DK159034B - Styreapparat til hastighedsregulering af en elektromotor - Google Patents

Description

DK 159034B

Opfindelsen angår et styreapparat af den i krav l's indledning angivne art.

Et sådant styreapparat er naturligvis velkendt. Ved mange anvendelser, hvor elektromotorer anvendes, 5 f.eks. i foderblandere, er det nødvendigt eller øn skeligt at kunne indstille motorens hastighed. Hvor motorens belasning er variabel, er det ofte ønskeligt at have en lukket sløjfestyring af motorhastigheden frem for et enkelt åbent sløjfearrangement.

10 En af vanskelighederne, som opstår med åbne eller lukkede sløjfestyringer har forbindelse med fremgangsmåden til at indstille den krævede hastighed.

Især beror den vanskelighed, som opstår, på at forbinde et af en bruger betjeneligt element, f.eks.

15 en styreknap, med kredsløbet til at styre motorens hastighed. Dette har tidligere været udført ved hjælp af kredsløbselementer, f.eks. potentiometre eller multi-positionskontakter, men begge disse typer kredsløbselementer har den ulempe, at de medfører 20 anvendelse af bevægelige elektriske kontakter, som er udsat for slid, opsamling af snavs og frembringelsen af elektrisk støj.

Opfindelsen tilsigter at tilvejebringe et forbedret arrangement til at justere den indstillede hastig-25 hed af en motor, og som ikke har den ovennævnte ulem pe som følge af brugen af konventionelle potentiometre og kontakter.

Det indledningsvis angivne styreapparat er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved det i krav l's kendeteg-30 nende del angivne.

2

DK 159034B

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til tegningen, hvorpå: fig. 1 er et længdesnit gennem en udførelsesform 5 for et styreapparat ifølge opfindelsen fig. 2 er et billede af kredsløbspladen i den i fig. 1 viste udførelsesform, fig. 3 er et snit langs linien A-A i fig. 2, og 10 fig. 4 er et kredsløbsdiagram af udførelsesformen.

I det følgende vil opfindelsen blive beskrevet i forbindelse med hastighedsstyringen af drivmotoren . til en Kenwood A 701 foderblander fra ansøgerens firma; den generelle konstruktion af blanderen er 15 velkendt og beskrivelsen deraf er derfor overflødig.

I fig. 1 har drivmotoren 1 til blanderen en drivaksel 2, som rager frem fra den ene ende, og en stubaksel 3, som rager frem fra den anden ende. På enden af stubakselen 3 er fastgjort i det mindste én 20 magnet 4, hvis formål skal forklares i det efterfølgende. Desuden er en køleventilator 5 fastgjort på stubakselen.

På venstre side af motoren 1 findes et monteringsaggregat 6, som bærer både en hastighedsstyringsknap 25 7} som er drejeligt monteret på aggregatet 6 ved .

hjælp af en aksel 8, og desuden et aggregat 9, som indeholder en kredsløbsplade 10, hvorpå hastighedsstyringskredsløbet i forbindelse med motoren er monteret. Aggregatet er monteret i forhold til monterings- 3

DK 159034 B

aggregatet 6 ved hjælp af to vandrette bolte 11 med indbyrdes afstand, hvilke bolte forløber gennem åbninger i en nedad vendende flange 12 på monteringsaggregatet 6 og i den nederste del af aggregatet 9. Åbningerne 5 i aggregatet 9 har noget større diameter end boltene 11, således at aggregatet 9 er løst monteret på boltene, så det kan dreje omkring en akse ved A i fig. 1.

Fjedre 14, som virker imellem flangen 12 og aggregatet 9, presser den nederste del af sidstnævnte mod 10 venstre i fig. 1.

En modtagerspole 150, som under motorens drift får elektromotoriske kraftimpulser induceret med en amplitude, som afhænger både af motorens rotationshastighed og afstanden imellem aggregatet 9 og magne-15 tens 4 rotationsbane, er monteret på kredsløbspla den 10. Dette frembringer et middel til at styre motorens indstillede hastighed, eftersom hastighedsstyrekredsløbet, som det skal forklares i det efterfølgende, tjener til at ændre hastigheden i afhæn-20 gighed af amplituden af de elektromotoriske kraftim pulser (for en bestemt omdrejningshastighed), som induceres i spolen 150.

Som ovenfor nævnt tillader den eftergivelige montering af aggregatet 9 på boltene 11, at aggregatet 9 25 drejer omkring en akse, som er vinkelret på fig. l's plan, hvilken akse er anbragt omtrent ved A i fig. 1, således at spolen 150 er bevægelig hen imod og bort fra magnetens 4 rotationsbane. Når aggregatet 9 drejer i retning mod uret på denne figur, vokser spolens 150 afstand 30 fra magnetens 4 rotationsbane, og fluxen, som stammer fra den roterende magnet, og som inducerer EMK i spolen, aftager således, at amplituden af de elektromotoriske kraftimpulser, som induceres i spolen 150 for en bestemt omdrejningshastighed, aftager.

