DE1413752C - Schaltungsanordnung zur Steuerung der Drehzahl von Elektromotoren - Google Patents

Description

nung wieder zu einer zufälligen Löschung führen. Alle diese Schwierigkeiten sind ausgeschaltet, und ein äußerst sicherer und zuverlässiger Betrieb ist somit sichergestellt. .

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 vereinfacht eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Ausführungsform eines Impulsgenerators für die erfindungsgemäße Anordnung und eines Vergleichers mit nachgeschalteter Weiche sowie die zugehörigen Übertragungsleitungen einer Phase,

Fig. 3 und 4 Kurvenschaubilder zur Erläuterung der Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Fig. 1,

■ F i g. 5 eine Schaltungsanordnung für einen Gleichstrommotor und

F i g. 6 bis 8 Kurvenschaubilder zur Erläuterung der Funktion der Schaltungsanordnung nach Fig. 5.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur .Speisung der Wicklungen Ml, MI und M3 eines Dreiphasenmotors M, beispielsweise eines Drehstrommotors mit Käfiganker. Ein Bezugsgenerater ist mechanisch mit dem Rotor des Motors M gekuppelt. Der Induktor des Generators A dient dazu, ein Erregerfeld zu erzeugen, das mit einer Drehzahl umläuft, die einer vorbestimmten Schlupf frequenz entspricht. Der Rotor des Motors M und der Induktor des Generators A sind in der Figur nicht dargestellt.

An die Klemmen Ml, M 2 und M3 eines Dreiphasenmotors größerer Leistung sind die an den Klemmen A 1, A 2, A 3 verfügbaren Bezugsspannungen über Widerstände angelegt. Diese Spannungen haben beispielsweise Sinusform und sowohl veränderliche Frequenz als auch veränderliche Amplituden. Da der Motor und der Bezugsgenerator in Stern geschaltet sind, können die Nullpunkte N einerseits miteinander verbunden und andererseits an den negativen Pol einer Gleichstromquelle S angeschlossen werden, deren anderer Pol unter Zwischenschaltung entsprechender Entkopplungsspulen Ll, L 1, L3 an die Wicklungen M1, Ml, M3 der drei Phasen des Motors angeschlossen ist. Diese sind die zu den entsprechenden Phasenleitungen des Bezugsgenerators gehörenden Verbraucher. Parallel zu den Wicklungen liegen Kondensatoren Cl, Cl, C3, während die zweite Klemme der Wicklungen Ml, Ml und M 3 über gesteuerte Gleichrichter Dl, Dl, D 3 an den Nullpunkt N angeschlossen sind. Bei den gesteuerten Gleichrichtern handelt es sich vorzugsweise um Thyristoren mit einer Anode, einer Kathode und einer geeigneten Steuerelektrode, die der Zündung durch Anlage von Zündimpulsen dient. Jeder dieser gesteuerten Gleichrichter stellt eine Kommutierungseinrichtung dar und weist entsprechende Hilfsstromkreise auf, z. B. für den Gleichrichter D1 einen Kondensator ClO, einen gesteuerten Gleichrichter DlO für den Einschwingvorgang, einen Ladestromkreis für den Kondensator ClO, der in Reihe mit einem gesteuerten Hilfsgleichrichter DIl liegt, und eine zusätzliche, entgegengesetzt gepolte Gleichstromquelle 51. Diese dient dazu, den Löschkondensator in umgekehrter Richtung aufzuladen, als er von der Hauptstromquelle 5 aufgeladen wird. Die Steuerelektroden des Hauptgleichrichters Dl und des Hilfsgleichrichters DIl sind gemeinsam an eine Eingangsklemme für die Zündimpulse EAl, EAIi gelegt. Die Steuerelektrode des Löschgleichrichters DlO liegt an einer Eingangsklemme ESl für Löschimpulse. Diese Klemmen der gesamten Anordnung sind entsprechende Ausgänge einer elektrischen Weiche Kl, die an zwei bestimmten Eingängen kontinuierlich Lösch- und Zündimpulse empfängt, die bei Gl, G 2 von einem Impulsgenerator G abgegeben werden. Die elektrische Weiche ist in den Übertragungswegen für die Zündimpulse und die Löschimpulse mit Gattern KU, KIl und einer dazugehörigen bistabilen Kippschaltung /ClO versehen, die dazu dient, das eine oder andere der beiden Gatter zu betätigen, je nachdem, ob die Spannung an der Eingangsklemme EEl unterhalb oder oberhalb eines bestimmten Schwellwertes liegt.

