DE2150262C3

DE2150262C3 - Drehzahlsteuerung oder -regelung für einen aus einem Wechselstromnetz gleichstromgespeisten, elektrischen Motor mit einem dazu in Reihe geschalteten Heizwiderstand

Info

Publication number: DE2150262C3
Application number: DE2150262A
Authority: DE
Inventors: Walter 7758 Meersburg Holzer
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1971-03-02
Filing date: 1971-10-08
Publication date: 1980-08-21
Also published as: CH524709A; DE2150262B2; DE2150262A1; IT949783B; FR2128513B1; FR2128513A1; GB1354845A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Drehzahlsteuerung oder -regelung für einen aus einem Wechselstromnetz gleichstromgespeisten, elektrischen Motor mit einem dazu in Reihe geschalteten Heizwiderstand, insbesondere einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine, unter Verwendung eines von einer Zündelektronik gesteuerten, mit Phasenanschnittsteuerung arbeitenden elektronischen Schalters.

Aus der CH-PS 4 99 662 ist eine solche Einrichtung mit einem kommutierenden Elektromotor zum Abtreiben der Trommel einer Waschmaschine bekannt, bei der w der Elektromotor in Reihe mit dem Heizwiderstand der Waschmaschine geschaltet ist. Dabei liegt auch der von der Zündelektronik des sog. Motorreglers gesteuerte elektronische Schalter in Reihe zu dem Elektromotor. Um die Heizung auch während des Stillstandes des w Waschmotors betreiben zu können, ist der Reihenschaltung aus Elektromotor und elektronischem Schalter ein zusätzlicher Schalterkontakt parallel gelegt, der die Heizung ein- und ausschalten kann. Der zum Ein- und Ausschalten der Heizung dienende Kontakt muß für *>o verhältnismäßig große Schaltleistungen (16 Ampere und mehr) ausgelegt werden, wobei in der Regel eine nicht allzu große Lebensdauer in Kauf genommen werden muß.

Aus der DE-AS 15 13 479 ist eine Anordnung zur h^r> selbsttätigen Steuerung der Drehzahl eines konstant erregten Gleichstrommotors bekannt. Bei dieser Schaltungsanordnung ist dem zu steuernden Motor, der über einen Vorwiderstand mit einer Spannungsquelle verbunden ist, ein Transistor parallel geschaltet Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß mit Hilfe des Transistors die Spannung, die an dem Motoranker ansteht, näherungsweise konstant gehalten wird. Der Transistor führt somit ständig Strom, was bedeutet daß die Schaltungsanordnung praktisch für große Motorleistungen nicht verwendbar ist, da sonst an dem Transistor zu große Verlustleistungen auftreten. Beim Abschalten des Motors wird auch der Vorwiderstand stromlos.

Es ist ferner aus der DE-OS 15 85 840 bekannt einen Motor, dessen Drehrichtung durch Umpolen der Eingangsspannung an seinen Klemmen geändert werden kann, über einen Triac aus einem Wechselstromnetz zu speisen. Hierbei liegt der Triac mit dem zu steuernden Motor in Serie und je nachdem, für welche Halbwelle der Triac durchgeschaltet wird, ergibt sich eine bestimmte Drehrichtung des Motors. Der Betrieb eines Heizwiderstandes mit einer derartigen Schaltung ist jedoch nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehzahlsteuerung oder -regelung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit möglichst geringem schaltungstechnischem Aufwand erreicht wird, daß auch bei stillstehendem Motor der Heizwiderstand gespeist wird.

Zur Lösung d^:eser Aufgabe ist die Drehzahlsteuerung oder -regelung dadurch gekennzeichnet daß der elektronische Schalter zu dem Motor parallel geschaltet ist.

