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Verfahren zum Bremsen eines Asynchronmotors
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Asynchronmotors
mittels eines in wenigstens eine Phase der Ständerwicklung eingespeisten Gleichstromes,
der nach dem Stillstand des Motors abgeschaltet wird. Ferner betrifft die Erfindung
eine Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Um zu verhindern, daß Elektromotoren nach dem Abschalten der Stromversorgung
aufgrund der gespeicherten kinetischen Energie noch verhältnismäßig lange auslaufen,
werden sie gebremst. Hierdurch wird zum einen eine Verringerung der Unfallgefahr
und zum anderen,beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, eine Verkürzung der Rüstzeit
erzielt; weil eben nach einer kürzeren Zeit das Werkstück oder die Werkzeuge aus
den rotierenden Teilen ausgespannt werden können.
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Zum Bremsen von Asynchronmaschinen ist es bekannt, in wenigstens eine
der Phasen der Ständerwicklung einen Gleichstrom einzuspeisen, der beispielsweise
durch eine Halbwellengleichrichtung der Netzspannung erhalten wird.
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Da der Bremsstrom üblicherweise oberhalb des Nennstroms der Asynchronmaschine
liegt, muß dafür Sorge getragen werden, daß der Bremsstrom auch wirklich nur während
der Bremszeit fließt und nicht etwa während der Stillstandszeit des Motors unnötig
lange eingeschaltet bleibt, weil sonst eine Überhitzung der Wicklung auftritt und
der
Motor zerstört werden würde. Die Uberhitzung der Wicklung wird bei eigenbelüfteten
Motoren, insbesondere durch den Wegfall der Lüftung begünstigt. Darüberhinaus tritt
auch noch ein Anstieg des Bremsstromes beim Stillstand des Ankers auf.
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Es ist deshalb erforderlich, an den Motoren eine verhältnismäßig aufwendige
Zeitsteuerung vorzusehen, die das Abschalten des Bremsstromes bewirkt. Hierbei kann
die Zeitsteuerung jedoch nicht unterschiedliche Schwungmomente, die beispielsweise
von unterschiedlichen Werkstücken oder unterschiedlichen Werkzeugen herrühren, berücksichtigen,
sondern sie muß vielmehr entweder von Hand auf das jeweilige Schwungmoment eingestellt
werden oder für den "worst-case"-Fall, d.h. das größte auftretende Schwungmoment
ausgelegt sein.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Gleichstrombremsen
einer Asynchronmaschine zu schaffen, bei dem ohne die Verwendung einer gesonderten
Drehzahlmeßeinrichtung der Stillstand des Motors erkannte und der Bremsstrom des
Motors abgeschaltet wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung zur
Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale des Hauptanspruches
gekennzeichnet, während die zur Durchführung geeignete Schaltung durch die Merkmale
des Unteranspruches 1:1 gekennzeichnet ist.
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Dadurch, daß der Signalverlauf an der Ständerwicklung überwacht und
ein bei oder in der Nähe des Motorstillstands auftretendes niederfrequentes Signal
ausgesiebt wird, ergibt sich der große Vorteil, daß das Verfahren zum Bremsen bei
jedem handelsüblichen Asynchronmotor
vorgesehen werden kann, ohne
daß an diesem spezielle Änderungen erforderlich sind. Auch ergibt sich der Vorteil,
bestehende, durch einen Asynchronmotor angetriebene Einrichtungen aufzurüsten und
so entsprechend dem Verfahren bremsen zu können.
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Der Asynchronmotor kann hierzu sowohl im Stern als auch im Dreieck
geschaltet werden, wobei die Durchführung des Verfahrens besonders einfach wird,
wenn das Signal an einer Phase der Ständerwicklung abgegriffen wird.
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Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dadurch, daß die zu filternde
Spannung zum Abschalten des Bremsstromes an einer nicht mit dem Bremsstrom beaufschlagten
Phase abgenanmen oder der Bremsstrom überwacht wird.
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Je nach dem, welche Einrichtungen von dem Motor angetrieben werden,
kann es geschehen , daß der Motor nach dem Auftreten des niederfrequenten Signales
noch eine gewisse Zeit ausläuft, wenn unmittelbar nach dem Auftreten des Signals
der Bremsstrom abgeschaltet wird.
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In einem solchen Falle kann vorteilhafterweise der Bremsstrom nach
dem Auftreten des Signals noch eine vorbestimmte Zeit eingeschaltet bleiben oder
erst nach dem Verschwinden des Signales abgeschaltet werden.
