DE3118885A1

DE3118885A1 - Elektrowerkzeug mit einer anordnung zur vollwellensteuerung

Info

Publication number: DE3118885A1
Application number: DE19813118885
Authority: DE
Inventors: Otto Dr.-Ing. 7312 Kirchheim Wolf
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE3118885C2

Description

Elektrowerkzeug mit einer Anordnung zur
Vollwellensteuerung Es ist eine Uberlastungsschutzschaltung zum Unterbrechen der Energie zufuhr an einen Verbraucher bei wahrgenommener Überlastung desselben bekannt, die einen im Stromkreis mit dem Verbraucher liegenden Thyristor enthält, der je nach seinen teitungszustand die Stromzufuhr an den Verbraucher herstell.t oder unterbricht, in der Weise, daß eine Anordnung mit einem den Strom des Verbrauchers wahrnehmenden, an die Steuerelektrode des Thyristors angeschlossenen Fühlerelement vorgesehen ist, wobei das Fühlerelement durch seinen Zustand den teitungszustand des Thyristors bestimmt, derart, daß die Stromzufuhr zum Verbraucher unterbrochen wird, wenn das Fühlerelement einen Uberlastungszustand wahrnimmt (DE-OS 2 032 632).
Abgesehen davon, daß eine derartige Uberlastungsschutz schaltung darauf beschränkt ist, daß der Thyristor bzw.
der Triac bei Überlastung des Verbrauchers zugleich für beide Halbwellen in den nichtleitenden Zustand geschaltet wird, ist hierbei ein besonderes Wärmeableitelement erforderlich, das ständig vom Betriebsstrom des Verbrauchers oder von einem Teil des Betriebsstroms durchflossen wird, so daß ständig zusätzliche Wärmeverluste entstehen.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Elektrowerkzeug mit einer Anordnung zur Vollwellensteuerung, die aus zwei antiparallel geschalteten, gesteuerten Thyristoren besteht, mit einem Uberlastungsschutz auszustatten, der einerseits keiner stromdurchflossenen und damit verlustbehafteten Wärmeableitelemente bedarf und zum andern selbstätig die Stromzufuhr zum Verbraucher entsprechend dem jeweiligen Delastungszustand steuert.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem der beiden Thyristoren eine separate Steuerung zugeordnet ist, und daß wenigstens eine der beiden Steuerungen ein wärmesensitives Element enthält, das in wärmeschlüssiger Verbindung mit dem aktiven Teil des Antriebsmotors steht.
Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß der über das wärmesensit.ive Element gesteuerte Thyristor beispielsweise bei hohem Widerstand dieses Elements unmittelbar nach Beginn einer jeden entsprechenden Wechselspannungshalbwelle durchschaltet, bei geringer werdendem Widerstand des wärmeempfindlichen Elements hingegen der Stromflußwinkel laufend kleiner wird, bis der Thyristor schließlich bei entsprechend kleinem Widerstand des Elements nicht mehr zündet und somit das Elektrowerkzeug nur noch im Halbwellenbetrieb arbeitet.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist in beiden Steuerungen ein wärmeemofindliches Element vorgesehen und die beiden wärmeempfindlichen Elemente sind hinsichtlich ihres Widerstandsverhaltens so aufeinander abgestimmt, daß sich bei gegen Null gehendem Stromflußwinkel in der einen Wechselsparnungshalbwelle der Einschaltzeitpunkt des Thyristors für die andere Wrechselspannungshalbwelle mit zunehniender Erwärmung des aktiven Teils des Motors in Richtung geringer werdenden Stromflußwinkels hin verschiebt.
Insbesondere besteht auch die Möglichkeit, das eine wärmeempfindliche Element dem Statorblechpaket und das andere Element der Wicklung in wärmeschlüssiger Verbindung zuzuordnen. Gegebenenfalls können auch mehrere wärmeempfindliche Elemente je Steuerung vorgesehen sein, gegebenenfalls auch mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten (Heißleiter, Kaltleiter).
Die Erfindung wird im nachstehenden an Hand einer beispeilsweisen Schaltanordnung erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltanordnung, Fig. 2 eine beispielsweise Ausbildung der Steuerkreise.
In den beiden Schaltbildern sind mit 1 und 2 zwei an Netzwechselspannung liegende antiparallel geschaltete Thyristoren, mit 3 und 4 die jeweils zugehörigen Steuerungen und mit 5 der beispielsweise als Universalmotor ausgebildete Antriebsmotor bezeichnet.
Bei den in Big.2 im Prinzip dargestellten Steuerschaltungen enthält die Steuerschaltung 3 eine Diode 6, einen Einstellwiderstand 7, einen Heißleiter 8, eine als Glimmröhre ausgebildete Kippdiode 9 und einen Kondensator 10.
Während der positiven Halbwelle der Speisespannung wird der Kondensator 10 über die Diode 6, den Einstellwiderstand 7, den Heißleiter 8 und den Lastwiderstand in Form des Antriebsmotors 5 aufgeladen. Sobald die Kondensatorspannung den Cündwert der Glimmröhrenspannung erreicht hat, entlädt sich der Eondensator 10 vom Zündwert auf den Brennwert der Glimmröhrenspannung und der Thyristor 1 wird durch den für ihn positiven Ladeimpuls in den Durchlaßzustand geschaltet.
Anstelle einer Glimmröhre kann auch eine Halbleiter-Triggerdiode benutzt werden, gegebenenfalls auch ein Diac, obwohl in diesem Fall ein Kippen nur in einer Richtung bzw. für eine Polung ausgenutzt werden würde.
Stromflußwinkel und Verzö qerungszeit können mittels bzw.
des Widerstands 7 verändert/auf einen definierten Wert eingestellt werden.
Ab Erreichen einer bestimmten, vorher festgelegten Temperatur des aktiven Teils des Antriebsmotors 5, beispielsweise des Ankerblechpakets, und damit nach entsprechender Erwärmung des Heißleiters 8, wird der Stromflußwinkel, sofern die Temperatur des aktiven Motorteils weiter anste.igt, selbsttätig und zunehmend kleiner, da der Widerstand. des Heißleiters ebenfalls fortlaufend geringer wird. Bei Erreichen eines oberen Temperaturgrenzwerts erfolgt kein Starten des Thyristors 1 mehr, so daß dem Antriebsmotor diese Halbwelle der Wechselspannung nicht mehr zugeführt wird.
Der Antriebsmotor wird in diesem Fall vom Thyristor 2 nur noch mit der anderen Halbwelle der Speisespannung weiter -betrieben. Dementsprechend geht die Motorleistung zurück, desgleichen im Normalfall die Temperatur des aktiven Motorteils. Bei entsprechender Abkühlung des Motors wird der Stromdurchgang durch den Thyristor 1 wieder gestartet und, sofern die Abkühlung weiter zurückgeht, der Stromflußwinkel zunehmend größer.
Die Steuerung des Thyristors 2 in den Durchlaßzustand erfolgt im Falle der Steueranordnung 4 auf dieselbe Weise wie im Falle der Steueranordnung 3. Der Stromflußwinkel sowie die Verzögerungszeit sind mittels des Widerstands 11 einstell- bzw. veränderbar. Kondensator und Kippdiode sind hier mit 12 und 13 bezeichnet.
Gegebenenfalls kann auch im Steuerkreis 4 ein wärmeempfindliches Element 14 vorgesehen sein. Beispielsweise kann das wärmeempfindliche Element 8 dem Statorblechpaket und das wärmeempfindliche Element 14 der Wicklung wärmeschlüssig zugeordnet werden, wodurch gewissermaßen ein redundanter tberlastschutz erreicht wird.
Die beiden wärmeempfindlichen Elemente können hinsichtlich ihres Widerstandsverhaltens so aufeinander abgestimmt sein, daß sich bei gegen Null gehendem Stromflußwinkel im einen Steuerkreis der Einschaltzeitpunkt des Thyristors im anderen Steuerkreis mit zunehmender Erwärmung des aktiven Teils des Motores in Richtung geringer werdenden Stromflußwinkels verschiebt. Sollte sich aus irgendwelchen Gründen kein Abkühleffekt im Motor einstellen und die Temperatur im Motor weiter ansteigen, so wird die Stromzufuhr zum Motor infolge Sperrens beider Steuerkreise schließlich ganz unterbrochen. Die Thyristoren bzw. zunächst der eine oder andere Thyristor zünden dann erst wieder, wenn die Abkühlung hinreichend weit fortgeschritten ist. Es besteht auch die Möglichkeit, das Starten des Stromdurchgangs durch den einen oder anderen der beiden antiparallel geschalteten Thyristoren 1,2 durch einen Kleinleistungsthyristor zu bewirken.
In bestimmten Fällen kann es sich als vorteilhaft erweisen, in der einen der beiden Steueranordnungen ein wärmeempfindliches Element mit positivem und in der anderen Steueranordnung ein solches mit negativem Tempe raturkoeffizienten zu verwenden.
Die Feldwicklung des Ant@@ebsmotors ist mit 15 bezeichnet.