Die neue Drehzahlsteuerung oder -regelung weist die Vorteile auf, daß mit einem außerordentlich geringen Aufwand an elektronischen Schaltmitteln, beispielsweise bei einer Waschmaschine, eine Drehzahlsteuerung bzw. -regelung des Waschmotors, eine Steuerung bzw. Regelung der Heizung sowie das Reversieren möglich sind. Die Erfindung kann praktisch bei allen gleichstromgespeisten Motortypen Verwendung finden. Mit der neuen Drehzahlsteuerung oder -regelung wird eine sehr große Lebensdauer der Schaltmittel erreicht; selbst die in gewissen Ausführungsbeispielen verwendeten mechanischen Reversierkontakte werden nur gering belastet. Da die elektronische Schalteinrichtung Motor und Heizung schalten kann, kommt man mit einem Minimum an Verdrahtungsmitteln aus.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Drehzahlsteuerung oder -regelung gemäß der Erfindung für einen Gleichstrommotor in schematischer Darstellung,

Fig. la und Ib die Schaltcharakteristik für die Steuerung einer Drehzahlsteuerung oder -regelung nach der Fig. 1,

Fig.2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Drehzahlsteuerung oder -regelung gemäß der Erfindung, jedoch mit einem Thyristor und einer zu diesem parallelgeschalteten Diode,

Fig.2a Schaltcharakteristik für die Drehzahlsteuerung oder -regelung nach F i g. 2,

F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Drehzahlsteuerung oder -regelung gemäß der Erfindung mit einer umpolbaren Diode,

Fig.4 ein Ausführungsbeispiel einer Drehzahlsteuerung oder -regelung gemäß der Erfindung, bei der der Mo- >r in dem Diagonalzweig eines Brückengleichrichters geschaltet ist,

Fig. 4a die Schaltcharakteristik der Drehzahlsteuerung oder -regelung gemäß F i g. 4,

F i g. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Drehzahsteuerung oder -regelung gemäß der Erfindung mit einem Gleichrichter in ßrückenschaltung, bei dem in dem Diagonalzweig der elektronische Schalter liegt und

Fig.6 ein weiteres Alisführungsbeispiel der Drehzählsteuerung oder -regelung gemäß der Erfindung mit einem Brückengleichrichter, in dessen Diagonalzweig die Serienschaltung aus Heizwiderstand und Motor zusammen mit dem elektronischen Schalter liegt.

Anhand der Fig. 1 wird eine Regeleinrichtung für ι ο einen Motor erläutert Die gesamte Einrichtung wird aus einem Netz 6 und fiber einen Netzschalter 16 mit Strom versorgt Ein elektrischer Motor 2, der z. B. bei einer Waschmaschine der Waschmotor ist, der z. B. über eine Riemenscheibe 24 die Waschtrommel abtreibt, is bzw. bei einer Geschirrspülmaschine der Pumpenmotor ist, soll in seiner Drehzahl beeinflußt werden. Dem Motor 2 liegt ein elektronischer Schalter 3, z. B. ein Triac, parallel, dessen Steuereingang von einet Zündelektronik S Zündimpulse erhält Der elektronische Schalter 3 liegt in Reihe mit einem Heizwiderstand 1.

Die Zündelektronik 5 erhält von einem vom Motor 2 getriebenen Tachogenerator S eine drehzahlabhängige Spannung. Außerdem wird die Zündelektronik 5 durch einen Programmschalter 7 beeinflußt Auf den Programmschalter 7 wirkt ein Meßwertgeber 4, z. B. ein Thermostat Zündelektronik 5 und Programmschalter 7 sind ebenfalls mit der Stromversorgung verbunden. Nach Einschalten des Netzschalters 16 liegen sie in diesem Ausführungsbeispiel fest am Netz 6. Die Kombination aus Heizwiderstand 1, Motor 2 und elektronischem Schalter 3 hingegen wird bei diesem Ausführungsbeispiel über einen programmabhängig schaltbaren Kontakt 17 ein- und ausgeschaltet

Wenn man annimmt, daß der Motor 2 bereits läuft, so kann seine Drehzahl über den Tachogenerator 8 und die Zündelektronik 5 sowie den elektronischen Schalter 3 konstant gehalten werden. Anhand der Fig. la sei erläutert, daß der Zündzeitpunkt Z₁ je nach dem Ist'/Solldrehzahl-Verhältnis und je nach der Belastung des Motors entsprechend verschoben werden kann.