Die Klemme EE1 bildet den Ausgang einer Brückenschaltung aus den Widerständen R1 (Verbindung mit Al), RH (Verbindung mit Ml) und R10 (Verbindung zum Nullpunkt N). Ihr Potential ist also Null, wenn die Spannung im Punkt Ml entgegengesetzt gleich der Bezugsspannung im Punkt A 1 multipliziert mit dem Verhältnis der Widerstandswerte von R 11 und R 1 ist. Sie nimmt je nach den Unterschieden zwischen diesen Spannungen vervielfacht mit den obengenannten Multiplikanten positive oder negative Werte an. Man erhält einen Vergleicher, der je nach dem Vorliegen vorgewählter Spannungsunterschiede in Verbindung mit dem bistabilen Stromkreis (Flip-Flop KlO) immer dann ein Steuersignal abgibt, wenn die Vergleichsspannung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Je nach dem Vorliegen oder Fehlen dieses Steuersignals, welches durch den Schaltzustand des Flip-Flop KlO gegeben ist, wird das eine oder andere Gatter K11, K12 in Durchlaß geschaltet und hieraus ergeben sich die Zündimpulse, welche die elektrische Weiche auf die Klemmen EA1 und EA11 gibt oder die Löschimpulse auf die Klemme ESl.

Jeder Zündimpuls, der auf die Klemme EA 1 und EA 11 gegeben wird, bewirkt oder erhält gleichzeitig die gesteuerten Gleichrichter Dl und DIl stromdurchlässig. Der Gleichrichter Dl verbindet die Wicklung Ml mit den Klemmen der Stromquelle S.

Der Gleichrichter DIl schließt den Ladestromkreis des Löschkondensators ClO. Jeder Löschimpuls bewirkt (oder erhält) die Stromdurchlässigkeit des gesteuerten - Löschgleichrichters D10. Dabei entlädt sich der Kondensator ClO auf die Klemmen des Hauptgleichrichters D1, der damit gelöscht wird.

Die oben für die Phasenleitung A 1-M1 beschriebene Schaltung ist auch für die Phasenleitungen Al-Ml und A3-M3 vorgesehen (vgl. Fig. 1 mit entsprechend modifizierten Bezugszeichen). Der Impulsgenerator G speist parallel zu den Ausgängen Gl, G 2 die elektrischen Weichen Kl, Kl, K 3 der drei Phasen.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform des Impulsgenerators mit einem Oszillator O, der über seinen Ausgang 10 einen Impulszug liefert (s. auch F i g. 3), dessen Frequenz durch die Zeitkonstanten der Schaltelemente C und R des Oszillators O gegeben ist. Diese Frequenz wird allgemein so gewählt, daß sie um Größenordnungen über der Maximalfrequenz der Bezugsspannung liegt, die hier beispielsweise von dem Generator A abgegeben wird. Die Impulse werden an den Eingang eines Flip-Flops, nämlich des Phasenschiebers B gegeben. Man erhält an dessen

Ausgängen Gl und GI zwei Reihen von Rechteckimpulsen oder Einzelimpulse, die um 180° phasenverschoben sind (vgl. Kurven Gl und GI in Fig. 3).

An die Ausgänge Gl und GI ist der Eingang der Weiche Kl über zwei Ankopplungskondensatoren CV und CA angeschlossen. Die beiden Impulszüge werden an die Transistoren Γ11, 712 gelegt, die noimaicrweisc stromdurchlässig sind, und verstärkt. Man erhält zwei Impulsreihen (vgl. IS und IA in Fig. 3) aus gegeneinander versetzten Impulsen einer Frequenz, die die Hälfte der Frequenz des Oszillators O ist. ·

Die Löschimpulse /5 werden unter Zwischenschaltung eines Löschtransistors TSl an die Primärwicklung eines Löschtransformätors 5Sl gegeben, an dessen von einer Diode überbrückte Sekundärwicklung die Klemme £51 angeschlossen ist. Die Zündimpulse IA werden über einen Zündtransistor TA 1 an die Primärwicklung eines Zündtransformators AAl mit zwei Sekundärwicklungen gegeben, an die die Klemmen EA 1 und EA 11 angeschlossen sind.

Der LöschtransistoT 7"5I enthält in seinem Emitterkreis eine Polarisationsdiode 41, während der Zündtransistor TA 1 mit .Hilfe einer Reihenschaltung zweier Dioden 42, 43 polarisiert wird. So ist beispielsweise ein Schwellwert von ungefähr 0,5 Volt für das Auslösen des Löschtransistors und ein solcher λόπ ungefähr 1 Volt für das Auslösen des Zündtransistors festgelegt.