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Wenn bei dem Motorbetrieb zusätzliche extrem niederfrequente Störschwingungen
zu erwarten sind, ist es zweckmäßig, das Filter als Bandpaß auszubilden, dessen
Bandbreite zwischen 0,5 und 5 Hz liegt. Die Flankensteilheit sollte dann etwa 6
dB/Oktave betragen.
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Eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens enthält ein Filter,
das an einen Wicklungsteil der Asynchronmaschine
angeschlossen
ist und dessen Ausgangs signal einem Gleichrichter zugeführt wird, der seinerseits
einen Komparator beaufschlagt. Der Komparator gibt beim Auftreten des niederfrequenten
Signals am Eingang des Filters ein Schaltsignal ab, das im einfachsten Fall unmittelbar
den Strom zum Bremsen des Asynchronmotors abschaltet.
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Wenn durch die den Bremsstrom schaltende Schalteinrichtung größe Leistungen
bzw. Ströme gesteuert werden, liegt zweckmäßigerweise das Schaltsignal des Komparators
an einem Schaltertreiber, der seinerseits die Schalteinrichtung betätigt.
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Wenn durch den Asynchronmotor Einrichtungen angetrieben werden, die
dafür sorgen, daß der Motor nach dem Auftreten des niederfrequenten Signales noch
eine gewisse Zeit weiterläuft und somit der Bremsstrom zu früh abgeschaltet werden
würde, liegt zweckmäßigerweise an dem Ausgang des Komparators eine Verzögerungseinrichtung,
die das empfangene Schaltsignal nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit an die
Schalteinrichtung weitergibt. Auch ist es möglich, die Verzögerungseinrichtung so
auszubilden, daß die Weitergabe des Schaltsignales erst beim Verschwinden des niederfrequenten
Signales am Eingang des Filters erfolgt.
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Sehr einfach und kostengünstig ist die Schaltung dann aufzubauen,
wenn als Filter bzw. Bandpaß ein aktives Filter verwendet wird, dem gegebenenfalls
eine Begrenzerstufe vorgeschaltet ist, die auftretende Spannungsspitzen begrenzt
und das Filter vor einer Zerstörung bewahrt.
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Wenn unmittelbar nach dem Einschalten des Bremsstromes Störungen zu
erwarten sind, die die Schaltung falsch steuern würden, kann sie einen Sperreingang
aufweisen, über den sie bis kurz nach dem Einschalten des Bremsstromes sperrbar
ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Schaltung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bremsen eines Asynchronmotors,
Fig. 2 ein Oszillogramm der Ausgangsspannung einer nicht mit dem Bremsstrom beaufschlagten
Phase eines Asynchronmotors während des Bremsens, Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schaltung
zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. 1 in einem Blockschaltbild, Fig. 4 die
Schaltung nach Fig. 3 mit weiteren Einzelheiten und Fig. 5 ein Logikschaltbild zur
Verzögerung des Ausgangssignals des Komparators um eine feste vorbestimmte Zeit
bzw. zur Verzögerung bis zum Abklingen des niederfrequenten Signales.
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In Fig. 1 ist stark schematisiert eine Schaltung 1 zum Bremsen mit
Gleichstrom eines Drehstromasynchronmotors gezeigt, von dem lediglich die drei Phasen
seiner Ständerwicklung 2 veranschaulicht sind. Die drei Phasen der Ständerwicklung
2 sind im Dreieck geschaltet und liegen zwischen den Anschlußklemmen U,V und W.
In die zwischen die Klemmen U und W liegende Phase wird über einen Schalter 3 ein
Gleichstrom eingespeist, der beispielsweise über eine Einweggleichrichtung aus der
Netzspannung erzeugt wird. Hierzu ist ein Transformator 4 mit seiner Primärseite
an ein Stromnetz 5 angeschlossen, während die Sekundärseite mit einem Anschluß unmittelbar
an der Klemme U liegt und der andere Anschluß der Sekundärwicklung an der Anode
einer Diode 6, deren Kathode mit dem Schalter 3 verbunden ist. Um die Bremswirkung
durch den pulsierenden Gleichstrom zu verbessern und Überspannungen an der Diode
6 abzubauen, ist an die Klemme U die Anode einer weiteren Diode 7 angeschlossen,
deren Kathode mit der Kathode der Diode 6 verbunden ist.