Die Zündelektronik 5 kann vom Programmschalter 7 derart beeinflußt werden, daß eine Drehrichtungsumkehr des Motors 2 stattfindet Dies geschieht folgendermaßen: in F i g. la sind die beiden Zündzeitpunkte ζ und z\ des elektronischen Schalters 3 so gelegt, daß beispielsweise ein Rechtslauf des Motors stattfindet Bei dieser Drehrichtung bekommt der Motor die negative Netzhalbwelle nicht, die positive aber zumindest teilweise. Soll die Drehrichtung des Motors 2 umgekehrt werden, so brauchen die Zündzeitpunkte des elektronischen Schalters 3 nur entsprechend vertauscht zu werden (Fig. Ib). Für Linkslauf würde der Motor also die positive Halbwelle nicht, die negative Halbwelle zumindest teilweise bekommen.

Die verschiedenen, aus F i g. 1 ersichtlichen Klemmen 18,19, 21, 22 und 23 wurden nur zur Vereinheitlichung der im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeführt

Das Ausführungsbeispiel nac'· F ι g. 1 ist nur auf Gleichstrommotoren mit permanentmagnetischem Stator anwendbar. Je langer der Motor 2 beim Reversieren zwischen der Beendigung der vorhergehenden Drehbewegung und der nachfolgenden, entgegengesetzt gerichteten Drehbewegung stillsteht, desto langer ist der Heizwiderstand 1 voll eingeschaltet

Mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es also möglich, mit einem einzigen elektronischen Schalter 3 die Heizung zu beeinflussen, die Motordrehzahl zu steuern bzw. zu regeln und eine Drehrichtungsumkehr des Motors durchzuführen.

In Fig.2 sind im wesentlichen nur der Motor, die Reversierkontakte, der elektronische Schalter und der Verbraucher gezeichnet; über die Klemmen 18,19 und 23 wird eine Verbindung zu den übrigen Anordnungen, wie Zündelektronik, Programmschalter usw. hergestellt Anstatt eines Triacs werden ein Thyristor 3' und eine zu diesem parallel gelegte Diode 13 verwendet Der Thyristor wirkt als elektronischer Schalter und die Diode 13 läßt immer eine Halbwelle durch. Dies geht besonders gut aus der F i g. 2a hervor. Der Thyristor 3' zündet im Zeitpunkt ζ und bleibt bis zum Nulldurchgang der Netzspannung durchgeschaltet Die negative Halbwelle wird von der Diode 13 durchgelassen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.2 kann kostengünstiger realisiert werden als die weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, da die Kombination aus Thyristor und Diode billiger ist, als ein Triac Darüber hinaus wirkt es sich als besonders günstig aus, daß lediglich ein Zündimpuls pro Periode nötig ist (Fig.2a). Das Ausführungsbeispiel ist auf einen Reihenschlußmotor anwendbar.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (F i g. 3) wird eine Diode neben einem Triac als elektronischer Schalter 3 verwendet Die Diode muß aber. — um bei einem in seiner Drehrichtung umsteuerbaren Motor immer wirken zu können — umgepolt werden. Dies geschieht über die Reversierkontakte 14 und 15, die vom Programmschalter 7 betätigt werden. Die Schaltcharakteristiken nach Fig. la und Ib gelten auch für diese Einrichtung.

