DE3333102A1 - Schaltungsanordnung zur steuerung eines elektromagnetischen stellgliedes mit hoher induktivitaet fuer textilmaschinen - Google Patents

Description

Titel der Erfindung

Schaltungsanordnung zur Steuerung eines elektromagnetischen Stellgliedes mit hoher Induktivität für Textilmaschinen

■Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines elektromagnetischen Stellgliedes mit hoher Induktivität für Textilmaschinen, welches aus einer Gleichspannungsquelle mit einem Vielfachen der Uenngleichspannung des elektromagnetischen Stellgliedes gespeist wird» Derartige Schaltungen sind u.a· anwendbar zur Steuerung von elektromagnetischen Kupplungen oder Bremsen der Hauptantriebe von Doppelteppich-Webmaschinen·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der DE-OS 1 763 036 ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Erregung der Bremsspule einer Bremse bekannt, bei der eine Stromversorgung über eine Schaltungsanordnung eine Bremsspule zur Bremslüftung schnell erregen soll und bei der zur schnellen Abschaltung der Erregung der Spulenstrom nach der Erregung begrenzt wird» Die Erregung der Bremsspule erfolgt hier mit dem von der Wechselstromquelle gelieferten und mit einer Diode gleichgerichteten iiennstrom* Wenn die Bremsspule voll erregt ist, öffnet ein stromempfindliches Relais die Kontakte des bisherigen Strompfades, so daß gleichzeitig damit ein Widerstand in den Stromkreis eingeschaltet wird· Der Widerstand setzt den Strom der Stromversorgung gerade so weit herab, daß die Bremsspule erregt bleibt* Soll die Erregung der Bremsspule abgeschaltefc werden, so wird über ein Relais ein Widerstand in die geschlossene Schleife mit der Bremsspule eingeschaltet, der den Entladungs-

stromweg für die Bremsspule darstellt, und die gespeicherte Energie in Wärme umsetzt· .Auf diese Weise wird ein rasches Entladen der Bremsspule ermöglicht. Der Nachteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß die Erregung der Bremsspule mit dem lennstrom zu träge ist· Die Relais ermöglichen nur ein dauerverlustbehaftetes Umschalten· Die Gewährleistung des Haltestromes durch einen Widerstand bedeutet über die gesamte Haltestromeinschaltdauer Energieverluste* Ebenso ist die Schnellentregung über einen Widerstand verlustbehaftet und für besondere Anwendungsfälle zu träge·

Zweck der Erfindung

Die Erfindung bezweckt eine beschleunigte und verlustarme Erregung und Entregung eines elektromagnetischen Stellgliedes· mit hoher Induktivität für Textilmaschinen«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Steuerung dieses Stellgliedes so auszubilden, daß sie eine Übererregung ermöglicht, daß sie desweiteren den Abbau des Übererregungsstromes zum Haltestrom sowie die Schnellentregung ohne Vernichtung der Energie über Widerstände und kontaktlos ermöglicht«

Erfindungsgemäß dient bei durch die Steuerung geöffneter Hochspannungsschalttransistoreinheit je nach dem Ladungszustand des Speicherzweiges , bei ungeladenem Speicherzweig ein Strompfad über die in Reihe liegende Spannungsquelle, den Diodenzweig, das Stellglied, die Strommeßeinrichtung, die Hochspannungsschalttransistoreinheit, dagegen dient bei geladenem Speicherzweig ein Strompfad über die in Reihe liegende Spannungsquelle, über den Speicherzweig, über den durchgesteuerten Freilaufthyristorzweig zum Stellglied· Bei durch die Steuerung gesperrter Hochspannungs~ schalttransistoreinheit ist der Strompfad von dem in Reihe liegenden Stellglied, der Strommeßelnrichtung, dem Diodenzweig und durch die Durchsteuerung oder Sperrung des Freilaufthyristorzweiges mit der Steuerung, wahlweise entweder von dem Freilauf-

thyristorzweig oder dem Speicherzweig und dem Diodenzweig sowie dem Stellglied gebildet· Bei wiederholtem Einschaltvorgang des Stellgliedes bilden in einer erfindungsgemäßen Ausbildung die Spannungsquelle, der geladene Speicherzweig, der von der Steuerung durchgesteuerte Preilaufthyristorzweig einen Strompfad zum Stellglied, in dem sie in Reihe liegen·

Zur Aufrechterhaltung eines stetigen Stromflußes im erregten Stellglied von einem oberen Wert zu einem unteren Wert, dient in einer erfindungsgemäßen Ausbildung bei durch die Steuerung gesperrter Hochspannungsschalttraneistoreinheit der Strompfad über die in Reihe liegende Strommeßeinrichtung, den Diodenzweig und den von der Steuerung nicht gesperrten Preilaufthyristorzweig·

