NL8104917A

NL8104917A - Inrichting voor het regelen van een gelijkstroommotor.

Info

Publication number: NL8104917A
Application number: NL8104917A
Authority: NL
Original assignee: Mefina Sa
Priority date: 1980-11-14
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1982-06-01
Also published as: DE3145826A1; BR8107274A; JPS57110091A; FR2494522A1; IT8168482A0; ES8301399A1; GB2088098A; AU7748181A; CH640090A5; SE8106753L; ES507113A0; ZA817497B

Description

Ί * - 1 -

Inrichting voor het regelen van een gelijkstroommotor.

Bekend zijn inrichtingen voor het regelen van een gelijkstroommotor, gevoed door een wisseistroombron die is aangesloten op een tweefasen-gelijkrichter, welke inrichtingen een halfgeleiderelement met regelbare 5 geleidbaarheid bevatten, die in serie is geschakeld tussen de gelijkrichter en de motor, alsmede middelen voor het voeden van het halfgeleiderelement met stuur-pulsen synchroon met de frequentie van de bron, waarvan de duur wordt bepaald in afhankelijkheid van de gewenste 10 gemiddelde spanning voor het voeden van de motor.

In deze bekende inrichtingen, wordt de regeling in het algemeen bereikt door het beïnvloeden van de geleidingshoek, waarbij de ontsteking van het halfgeleiderelement plaatsvindt in een willekeurig punt 15 van de periode, terwijl de doving plaatsvindt tijdens de nuldoorgangen van de voedingsstroom.

Deze bekende inrichtingen hebben het nadeel, dat in dé stroom hoogfrequent-componenten worden ingevoerd, die aanleiding geven tot het ontstaan van aanzienlijke 20 hoogfrequent-storingen.

Teneinde deze storingen te verminderen, is evenzeer voorgesteld om een triac of een thyristor geleidend te maken gedurende een wisselstroomperiode, zodat het ontstaan en ophouden van de stroom plaatsvinden tijdens 25 de nuldoorgangen. Voor het regelen van de gemiddelde spanning op de gewenste waarde wordt de geleiding van het halfgeleiderelement slechts geregeld voor bepaalde halfperioden.

Dergelijke bekende inrichtingen hebben het nadeel, 30 dat zij geen fijnregeling toelaten, daar deze regeling zich noodzakelijkerwijze met opeenvolgende sprongen voltrekt. Bovendien wordt de voeding van de motor gepulseerd met een relatief lage frequentie, die ongewenste schokken aan de motor en de hierdoor meegenomen mechanische 35 organen veroorzaakt.

De uitvinding beoogt een inrichting te verschaffen, waarin de bovengenoemde nadelen zijn geëlimineerd.

8104917 *· " - 2 -

Volgens de uitvinding wordt dit oogmerk hierdoor bereikt, dat de regelinrichting is uitgevoerd voor het leveren , van pulsen, waarvan het begin samenvalt met de nuldoorgang van de spanning van de bron en waarvan de duur kleiner 5 is dan die van een halve periode.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin bij wijze van voorbeeld een gunstige uitvoeringsvorm van de regelinrichting voor een gelijkstroommotor volgens de uitvinding 10 is weergegeven. Hierin toont; fig. 1 een blokschema van de gehele regelinrichting voor een gelijkstroommotor volgens de uitvinding, en fig. 2 het elektrische schakelschema van de 15 hierin toegepaste regelketen.

Zoals fig. 1 toont, wordt een motor M gevoed vanuit een wisselstroombron 1 door tussenkomst van een regelketen 2. Deze regelketen wordt gestuurd door een v besturingsketen 3.

20 De besturingsketen 3 ontvangt verschillende signalen, te weten een synchronisatiesignaal SI, een signaal S2 voor het meten van de stroom, die de motor M doorloopt, een signaal S3, dat de ware snelheid van de motor aangeeft, welk signaal wordt afgegeven door een 25 meetwaardegever 4, meegenomen door de motor Mf en een signaal S4, dat de voorgeschreven snelheid aangeeft, welk signaal wordt geleverd door een keten 5. Verder worden door de besturingsketen 3 een stuursignaal S5 voor het regelen van de voeding van de motor en een signaal 30 S6 voor het inschakelen of '.uitschakelen van de voeding van de motor M afgegeven.

Zoals in fig. 1 boven in het bijgetekende tijdsdiagram is voorgesteld, bestaat het signaal S5 uit een reeks blokvormpulsen, waarvan de beginpunten steeds 35 samenvallen met de beginpunten van een halve periode.

De start van de pulsen S5 wordt ingeleid door het synchronisatiesignaal SI, dat op bekende wijze kan worden afgeleid van de wisselstroombron 1. De pulsduur t^ van de pulsen S5 bepaalt de gemiddelde voedingsspanning van de 40 motor. Daar de regelketen een tweefasengelijkrichter bevat, 8104917 μ- i - 3 - zal bij een netvoeding van 50 Hz de pulsfrequentie van de pulsen S5 100 Hz bedragen.

