DE3432845A1

DE3432845A1 - Überwachungsschaltung für einen Universalmotor

Info

Publication number: DE3432845A1
Application number: DE19843432845
Authority: DE
Inventors: Henno Dipl.-Ing. 7989 Argenbühl Schotten
Original assignee: AKO Werke GmbH and Co KG
Current assignee: AKO Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1984-09-07
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1986-03-20

Description

ΑΚΟ-01/84 - 3 - 3.9.1984

Bt/wl

AKO-Werke GmbH & Co.KG

Pfannerstr. 75/79
7988 Wangen/AlIgäu

Überwachungsschaltung für einen Universalmotor

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Überwachungsschaltung dieser Art (DE-OS 31 44 742) ^u^ liegt in Serie zu einer Reihenschaltung aus einem Universalmotor und einem Triac die Serienschaltung aus einem Widerstand und einer Sicherung. Die am Triac und am Widerstand abfallende Spannung wird einer Vergleichsschalteinrichtung zugeführt, in welcher beide Spannungen jeweils mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen werden. Unterschreiten beide Spannungswerte '^ die vorgegebenen Schwellwerte, dann gibt die Vergleichsschalteinrichtung ein Abschaltsignal auf einen Heizdraht, der die als Temperaturschalter ausgebildete Sicherung so steuert, daß der Temperaturschalter den Stromkreis für den Motor unterbricht. Mit dieser Überwachungsschaltung kann nur dann ein Defekt am Triac als einem ersten steuerbaren Schalter ermittelt werden, wenn der Universalmotor unbelastet, also im Leerlauf betrieben wird. Außerdem ist für die Erstellung der Auswerteschaltung und für den Temperaturschalter ein erheblicher technischer Aufwand erforderlich, wobei der Temperaturschalter aufgrund seiner unvermeidbaren thermischen Trägheit mit

entsprechender Verzögerung den Stromkreis für den Universalmotor öffnet. 20

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsschaltung gemäß

ΑΚθ-01/84 - 4 - 3.9.1984

Bt/wl

dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Schaltung vermeidet und unabhängig vom Belastungszustand des Universalmotors bei einem Kurzschluß im zugehörigen steuerbaren Schalter die unmittelbare Auslösung der Sicherung bewirkt.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Bei einer Ausgestaltung einer Überwachungsschaltung gemäß der Erfindung wird in dem parallel zum Motor und dem ersten Schalter geschalteten Phantomkreis am entsprechenden zweiten steuerbaren Schalter bei ordnungsgemäßer Funktion eine Steuerspannung erzeugt, die der am ersten steuerbaren Schalter anstehenden Steuerspannung gleich ist. Die auf Spannungsdifferenzen ansprechende Vergleichsschalteinrichtung bewirkt dementsprechend kein Auslösen der Sicherung. Weist jedoch einer der beiden steuerbaren Schalter durch Überlastung oder andere Einflüsse an seiner Schaltstrecke einen Kurzschluß auf, dann ist die Steuerspannung daran 0, während die Steuerspannung am anderen steuerbaren Schalter ihren Maximalwert annimmt. Hierdurch wird die Vergleichsschalteinrichtung erregt und löst die Sicherung aus.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Vergleichsschalteinrichtung aus einem weiteren steuerbaren Schalter, der parallel zum Universalmotor geschaltet ist und dessen Steuereingänge die Spannungen an den beiden erstgenannten steuerbaren Schaltern erfassen. Im Fehlerfalle schaltet somit dieser dritte steuerbare Schalter den Universalmotor kurz, so daß der Strom einen über dem Ansprechwert der Sicherung liegenden Wert annimmt. Die Sicherung kann dabei als einfache Schmelzsicherung ausgebildet sein, die bei Überlastung unverzögert anspricht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Schaltskizze eines Ausführungsbei-

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spiels einer Überwachungsschaltung näher erläutert.