Die Löschimpulse werden unter Zwischenschaltung eins Tortransistors XSl an die Basis des Löschtransistors 751 gegeben. Der Kollektor des Tortransistors ist zu diesem Zweck mit dem Kollektor des die Impulse formenden Transistors 711 über eine Zenerdiode 44 verbunden. Der Emitter des Tortransistors ATSl wird durch eine Diode 45 polarisiert, an deren Verbindungspunkt mit einem Ladewiderstand 46 für den Emitter die Basis des Löschlransistors TS1 angeschlossen ist.

Die Basis des Tortransistors A'Sl ist über einen Verbindungswiderstand 47 an den Ausgang Λ' einer bislabilen Kippschaltung mit zwei Transistoren 713-7S14 gelegt, die einem Transistor TE, dem sogenannten Diiferenzdetektor oder Vergleicher nachgeschaltet ist, an dessen Basis die Differenzspannung angelegt wird, die an der Klemme EEl erscheint.

Die Zündimpulse werden auf die Basis des Zündtransistors TA 1 und gleichzeitig auf den Kollektor eines Tortransistors XA 1 gegeben, der direkt an den Kollektor des zugehörigen, die Impulse formenden Transistors TlI angeschlossen ist, während sein Emitter mit Hilfe einer Diode 51 polarisiert wird. Die Basis des Tortransistors XA 1 ist dem Kollektor eines Transistors TI 1 verbunden, an dessen Emitter eine Polarisationsdiode 48 .und mit dieser in Reihe ein Widerstand 49 angeschlossen ist, während seine Basis über einen Widerstand 50 an dem bereits erwähnten Ausgang X liegt.

Je nach dem Spannungsunterschied zwischen der Spannung an der Klemme EEl und einen vorbestimmten Schwellwert liegt am Ausgang X ein Steuersignal oder nicht. Liegt beispielsweise kein solches Steuersignal vor, dann ist der Transistor TE ebenso gesperrt wie der Transistor T14. Die niedrige Spannung am Ausgang X ermöglicht die Stromdurchlässigkeit des Tortransistors .YSl und infolgedessen auch diejenige des Löschtransistors TSl. Die Löschimpulse werden also übertragen. Gleichzeitig blokkiert die Stromdurchlässigkeit des Umkehrtransistors TIl, die im gleichen Sinne wie diejenige des Tortransistors A'Sl wirkt, den Zündtransistor XA 1 und damit die Übertragung der Zündimpulse.
Das umgekehrte Bild ergibt sich bei Vorhandensein eines Steuersignals infolge der Umschaltung des Kippschwingkreises und infolge des Ansteigens der Spannung am Ausgang X, wodurch die Transistoren A'Sl und TIl gesperrt werden. Während die Blokkierung des Transistors A'Sl die Übertragung des Löschimpulses sperrt, ermöglicht die Blockierung des Umkehrtransistors 7/1 die Stromdurchlässigkeit des Zündtransistors XAl, die unerläßlich ist, um den Zündimpulsen die erforderliche Amplitude zu geben, damit diese den vorbestimmten Schwellwert überschreiten, der durch die Reihenschaltung der beiden Polarisationsdioden 42, 43 vorgegeben ist.

Die zu dem Kollektor des Tortransistors A'Sl gehörige Zenerdiode 44 hat die Aufgabe, Möglichkeiten für eine Störung der Kippschaltung 713-714 infolge von Spannungsänderungen zu verhindern, die über den formenden Transistor 711 auf den Kollektor des Tortransistors A'Sl gegeben werden könnten.

Fig. 4 zeigt die Wirkungsweise einer solchen Schaltung: Die Bezugsspannung U(A) hat zum Zeitpunkt r_;) die Amplitude Null, die sodann einer bestimmten Funktion der Zeit zunimmt. Die Spannung U (M) ist zunächst noch Null. Der Vergleicher erzeugt nun das Steuersignal, was wieder das Anlegen der Zündimpulse IA an die Zündelektroden bewirkt. Die abhängige Spannung U(M) steigt von diesem Moment bis zu einem bestimmten Zeitpunkt Z₁ rasch an, in dem der Verglcicher das Vorliegen einer Spannung signalisiert, die größer ist als die Bezugsspannung U(A). Das Steuersignal verschwindet durch Kippen des bistabilen Stromkreises 713-714. Die Weichenstellung kehrt sich um und es werden Löschimpulse IS übertragen, die den entsprechenden Gleichrichter sperren. Die Spannung U(M) sinkt also mit der Zeitkonstanten der Last bis zu einem Zeitpunkt /., ab, an dem das Steuersignal wieder in Erscheinung tritt usw.

