DE2154454A1

DE2154454A1 - Schaltungsanordnung zurdrehzahlsteuerung von elektromotoren

Info

Publication number: DE2154454A1
Application number: DE19712154454
Authority: DE
Inventors: Bernhard Walter; Dieter Hermann Walther
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1971-11-02
Filing date: 1971-11-02
Publication date: 1973-05-03
Also published as: GB1398793A

Description

STANDARD ELEKTRIK LORENZ AG £ Ib 4% 0¹^

Stuttgart

Case: B.Walter-D.H.Walther 4-3

Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung von Elektromotoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung von Kollektor-Reihenschlußmotoren für Wechselstrombetrieb, sogenannten Universalmotoren, durch Beeinflussung des Zündzeitpunktes einer steuerbaren Halbleitervorrichtung, die in Reihe mit dem Motor am Wechselstromnetz liegt.

Es ist bereits bekannt, Elektromotore in ihrer Drehzahl in der Weise zu steuern, daß in Reihe mit dem Motor eine steuerbare Halbleitervorrichtung angeordnet wird, deren Zündzeitpunkt bezüglich der Netzwechselspannung verschoben wird. Bei der Speisung des Motors aus dem Wechselstromnetz wird in der Regel ein bidirektional leitendes Halbleiterelement verwendet, wie es beispielsweise unter der Bezeichnung "Triac" in der Technik bekannt ist. Durch Verschieben des Zündeinsatzpunktes dieses Halbleiterelementes innerhalb einer Halbperiode der Netzwechselspannung ist es möglich, eine Steuerung des Motorstroms und damit der Motorleistung vorzunehmen .

Die steuerbare Halbleitervorrichtung wird dabei meist durch Entladung eines Kondensators über ein kontaktloses elektrisches Schaltelement, wie z.B. eine Triggerdiode, gezündet. Hierbei ist eine Verschiebung des ZündzeLtpunktes in der

Fr/b - 27.10.1971

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Weise möglich, dsP· die Aufladung des Zündkondensators beeinflußt wird. Eine solche Veränderung der Aufladezeit des Zündkondensators kann auch abhängig von der Drehzahl des Motors oder dessen Rest-EMK selbsttätig vorgenommen werden, so daß es sich dann um eine selbsttätige Regelung des Motors handelt.

Es ist bereits bekannt, bei solchen Schaltungsanordnungen zur Steuerung oder Regelung von Elektromotoren durch eine der Drehzahl proportionalen elektrischen Spannung eine Gegenkopplung auf den Aufladestrom des Zündkondensators bei einer Halbwelle der iletzwechselspannung auszuüben, so daß ein Teil des Aufladestromes des Zündkondensators parallel zu diesem abgeleitet wird. Durch diese bekannte Schaltungsanordnung wird zwar ein Anstieg der eingestellten Leerlaufdrehzahl verhindert, jedoch hat sie den Nachteil, daß die Aufladung des Zündkonderisators nicht über den durch den Einstellwiderstand vorgegebenen Soll-Wert hinaus gesteigert werden kann, so daß es damit nicht möglich ist, die maximale Schaltzeit der geregelten Halbwelle zu erreichen.

Zu der genannten Schaltungsanordnung, welche eine Ladestromableitung während einer Halbwelle bewirkt, ist es auch bekannt, bei den bei einer Abbremsung des Motors erfolgenden Stromanstiegs eine Aufhebung der Aufladestromableitung zu erzielen.

Weiterhin sind Schaltungsanordnung en bekannt, bei denen während einer 1'albwelle die Aufladung des Zündkondensators vom Stromfluß durch den Motor beeinflußt wird, um "bei der darauffolgenden Halbwelle gleicher Polarität ein schnelleres Erreichen der Zündspannung zu erzielen.

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Es sind auch Schaltungsanordnungen bekannt, bei welchen die Aufladegeschwindigkeit des Zündkondensators in beiden Halbwellen der Heizspannung durch einen Einstellwiderstand vorgewählt wird, die selbsttätige Pegelung jedoch nur während einer Halbwelle erfolgt, d.h. nur eine Aufladungsrichtung des Zündkondensators durch die Regelung beeinflußt werden kann. Diese Schaltungsanordnungen haben den Nachteil, daß bei Belastung'des Motors trotz Pegelwirkung nicht das volle Drehmoment, welches der Motor abzugeben in der Lage ist, erreicht wird. Dies beruht darauf, daß die nicht geregelte Halbwelle, insbesondere bei eingestellter niedriger Drehzahl des Motors, nicht den vollen Stromflußwinkel erreichen kann, so daß niemals die volle Motorleistung erzielt wird.

Aufgabe der P.rfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung durch Beeinflufiung des Aufladestroips eines Zündkondensators zu schaffen, bei der der Zündwinkel in einem sehr weiten Bereich verschoben werden kann, so daß insbesondere bei niedriger Motordrehzahl eine sehr günstige Drehmoment-Drehzählkurve erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung eines aus dem Wechselstronnetz über eine bidirektional leitende Halbleitervorrichtung gespeisten Reihenschluß-Kollektromotors, bei der der Zündzeitpunkt der bidirektional leitenden Halbleitervorrichtung von der Aufladung eines Kondensators bestimmt ist, der über eine Triggerdiode mit der Steuerelektrode der bidirektional leitenden Halbleitervorrichtung verbunden ist, gemäß der Erfindunr dadurch erreicht, daß der Aufladestrom des Kondensators bei einer lletzhalbwclle von der vom Motor induzierten Spannung beeinflußt ist.