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Das Öffnen des Schalters 3 und damit die Unterbrechung des Bremsgleichstromes
durch die zwischen den Klemmen U und W liegende Phase wird durch eine Schaltung
8 gesteuert, deren Eingangsanschlüsse 9 und 10 mit den Klemmen W und V verbunden
sind.
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Das Schließen des Schalters 3 und somit das Einschalten des Bremsgleichstromes
durch die zwischen den Klemmen U und W liegende Phase erfolgt beispielsweise automatisch
beim Abschalten der Wechselstromversorgung für die Ständerwicklung 2 der Drehstromasynchronmaschine,
so daß der Bremsvorgang zwangsläufig eingeleitet wird. Das Öffnen
des
Schalters 3 hingegen wird durch die Schaltung 8 gesteuert, die die Spannung an den
Klemmen W und V überwacht.
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Es ist klar, daß anstelle des als mechanischem Schalter gezeichneten
Schalters 3 auch elektronische Bauelemente oder Relais verwendet werden können.
Der steuernde Einfluß der Schaltung 8 auf den Schalter 3 ist deshalb auch als gestrichelte
Linie 11 veranschaulicht und besteht beispielsweise bei einem Thyristor oder Triac
als Schalter 3 aus einer elektrischen Verbindung.
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Der prinzipielle Spannungsverlauf, wie er zwischen den Klemmen V und
W der Schaltung nach Fig. 1 auftritt, ist in Fig. 2 dargestellt. Der Spannungsverlauf
setzt sich dabei im wesentlichen aus einer exponentiell abklingenden höherfrequenten
Wechselspannungzusammen, die beim Einschalten der Bremse, d.h. dem Schließen des
Schalters 3, einen Maximalwert aufweist und bis zum Stillstand des Motors auf einen
Minimalwert abklingt. Die exponentiell abklingende höherfrequente Wechselspannung
ergibt sich aufgrund des verwendeten, durch eine Einweggleichrichtung gewonnenen
Gleichstromes und der Nutung des Ankers der Asynchronmaschine.
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In der Nähe des Stillstandes des Ankers der Asynchronmaschine, d.h.
wenn die kinetische Energie fast völlig verzehrt ist, geht die exponentiell abklingende
Wechselspannung hoher Frequenz ln eine Wechselspannung mit ve) hältnismäßlg sehr
niedriger Frequenz und im vorliegenden Fall mit verhältnismäßig großer Amplitude
über. Dieses niederfrequente Wechselspannungssignal, dem im Beispiel wieder Spannungsspitzen
mit einer Wiederholrate von 50 Hz aufgrund der Einweggleichrichtung überlagert sind,
klingt ebenfalls exponentiell ab.
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Dieses niederfrequente Signal wird durch die Schaltung 8 nach Fig.
1 erkannt und steuert das Öffnen des Schalters 3 und folglich das Abschalten des
Bremsgleichstromes, wodurch sichergestellt ist, daß der Bremsstrom nicht länger
als unbedingt notwendig fließt.
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Es hat sich bei Messungen herausgestellt, daß bei großen Schwungmassen
bzw. bei elastischen Getriebeelementen, die mit dem Asynchronmotor gekuppelt sind,
das niederfrequente Signal zeitlich bereits so weit vox dem vollständigen Aufzehren
der kinetischen Energie auftritt, daß die Schaltung den Bremsgleichstrom zu früh
ausschaltet. In diesem Falle kann das Öffnen des Schalters entweder um eine vorbestimmte
Zeit oder solange verzögert werden, bis das niederfrequente Signal abgeklungen ist.
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In Fig. 3 ist ein Blochschaltbild für die Schaltung 8 zur Durchführung
des Verfahrens zum Bremsen eines Asynchronmotors gezeigt, bei dem die Eingangsklemmen
9 und 10 mit einem Begrenzer 20 verbunden sind. An den Begrenzer 20 ist ein Bandpaß
21 angeschlossen, der ausgangsseitig einen Gleichrichter 22 beaufschlagt. Das Ausgangssignal
des Gleichrichters 22 wird in einen Verstärker 23 eingespeist, der seinerseits ausgangsseitig
mit einem Komparator 24 verbunden ist. Je nach verwendetem Gleichrichter 22 kann,
wenn die Gleichrichterschaltung selbst bereits verstärkend arbeitet, der Verstärker
23 entfallen.
