DE3035185A1 - Anordnung zur widerstandsbremsung eines kollektormotors - Google Patents

Description

• Beschreibung:
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der im Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. des Nebenanspruches 5 bezeichneten und nach der DE-AS 2 002 768 bekannten Art.
• Wenn solche Motoren zum Antrieb von Elektrowerkzeugen wie Eettensägen, Rasenmäher oder Heckenscheren dienen, deren laufende Schneidwerkzeuge eine Verletzungsgefahr bieten, ist es zweckmäßi, den Motor nach der Abschaltung vom Netz sofort dadurch abzubremsen, daß die kinetische Energie des Antriebs in den Widerständen des Motors und ggf. in äußeren Bremswiderständen abgebaut wird.
• Im bekannten Fall wird durch einen in den Bremsstromkreis geschalteten Ohmschen Widerstand -verhindert, daß bei Beginn der Bremsung unzulässig hohe Ströme fließen. Dieser Widerstand erhöht jedoch das Risiko, daß kn gewissen Fällen überhaupt keine Bremsung erfolgt. Darüberhinaus wird der Bremsvorgang erheblich verlangsamt. Im unteren Drehzahlbcreich sezt die Bremsung zu früh aus.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabezugrunde, die bekannte Anordnung so zu gestalten, daß zwar hohe Ströme bei Beginn der Bremsung vermieden werden, daß sich aber dennoch eine kurze Bremszeit und ein kräftiges Bremsmoment bis hin zu möglichst niedrigen Restdrehzahlen ergeben.
• Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die in den Anspnichen 1 oder 5 gekennzeichneten Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Die Erfindung wird an Rand der in den Zeichnungen dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiele erläutert.
• Fig. 1 zeigt ein Schaltungsbeispiel zur Abbremsung eines Universalmotors für Kettensägen.
• Fi. 2 zeigt ein anderes Schaltungsbeispiel.
• Fig. 3 zeigt Stromkennlinien, welche an einem gemäß Fig. 1 geschalteten Motor gemessen wurden.
• Inden Figuren 1 und 2 sind Universalmotoren dargestellt, welche einen Anker 1 und eine Feldwicklung 2 aufweisen, welche über Klemmen 3 und 4 an eine Wechselspannung angeschlossen sind. Die gemeinsam zu betätigenden Umschalter 5 und 6 sind voll ausgezogen in der Betriebsstellung und gestrichelt in der Bremsstellung dargestellt.
• In Fig. 1 wird der Anker 1 beim Bremsbetrieb über die in Umkehrrichtung geschaltete Feldwicklung 2 und den NDC-Widerstand nach Trennung vom Netz kurzgeschlossen. In Fig. 2 wird der Anker 1 beim Bremsbetrieb direkt über die in Umkehrrichtun geschaltete Feldwicklung 2 kurzgeschlossen. Gleichzeitig wird ein PTC-Widerstand 8 der Feld wicklung 2 parallel geschaltet.
• Der NTC-Widerstand 7 ist so großgwählt, daß der bei Beginn der Bremsung fließende Strom den zulässigen Wert nicht überschreitet. Daraufhin ist seine thermische Kapazität, gemessen in Joule/OK, so niedrig zu bemessen (kleines Volumen), daß er 90% seiner Endtemperatur spätestens nach Ablauf der halben Bremszeitaauer erreicht. Da der NUC-Widerstand im Bereich seiner Endtemperatur einen sehr niedrigen Widerstand hat, erzielt man nach gemildeter Anfangsbremsung eine intensivere Bremsung bis zu niedrigen Drehzahlen, welche dann durch die reibung endgültig bis zum Stillstand gebremst werden.
• Die vorteilhafte Wirkung des NUC-Widerstandes wird an Hand der Fig. 3 erläutert, welche Kennlinien des Stromes I über der Bremszeit t zeigt. Die Kennlinie 9 wurde an einem gemäß Fig 1 geschalteten Motor zum Antrieb einer Kettensäge i,Uaessen, jedoch bei kurzgeschlossenem NTC-Widerstand .7. Dabei ergeben sich extrem hohe Ströme bei Beginn der Bremsung, welche ein Rundfeuer am Kollektor verursachten. Nach Einschalten des NTC-Widerstandes 7 ergab sich die Kennlinie 9. Der Maximalstrom ist auf einen Wert verringert, welcher für den Motor unschädlich ist. Die Bremszeit hat sich lediglich etwa verdoppelt.
• Hätte man stattdessen zur Strombegrenzung in bekannter Weise einen Festwiderstand in der Größenordnung des Kaltwidertandes des NiC-Widerstandes eingeschaltet, hätte sich eine vielfach längere Bremszeit ergeben.
• Der tEC-Widerstand wurde im Luftstrom des Universalmotors angeordnet, damit er nach Wiedereinschaltung des Motors schnell und rechtzeitig vor einer nächsten Bremsung wieder abkühlt.
• Wegen des erforderlichen schnellen Temperaturanstieges können infolge der ungleichmäßigen Erwärmung mechanische Spannungen im NTC-Widerstand entstehen. Damit diese nicht zur Zerstörung des NUC-Widerstandes führen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dessen Abmessungen senkrecht zu seiner Stromrichtu.ii kleiner als 18 mm zu wählen.
• Einen ähnlichen Stromverlauf wie die Kennlinie 10 in Fig. 3 erhält man mit einer Schaltung nach Fig. 2. Der PTC-Widerstand 8 hat zu Beginn der Bremsung einen niedrigen Widerstand und führt an der Feldwicklung 2 einenerheblichen Teil des Ankerstroms vorbei. Wegen dieser Feldschwächung fließt ein verringerter Ankerstrom. Nach kurzer Zeit hat sich der eine geringe Wärmekapazität aufweisende P2C-Widerstand nahezu auf seine Endtemperatur erwärmt und einen sehr hohen Widerstand angenommen.
• Dann können sich die Bremsströme im unteren Drehzahlbereich wieder voll ausbilden, da der gesamte Ankerstrom nurunehr auch als Erregerstrom wirksam ist.
• Beispielsweise bei einer Kettensäge ist in gewissen Fällen eine möglichst schnelle Notbremsung erwünscht. Ein solcher Fall tritt ein, wenn die Kettensäge zurückschlägt in Richtung auf die Bedienungsperson. Um dann einen sofortigen Stillstand der Säge zu erreichen, kann eine zweite Schalt einrichtung vorgesehen sein-, welche nur in seltenen Notfällen unabhängig von der ersten Schalteinrichtung vorzugsweise automatisch anspricht und eine Hochstrom-Bremsung bewirkt. Dabei ist entweder im Falle der Schaltung nach Fig. 1 der NUC-Widerstand überbrückt oder nach Fig. 2 der PUC-Widerstand unterbrochen.
• X,e Anwendung der Erfindung ist keineswegs auf in den Ausführungsbeispielen vorgesehene Universalmotoren beschränkt, sie ist ebensogut für Gleich- und Wechselstrommotoren geeinet. Eine Lösung unter Verwendung eines NTC-Widerstahdes ist anwendbar für Reihenschlußmotoren, Nebenschlußmotoren, fremderregte Motoren und permanentmagnetisch erregte Motoren, während die Schaltung nach Fig. 2 mit einem PTC-Widerstand für Reihenschlußmotoren geeignet ist.