Anhand der F i g. 4 wird ein Ausführungsbeispiel mit einer Brückenschaltung aus vier Dioden 9,10,11 und 12 erläutert. Als elektronischer Schalter 3 dient wiederum ein Triac. Im Diagonalzweig der Brückenschaltung liegt der Motor 2, der mittels der Reversierkontakte 14 und 15 zusätzlich in seiner Drehrichtung umgeschaltet werden kann. Aus der Fig.4a geht hervor, daß der elektronische Schalter 3 pro Periode zwei Zündimpulse zu den Zeitpunkten ζ erhalten muß. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispi^les liegt darin, daß der Motor 2 beide Halbwellen erhält, da eine Zweiweggleichrichtung stattfindet. Auch ein Reihenschlußmotor kann für dieses Ausführungsbeispiel verwendet werden. Die beiden Zündzeitpunkte ζ erfolgen jeweils zum gleichen Zeitpunkt, bezogen auf die Nulldurchgänge der Netzspannung.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Brückenschaltung aus Dioden 9, 10, 11 und 12 zeigt die Fig.5; allerdings liegt bei diesem Ausführungsbeispiel der elektronische Schalter 3' in der Brückendiagonale und hierdurch parallel einem Reihenschlußmotor 2, der seinerseits wieder mittels mechanischer Reversierkontakte 14 und 15 in seiner Drehrichtung umsteuerbar ist Auch dieses Ausführungsbeispiel weist die gleichen Vorteile wie das der F i g. 4 auf, darüber hinaus ist aber anstatt eines Triacs lediglich ein Thyristor notwendig.

Auch die Zündzeitpunkte weisen die gleiche zeitliche Lage wie beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 4 auf (F ig. 4a).

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brückenschaltung aus den Dioden 9, 10, 11 und 12 und einen Reihenschlußmotor 2 zeigt die Fig.6. Auch dieses Ausführungsbeispiel weist die gleichen vorteilhaften Eigenschaften wie das der F i g. 5 auf, die Zündzeitpunkte ζ nehmen gleichfalls diesselbe Lage nach F i g. 4a ein.

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Die Reversierkontakte 14,15 in den F i g. 2,4,5 und 6 allen beschriebenen Ausführungsbeispielen durch den sollen nur die grundsätzliche Reversiermöglichkeit am Programmschalter 7 oder unmittelbar an der andeuten, in Verbindung mit einem Reihenschlußmotor Zündelektronik 5 angeschlossenen Meßwertgeber dasind diese selbstverständlich dem Motor entsprechend durch, daß das Ein-/Ausschaltverhältnis des Motors anzuordnen. 5 entsprechend geändert wird.

Die Beeinflussung der Heizleistung geschieht bei Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

io Patentansprüche:

1. Drehzahlsteuerung oder -regelung für einen aus einem Wechselstromnetz gleichstromgespeisten, elektrischen Motor mit einem dazu in Reihe geschalteten Heizwiderstand, insbesondere einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine, unter Verwendung eines von einer Zündelektronik gesteuerten, mit Phasenanschnittsteuerung arbeitenden elektronischen Schalters, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (3,3') zu dem Motor (2) parallel geschaltet ist

2. Drehzahlsteuerung oder -regelung nach An-SDruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisehe Motor (2) im Diagonalzweig eines Brückengleichrichters (S, iO, 11, 12) und der elektronische Schalter (3) in dem anderen Diagonalzweig des Brückengleichrichters liegt (F i g. 4).

3. Drehzahlsteuerung oder -regelung nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Motor (2) im Diagonalzweig eines Brückengleichrichters (9, 10, 11, 12) und der elektronische Schalter (3') ebenfalls im Diagonalzweig parallel zum Motor(2)liegt(Fig. 5).

4. Drehzahlsteuerung oder -regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte, aus elektronischem Schalter (3'), elektrischem Motor (2) und Heizwiderstand (1), bestehende Anordnung im Diagonalzweig eines Brückengleichrichters (9, 10,11,12) liegt (F ig. 6).

5. Drehzahlsteuerung oder -regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem elektronischen Schalter (3, 3') eine Diode (13) parallel liegt (F ig. 2,3).

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