DE3439924A1

DE3439924A1 - Stufenloser drehzahlsteller fuer einphasige wechselstrommotoren

Info

Publication number: DE3439924A1
Application number: DE19843439924
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Jury; Jochen Dipl.-Ing. Opländer
Original assignee: Wilo-Werk & Co GmbH; Wilo Werk and Co Pumpen und Apparatebau GmbH
Current assignee: Wilo-Werk & Co GmbH; Wilo Werk and Co Pumpen und Apparatebau GmbH
Priority date: 1984-11-02
Filing date: 1984-11-02
Publication date: 1986-05-07

Description

Stufenloser Drehzahlsteller für einphasige
Wechselstrommotoren Die Erfindung bezieht sich auf einen stufenlosen Drehzahlsteller für einphasige Wechselstrommotoren (Kendensatormotoren) mit im Stromkreis der Wechselstromquelle liegendem, von einer Steuereinrichtung getaktetem Lastschalter, über den die Pulsbreite der dem Motor zuzuführenden Stromimpulse einstellbar ist.
Bei einem bekannten stufenlosen Drehzahlsteller für Allstrommotoren erfolgt die Einstellung der Drehzahl über die Pulsbreite der getakteten Pulse der gleichgerichteten Halbwellen der einphasigen Wechselstromquelle. Bei entsprechend hoher Taktfrequenz läßt sich auf diese Art und Weise die Drehzahl des Allstrommotors in weiten Grenzen ändern. Um bei getaktetem Betrieb die im Motor gespeicherte Energie.in der Freilaufphase abbauen zu können, ist dem Motor eine Freilaufdiode antiparallel geschaltet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen stufenlosen Drehzahlsteller für einphasige Wechselstrommotoren zu schaffen, der in der Drehzahl durch Pulsbreitensteuerung einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem stufenlosen Drehzahlsteller der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß ein getakteter Freilaufschalter parallel zum Motor geschaltet ist, und daß beide als schnelle Wechselstromschalter ausgebildeten Schalter mit einstellbarem Taktverhältnis im nicht überlappenden Gegentakt von der Steuereinrichtung angesteuert werden.
Durchden.Einsatz von zwei im nicht überlappenden Gegentakt ange-steuerten schnellen Wechselstromschalter ist es möglich, dem Wechselstrommotor Stromimpulse aus den positiven und negativen Halbwellen der Wechselstromquelle zuzuführen, ohne daß es dabei zu einer Überlastung der Schalter kommt. Bei entsprechend hoher Taktfrequenz läßt sich der Wechselstrommotor bei geringem Motorengeräusch in seiner Drehzahl in weiten Grenzen steuern.
Nach einer ersten Ausgestaltung besteht jeder Wechselstromschalter aus einer Gleichrichter-Brückenschaltung und einem in der Brücke liegenden Schalttransistor.
Wegen des nicht überlappenden Gegentaktbetriebes der beiden Wechselstromschalter ist es zum Schutz der Schalter empfehlenswert, parallel zu dem Schalttransistor eine aus Diode, Kondensator und Widerstand bestehende Schutzschaltung zu legen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Schaltung näher erläutert.
Ein Wechselstrommotor M liegt in Reihe mit einem Lastschalter LS an einer einphasigen Wechselstromquelle LN.
Der Wechselstrommotor M ist durch einen Freilaufschalter FS kurzschließbar. Die beiden Schalter LS und FS werden im nicht überlappenden Gegentakt betrieben.
Das bedeutet, daß bei eingeschaltetem Lastschalter LS dem Motor M Strom zugeführt wird, während bei gesperrtem Lastschalter LS, also in der Freilaufphase, der Freilaufschalter FS die Anschlüsse des Motors M kurzschließt, so daß die in der Einschaltphase im Motor M gespeicherte magnetische Energie über den Freilaufschalter FS abgebaut wird. Zwischen der stromführenden Phase und der Freilaufphase des Motors M liegt eine kleine Pause. Bei einer Netzfrequenz von 50 Hz und einer außerhalb des Bereichs liegenden Taktfrequenz von z.B. 20 kHz reicht eine Pause von 0,5/u sec aus, um zu verhindern, daß es zu einer Überlappung der Einschaltzustände der beiden Schalter LS und FS und damit zu einem für die Bauelemente gefährlichen zu hohen Strom kommt.
Die beiden Wechselstromschalter LS und FS sind als schnelle Wechselstromschalter ausgebildet und haben den gleichen Aufbau. Sie bestehen jeweils aus einer ungesteuerten Dioden-Brückenschaltung 1, 2, einem in Reihe zu den Brückendiagonalen liegenden Schalttransistor 3, 4 und einer parallel zu dem Schalttransistor 4, 5 liegenden Schutzschaltung 6, 7 aus einer Diode, einem Kondensator und einem Widerstand. Diese Schutzschaltung 6, 7 hat die Aufgabe, in der kurzen Pause, wenn der Schalter 4, 5 gesperrt wird, den im Kreis befindlichen Strom zu übernehmen und dadurch den Transistor 4, 5 vor Überlastung zu schützen.
Zur Ansteuerung der Transistoren 4, 5 der beiden Wechselstromschalter LS, FS dient eine Steuereinrichtung, die aus einem Taktgenerator TG, der Rechteckimpulse von z.B. 20 kHz liefert, einem Impulsformer IF, der die Rechteckimpulse in eine Sägezahnspannung derselben Frequenz umwandelt, und einem Steuersignalgeber ST besteht, der über zwei Ansteuerstufen V1, V2 die Steuersignale für die Schalttransistoren 4, 5 im nicht überlappenden Gegentakt liefert. Zur Einstellung des Taktverhältnisses erhält der Steuersignalgeber ST einen Sollwert. Unter Aufrechterhaltung einer Pause zwischen den einzelnen Impulses läßt sich, wie im Block des Steuersignalgebers St angedeutet, das Taktverhältnis unter Aufrechterhaltung der Taktfrequenz verändern, wobei die Ansteuerstufe V1 das eine Signal und die Ansteuerstufe V2 das andere Signal erhält. Je mehr das Taktverhältnis zu Gunsten des Ansteuersignals für den Lastschalter 1 verschoben wird, desto länger ist die stromführende Phase des Motors und folglich desto höher dessen Drehzahl.
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Claims

Ansprüche: Stufenloser Drehzahlsteller für einphasige Wechseistrommotoren (Kondensatormotoren) mit im Stromkreis der Wechselstromquelle liegendem, von einer Steuereinrichtung getakteten Lastschalter, über den die Pulsbreite der dem Motor zuzuführenden Stromimpulse einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein getakteter Freilaufschalter (FS) parallel zum Motor (M) geschaltet ist, und daß beide als schnelle Wechselstromschalter ausgebildeten Schalter (LS, FS) mit einstellbarem Taktverhältnis im nicht überlappenden Gegentakt von derSteuereinrichtung (TG, IF, ST, V1, V2) angesteuert werden.
2. Stufenloser Drehzahlsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wechselstromschalter (LS, FS) aus einer Gleichrichter-Brückenschaltung (1,2) und einem in der Brücke (1,2) liegenden Schalttransistor (4,5) besteht.
3. Stufenloser Drehzahlsteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Schalttransistor (4,5) eine aus einer Diode, einem Kondensator und einem Widerstand bestehende Schutzschaltung (6,7) liegt.