CH624512A5 - Controller for a thyristor-supplied DC control drive - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für einen thyristorgespeisten Gleichstromregelantrieb, bei welchen Steuergerät das Ausgangssignal eines Stromreglers über einen Eingangsverstärker an Vergleichern liegt, an deren andere Eingänge von den Synchronisierspannungen gesteuerte Sägezahnintegratoren angeschlossen sind und mit den Vergleichern die einzelnen Endstufen für die Thyristoren eines Thyristorsatzes ansteuerbar sind und wobei noch eine Kommandostufe für Mehrquadrantenbetrieb vorgesehen ist und über weitere Endstufen ein weiterer Thyristorsatz ansteuerbar ist und wobei ferner ein dem Stromregler übergeordneter Drehzahl- und/oder Zugeregler und Überwachungseinheiten vorgesehen sind.

Ein Gerät dieser vorgenannten Art ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1 588 783 oder der Siemens-Zeit-schrift 1971, S. 183-185 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung bestehen Drehzahlregler, Stromregler, Kommandostufe und Steuersatz jeweils aus Einschüben, bei denen auf Leiterplatten mit gedrucken Schaltungen die einzelnen Halbleiterelemente angeordnet sind (vgl. Bild 1 der Literaturstelle). Ferner ist bereits ein Steckverbindungssystem für Elektronikbaugruppen, die in einem Einschubsystem untergebracht sind, bekannt, bei dem jeweils mehrere Baugruppen in rückseitige elektrische Steckverbindungen eines Baugruppenträgers einschiebbar sind und zumindest ein Teil der Anschlussstifte der Steckverbindungen jedes Baugruppenträgers eine Grundverdrahtungsplatte mit gedruckter Schaltung durchdringt und in deren Leiterbahnen eingelötet ist (vgl. z. B. deutsche Offenlegungsschrift 2320255).

Es hat sich gezeigt, dass bei Antriebsregelungen Baugruppen und Schaltungsteile, wie z.B. Stromregler, Steuersätze usw. immer gleiche und andere Teile, wie z.B. Drehzahlregler, Zugregler usw. recht ähnliche Aufgaben erfüllen. Es wäre wünschenswert, Standardkombinationen vorzusehen, die für sämtliche anfallende Antriebsregelungen geeignet sind. Standardkombinationen von Baugruppen können an sich auf einfache Weise dadurch miteinander verdrahtet werden, dass die Anschlussstifte auf der Stiftseite der Messerleisten eine Verdrahtungsplatte durchdringen, die die zur Verdrahtung erforderlichen Leiterbahnen enthält.

Will man aus wirtschaftlichen Gründen mit einer beschränkten Zahl von Grundverdrahtungsplatten auskommen, so wird man in der Wahl der möglichen Kombinationen im Regelfall sehr beschränkt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das vorgenannte Konzept mit Grundverdrahtungsplatten so bei einer Schaltung der eingangs genannten Art anzuwenden, dass sich mit einer Grundverdrahtungsplatte ein kompaktes und gleichzeitig an die verschiedensten Aufgaben anpassbares Steuergerät für thyristorgespeiste Gleichstromregelantriebe ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch nachfolgende Aufteilung gelöst:

a) Ein Grundgerät, bestehend aus Gehäuse und rückseitiger Grundverdrahtungsplatte mit Buchsenleisten und einer Klemmleiste für von aussen kommende Signale und Versorgungsspannungen,

b) eine in eine erste Buchsenleiste der Grundverdrahtungsplatte einsteckbare Leiterplatte für die Stromversorgung und die Abteilung der Synchronisierspannungen,

c) eine in eine zweite Buchsenleiste einsteckbare Leiterplatte mit einem Stromregler, einem nachgeschalteten Eingangsverstärker, Sägezahnintegratoren, Vergleichern und Endstufen eines Thyristorsatzes,

d) eine in eine dritte Buchsenleiste der Grundverdrahtungplatte einsteckbare Leiterplatte mit einer Kommandostufe für den Mehrquadrantenbetrieb und Endstufen zur Ansteuerung eines weiteren Thyristorsatzes,

e) eine in eine vierte Buchsenleiste einsteckbare Leiterplatte für Drehzahl- und/oder Zuregelung und f) eine in eine fünfte Buchsenleiste einsteckbare Leiterplatte für Verriegelungs- und/oder Schutzzwecke.