In eine Versorgungsspannungsleitung L ist eine Schmelzsicherung 1 eingeschaltet, die in Serie mit der Feldwicklung 2 und dem Anker 3 sowie einem als Triac ausgebildeten ersten steuerbaren Schalter 4 liegt, der an die zweite Versorgungsspannungsleitung N angeschlossen ist. Mit dem Anker 3 ist ein Tachogenerator 5 mechanisch gekoppelt, der ein Steuersignal an eine Impulsgebersteuerschaltung 6 abgibt, die ihrerseits über eine Steuerleitung 7 und einen Begrenzungswiderstand 8 den Steuereingang 9, nämlich das Steuergate des Thyristors 4 so ansteuert, daß ein Phasenanschnitt der speisenden Wechselspannung eintritt. Parallel zur Serienschaltung des Universalmotors 2,3 mit dem ersten steuerbaren Schalter 4 liegt eine Serienschaltung aus einem elektrischen Widerstand 10 und einem steuerbaren, ebenfalls als Triac ausgebildeten Schalter 11, wobei der Widerstand 10 vorzugsweise die gleichen elektrischen Eigenschaften wie der Universalmotor 2,3 aufweist. Der Steuereingang 12 dieses zweiten Schalters 11 liegt ebenfalls über einen Begrenzungswiderstand 13 an der Steuerleitung 7 der Impulsgebersteuerschaltung Die beiden Schalter 4 und 11 werden somit synchron angesteuert. Bei ordnungsgemäßer Funktion liegen somit über den gemeinsam an die Versorgungsspannungsleitung N einendig abgeschlossenen Schaltern 4,11 annähernd gleiche Steuerspannungen U1 bzw. U2. Die beiden Steuerspannungen U1 und U2 sind an den zweipoligen Eingang 14,15 eines dritten steuerbaren Schalters 16 gelegt, der wiederum als Triac ausgebildet ist. Die Schaltstrecke dieses dritten steuerbaren Schalters 16 liegt mit einem in Serie geschalteten Schutzwiderstand 17 parallel zum Motor 2,3. Der Widerstand 17 weist dabei einen Widerstandswert auf, der bei durchgeschalteten Schaltern 4 und 16 einen Strom fließen läßt, welcher die als Schmelzsicherung ausgebildete Sicherung unmittelbar ansprechen läßt. Der dritte Schalter 16 bildet dabei eine Vergleichsschaltung, die beim Auftreten einer Spannungsdifferenz zwischen den Steuerspannungen U1 und U2 anspricht.

Bei ordnungsgemäß arbeitendem Schalter 4 und auch 11 wird die Drehzahl am Anker 3 des Universal motors über den Tachogenerator 5 erfaßt, dessen Signal

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in der Impulsgebersteuerschaltung mit einem Sollwert verglichen wird und daraus einen Steuerimpuls ermittelt, welcher einer Abweichung von der Solldrehzahl entsprechend zeitlich so verschoben wird, daß die Drehzahlabweichung ausgeregelt wird. Tritt durch Strom- oder Spannungsüberlastung oder andere schädliche Einflüsse ein Kurzschluß in der Schaltstrecke des Schalters 4 auf, dann erhält der Universalmotor 2,3 die volle Netzspannung und dreht dabei auf seine maximale Drehzahl hoch. Ist der Universalmotor als Antriebsmotor in einer Waschmaschine verwendet und auf eine niedrige Waschdrehzahl eingestellt, dann besteht im Fehlerfalle die Gefahr, daß die mit Wasser getränkte Wäsche auf eine Schleuderdrehzahl beschleunigt wird. Dabei kann Wasser aus der Maschine gedruckt und insbesondere durch die erhebliche Unwucht der Wäsche die Trommel im Maschinengehäuse anschlagen und zu erheblichen Beschädigungen führen. Bei Kurzschluß des Schalters 4 entsteht jedoch am zweiten Schalter 11 weiterhin die ordnungsgemäße Steuerspannung U2. Diese Steuerspannung steigt dabei mit zunehmender Drehzahl des Antriebsmotors, weil dann keine Steuerimpulse mehr auf den Steuereingang 12 gegeben werden. Hierdurch wird auf den Steuereingang 14,15 des dritten Schalters 16 eine hohe Spannungsdifferenz aufgeschaltet, die zum sofortigen Durchsteueren führt. Hierdurch wird der Strombegrenzungswiderstand 17 an die Netzwechselspannung angeschaltet und führt zur Auslösung der Sicherung 1 und damit zum Abschalten des Universalmotors 2,3.

Der eine Steuereingang 14, der zugleich mit dem einen Anschluß der Schaltstrecke des Thyristors 16 identisch ist, liegt an der Verbindungsleitung 18 zwischen dem Motor 2,3 und dem ersten Schalter 4. Der andere Steuereingang 15 des Triacs 16, nämlich das Steuergate ist über die Reihenschaltung aus einer Triggerdiode 19 und einem an die Verbindungsleitung 20 angeschlossenen Begrenzungswiderstand 21 geschaltet. Die Verbindungsleitung 20 liegt dabei zwischen dem als Nachbildung für den Motor 2,3 dienenden Widerstand 10 und dem zugehörigen zweiten Schalter 11. Vom Verbindungspunkt 22 der Triggerdiode 19 mit dem Begrenzungswiderstand 21 führt ein elektrischer Siebkondensator 23 an die Verbindungsleitung 18 bzw. an den mit der Schaltstrecke verbundenen Eingang 14 des Triacs 16. Die Triggerdiode 19 dient mit dem Sieb-

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kondensator 23 zusammen dazu, daß der Triac 16 nicht durch kurze Störimpulse gezündet werden kann.