Zur Schnellentregung des Stellgliedes dient in einer Ausgestaltung der Erfindung, bei durch die Steuerung gesperrter Hochspannungsschalttransistoreinheit und gesperrtem Preilaufthyristorzweig, der Strompfad über die in Reihe liegende Strommeßeintwrichtung, den Diodenzweig, den Speicherzweig und einen zweiten Diodenzweig·

Schließlich besteht eine erfindungsgemäße Ausbildung darin, daß der Speicherzweig durch einen Speicherkondensator gebildet ist·

Ausführungsbeispiel

An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden* In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig, 1: ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung eines elektromagnetischen Stellgliedes,
Pig· 2: ein Strom-Zeit-Diagramm des Er- und Entregungsverlaufes.

Die dargestellte Schaltungsanordnung dient der Steuerung von elektromagnetischen Stellgliedern mit hoher Induktivität· Da3 Stellglied 1 kann z· B· die Spule einer elektromagnetischen Kupplung oder Bremse für den Antrieb einer Doppelteppich-Web-

maschine sein. Zur Gewährleistung der Schnellerregung des Stellgliedes 1 hat die Spannungaquelle 2 ein Vielfaches der Uenngleichspannung des Stellgliedes 1· Bei der erstmaligen Einschaltung des Stellgliedes 1 ist die Spannungsquelle 2 über den Strompfad 3 und den Diodenzweig 4 mit dem Stellglied 1 verbunden. Das Stellglied 1 steht über den Strompfad 5 mit der Strommeßeinrichtung 6 in Verbindung, Der ,Ausgang 7 der Strommeßeinrichtung 6 ist zu der Hochspannungsschalttransistoreinheit 8 geführt· Der Ausgang der Hochspannungsschalttransistoreinheit 8 führt zur Spannungsquelle zurück·

Die Steuerleitung 9 der Strommeßeinrichtung 6 ist mit der Steuerung 10 gekoppelt· Über die Steuerleitung 11 ist die Hochspannungsschalttransistoreinheit 8 durch die Steuerung 10 ansteuerbar· Zur Ein- und Ausschaltung des Stellgliedes 1 ist die Steuerung 10 über die Steuerleitung 12 galvanisch getrennt mit der Ein/Aus-Einheit 13 verbunden. Die Ein/Aus-Einheit 13 kann im einfachsten Pail ein Schalter sein, kann aber auch eine speicherprogrammierbare Logik darstellen· Im vorliegenden Pail wird eine TTL-Logik als Ein/Aüs-Einheit verwendet· Nach der Übererregungssteuerung mit der beschriebenen Schaltungsanordnung ist die Anordnung zur Steuerung der Stetigkeit des Haltestroms I_H η+ im erregten Stellglied 1, der sogenannte Schaltbetrieb, zu beschreiben· Da die Übererregung (Pig. 3 ¹Ub₈^₁. ) abgeschlossen ist, schaltet die Steuerung 10 die Hochspannungsschalttransistoreinheit 8 ab· Das Stellglied 1 befindet sich damit in einem geschlossenen Strompfad über die in Reihe liegende Strommeßeinrichtung 6, den Ausgang 7, die Leitung 14, den Diodenzweig 15, den durchgesteuerten Preilaufthyristorzweig 17, die Leitung 18, das Stellglied 1. Dieser geschlossene Strompfad bildet einen Freilauf» Das Erreichen der oberen und unteren Grenzwerte des Haltestromes wird von der Strommeßeinrichtung β der Steuerung 10 über die Steuerleitung 9 mitgeteilt· Die von der Steuerung 10 darauf ermittelten Steuerbefehle werden über die Steuerleitung 11 in die Hochspannungsschalttransistoreinheit 8 geschickt· Diese schaltet den bei der Übererregungssteuerung beschriebenen Strompfad zu oder ab· Nach Beendigung des Schaltbetriebes wird mit einem Ein/Aussignal aus der Ein/ AuswEinheit 13 die Schnellentregung des Stellgliedes 1 eingeleitet. '

Die Steuerung 10 verhindert mit einem Steuerimpuls in der Steuerleitung 16 ein erneutes Zünden des Freilaufthyristorzweiges 17, die Hochleistungsschalttransistoreinheit 8 ist gesperrt· Damit bildet das in Reihe liegende Stellglied 1, die Strommeßeinrichtung 6, der Diodenzweig 15, der Speicherzweig 19, der Diodenzweig 4, die Leitung 18 zum Stellglied 1 einen weiteren geschlossenen Strompfad· Der Speicherzweig 19 wird von einem Elektrolytkondensator mit hoher Spannungsfestigkeit gebildet· Die erforderliche Speicherkapazität hängt von der Spannungsfestigkeit und von der Größe der Induktivität des Stellgliedes 1 ab. In diesem Strompfad verhindert der Diodenzweig 4 bei wiederholtem Einschaltvorgang und dabei geladenem Speicherzweig 19 die Kurzschlußentladung des Speicherzweiges 19 und der Diodenzweig 15 verhindert in den Durchschaltphasen der Hochspannungsschal ttransistoreinheit 8 die negative Aufladung des Speicherzweiges 1-9·