Claims (5)

1. Titel: Anordnung zur Widerstandsbremsung eines Kollektormotors Patentansprüche: U Anordnung zur Widerstandsbremsung eines Kollektormotors mit einer ersten Schalteinrichtung, welche den Anker, f.

   in Reihenschaltung mit einem Teil der Feldwicklung, über ein Strombegrenzungselement kurzschließt, d a d <1 u r c h g e -.

   k e n n z e i c h n e t , daß das Strombegrenzungselement ein NTC-Widerstand (7) ist, dessen Widerstand und Wärmekapazität derart gewählt sind, daß er 90% seiner Maximaltemperatur nach höchstens 50% der Bremszeit vom Abschalten bis zum Stillstand des Kollektormotors erreicht (Fig. 1).
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d <1 u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der NDC-Widerstand (7) im Kühlluftstrom des Xollektormotors angeordnet ist.
3. 3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d d -r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abmessungen des NTC-Widerstandes (7) senkrecht zu seiner Stromrichtung kleiner als 18 mm sind.
4. 4. Anordnung zur Widerstandsbremsung eines Reihenschluß-Xollektormotors mit einer ersten Schalteinrichtung, welche den Anker in Reihenschaltung mit zumindest einem Teil seiner Feldwicklung kurzschließt, da dur c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß dem in der Bremsschaltung zum Anker in Reihe geschaltete Teil der Feldwicklung beim Bremsbetrieb ein PTC-Widerstand (8) parallel geschaltet ist, dessen Widerstand und Wärmekapazität derart gewählt sind, daß er 90% seiner Maximaltemperatur nach höchstens 50% seiner Bremszeit vom Abschalten bis zum Stillstand des Reihenschluß-Kollektormotors erreicht (Fig. 2).
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine zweite, von der ersten unabhängig betätigbare Schalteinrichtung vorgesehen ist, welche beim Bremsbetrieb den NTC-Widerstand (7) überbrückt bzw. den PTCWiderstand (8) unterbricht.