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Dies wird gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch erzielt, daß im Aufladekreis des Zündkondensators in Reihe mit einem veränderlichen Widerstand der Basis-Kollektor-Kreis eines Transistors liegt, daß eine Diode antiparallel zum Basis-Kollektor-Kreis des Transistors liegt, und daß der Basis-Emitter-Kreis des Transistors in Reihe mit dem veränderlichen Widerstand an den Klemmen des Motors liegt.

Vorzugsweise wird als Transistor ein Feldeffekt-Transistor verwendet.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung. Figur 2 zeigt den S^annungsverlauf an den Motorklemmen.

Der Kollektor-Reihenschlußmotor M liegt in Reihe mit der steuerbaren Halbleitervorrichtung Tl am Wechselstromnetz. Fei der steuerbaren Halbleitervorrichtung Tl handelt es sich ur eine bidirektional leitende Halbleitervorrichtung vorzugsweise einen Triac. Der Zündeinsatzpunkt der steuerbaren Halbleitervorrichtung Tl hängt von der Aufladung des Kondensators Cl ab, der über die Triggerdiode Dl mit der Steuerelektrode der steuerbaren Halbleitervorrichtung Tl verbunden ist. Genäß der Erfindung wird der Aufladestrom des ZündVondensators Cl in einer Halbwelle durch den Hochspannungstransistor T2.beeinflußt, während der Aufladestron des Zündkondensators Cl in der anderen Halbwelle über die Diode D3 fließt. Der Aufladestrom kann durch den veränderlichen Widerstand Rl eingestellt werden. In der einen Halbwelle fließt somit der Aufladestrom für den Kondensator Cl über den veränderlichen Widerstand Rl und den Widerstand R2 über den Basis-Kollektrokreis des Transistors T2.

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Der Basis-Emitter-Kreis des Transistors T2 ist außerdem über den Widerstand R4 und die Diode D2 an die Klemmer. des Motors M angeschlossen, so daß er von der vom Motor induzierten Spannung beeinflußt wird.

ι Der Spannungsverlauf an den Klemmen des Motors M ist in Figur 2 schematiech dargestellt.

Der Zündzeitpunkt der steuerbaren Halbleitervorrichtung Tl ist um den Winkel qC gegenüber dem Beginn der Halbwelle verschoben, so dal?« also jede Halbwelle nur teilweise zur » Wirkung kommt.

Infolge der vom Motor M induzierten Spannung tritt zu Beginn jeder Halbwelle eine Spannungsspitze A auf, die auf dem Oszillogramm beobachtet werden kann. Diese Spannungsspitze A wird durch die Motorinduktivität hervorgerufen, die nach dem Löschen dep steuerbaren Halbleitervorrichtung den Motorstrom weiter aufrecht erhält, bis das Magnetfeld zusammenbricht. Die Spannungsspitze A wird gemäß der Erfindung dazu verwendet, über den Transistor T2 die Aufladung des Kondensators Cl zu beeinflussen und bestimmt daher den Zündwinkel JC . Wenn der Motor durch äußere Belastung abgebremst wird, so vergrößert sich die induzierte Spannunrsspitze A, so daß der Transistor T2 weiter durchgesteuert wird. Die Aufladung des Kondensators Cl wird beschleunigt und der Zündwinkel oC vorverlegt. Damit wird dem Motor mehr Energie zugeführt und die ursprüngliche Drehzahl vzird wieder erreicht.

Durch den veränderlichen Widerstand Rl kann der durch den Transistor T2 fließende Strom beeinflußt werden, wodurch

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eine Anpassung der Per.elverstärkun/r an den jeweils eingestellten Zündzeitpunkt möflich ist. Vorzugspreise wird als Transistor T2 ein Feldeffekt-Transistor verwendet.

L-.-i der Schaltung anordnung gernäß der Irfin^unf kann der Aufladestron: des Zündkondensatcrs Ci in einer i-ali-wellc von Null bis ::u einen, durch die Crenzrclantun" les Fochspannungstransistors T2 vor-efetenen Wert gesteuert ΐ« erden-Dadurch, unterstützt durch die Arbeitspunktvoreinstellur-.r nittels des veränderlichen Wider stances Ti , kann der ?iinclk winkel unter Einfluß der Regelung un beinalic I"0 ' vcrechcben xicrden. Durch diese Fute ''c.c!;re*Glu:r ist, ir.übesondere bei eingestellter niedriger I^Totordrehzahl, ein sehr günstiger Verlauf der ^rehrouient-Drehzahlkurven erreichbar .

Anlagen:

3 Patentansprüche
1 Bl. Zeichnungen
1 Verzeichnis der Bezugszeichen

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Claims

E . v.'alter-D. II. Ualther H - 3 Patentansprüche

1.)j Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung eines aus den Wechselstromnetz über eine bidirektional leitende Halbleitervorrichtung gespeisten Reihenschluß-Kollektormotors, bei der der Zündzeitpunkt der bidirektional leitenden Halbleitervorrichtung von der Aufladung eines Kondensators bestimmt ist, der über eine Trigger·^ iod e nit der Steuerelektrode der bidirektional leitenden Halbleitervorrichtung, verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, daß der Aufladestrom des Kondensators (Cl) bei einer lletzhalbvzelle von der voir. Motor GO induzierten Spannung beeinflußt ist.

2.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnct, daf iir Aufladekreis des Kondensators (Cl) in Reihe mit einem veränderlichen Widerstand (Rl) der Basis-Kollcktor-Kreis eines Transistors (T2) liegt, daß eine-Diode (D3) antiparallel zum Basis-Kollektor-Kreis des Transistors (T2) liegt, und daß der Basis-Emitter-Kreis des Transistors (T?.) in Reihe mit dem veränderlichen Widerstand (Rl) an den Klemmen des Motors (M) liegt.

3.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (T2) ein Feldeffekt-Transistor if.t.

IV/L - 11. 10.1971

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