armature winding 3 is not short-circuited, but reversed polarity in the shut-off position shown. Tn is located in a secondary branch 6 A current limiting element 14 connected to a tachometer generator 16 is located. In the operating position shown in dashed lines feeds the network 5 one after the other lying field winding 1,2 and the armature winding 3, which is the current limiting element without effect.
In der Abschaltstellung wird der gegensinnig durch die Ankerwicklung 3 fließende Strom mit dem Absinken der Drehzahl gedrosselt. Nach dem Stillstand wird der Motorstrom durch das Verzögerungsschaltglied 9 unterbrochen. Das Verzögerungsschaltglied 9 ist wieder in den als Umschalter ausgebildeten Schalter 4 integriert, er sitzt her zwischen dem Netzanschluß und der Feldwicklung 1,2.In the cut-off position, the armature winding turns it in the opposite direction 3 flowing current is throttled with the decrease in speed. After the standstill the motor current is interrupted by the delay switching element 9. The delay switch 9 is again integrated into the switch 4, which is designed as a changeover switch, it is seated between the mains connection and the field winding 1,2.
Bei der Ausbildung nach Fig. 4 ist das Strombegrenzungselement 14 in der Abschaltstellung mit einer niedrigen Spannung von z.B. 30 bis 40 Volt fest angesteuert. Dadurch fließt beim Abschalten des Motors, also beim Betätigen des Umschalters zum Übergang von der Betriebsstellung in die Abschaltstellung, durch die Ankerwicklung 3 ein Strom, der für die Abbremsung ausreicht, der aber zu schwach ist, um die elektrischen und mechanischen Widerstände der Maschine zu überwinden und den Anker in der anderen Drehrichtung in Drehung zu versetzen. Nach dem Stillstand unterbricht das Verzögerungsschaltglied 9 den Stromdurchgang. Die niedrige Ansteuerspannung kann über einen Spannungsteiler 17 abgenommen werden.In the embodiment according to FIG. 4, the current limiting element is 14 in the shut-off position with a low voltage of e.g. 30 to 40 volts controlled. This means that when the motor is switched off, i.e. when the Changeover switch for the transition from the operating position to the switch-off position the armature winding 3 a current that is sufficient for braking, but too weak is to overcome the electrical and mechanical resistances of the machine and to set the armature in rotation in the other direction of rotation. After the standstill the delay switching element 9 interrupts the passage of current. The low control voltage can be taken from a voltage divider 17.
Bei der Ausbildung nach Fig. 5 ist der Motor mit einer an sich bekannten Drehzahl-Steuer-Elektronik 15 ausgerüstet,die ein Strombegrenzungselement 14, einen Tachogenerator 16 und einen Regler 18 aufweist. Das als Thyristor ausgebildete Strombegrenzungselement 14 liegt im Hauptzweig 19, der Regler 18 trägt einen zweiten Anschluß 20, bei dessen Verbindung mit dem Hauptzweig 19 der Stromdurchgang am Thyristor direkt proportional mit der Ankerdrehzahl abfällt. Für die Verbindung des zweiten Anschlusses 20 ist ein Schaltglied 21 vorgesehen, das mit dem Schalter 4 mechanisch gekoppelt ist. Die Kopplung ist durch die gestrichelte Linie in Fig. 5 angedeutet.In the embodiment according to FIG. 5, the motor is equipped with a known per se Speed control electronics 15 equipped with a current limiting element 14, a Has tachometer generator 16 and a controller 18. The current limiting element designed as a thyristor 14 is in the main branch 19, the controller 18 carries a second connection 20, at the Connection to the main branch 19 of the current passage on the thyristor is directly proportional decreases with the armature speed. For the connection of the second port 20 is a switching element 21 is provided which is mechanically coupled to the switch 4. The coupling is indicated by the dashed line in FIG. 5.
In der in Fig. 5 ausgezogen wiedergegebenen Abschaltstellung fließt der Strom im Hauptzweig 19 über die Feldwicklung 1,2, das Strombegrenzungselement 14 und gegensinnig durch die Ankerwicklung 3. Der Regler 18 ist mit dem Hauptzweig 19 über den zweiten Anschluß 20 verbunden mit der Folge, daß beim Bremsvorgang die über den Tachogenerator 16 gemeldete absinkende Drehzahl des Ankers zum Absinken des Stromdurchganges durch das Strombegrenzungselement 14 führt, dieser Stromdurchgang am Thyristor ist der Ankerdrehzahl direkt proportional.In the shut-off position shown in solid lines in FIG. 5 flows the current in the main branch 19 via the field winding 1, 2, the current limiting element 14 and in opposite directions through the armature winding 3. The regulator 18 is connected to the main branch 19 connected via the second terminal 20 with the result that the braking process Decreasing speed of the armature reported via the tachometer generator 16 to decrease of the current passage through the current limiting element 14, this current passage the armature speed is directly proportional to the thyristor.
Hat die Ankerdrehzahl den Wert Null erreicht, ist auch der Phasenanschnittswinkel Null geworden. Die Drehzahl-Steuer-Elektronik 15 ersetzt den sonst erforderlichen Bremswächter. Nach dem Stillstand des Rotors öffnet das Verzögerungsschaltglied 9. In der Betriebsstellung (in Fig. 5 gestrichelt dargestellte Stellung des Schalters 4) wird die Ankerwicklung 3 in Richtung des Pfeiles 22 durchflossen, am Regler 18 ist die gewünschte Drehzahl einstellbar, dieser ist über das Schaltglied 21 mit seinem ersten Anschluß 23 mit dem Strombegrenzungselement 14 verbunden.If the armature speed has reached zero, the phase control angle is also Become zero. The speed control electronics 15 replace the otherwise required Brake monitor. After the rotor has come to a standstill, the delay switch opens 9. In the operating position (position of the switch shown in dashed lines in FIG 4) the armature winding 3 flows through in the direction of arrow 22 on regulator 18 the desired speed can be set, this is via the switching element 21 with its first terminal 23 is connected to the current limiting element 14.
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Publications (1)
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Legal Events
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| OC | Search report available | ||
| 8141 | Disposal/no request for examination |