DE4305477A1

DE4305477A1 - Drehzahl-Steuerschaltung

Info

Publication number: DE4305477A1
Application number: DE4305477A
Authority: DE
Inventors: Henno Dipl Ing Schotten; Helmut Dipl Ing Simon
Original assignee: AKO Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1994-08-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzahl-Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor, insbesondere bei einer Waschmaschine, wobei ein Gleichrichter und eine Glättungskapazität die Betriebsspannung des Motors aus der Netzwechselspannung ableiten und eine Regelelektronik die Drehzahl in wenigstens zwei umschaltbaren Drehzahlbereichen steuert.

Eine derartige Steuerschaltung ist als Stand der Technik in Fig. 1 dargestellt. Die Feldwicklung des Motors ist von "langes Feld" auf "kurzes Feld" umschaltbar. Bei langem Feld arbeitet der Motor mit einer Waschdrehzahl von etwa 300 Motorumdrehungen pro Minute. Beim kurzen Feld arbeitet der Motor mit einer Schleuderdrehzahl, beispielsweise 12 000 Motorumdrehungen pro Minute. Ein Gleichstrom-Universalmotor mit einer solchen Feldumschaltung ist teuer.

Als elektronischer Schalter kann beispielsweise ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) verwendet werden, der beispielsweise in der Zeitschrift "Markt & Technik" Nr. 10 vom 02.03.1990, S. 47 bis 50 beschrieben ist.

In der DE 32 00 753 A1 ist ein Universalmotor mit einer Feldumschaltung beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerschaltung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die gegenüber der Erweiterung des Drehzahlbereichs durch Feldumschaltung eine weitere, einfachere Möglichkeit zur schaltbaren Erweiterung des Drehzahlbereichs in Richtung höherer Drehzahlen bildet.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß der Gleichrichter so umschaltbar ist, daß sich die Betriebsspannung vergrößert. Durch diese Vergrößerung der Betriebsspannung läßt sich das gleiche erreichen wie mit einer Feldumschaltung. Der Motor kann also in einem höheren oder niedrigeren Drehzahlbereich durch Umschalten des Gleichrichters gesteuert werden. Der Motor braucht hierzu keine Feldumschaltung aufzuweisen. Wird dennoch zusätzlich eine Feldumschaltung verwendet, dann läßt sich der Drehzahlbereich dadurch weiter vergrößern.

Vorzugsweise ist die schaltbare Spannungsvergrößerung eine Spannungsverdopplung, da sich diese auf einfache Weise am Gleichrichter ableiten läßt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Gleichrichter ein Brückengleichrichter und die Glättungskapazität ist von zwei zueinander in Reihe liegenden Kondensatoren gebildet. Zur Verdopplung der Betriebsspannung schaltet die Regelelektronik den Verbindungspunkt der Kondensatoren an einen Abgriff des Gleichrichters, wodurch die positiven Netzhalbwellen den einen Kondensator und die negativen Netzhalbwellen den anderen Kondensator aufladen.

Vorzugsweise wird der Gleichrichter in einem Nulldurchgang der Netzwechselspannung geschaltet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Steuerschaltung eines Gleichstrom- Universalmotors mit Feldanzapfung nach dem Stand der Technik

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung eines Gleichstrom- Universalmotors mit Spannungsumschaltung und

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung eines Gleichstrom- Universalmotors mit Spannungsumschaltung und Feldanzapfung.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 liegt am Wechselstromnetz (1) ein Brückengleichrichter (2) aus Dioden (D1, D2, D3, D4). Abgriffe zwischen den Dioden sind mit (3, 4, 5, 6) bezeichnet. Gleichstromseitig liegt an den Abgriffen (5, 6) eine Reihenschaltung von zwei Kondensatoren (C1, C2), wobei beide Kondensatoren die gleiche Kapazität aufweisen. Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Kondensatoren (C1, C2) ist mit (7) bezeichnet. Beim Stand der Technik (vgl. Fig. 1) ist demgegenüber nur ein Kondensator (C) vorgesehen.

Ein Gleichstrom-Universalmotor (8) weist ein Feld (F) und einen Anker (A) auf. An der Ankerwelle sitzt ein Tachogenerator (TA), der an eine Regelelektronik (E) angeschlossen ist. Die Regelelektronik (E) steuert einen elektronischen Schalter (S), der beispielsweise ein IGBT ist. Seine Schaltstrecke ist dem Motor (8) vorgeschaltet. Parallel zum Motor (B) liegt eine Freilaufdiode (D5).