Claims

Patentansprüche 1. Elektrowerkzeug mit einer Anordnung zur Vollwellensteuerung, bestehend aus zwei antiparallel geschalteten, gesteuerten hyristoren, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden Uhyristoren eine separate Steuerung zugeordnet ist, und daß wenigstens eine der beiden Steuerungen ein wärmesensitives Element enthält, das in wärme schlüssiger Verbindung mit dem aktiven Teil des Antriebsmotors steht.
2. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmesensitive Element ein Heizleiter ist.
3. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmesensitive Element ein Kaltleiter ist.
4. Elektrowerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmesensitive Element ein Anzeigeelement in Form einer Leuchtdiode, eines Flüssigkristalls oder dgl.

beeinflußt.
5. Elektrowerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Steuerungen ein wärmeempfindliches Element vorgesehen ist und die beiden Elemente hinsichtlich ihres Widerstandsverhaltens so aufeinander abgestimmt sind, daß sich bei gegen Null gehendem Stromflußwinkel in der einen Wechselspanpunrhalbwelle der Einschaltzeitpunkt des Thyristors für die andere Wechselspannungshalbwelle mit zunehmender Erwärmung des aktiven Teils des Motors in Richtung geringer werdenden Stromflußwi.nkels hin verschiebt.
6. Elektrowerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine wärme empfindliche Element mit dem Statorblechpalcet und das andere wärmesensitive Element mit der Wicklung in wärmeschlüssiger Verbindung steht.
7. Elektrowerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von wärineempfindlichen Elementen mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten in den beiden Steuerungen oder in einer Steuerung.