Die Anordnung arbeitet also so, daß an den Klemmen des Motors die Bezugsspannung nachgebildet wird. Diese dabei der Bezugsspannung überlagerte Treppenkurve hat sehr kleine resultierende Amplituden. Das ist eine Folge . der mittleren Empfindlichkeit des Vergleichers und der höheren Frequenz, die größenordnungsmäßig beispielsweise hundertmal größer ist als die Grundfrequenz. Die Welligkeit kann selbstverständlich mit Filtern entfernt werden, was um so leichter ist, als die Wellenfrequenz durch die Arbeitsfrequenz des Impulsgenerators genau festgelegt ist.

Es sind zahlreiche Änderungen möglich, insbesondere an den einzelnen Schaltungselementcn. An Stelle der Wicklung für einen Dreiphasenmotor kann natürlich auch ein anderer Motor vorliegen. So können diese Wicklungen beispielsweise auch die Primärwicklungen eines Transformators oder einer Gruppe von Transformatoren sein, die zur Anpassung an einen Motor dienen kann. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht z. B. in der Lieferung einer veränderlichen, durch eine entsprechende Bezugsspannung bestimmte (beispielsweise durch ein Potentiometer) Gleichspannung, die ihrerseits dann an den Klemmen eines Gleichstrommotors liegt. So kann man Gleichstrom-Drehzahlregler für zahlreiche Vcr-

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wendungszwecke wie Fördereinrichtungen usw. auf- durch den Widerstand Rh und den Widerstand 52 bauen. Eine derartige Anwendungsmöglichkeit soll fließt, und damit die Spannung UD an den Klemmen im folgenden unter Bezugnahme auf die F i g. 5 bis 8 des letzteren, ist unter diesen Bedingungen eine näher beschrieben werden. Funktion des von dem Bedienungsmann auf den In dem Teil der Schaltungsanordnung, welcher der 5 Steuerfußhebel ausgeübten Druckes. Diese Span-Kommutierung dient, wird man im allgemeinen be- nung wird mit Hilfe des Transistors TE mit der stimmte Formen des Aufbaus bevorzugen, wie bei- Spannung UI an den Klemmen des Shunt-Widerspielsweise diejenige nach F i g. 2. Es sind aber auch Standes Sh verglichen und die Stromstärke, die tatandere Ausführungsformen möglich, sächlich in den Motor fließt, ist damit proportional

Fi g. 5 zeigt eine Ausführungsform des Erfindungs- io dem Drehmoment, welches der Motor liefert,
gegenstandes, bei der ein Gleichstromreihenschluß- Die Spannung, die an den Klemmen des Kollektormotor M aus einer Akkumulatorenbatterie B gespeist Widerstandes 56 des Transistors TE abfällt, liegt zuwird. Bei diesem Beispiel ist angenommen worden, gleich an der Basis eines Verstärkertransistors TA, daß man die Geschwindigkeit eines Förderkorbes an dessen Emitter ein Widerstand 57 und an dessen od. dgl. steuern will, wobei man die Geschwindig- 15 Kollektor ein Widerstand 58 angeschlossen ist, der keitsänderung durch einen mehr oder minder starken von einem Kondensator 59 überbrückt ist. Die geDruck auf den Fußhebel erreicht. Der Fußhebel wirkt samte Anordnung der beiden Stufen ist schließlich auf einen kleinen, in der Steuerschaltung vorge- durch einen Kondensator 60 überbrückt,
sehenen Widerstand Rh, der vorteilhaft aus einer Die Steuerspannung UC, die auf den Eingang der Säule von Kohleplatten besteht. 20 bistabilen Weiche BI gegeben wird, gibt also die Der Motor M, dessen Erregerwicklung mit Ex be- Schwankungen der Differenz zwischen der durch den zeichnet ist, liegt an der positiven Klemme der Fußhebel gesteuerten Spannung UD und der dem Batterie B über einen kleinen Shunt-Widerstand Sh Effektivstrom entsprechenden Spannung UI wieder, und ist an die negative Klemme der Batterie B über wobei die Welligkeit durch die Kondensatoren 53, einen Hauptsteuergleichrichter DA angeschlossen, der 25 55, 59, 60 geglättet wird. Insbesondere wirkt die in Reihe mit einer Schutzdrosselspule LS liegt. Ein Zeitkonstante der Ä-C-Gruppe 58-59 im Sinne einer Löschstromkreis an den Klemmen der Gesamtanord- Begrenzung der Schaltfrequenz auf einen Wert, der nung DA-LS besteht aus einem Löschkondensator mit den sonstigen Kennwerten der Gesamtanordnung CS und einer gesteuerten Löschdiode DS. Der Kon- vereinbar ist.