35 Aggregatet 9 indeholder desuden en plastholder 15,

DK 159034B

4 hvorpå kredsløbspladen er monteret, og denne holder 15 er forsynet med en plade 16, som rager bort i retning mod den venstre ende af motoren og bærer en opad-rettet tap 17. Denne tap 17 er i indgreb i en rille 5 18 på undersiden af styreknappen. Denne rilles radi ale afstand fra akslens 8 akse varierer i afhængighed af .knappens 7 drejningsposition, således at aggregatets 9 drejeposition og .dermed afstanden mellem pick-up spolen 150 og magnetens bane er manuelt ind-10 stillelig ved at dreje knappen 7.

Styreknappen 7 har desuden ved en del af sin periferi en knast 19, som tjener som hovedafbryder 20 for blanderen, således at styreknappen 7 skal drejes noget fra sin nulposition, før kredsløbet bliver aktiveret.

15 Fig. 2 viser kredsløbspladen 10 med den derpå monterede spole 150. Som det fremgår af fig. 3 forløber monteringsboltene 22 gennem kredsløbspladen 10 og holderen 15 og har hver en tapskrue 23, som rager i retning mod magneterne 4. Disse bolte 22 er frem-20 stillet af magnetisk permeabelt materiale og danner sammen med magneterne 4 og en kerne (ikke vist) af spolen et magnetisk kredsløb, som går igennem spolen.

Fig. 4 viser motoren 1 og det tilhørende hastighedsstyringskredsløb. Motoren 1 er en serieviklet veksel-25 strømsmotor med et roterbart anker 104 og to feltspoler 101 og 101*. Tilsvarende terminaler fra feltspolerne 101 og 101’ er forbundet over en vekselstrøms-forsyning via hovedafbryderkontakten 20 og en afbryder 24, mens de øvrige terminaler fra feltviklinger-30 ne er forbundet med elektromotorens anker 104 og en triac 105, som er serieforbundet med hinanden. En kondensator 102 og en modstand 103 tjener som et beskyttelseskredsløb for triacen. Den kendsgerning, at triacen

DK 159034 B

5 105 og motorankeret er anbragt "mellem" feltviklingerne 101 og 101' i kredsløbet, medvirker til at forhindre, at forstyrrelser, som frembringes med triacen, bliver ført tilbage i netforsyningen. Fig. 2 viser et varmeskjold 5 25 for triacen 105 monteret på kredsløbspladen 10.

Et fasestyrende portkredsløb for triacen 105 omfatter en serieforbundet modstand 106 og kondensator 109 og en modstand 107 og en diae 108, som er serieforbundet med hinanden imellem triaeens 105 styreelektrode og 10 forbindelsen mellem modstanden 106 og kondensatoren 109.

Under hver halvperiode bliver en styreelektrodeimpuls med passende polaritet tilført via diaeen 108 til triaeens 105 styreelektrode, idet tidsforsinkelsen 15 imellem, at hver nul-passage af spændingsforsyningen finder sted, og den efterfølgende styreelektrodeimpuls tilføres til triacen 105 bestemmes med en tidskonstant, som er forbundet med fasestyrekredsløbet. Når forsinkelsen imellem hver nul-passage og efterfølgende 20 styreelektrodeimpuls vokser, aftager den effekt, som med triacen 105 tilføres både til motorankeret 104 og ankerets drejningsmoment.

Virkemåden af fasekontrollen ændres med tilstedeværelsen af kredsløbet til højre for kondensatoren 109.

25 Dette kredsløb omfatter i det væsentlige en kondensator 110 i serie med et brokredsløb 118. Broen 118 består af fire dioder 111, 112, 115 og 117, som er indrettet til fuldbølgeensretning, idet et par modstående hjørner af broen, nemlig jævnspændingspunkterne, 30 er forbundet både med en kondensator 113 og en modstand 114 og i en transistors 151 kollektor-emitterkredsløb. De øvrige hjørner, det vil sige broens vekselspændingspunkter, er forbundet til den højre side af kondensatoren 110 og den på tegningen viste nedersté si-35 de af kondensatoren 109.

6

DK 159034 B

Under hver halvperiode af vekselspændingen, forløber en ladestrøm via modstanden 106 til opladning af kondensatorene 109 og 110, før diacen 108 trigger. Stigningshastigheden for potentialet over hvert af disse 5 kondensatorer 109 og 110 vil naturligvis afhænge af de respektive ladestrømme, som tilføres dem, og eftersom den samlede rådighedsstrøm til opladning af disse kondensatorer er begrænset af modstanden 106, vil stigningshastigheden for spændingen over konden-10 satoren 109 i forhold til tiden blive mindre, hvis der trækkes mere strøm med kondensatoren 110, således at tidsforsinkelsen mellem hver nul-passage for ' strømforsyningen og trigningen af diacen 108, (og hermed styreelektroden for triacen 105) vil blive 15 længere. Strømmen, som forløber til opladning af kondensatoren 110, vil afhænge af spændingen ved kondensatorens 110 højre plade, og denne spænding bestemmes med kondensatoren 113.