Der Schalter (S) wird zur Drehzahlregelung von der Regelelektronik (E) mit hoher Frequenz, beispielsweise 20 kHz, getaktet. Das Ein-Aus-Verhältnis des Schalters (S) bestimmt die am Motor (8) anliegende mittlere Gleichspannung und steuert damit die Drehzahl. Bei den Ausführungsbeispielen ist der Schalter (S) gleichspannungsseitig angeordnet. Er arbeitet im Chopper- Betrieb. Es wäre jedoch auch möglich, statt dessen eine Phasenanschnittsteuerung auf der Wechselstromseite des Gleichrichters vorzusehen.

Zwischen dem Verbindungspunkt (7) und dem Abgriff (4) ist ein Schaltkontakt (k1) vorgesehen, der von einer Wicklung (K1) schaltbar ist, welche von der Regelelektronik (E) steuerbar ist. Der Schaltkontakt (k1) wird von der Regelelektronik (E) umgeschaltet, wenn ein Wechsel des Drehzahlbereichs gewünscht ist, beispielsweise von einem Waschdrehzahlbereich, der beispielsweise bis 300 Upm des Motors (8) reicht, auf eine Schleuderdrehzahlbereich umgeschaltet werden soll, der beispielsweise bis 12 000 Upm des Motors (8) reicht.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten offenen Zustand des Schaltkontakts (k1) arbeitet der Brückengleichrichter (2) in der üblichen Weise (vgl. Fig. 1). Wird der Schaltkontakt (k1) geschlossen, dann ist der Brückengleichrichter (2) so umgeschaltet, daß die positiven Netzhalbwellen den Kondensator (C1) und die negativen Netzhalbwellen den Kondensator (C2) aufladen. Es steht dann für den Motor (B) eine verdoppelte Betriebsspannung zur Verfügung, so daß der Motor (8) im höheren Drehzahlbereich arbeitet. Die Wicklung (K1) braucht nicht stromlos schalten. Es empfiehlt sich jedoch, den Kontakt (k1) im Nulldurchgang der Netzwechselspannung zu schließen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die anhand von Fig. 2 beschriebene Schaltung ebenfalls vorgesehen. Zusätzlich ist am Feld (F) eine Feldanzapfung (9) vorgesehen. Mittels eines Schaltkontaktes (k2) ist dabei eine Feldumschaltung möglich. Der Schaltkontakt (k2) wird von einer Wicklung (K2) geschaltet, die von der Regelelektronik (E) gesteuert ist. Damit läßt sich ein extrem hoher Drehzahlbereich verwirklichen, ohne daß die Bauform des Motors (8) gegenüber dem Stand der Technik (vgl. Fig. 1) geändert werden muß. Der Drehzahlbereich läßt sich in einer ersten Stufe durch Ansteuern des Relais (K1), d. h. Schließen des Schaltkontakts (k1), durch Verdopplung der Betriebsspannung, wie beschrieben, nach oben erweitern. In einer zweiten Stufe läßt sich ein noch höherer Drehzahlbereich, beispielsweise für höchste Schleuderdrehzahlen, erreichen, indem mittels der Wicklung (K2) der Schaltkontakt (k2) betätigt und dadurch das Feld (F) von langem Feld auf kurzes Feld umgeschaltet wird.

Claims

1. Drehzahl-Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor, insbesondere bei einer Waschmaschine, wobei ein Gleichrichter und eine Glättungskapazität die Betriebsspannung des Motors aus der Netzwechselspannung ableiten und eine Regelelektronik die Drehzahl in wenigstens zwei umschaltbaren Drehzahlbereichen steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (2) so umschaltbar ist, daß sich die Betriebsspannung des Motors (8) vergrößert.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich beim Umschalten des Gleichrichters (2) die Betriebsspannung verdoppelt.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter ein Brückengleichrichter (2) ist und die Glättungskapazität von zwei zueinander in Reihe liegenden Kondensatoren (C1, C2) gebildet ist und daß zur Verdopplung der Betriebsspannung die Regelelektronik (E) den Verbindungspunkt (7) der Kondensatoren (C1, C2) an einen Abgriff (4) des Brückengleichrichters (2) schaltet, wodurch die positiven Netzhalbwellen den einen Kondensator (C1) und die negativen Netzhalbwellen den anderen Kondensator (C2) aufladen.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kondensatoren (C1, C2) gleiche Kapazitätswerte aufweisen.

5. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten des Gleichrichters (2) im Netznulldurchgang erfolgt.

6. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (8) in an sich bekannter Weise mit einer Feldumschaltung (F, 9, k2) versehen ist, die von der Regelelektronik (E) schaltbar ist.