Auf diese Weise sind zusammengehörige Funktionen soweit zusammengefasst, dass man mit einer relativ einfachen Grundverdrahtungsplatte für die meisten Fälle auskommen kann.

Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 die elektrische Schaltung eines Steuergerätes,

Figur 2 die Grundverdrahtungsplatte mit Leiterbahnen,

Figur 3 den mechanischen Aufbau des Grundgerätes,

Figur 4 den mechanischen Aufbau der Leiterplatte für die Stromversorgungseinheit,

Figur 5 den Aufbau der Leiterplatte mit Stromregler und

Figur 6 Einzelheiten der Klemmleiste im Grundgerät.

Die Ankerwicklung eines Gleichstrommotors 1 wird über einen kreisstromfreien Thyristor-Umkehrstromrichter mit zwei

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gegenparallel geschalteten Thyristorsätzen 2 und 3 in kreis-stromfreien Schaltung aus einem Drehstromnetz 4 mit den Phasen R, S, T gespeist.

Zur Drehzahlregelung des Gleichstrommotors 1 wird dessen Istdrehzahl ni mit einer Tachometermaschine 5 erfasst und deren Ausgangssignal zusammen mit einem Signal für den Drehzahl-Sollwert ns auf einen Drehzahlregler 28 gegeben. Das Ausgangssignal des Drehzahlreglers 28 (Leitung 19) stellt die Führungsgrösse für einen Stromregler 8 dar, der seinen vorzeichenrichtigen Ankerstrom-Istwert I, (Leitung 20) aus einem im Ankerstromkreis des Gleichstrommotors 1 angeordneten Stromwandler 40 erhält. Je nach der gewählten Stromrichtung wird das Ausgangssignal des Stromreglers 8 über einen Schalter 16 direkt oder über einen Umkehrverstärker 15 und einen Schalter 17 an den Eingang eines Eingangsverstärkers 9 geführt, an dem die Wechselrichter- und Gleichrichtertrittgrenze (aw, dg) einstellbar ist. Der Ausgang des Eingangsverstärkers 9 ist über die Leitung 22 mit den Eingängen von Vergleichsgliedern 11 verbunden, an deren andere Eingänge Sägezahnintegratoren 10 angeschlossen sind. Diese Sägezahnintegratoren erhalten aus einer Stromversorgungseinheit 7 die Synchronisierspannungen Us für den Startpunkt der Sägezahnintegratoren. Dieses Stromversorgungsgerät 7 dient gleichzeitig zur Lieferung der Speisespannungen Uv für die einzelnen Schaltelemente. Bei Gleichheit des Ausgangssignales des Eingangsverstärkers 9 und der Sägezahnintegratoren 10 wird jeweils vom betreffenden Vergleicher 11 über den zugehörigen Endverstärker 12 und die Leitung 32 ein Zündsignal an den betreffenden Thyristor des Thyristorsatzes 2 gegeben. An die Vergleicher 11 sind,parallel zu den Endstufen 12 die Endstufen 18 angeschlossen, die über die Leitung 33 mit dem Thyristorsatz 3 verbunden sind. Zur Sperrung und Freigabe der einzelnen Endstufen 12 bzw. 18 dient eine Kommandostufe 14, die auf den Leitungen 26 und 27 die entsprechenden Steuerbefehle je nach der gewünschten Momentenrichtung vorgibt. Durch die Kommandostufe 14 werden folgende Steuerfunktionen ausgeführt:

Erfassung der Polaritätsänderung am Ausgang des Drehzahlreglers 28 (Leitung 25).