De besturingsketen 3 zal niet nader en detail worden beschreven, daar zij op verschillende bekende wijzen 5 kan worden verwezenlijkt, in het bijzonder door middel van een microprocessor. In elk geval moet zij aangepast zijn aan het gedrag van de signalen, die aan haar zijn toegevoerd en die zij moet leveren. De meetwaardegever 4 kan zijn uitgevoerd voor het leveren van een elektrisch 10 signaal, waarvan de frequentie representatief is voor de snelheid van de motor. De meetwaardegever kan ook een spanning afgeven, die evenredig is met de snelheid van de motor.

De besturingsketen 3 dient om de voedingsspanning 15 te beïnvloeden op zodanige wijze, dat de motor M een snelheid verkrijgt, die correspondeert met de door de keten 5 voorgeschreven referentiesnelheid. In de keten 3 wordt het verschil tussen de ingangssignalen S3 en S4 bepaald en een aangroei van de pulsduur van de pulsen S5 20 zodanig geregeld, totdat de momentele snelheid van de motor kleiner is dan de door de keten 5 voorgeschreven referentiesnelheid en omgekeerd. Deze pulsduuraangroei kan evenredig zijn met het verschil tussen de signalen S3 en S4 teneinde een fijnregeling in de buurt van de 25 gewenste snelheid te verkrijgen. De pulsduur van de pulsen S5 wordt evenzeer bepaald door rekening te houden met de stroomsterkte van de door de motor M gaande stroom, voor welke stroomsterkte het signaal S2 een maat is.

Wanneer deze stroomsterkte een tevoren bepaalde waarde 30 overschrijdt zal de pulsduur t^ evenredig met de overmatige toename van de gemiddelde stroom worden ingekort. Indien de waarde van het sigaal S2 gedurende een tevoren bepaalde tijdsperiode deze waarde overschrijdt, zal de besturingsketen 3 het signaal S5 volledig onderdrukken.

35 Het signaal S6 is een veiligheidssignaal.

Voor het laten draaien van de motor is het noodzakelijk, dat de signalen S5 en S6 beide aanwezig zijn. Het signaal S6 verschijnt wanneer het signaal S4 een tevoren bepaalde waarde overschrijdt, die er op duidt, dat de motor moet 40 draaien. Dit signaal S4 is aanwezig gedurende alle 8104917 - 4 - halve perioden (zie bijgetekend tijdschema in fig, 1) totdat dit signaal S4 daalt tot beneden de tevoren bepaalde waarde, in welk geval zij in het geheel niet meer aanwezig is.

5 Fig. 2 toont het elektrische schakelschema van de regelketen 2 van de motor M. Deze motor ontvangt een gelijkgerichte 'spanning vanuit een gelijkrichterbrug 10, die met haar afsluitcontacten 6 en 7 via een schakelaar 8 is aangesloten op een wisselspanningsnet. Verder 10 wordt de wisselstroomvoeding naar deze gelijkrichterbrug 10 geregeld met een triac 16, die in serie is geschakeld met de gelijkrichterbrug in de voedingsketen en gestuurd wordt door een fotodiac 17, zonder externe voeding. De voedingdiac 17 wordt gestuurd door het signaal 15 S6, dat afkomstig is van de besturingsketen 3 uit fig. 1.

Het signaal S6 moet dus aanwezig zijn voor het kunnen voeden van de motor M.

Op de uitgangsklemmen aan de gelijkspannings-zijde van de gelijkrichterbrug 10 is een serieketen 20 aangesloten, die behalve de motor M verder nog een halfgeleiderelement 11 en een weerstand R3 bevat. Deze weerstand R3 dient voor het meten van de door de motor M gaande stroom. De door deze stroom over de weerstand R3 veroorzaakte spanningsval wordt namelijk aangelegd 25 over een fotodiode 13, die dan het lichtsignaal S2 afgeeft.

Het halfgeleiderelement 11 is een transductantie-element met geringe inwendige weerstand in de geleidings-toestand, zoals bijv. bekend is onder de aanduiding Hexfet IRF 830. De stuurelektrode 9 van het element 11 wordt 30 gestuurd door het signaal S5, dat door de besturingsketen 3 uit fig. 1 wordt afgegeven als optisch signaal. Wanneer dit optische stuursignaal S5 de fototransistor 12 bekrachtigt, zal dit leiden tot een spanningsval over de weerstand R2, welke spanning via een diode D wordt 35 overgedragen op de elektrode 9. Tussen deze elektrode 9 en de negatieve aansluitklem van de gelijkrichter 10 is een parallelketen geschakeld, die bestaat uit een condensator 14 met parallel hieraan een veldeffekt-transistor 15.