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Der Komparator 24 vergleicht das Ausgangssignal des Verstärkers 23
mit einer Referenzspannunq Uref und gibt je nach der Relation zwischen den beiden
Spannungen eines von zwei Ausgangssignalen ab, das entweder unmittelbar oder über
eine Schaltverzögerung 25 in einen Schaltertreiber 26 eingespeist wird. Der Schaltertreiber
26 seinerseits steuert schließlich das öffnen des in
Fig. 1 gezeigten
Schalters 3.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die an sich bekannten Schaltelemente
zum Trennen der Ständerwicklung von der Stromversorgung und dem Einschalten des
Bremsgleichstromes nicht mit gezeichnet, sondern die Figuren sind auf die Darstellung
derjenigen Bauelemente beschränkt, die zum Abschalten des Bremsgleichstromes gemäß
dem Verfahren zum Bremsen eines Asynchronmotors erforderlich sind.
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Sobald der Asynchronmotor vom Netz getrennt ist, werden durch einen
entsprechenden, nicht gezeigten Schalter die Eingangsanschlüsse 9 und 10 der Schaltung
8 mit einer der Phasen verbunden, so daß die in dieser Phase erzeugte EMK über den
Begrenzer 20 dem Bandpaß 21 zugeführt wird. Es ist auch möglich, die Schaltung ständig
angeschlossen zu lassen und über einen in Fig. 4 gezeigten Sperreingang zu sperren.
Der Bandpaß 21 weist eine untere Grenzfrequenz von etwa 5 Hz bei einer Flankensteilheit
von etwa 6 dB/Oktive auf, so daß die Ausgangsspannung des Bandpasses 21 bis zum
Auftreten des niederfrequenten Signals, d.h. bezogen auf Fig. 2 bis zum-Stillstand
oder Faststillstand des Ankers praktisch null ist. Sobald die kinetische Energie
des Ankers nahezu verzehrt ist, tritt das niederfrequente Signal auf, das durch
den Bandpaß 21 gefiltert und durch den Gleichrichter 22 gleichgerichtet und den
Verstärker 23 anschließend verstärkt wird. Das nunrnh: bei diesem Drehimpuls des
Ankers erhaltene Gleichspannungssignal wird in dem Komparator 24 mit der Referenzspannung
Uref verglichen.
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Wenn der Komparator 24 so geschaltet ist, daß sein Ausgangssignal
nach null geht, wenn die Eingangsspannung die Referenzspannung übersteigt, geht
beim Vorliegen des niederfrequenten Signales an den Eingangsklemmen 9 und 10 das
Ausgangssignal des Komparators 24
nach null und stößt hierdurch
die Schaltverzögerung 25 an. Nach einer vorbestimmten Zeit gibt die Schaltverzögerung
25 an ihrem Ausgang einen Schaltimpuls ab, der den Schaltertreiber 26 steuert und
zum Öffnen des Schalters 3 der Schaltung 1 nach Fig. 1 führt.
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Der Begrenzer 20 enthält, wie Fig. 4 zeigt, einen an die Eingangsklemme
9 angeschlossenen Längswiderstand R1, der mit seinem anderen Ende mit zwei im Querzweig
liegenden antiparallel geschalteten Dioden D1 und D2 verbunden ist, die mit ihrem
freien Ende jeweils an die Eingangsklemme 10 angeschlossen sind. Zum Abblocken hochfrequenter
Störsignale liegt zu den Dioden D1 und D2 noch ein Kondensator C1 parallel.
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An die Verbindung zwischen dem Längswiderstand R1 und den antiparallel
geschalteten Dioden D1 und D2 ist der als aktives Filter aufgebaute Bandpaß 21 angeschlossen.
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Der Bandpaß 21 enthält eine Serienschaltung aus einem Widerstand R2
und einem Kondensator C3, die einenends an der Verbindung zwischen dem Längswiderstand
R1 und den antiparallel geschalteten Dioden D1, D2 des Begrenzers 20 und anderenends
über einen weiteren Widerstand R3 an dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers
IC1 liegt. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers IC1 ist zur Unterdrückung
von Störungen über einen Kondensator C4 mit dem nichtinvertierenden Eingang verbunden,
der über eine Parallelschaltung aus einem Kondensator C5 und einem Widerstand R4
mit der Eingangsklemme 10 verbunden ist. Hierbei dient der Kondensator C5 ebenfalls
der Störunterdrückung. Der Ausgang des Differenzverstärkers IC1 liegt über einen
Widerstand R5 an dem nichtinvertierenden Eingang und über einen Kondensator C6 an
dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers IC1; ferner führt ein Widerstand
b von dem Ausgang des Differenzverstärkers IC1 zu der Verbindungsstelle zwischen
dem
Kondensator C3 und dem Widerstand R3 (die Stromversorgung des
Differenzverstärkers IC1 sowie der weiteren aktiven Schaltelemente ist aus Gründen
der Übersichtlichkeit nicht veranschaulicht).