Kondensatoren 113 kan afledes via modstanden 114 med 20 transistoren 151, over hvis basis-emitterstrækning pick-up spolen 150 er tilsluttet. Det er klart, at des hurtigere motorankeret 104 roterer, desto større vil amplituderne af de inducerede elektromotoriske kraftimpulser, som afgives med pick-up spolen 150 til 25 transistorens 151 basis, være. Hver impuls fra pickup spolen 150 får transistoren 151 til at lede og derved danne en afledningsvej for kondensatoren 113 via modstanden 114, således at transistorens 151 kol-lektorstrøm vokser med voksende ankerhastighed.

30 Hvis det antages, at kondensatoren 113 fra begyndelsen var afladet ved starten af en halvperiode fra vekselspændingsforsyningen, vil den begynde at oplades, når bølgeformen vokser i størrelse via kondensatoren 110 og broens dioder, f.eks. dioderne 111 og 35 117, som er ledende under denne halvperiode. Konden-

DK 159034 B

7 satoren 109 oplades således langsommere, end den ellers ville gøre. Dette fører til. en forsinkelse i diacen 108, som indvirker på triacens 105 styreelektrode. Når kondensatoren 113 er indeholdt i diodebroen, og den 5 vej, hvormed den kan aflades, er via modstanden 114 og transistorens 151 kollektor-emitterkredsløb, er den effektive modstand af afladningsvejen afhængig af amplituden af impulserne, som tilføres med pick-up spolen 150 og hermed ankerets 104 rotationshastighed.

10 Ankerets 104 rotationshastighed når en ligevægt, når opladnings- og afladningsstrømmene fra kondensatoren, 113 er i balance. Hvis således ankerets rotationshastighed er større end dets ligevægtsværdi, vil spændingen over kondensatoren 113 have tilbøjelighed til 15 at falde, og den vil derfor søge at genlades via kondensatoren 110, som omleder strøm fra kondensatoren 109. Som resultat heraf bliver tilslutningen af triacen 105 under hver halvperiode forsinket, således at ankerdrejningsmomentet og hermed ankerhastigheden fal- 20 der tilbage til ligevægtsværdien, og denne proces fortsætter, indtil ligevægten er nået. En tilsvarende proces finder sted, når motoren roterer med lavere hastighed end den indstillede hastighed.

En zener diode (ikke vist) kan tilsluttes imellem tran-25 sistorens 151 kollektor og emitter for at beskytte den, når motoren arbejder med fuld hastighed og standser.

Det er klart, at motorens indstillede hastighed kan ændres ved at ændre denne afstand, eftersom de i pick-up spolen 150 inducerede impulsers amplitude er 30 afhængig af spolens afstand fra magneterne 4.

Naturligvis kan opfindelsen udnyttes ved et stort antal anvendelser, hvor motorstyrekontrol er påkrævet.

Claims (4)

1. Styreapparat til hastighedsregulering af en elektromotor (1), hvilket styreapparat omfatter en kredsløbsplade (10) med en derpå monteret modtagerspole (150) og 5 mindst én magnet (4), som drives til rotation med moto ren (1) for i modtagerspolen (150) at inducere et af motorens (1) hastighed afhængigt udgangssignal, kendetegnet ved, at kredsløbspladen (10), som desuden har et reguleringskredsløb, som er følsomt overfor 10 modtagerspolens (150) udgangssignal, er fysisk indstil lelig i forhold til magnetens (4) rotationsbane på en sådan måde, at udgangssignalets amplitude kan ændres, at reguleringskredsløbet indeholder en kondensator (113), hvis afladning afhænger af magnetens (4) rotationshas-15 tighed og afstand fra kredsløbspladen (10), medens motor hastigheden afhænger af kondensatorens (113) afladningshastighed, og at kredsløbspladens (10) fysiske indstillelighed er tilvejebragt med et manuelt indstilleligt organ (7), som består af et mekanisk styreelement til at ændre 20 kredsløbspladens (10) afstand fra magnetens (4) rotations bane.

2. Styreapparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at motoren (1) har en stubaksel (3), hvorpå magneten (4) er fastgjort.

3. Styreapparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at stubakslen (3) har en endeflade, og at kredsløbspladen (10) er anbragt over for stubakslens endeflade.

4. Styreapparat ifølge hvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at det har en on/off kontakt (20) i 30 tilknytning til motoren, og at styreelementet har en knast (19), som er indrettet til at betjene kontakten.