Begrenzen des Drehzahlreglerausganges und Abtrennen des Steuersatzes vom Stromregler durch öffnen des Schalters 16 über Leitung 30. Hierdurch werden die Steuerimpulse an die Wechselrichtertrittgrenze verschoben und damit der Ankerstrom schnell abgebaut. Nach Erreichen des Ankerstromes 0 und nach Ablauf einer Verzögerungszeit werden die Steuerimpulse bei den bisher stromführenden Stromrichtern durch das Sperrsignal S auf Leitung 26 gesperrt. Nach einer Pausenzeit wird über Umkehrverstärker 15 und Schalter 17 der Stromregeier 8 wieder an den Eingangsverstärker 9 angekuppelt und ferner die Steuerimpulse für die neue Momentrichtung freigegeben. Gleichzeitig wird dann auch die Begrenzung des Ausganges des Drehzahlreglers 28 aufgehoben (Leitung 23).

Für den Fall, dass eine Kommandostufe 14 mit den entsprechenden zugeordneten Schaltmechanismen nicht vorgesehen ist und man mit einem Einquadrantenbetrieb auskommt, kann

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zwischen Stromverstärker 8 und Eingangsverstärker 9 eine Brücke 21 eingesetzt werden.

Die gestrichelt eingezeichnete Verbindung in der Schaltung nach Figur 1 zwischen den einzelnen Bauteilen werden s durch die Verdrahtung auf der Grundverdrahtungsplatte 6 gebildet, die ihrerseits einen Teil des Grundgerätes xO darstellt.

Die Spannungsversorgung 7 ist auf einer in das Grundgerät einsteckbaren Leiterplatte xl, Stromregler 8, Eingangsverstärker 9, Sägezahnintegratoren 10, Vergleicher 11 und Endver-io stärker 12 auf einer Leiterplatte x2, Kommandostufe 14, Umkehrverstärker 15, Schalter 16 und 17 und Endstufen 18 auf einer Leiterplatte x3 und der Drehzahlregler 28 auf einer Leiterplatte x4 angeordnet.

15 Diese Zuordnung ist durch die in Klammern hinter den Bezugsziffern angeordneten Leiterplattenbezeichnungen xO bis x4 verdeutlicht.

Der elektrische Zugang zur Grundverdrahtungsplatte 6 für von aussen kommende Signale läuft über eine in der Grundver-2o drahtungsplatte 6 eingelötete Klemmleiste 63, deren elektrische Verbindung an der Grundplatte mit 13 bezeichnet ist.

Figur 2 zeigt die Grundverdrahtungsplatte 6 mit den Leiterbahnen 62 und den einzelnen Leiterplatten xl bis x5.

Das in Figur 3 gezeigte Grundgerät xO dient zur mechani-sehen und elektrischen Zusammenfassung von maximal fünf Leiterplatten des Regelsystems. Das Gehäuse des Grundgerätes besteht aus zwei Stahlblechseitenteilen 64, die über Aluminiumprofilschienen 65 miteinander verschraubt sind. Die Rückseite bildet die Grundverdrahtungsplatte 6. Die Vorderseite so wird durch eine nicht dargestellte abnehmbare Isolierstoffplatte geschützt. Die Grundverdrahtungsplatte 6 enthält fünf 31 polige Buchsenleisten 611 bis 615 sowie eine Klemmenleiste 63, die aus eingeschwallten Klemmen 631 besteht.

In diese Klemmen 631 sind von aussen kommende Signallei-35 tungen 632 einführbar und mit Schrauben 633 festklemmbar. Wie ersichtlich, ist das untere Ende der Klemmen 631 mit zwei Kontaktierungsstifte 634 zu den rückseitigen Leiterbahnen 62 der Grundplatte 6 versehen und mit diesen durch eine Schwall-lötung 635 elektrisch verbunden (Figur 6).