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Der Ausgang des Differenzverstärkers 1C1 liegt schließlich über einen
Widerstand R8 und einen in Serie dazu liegenden Kondensator C7 an der Eingangsklemme
10.
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Die Arbeitsweise des den Bandpaß 21 bildenden aktiven Filters ist
in der Zeitschrift "Elektronik", Jahrgang 1975, Heft 7, Seite 46 ff. beschrieben,
so daß sich eine Erläuterung der Arbeitsweise insoweit erübrigt.
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Die Mittenfrequenz f0 ergibt sich zu:
und die Bandbreite zu:
wobei R = R2 = R7, C = C3 = C6 und RF = R3 ist.
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Der Ausgang des Differenzverstärkers 1C1 liegt über eine Serienschaltung
aus einem Widerstand R8 und einem der Aussiebung von Störungen dienenden Kondensator
C7 an der Eingangsklemme 10. Die Verbindung zwischen dem Widerstand R8 und dem Kondensator
C7 ist an den Eingang des Gleichrichters 22 angeschlossen, der das eingespeiste
Wechselspannungssignal gleichrichtet und - die gewonnene Gleichspannung verstärkt.
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Der Gleichrichter 22 enthält einen Differenzverstärker IC2, dessen
invertierender Eingang über einen Widerstand Rg mit der Verbindungsstelle zwischen
dem Widerstand R8 und dem Kondensator C7 verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang
des Differenzverstärkers IC2 liegt über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand
R10 und einem der Störunterdrückurlg dienenden Kondensator C8 an dem Eingangsanschluß
10. Für die eine Halbwelle des Eingangssignales erfolgt eine Gegenkopplung des Differenzverstärkers
IC2 über eine an seinen Ausgang angeschlossene Serienschaltung aus einer Diode D3
und einem Widerstand R11, die mit dem invertierenden Eingang verbunden ist, während
die andere Halbwelle über eine Serienschaltung aus einer Diode D4 und einem Widerstand
R12 erfolgt, die ebenfalls zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers IC2 und
dessen invertierenden Eingang liegt. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß
die Diode D3 mit ihrer Kathode und die Diode D4 mit ihrer Anode an dem Ausgang des
Differenzverstärkers IC2 angeschlossen ist. Die Verknüpfungsstelle zwischen dem
Widerstand R11 und der Diode D3 speist über einen Widerstand R13 den invertierenden
Eingang eines nachgeschalteten Differenzverstärkers IC3, der insgesamt als Summierer
geschaltet ist. Die zweite der Ausgangsspannung von R13 hinzuzuaddierende Spannung
wird an der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand R8 und dem Kondensator C7
abgegriffen und über einen Widerstand R13 ebenfalls dem intervertierenden Eingang
des Differenzverstärkers IC3 zugeführt. Der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers
IC3 liegt zur Driftkompensation über einen Widerstand R15 an dar Eingangsklemme
10, während die Gegenkopplung über einen entsprechend bemessenen Widerstand R16
erfolgt, der den Ausgang des Differenzverstärkers IC3 mit dem invertierenden Eingang
verbindet.
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Die Dimensionierung und die Wirkungsweise dieses Vdllwellengleichrichters
ist beispielsweise bei U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 3. Auflage,
Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, Seite 262 ff. beschrieben.
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Das Ausgangssignal des Gleichrichters 22 bzw. des Differenzverstärkers
IC3 liegt über einen Längswiderstand R17 an einem Eingang des Komparators 24, der
über einen Kondensator Cg mit der Eingangsklemme 10 verbunden ist und dessen anderer
Eingang mit der Referenzspannung Uref beaufschlagt ist. An der Verbindungsstelle
zwischen dem Kondensator Cg und dem Widerstand R17 liegt ein Widerstand R18, der
anderenends an einem Sperreingang 30 liegt, über den zum Sperren der Schaltung 8
eine negative Spannung einspeisbar ist. Die Referenzspannung Uref des Komparators
24 wird beispielsweise so eingestellt, daß das Ausgangssignal des Komparators den
Pegel logisch Eins bzw. den H-Pegel aufweist, wenn der Gleichrichter 22 kein Ausgangssignal
abgibt, weil an den Eingangsklemmen 9 und 10 kein niederfrequentes Signal anliegt.