Der Betrieb der Schaltungsanordnung beginnt mit einem E/A-Signal aus der Ein/ius-Einheit 13· Die einsetzende Schnellerregung des Stellgliedes 1 mit einer Speisespannung, die ein Vielfaches der Nenngleichspannung ist, wird gesteuert· Hierzu erzeugt die Steuerung 10 ein Zeitsignal, welches die Wirksamkeit des bei Erreichen des Abschaltstromes AB (Pig· 2) erzeugten, über die Steuerleitung 9 zugeführten Signals aus der Strommeßeinrichtung 6 so lange hemmt, bis der Anzugs- bzw. Nennstrom des Stellgliedes 1 erreicht.wird· Die Länge des Zeitsignals ist in bekannter V/eise mit einem Potentiometer der Steuerung 10 einstellbar· Nach Aüauf dieser Zeit setzt sich das Signal aus der Strommeßeinrichtung 6 durch und schaltet die Hochspannungsschalttransistoreinheit ab.. Damit geht "die Anordnung zum Schaltbetrieb über· Um die Stetigkeit des Stromes durch das erregte Stellglied 1 aufrechtzuerhalten, wird für den Freilauf der Strompfad über den Diodenzweig 15, den durchgesteuerten Freilaufthyristorzweig 17 und das Stellglied benutzt« Dabei wird ein unterer Grenzwert des Stromes d_E-_n Fig· 2) erreicht und die Strommeßeinrichtung 6 gibt ein zur Frequenzbegrenzung verzögertes Signal an die Steuerung 10, wodurch die erneute Durchsteuaiung der Hochspannungsschalttransistoreinheit 8 bewirkt wird. Diese schließt wieder den Strompfad Spannungsquelle 2, Diodenzweig 4, Stellglied 1, Strommeßeinrichtung 6.

Dies dauert solang, bis der obere Grenzwert des Stromes (L]. - Pig· 2) erreicht wird und die Stfommeßeinrichtung 6 an die Steuerung 10 ein Signal abgibt, wodurch die Hochspannungsschalttransistoreinheit 8 gesperrt wird. Das Pulsen zwischen den beiden Grenzwerten dauert solang, bis das Ein/ Aus-Signal aus der Ein/Aus -Einheit 13 von der Steuerung getrennt wird und die Schnellentregung beginnt· Zu Beginn der ersten Schnellentregung wird ein Signal aus der Steuerung 10 an die Zündeinrichtung des Preilaufthyristorzweiges 17 abgegeben, welches eine erneute Zündung desselben unterbindet und die Zündenergie wegschaltet· Gleichzeitig bleibt die Hochspannungsschalttransistoreinheit 8 eine Verzögerungszeit lang nach dem Aus-Befehl durch das E/A-Signal aus der Ein/Aus-Einheit 13 eingeschaltet· Diese Verzögerungszeit ist über ein Potentiometer einstellbar· Sie dient der sicheren Löschung des Preilaufthyristorzweiges 17 durch Anlegen, einer Sperrspannung an diesen· Nach Abschaltung der Hochspannungsschalttransistoreinheit 8 wird der Preilaufkreis über den Diodenzweig 15, den Speicherzweig 19, den Diodenzweig 4 und das Stellglied 1 wirksam· Im Speicherzweig 19 wird die Energie des Stellgliedes 1 im Abschaltaugenblick gespeichert, wobei der Strom durch den verlust armen ümschwingvorgang sehr rasch sinkt und damit das Stellglied 1 sehr schnell den unerregten Zustand einnimmt· Ein erneutes Einschalten beginnt, wie bereits beschrieben, mit einem E/A-Signal aus der Ein/Aus-Einheit 13 an die Steuerung 10. Beim Einschalten der Hochspannungsschalttransistoreinheit 8 ist nun aber aufgrund der Ladung des Speicherzweiges 19 ein. anderer Strompfad wirksam. Dieser besteht aus der Spannungsquelle 2, dem Spei*- cherzweig 19, dem Preilaufthyristorzweig 17, dem Stellglied 1, der Strommeßeinrichtung 6, der Hochspannungsschalttransöstoreinheit 8. Im Einschaltaugenblick zündet der Preilaufthyristorzweig 17 aufgrund der vorhandenen Potentialverhältnisse, der Diodenzweig verhindert die Kurzschlußentladung des Speicherzweiges 19 und somit dient die Energie des Speicherzweiges 19 zusätzlich zur Schnellerregung des Stellgliedes 1· Darüber hinaus läuft der Schaltbetrieb mit dieser Zusatzenergie ab. Der Diodenzweig 4 bleibt dabei so lange gesperrt, bis der Speicherzweig 19 vollständig entladen ist· Danach läuft der Vorgang wie bei der erstmaligen Einschaltung ab. Soll die Schnellentregung zu einem Zeitpunkt, in dem noch Energie im Speicherzweig 19 ist (etwa bei Tippbetrieb)