Durch eine Überwachungsschaltung der vorstehenden Art kann ein Universal-OS motor aufgrund seines großen nutzbaren Drehzahlbereiches ohne Gefahr als Antriebsmotor für Waschmaschinen benutzt werden, in welchen niedrige Drehzahlen für den normalen Waschvorgang und demgegenüber hohe Drehzahlen für Schleudervorgänge erforderlich sind. Wenn nämlich der Triac 4 im Fehlerfall durchlegiert, d.h. seine Schaltstrecke kurzgeschlossen ist, dann erhält der Universalmotor 2,3 volle Netzspannung. Ohne Überwachungsschaltung würde der Motor daher unabhängig von der vom augenblicklichen Programm geforderten bis auf maximale Drehzahl hochlaufen. Dabei würde die Sicherung 1 nicht ansprechen, weil der Motorstrom in diesem Zustand noch unter dem Strom bleibt, wie er für den Waschvorgang erforderlich ist. Da jedoch über den Tachogenerator 5 und die Impulsgebersteuerschaltung 6 beim Überschreiten der vorgegebenen Solldrehzahl, also beispielsweise der Waschdrehzahl keine Steuerimpulse mehr auf die Steuerleitung 7 geschaltet werden, wird der im Phantomkreis liegende zweite Schalter 11 gesperrt, so daß über ihm die volle Netzwechselspannung ansteht, während über dem durchlegierten ersten Schalter 4 demgegenüber annähernd keine Spannung ansteht. Der Triac 16 schaltet daher über den kurzgeschlossenen ersten Schalter 4 den Strombegrenzungswiderstand 17 zusätzlich zum Motor 2,3 an die voile Spannung des Versorgungsnetzes L,N, wodurch die Sicherung 1 ausgelöst wird.

- Leerseite -

Claims

ΑΚΟ-01/84 · -y^- 3.9.1984 Bt/wl ΑΚΌ-Werke GmbH & Co.KG Pfannerstr. 75/79 7988 Wangen/AlIgäu Patentansprüche

1.1 Überwachungsschaltung zur Trennung eines Stromkreises für einen elektrischen Universalmotor mit einer in Serie im Stromkreis liegenden Sicherung und einem steuerbaren Schalter, der von einem elektrischen Signal gesteuert ist, und mit einer Vergleichsschalteinrichtung, welche die im Stromkreis am Schalter anstehende Steuerspannung und eine weitere Steuerspannung auswertet sowie das Auslösen der Sicherung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Serienschaltung aus Universalmotor (2,3) und steuerbarem Schalter (4) eine entsprechende Phantomserienschaltung aus einem elektrischen Widerstand (10) und einem zweiten steuerbaren Schalter (11) liegt, welche die zweite Steuerspannung (U2) liefert, daß beide Schalter (4,11) vom gleichen Steuerungssignal gesteuert sind, daß die weitere Steuerspannung (U2) die am zweiten Schalter (11) anstehende Spannung ist und daß die Vergleichsschalteinrichtung (16) bei Abweichungen zwischen den Steuerspannungen (U1,U2) anspricht.

2. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeihnet, daß dem Motor (2,3) ein Tachogenerator (5) zugeordnet ist, der eine Impulsgebersteuerschaltung (6) ansteuert, welche das Steuersignal für die beiden Schalter (4,11) erzeugt,

3. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Steuerelektroden (9,12) der steuerbaren Schalter (4,11) über je einen Begrenzungswiderstand (8,13) an die Impulsgebersteuerschalterung (6) angeschlossen sind.

4. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschalteinrichtung einen dritten steuerbaren Schalter (16) aufweist, der parallel zum Universalmotor (2,3) geschaltet ist und dessen Steuereingang (14,15) einerseits an die Verbindungsleitung (20) des ersten Schalters (4) mit dem Motor (2,3) und andererseits an die Verbindungsleitung (20) des zweiten Schalters (11) mit dem Widerstand (10) geschaltet ist.

5. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (4,11,16) steuerbare Gleichrichter sind.

6. Überwachungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (4,11,16) Triacs sind.

7. Überwachungsschaltung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte steuerbare Schalter (16) in Serie mit einem Strombegrenzungswiderstand (17) geschaltet ist.

8. Überwachungsschaltung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schalter (16) ein Triac ist, dessen Steuerelektrode (15) an die Verbindungsleitung (20) des zweiten Schalters (11) mit dem Widerstand (10) angeschaltet ist.

9. Überwachungsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit der Steuerelektrode (15) eine Reihenschaltung aus einer Triggerdiode (19) und einem an die Verbindungsleitung (20) angeschlossenen Begrenzungswiderstand (21) geschaltet ist und daß vom Verbindungspunkt (22) der Triggerdiode (19) mit dem Begrenzungswiderstand (21) ein elektrischer Siebkondensator (23) an die Verbindungsleitung (18) des ersten Schalters (4) mit dem Motor (2,3) geschaltet ist.