Sobald in die Eingangsklemme 9 und 10 ein niederfrequentes Eingangssignal mit einer
Frequenz zwischen 0,5 Hz und 5 Hz eingespeist wird, gibt der Gleichrichter 22 eine
positive Spannung ab, so daß das Ausgangssignal des Komparators 24 auf den Pegel
logisch Null bzw. den L-Pegel umschaltet, wenn gleichzeitig an dem Sperreingang
30 eine Spannung von O V anliegt. R18 und Cg bewirken zusammen eine Verzögerung
der Freigabe, so daß Störungen unmittelbar nach dem Einschalten des Bremsstromes
nicht dazu führen, daß der Komparator 24 umschaltet, da zunächst der Kondensator
Cg auf 0 V aufgeladen werden muß.
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Zum Bremsen des Motors wird die Betriebswechselspannung abgeschaltet
und der Bremsstrom eingeschaltet. Gleichzeitig wird über den Eingang 30 die Uberwachungsschaltung
8
freigegeben und nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit, die
sich aus der Zeitkonstanten durch den Widerstand R17 und dem Kondensator Cg ergibt1
bereit. Wenn jetzt das niederfrequente Signal an den Eingangsanschlüssen 9 und 10
auftritt, wird es in dem Bandpaß 21 herausgefiltert und in dem Gleichrichter 22
gleichgerichtet und gegebenenfalls verstärkt. Das gleichgerichtete Signal lädt über
den Widerstand R17 den Kondensator Cg auf. Verhältnismäßig schnell erreicht die
Spannung an dem Kondensator Cg einen Wert, so daß der Komparator umschaltet und
solange umgeschaltet bleibt wie das niederfrequente Signal an den Eingangsanschlüssen
9, 10 anliegt. Wenn die Frequenz des niederfrequenten Signales relativ zu der Zeitkonstanten
von R17 und Cg niedrig ist, können an dem Ausgang des Komparators 24 mehrere Impulse
nacheinander auftreten.
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Das so gewonnene Digitalsignal gelangt in den Schalter treiber 26,
der von einem üblichen Aufbau ist und deswegen nicht weiter beschrieben zu werden
braucht.
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Abhängig, zu welchem Zeitpunkt nunmehr die Schaltung 8 den Bremsstrom
tatsächlich abschalten soll, sind an den Komparator 24 unterschiedliche Verzögerungsschaltungen
angeschlossen. Bei kleinen Motoren beispielsweise kann der Bremsstrom bereits beim
Auftreten des niederfrequenten Signales abgeschaltet werden, da die restliche kinetische
Energie, die sich durch eine Pendelbewegung des Ankers im Bremsfeld bemerkbar macht,
durch die Lagerreibung gebremst wird. In diesem Falle ist keine Verzögerungsschaltung
erforderlich.
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Wenn dagegen der Bremsstrom nach einer festen vorbestimmten Zeit nach
dem Auftreten des niederfrequenten Signales abgeschaltet werden soll, indem nach
einer bestimmten Verzögerungszeit ein Impuls definierter Länge abgegeben
werden
soll, kann dem Komparator 24 eine Verzögerungsschaltung nachgeschaltet werden, wie
sie in Fig. 5 gezeigt ist.
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Die Verzögerungsschaltung nach Fig. 5 enthält zwei nicht retriggerbare,
über die negative Flanke getriggerte Monoflops, wie sie beispielsweise unter der
Bezeichnung SN 74121 erhältlich sind. Der invertierende Eingang des Monoflops MF1
ist an dem Ausgang des Komparators 24 angeschlossen, während der Ausgang Q des Monoflops
MF1 an dem invertierenden Eingang des Monoflops MF2 liegt. An den Ausgängen Q bzw.
Q des Monoflops MF2 ist der nachfolgende Schaltertreiber 26 angeschlossen. Die Zeitkonstante
des Monoflops MF1 entspricht der gewünschten Verzögerungszeit, während die Zeitkonstante
des Monoflops MF2 der gewünschten Impulsbreite entspricht.