erfolgen, ao muß dem mit einer größeren Verzögerungszeit für die .Abschaltung der Hochspannungsschalttransistoreinheit 18 Rechnung getragen werden. Dann beinhaltet diese Zeit nicht nur die Freihaltezeit des Freilaufthyristorzweiges 17, sondern auch noch die Zeit bis zur vollständigen Entladung des Speicherzweiges 19· Erst durch die Entladung kann der Haltestrom des ,Freilaufthyristorzweiges 17 unterschritten werden. Wach der Sperrung des Freilauf thyristorzweiges 17 läuft die Schnellentregung wie bereits beschrieben ab.

Λ uf st	..... .... ·· *
1	ellung der verwendeten Beζuasζeichen
2	Stellglied
3	Spannungsquelle
4	Strompfad
5	Diodenzweig
6	Strorapfad
7	Stronnneßeinrichtung
8	Ausgang
9	Hochspannungsschalttransistoreinheit
10	Steuerleitung
11	Steuerung
12	Steuerleitung
13	Il
14	Ein/Aus-Einheit
15	Leitung
16	Diodenzweig
17	Steuerleitung
18	Freilaufthyristorzweig
19	Leitung
Speicherzweig

- Leerseite -

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Schaltungsanordnung zur Steuerung eines elektromagnetischen Stellgliedes mit hoher Induktivität für Textilmaschinen, welches aus einer Gleichspannungsquelle mit einem Vielfachen der lienngleichspannung des elektromagnetischen Stellgliedes gespeist wird, gekennzeichnet dadurch, daß

   a) bei durch die Steuerung (10) geöffneter Hochspannungsschalttransistoreinheit (8) je nach dem Ladungszustand des Speicherzweiges (19), bei ungeladenem Speicherzweig (19) ein Strompfad über die in Reihe liegende Spannungsquelle (2), den Diodenzweig (4), das Stellglied (1), die Strommeßoinrichtung (6), die Hochspannungsschalttransistoreinheit (8) dient, dagegen bei geladenem Speicherzweig (19) ein Strompfad über die in Reiihö liegende Spannungsquelle (2), den Speicherzweig (19), den durchgesteuerten Freilaufthyristorzweig (17) zum Stellglied (1) dient,

   b) bei durch die Steuerung (10) gesperrter Hochspannungsschalttransistoreinheit (8) der Strompfad von, dem in Reihe liegenden Stellglied (1), der Strommeßeinrichtung (6), dem.Diodenzweig (15) und durch die Durchsteuerung oder Sperrung des Freilaufthyristorzweiges (17) mit der Steuerung (1o) wahlweise entweder von dem Freilaufthyristorzweig (17) oder dem Speicherzweig (19) und dem Diodenzweig (4) sowie dem Stellglied (1) gebildet ist.

   2· Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei wiederholten Einschaltvorgang des Stellgliedes (1) die Spannungsquelle (2), der geladene Speicherzweig (19), der von der Steuerung (1o) durchgesteuerte Freilaufthyristorzweig (17) einen Strompfad zum Stellglied (1) bilden, in dem sie in Reihe liegen,

   3· Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß^zur Aufrecht erhaltung des stetigen Stromflußes im erregten Stellglied (1) von einem oberen Wert zu einem unteren Wert bei durch die Steuerung (10) gesperrter Hochspannungsschalttransistoreinheit (8) der Strompfad über die in Reihe liegende Strommeßeinrichtung (6), den Diodenzweig (15) und den von

   der Steuerung (10) nicht gesperrten Freilaufthyristoraweig (17) dient.

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Schnellentregung des Stellgliedes (1) bei durch die Steuerung (10) gesperrter Hochspannungsschalttransistoreinheit (8) und gesperrtem freilaufthyristörzweig (17) der Strompfad über die in Reihe liegende Strommei3einrichtung (6), den Diodenzweig (15), den Speicherzweig (19) und den Diodenzweig (4) dient#

   5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1,2 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Speicherzweig 19 durch einen Speicherkondensator gebildet ist*