40 Figur 4 zeigt den mechanischen Aufbau der Leiterplatte x 1 für die Stromversorgung und die Ableitung der Synchronisierspannungen U5. Wie ersichtlich, sind auf der Leiterplatte u.a. ein Transformator 73 und Gleichrichter 74 angeordnet, die über die Leiterbahnen 75 der Leiterplatte miteinander verbun-45 den sind. Zur elektrischen Verbindung mit der Grundverdrahtungsplatte 6 dient die Steckerleiste 72, die mit der Buchsenleiste 611 der Grundverdrahtungsplatte 6 die Steckverbindung bildet.

Wie aus Figur 5 ersichtlich, die den mechanischen Aufbau vi der Leiterplatte x2 zeigt, kann zusätzlich zu den Steckerleisten 82 für den Anschluss an die Platte 6 noch eine weitere Steckerleiste 83 vorgesehen werden, die elektrisch mit den Endverstärkern verbunden ist und auf die die Buchsenleiste eines zu den Thyristorstromrichter führenden Signalbandkabels 32 (Fig. 1) 55 aufsteckbar ist.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

624512 PATENTANSPRÜCHE

1. Steuergerät für einen thyristorgespeisten Gleichstrom-Regelantrieb, bei welchem Steuergerät das Ausgangssignal eines Stromreglers über einen Eingangsverstärker an Vergleichern liegt, an deren andere Eingänge von den Synchronisierspannungen gesteuerte Sägezahnintegratoren angeschlossen sind und mit den Vergleichern die einzelnen Endstufen für die Thyristoren eines Thyristorsatzes ansteuerbar sind und wobei noch eine Kommandostufe für Mehrquadrantenbetrieb vorgesehen ist und über weitere Endstufen ein weiterer Thyristorsatz ansteuerbar ist und wobei ferner ein dem Stromregler übergeordneter Drehzahl- und/oder Zugregler sowie Überwachungseinheiten vorgesehen sind, gekennzeichnet durch nachfolgenden Aufteilung:

a) ein Grundgerät (xO) bestehend aus Gehäuse (64) und rückseitiger Grundverdrahtungsplatte (6) mit Buchsenleisten (611-615) und einer Klemmleiste (63) für von ausssen kommende Signale und Versorgungsspannungen (z.B. RST),

b) eine in eine erste Buchsenleiste (611) der Grundverdrahtungsplatte (6) einsteckbare Leiterplatte (xl) für die Stromversorgung und die Abteilung der Synchronisierspannungen (Us),

c) eine in eine zweite Buchsenleiste (612) einsteckbare Leiterplatte (x2) mit einem Stromregler (8), einem nachgeschalteten Eingangsverstärker (9), Sägezahnintegratoren (10), Vergleicher (11) und Endstufen (12) eines Thyristorsatzes (2),

d) eine in eine dritte Buchsenleiste (613) der Grundverdrah-tungsplatte (6) einsteckbare Leiterplatte (x3) mit einer Kommandostufe für den Mehrquadrantenantrieb und Endstufen (18) zur Ansteuerung eines weiteren Thyristorsatzes (3),

e) eine in eine vierte Buchsenleiste (614) einsteckbare Leiterplatte (x4) für Drehzahl- und/oder Zugregelung,

f) eine in eine fünfte Buchsenleiste (615) einsteckbare Leiterplatte (x5) für Verriegelungs- und/oder Schutzzwecke.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Leiterplatten (xl, x2) mit Endstufen (12,18) zusätzliche Steckerleisten (83) angeordnet sind, auf die die Stecker von zu den Thyristorsätzen (2,3) führenden Bandkabeln (32,33) aufschiebbar sind.

3. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (xl) für die Stromversorgung die einer seitlichen Gehäusewandung (64) unmittelbar benachbarte Leiterplatte ist.

4. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmen der Klemmleiste (63) in die Grundverdrahtungsplatte (6) eingelötet sind.