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Sobald die Ausgangsspannung des Komparators 24 von dem H-Pegel auf
den L-Pegel umschaltet, triggert das erste Monoflop MF1, dessen Ausgang Q infolge
des Eingangssignales den Zustand logisch Eins bzw. den H-Pegel annimmt. Da das an
den Q-Ausgang des Monoflops MF1 angeschlossene Monoflop MF2 ebenfalls durch die
negative Flanke getriggert wird, entsteht durch diesen Pegelübergang keine Änderung
des Ausgangszustandes von MF2. Erst wenn MF1 nach einer vorbestimmten Zeit, die
unabhängig von der Zahl der Eingangsimpulse ist, in den Zustand zurückkehrt, bei
dem der Ausgang auf logisch Null liegt, wird das Monoflop MF2 getriggert und gibt
an dem Q- bzw. Ausgang einen Impuls ab, der durch die Zeitkonstante bestimmt ist,
die sich aus der äußeren Beschaltung des Monoflops MF2 ergibt.
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Es ist festgestellt worden, daß bei bestimmten Motoren an dem Ausgang
des Komparators 24 mehrere Impulse nacheinander auftreten. Wenn hierbei der Schaltertreiber
26 lediglich durch das letzte Rechtecksignal des Komparators 24
ausgelöst
werden soll, das praktisch der letzten halbwelle des niederfrequenten Eingangssignales
entspricht, kann für das Monoflop MF1 ein retriggerbares Monoflop verwendet werden,
das beispielsweise unter der Bezeichnung SN 74122 erhältlich ist. Dieses Monoflop
wird durch jede negative Flanke erneut getriggert, so daß die Verzögerungszeit erst
nach dem Auftreten der letzten negativen Flanke zum Tragen kommt.
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Um mit einem derartigen Flipflop die gewünschte Verzögerung zu erreichen,
wird die Zeitkonstante des Monoflops MF1 so bemessen, daß es auch während der kurzen
ins Positive gehenden Rechteckimpulse des Ausgangssignales des Komparators 24 beim
Bremsen des obenerwähnten Motors getriggert bleibt . Damit wird an d Monoflop MF2
kein Impuls weitergeleitet und das Monoflop MF2 nicht getriggert. Erst wenn die
letzte negative Flanke des Ausgangssignals des Komparators 24 aufgetreten ist, was
gleichbedeutend ist mit der letzten Halb-Schwingung des niederfrequenten Signales,
kippt nach der vorbestimmten Zeit das Monoflop MF in den Ruhezustand zurück und
gibt einen Impuls mit einer negativen Flanke an das Monoflop MF2 ab, das daraufhin
das Steuersignal für den Schaltertreiber 26 liefert.
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Die letztgenannte Variante der Schaltverzögerung 25 weist den Vorteil
auf, daß auch unter ungünstigen Verhältnissen, bei denen der Kopparator mehrere
Impulse abgibt, keine lange, fest vorgegebene Verzögerungszeit für den Schaltimpuls
eingestellt werden muß, die für die ungünstigste Belastung des Asynchronmotors bemessen
ist. Vielmehr bleibt bei dieser Variante der Bremsstrom solange eingeschaltet, wie
auch das niederfrequente Signal an den Eingangsklemmen 9 9 und 10 ansteht, was darauf
hinweist, daß sich der Anker noch bewegt.
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Das Verfahren zum Bremsen eines Asynchronmotors kann auch bei Zweiphasenasynchronmotoren
und bei Asynchronmotoren mit Hilfswicklung verwendet werden.
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Anstatt die Spannung an einer nicht mit dem Bremsstrom beaufschlagten
Teilwicklung des Asynchronmotors zu überwachen, kann auch der in die Wicklung 2
eingespeiste Bremsstrom zur Überwachung herangezogen- werden, bei dem eine niederfrequente
Stromänderung zu beobachten ist, wenn die kinetische Energie des Ankers nahezu vollständig
verzehrt ist. Hierzu ist es beispielsweise möglich, in dem Bremsstromkreis einen
kleinen Widerstand einzuschalten, an dem eine dem Bremsstromproportionale Span---nung
abfällt. Die Uberwachungsschaltung 8 wird in diesem Falle mit ihren Eingangsklemmen
9 und 10 parallel zu dem im Bremsstromkreis liegenden Widerstand geschaltet.