40 De veldeffekttransistor 15 is op bekende wijze 8104917

-Z

- 5 - geschakeld voor het doorlaten van een constante stroom binnen een bepaald spanningsgebied. Wanneer aldus het optische signaal S5 de fototransistor 15 geleidend maakt zal de transistor 14 worden opgeladen en wordt het 5 halfgeleiderelement 15 geleidend. Aan het einde van de optische pulsreeks zal de condensator 14, die van de weerstand R2 is gescheiden door een diode D, zich met een constante stroom ontladen in het element 15.

De spanning aan de aansluitcontacten van de condensator 10 14 neemt lineair af en zal via het'.element 19 leiden tot een progessieve stroomvermindering van de motor gedurende de beschouwde halve periode. Het onderbreken van de door de motor gaande stroom wordt derhalve op progressieve wijze tot stand gebracht, waardoor het uitzenden van 15 radio-elektrische storingen wordt vermeden. Aldus kan worden afgezien van een ontstoringsfliter.

Over het element 11 is een Zenerdiode 18 geschakeld ter beveiliging tegen eventuele overspanningen. Opgemerkt wordt, dat de koppeling tussen de besturingsketen 20 3 en de regelketen 2 wordt gewaarborgd door optische signalen, waardoor een galvanische scheiding voor lage spanning wordt bereikt tussen de besturingsketen 3 en de onder hoge spanning staande elementen van de regelketen 2.

25 In een interessante variant zouden de diode D

en de transistor 15 kunnen worden weggelaten, zodat aan het einde van het optische signaal S5 de condensator 14 zich exponentieel ontlaadt over de weerstand R2.

De exponentiële vermindering van de voedingsstroom van 30 de motor M is ook gunstig met het oog op de afwézigheid van hoogfrequent-storingen.

- conclusies - 8104917

Claims

1. Regelinrichting voor een gelijkstroommotor, gevoed vanuit een wisselstroombron, die verbonden is met een dubbelfasige gelijkrichter, welke inrichting een halfgeleiderelement met geregelde geleidbaarheid bevat, 5 dat in serie is geschakeld tussen de gelijkrichter en de motor, alsmede middelen voor het aan het halfgeleiderelement toevoeren van stuurpulsen synchroon met de frequentie van de bron, van welke pulsen de duur wordt bepaald in afhankèlijkheid van de gewenste gemiddelde 10 spanning voor het voeding van de motor, met het kenmerk, dat in deze inrichting pulsen worden toegevoerd, waarvan het begin samenvalt met de nuldoorgang van de spanning van de bron en waarvan de pulsduur kleiner is dan de duur van een halve periode.

2. Inrichting volgens conclusie l,met het kenmerk, dat het halfgeleiderelement een trans-ductantie-element met geringe inwendige weerstand in de geleidingstoestand is.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met 20 het kenmerk, dat zij middelen bevat voor het toevoeren van pulsen, die in het algemeen.blokvormig zijn en waarvan de achterflank progressief afneemt.

4. Inrichting volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat zij voorzien is van een besturingsketen -25 die blokvormige pulsen levert en voorzien is van ten minste êén ingang voor een signaal, dat de gewenste gemiddelde spanning voor de motor bepaalt, waarbij de blokvormige pulsen van de besturingsketen worden aangelegd aan de regelketen, die middelen bevat voor het verschaffen 30 van een zodanige helling van de achterflank van dé puls, dat deze puls een progressieve afname vertoont.

5. Inrichting volgens conclusie 4, m e t het kenmerk, dat de genoemde middelen een progressieve afname verschaffen, die in hoofdzaak lineair is. 8104917 - 7 -

6. Inrichting volgens conclusie 4,met het kenmerk, dat de genoemde middelen een progressieve afname verschaffen, die een exponentieel verloop heeft.

7. Inrichting volgens conclusie 4, m e t het 5 kenmerk, dat de besturingsketen middelen bevat voor het vormen van optische stuurpulsen, die werkzaam zijn op een fototransistor van de regelketen, welke fototransistor het halfgeleiderelement stuurt.

8. Inrichting volgens conclusie 4, met het 10 kenmerk, dat zij uit veiligheidsoverwegingen voorzien is van een in de voedingslijn van de gelijkrichter in serie hiermee geschakeld elektronisch schakelelement, bestaande uit een triac, die zonder externe voeding gestuurd wordt door'een fotodiac, welk schakelelement 15 wordt gestuurd voor het onderbreken van de voeding van de gelijkrichter wanneer het ingangssignaal van de regelketen correspondeert met een gemiddelde spanning, die kleiner is dan een bepaalde spanningsdrempel.

9. Inrichting volgens conclusie 4, m e t het 20 kenmerk, dat de regelketen een in serie met het halfgeleiderelement geschakelde weerstand bevat, aan de aansluitcontacten waarvan de spanning wordt gemeten door middel van een fotodiode.

10. Inrichting volgens conclusie 4, 7, 8 of 9, 25 met het kenmerk, dat de regelketen van hoge spanning voor de motor galvanisch is gescheiden van de besturingsketen van lage spanning, waarbij de koppeling tussen deze twee ketens wordt verwezenlijkt met optische signalen, die worden overgedragen door middel van vezel-optiek. 8104917