densator CS ist andererseits an die positive Klemme 30 Der Transistor TE, der die Spannungsunterschiede der Stromquelle (Batterie B} über einen Ladestrom- feststellt, steht außerdem unter dem Einfluß eines kreis angeschlossen, der einen gesteuerten Hilfsgleich- Gegenkopplungsweges aus einem sogenannten Reakrichter DAA und eine Induktivität LA enthält. tionstransistor TR, dessen Basis über einen Wider-Die Steuerelektroden des Hauptsteuergleichrichters stand 61 an die negative Klemme des Motors ange- DA und des Hilfsgleichrichters DAA sind an die 35 schlossen ist, während der Kollektor auf dem Zwi-Ausgangsklemmen EA und EAA einer Zündimpuls-' schenpotential BZ gehalten wird, und der Emitter quelle AA angeschlossen, die aus einem Verstärker unter Zwischenschaltung einer Zenerdiode Z und eines und einem Formgeber besteht. Die Steuerelektrode Widerstandes 62 an die positive Klemme der Batder Löschdiode DS ist ihrerseits an die Ausgangs- terie B gelegt ist. Der Emitter des Transistors TE ist klemme ES einer Impulsquelle AS für Löschzwecke 40 über den Widerstand 63 zwischen Zenerdiode Z und angeschlossen, die aus einem ähnlichen Gerät besteht Widerstand 62 angeschlossen, während ein Taktwie AA. Die Impulsquellen AA und AS sind an Aus- geberkreis aus einem Widerstand 64 und einem Kongänge eines Oszillators O angeschlossen, der ein ein- densator 65 zwischen die Basis des Reaktionsfacher Multivibrator sein kann. Weiter liegen sie an transistors TR und ein Ende des Widerstandes 51 Ausgängen A bzw. S einer Weiche BI, die aus einem 45 geschaltet ist.

bistabilen Stromkreis wie einem Schmitt-Trigger be- Auf diese Weise wird ein negativer Rückkoppesteht, der, je nachdem, ob eine Steuerspannung UC lungsweg gebildet, dessen Wirkung darin besteht, die an seinem Eingang oberhalb oder unterhalb eines Empfindlichkeit des an dem Transistor TE bestehenbestimmten Schwellwertes liegt, die Impulsquellen den Vergleiches gegenüber der Spannung UI herabansteuert. 50 zusetzen. Dieser Effekt ist indessen nur so lange wirk-Die Steuerspannung UC ist der Ausgang eines Ver- sam, als die Perioden der Stromdurchlässigkeit des gleichers, der Spannungsdifferenz abfühlt. Dieser be- gesteuerten Hauptsteuergleichrichters DA andauern, steht aus einer Anordnung von zwei Transistoren TE J_n denen der Widerstand 61 tatsächlich an die nega- und TA, die jeweils die Rolle von Detektoren für tive Klemme der Batterie angeschlossen ist. Die Takt-Spannungsdifferenzen oder von Verstärkern spielen. 55 gäbe für diesen Vorgang wird andererseits durch den Diese Anordnung wird mit einer Zwischenspannung Kreis 64-65 bewirkt.

BZ gespeist, die an den Klemmen einer Zenerdiode Im übrigen ist der Motor M (zu dem hier der

ZZ liegt, die über einen Widerstand RZ an die Bat- Shunt-Widerstand Sh gehört) durch eine Diode DR

terie B angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors überbrückt.

TE ist an die positive Klemme der Batterie B über 60 Die Wirkungsweise der gesamten Anordnung ist

einen Widerstand 51 und den Shunt-Widerstand Sh folgende: Im Ruhezustand wird auf den SteucrfuB-

angeschlossen. Seine Basis ist über den Widerstand hebel, dem der Widerstand Rh zugeordnet ist,

Rh und einen Widerstand 54 an die Zwischenspan- kein Druck ausgeübt. Der Widerstandswert dieses

nung BZ gelegt. Ein Kondensator 55 liegt parallel Ohm'schen Widerstandes ist so groß, daß·der Strom,

zur Zenerdiode. Zwei in Reihe geschaltete Dioden 65 der durch den Widerstand 52 fließt, vernachlässigt

dl und dl liegen parallel zu den Widerständen 52 werden kann. Die Spannung UD reicht dann nicht

und Rh und halten an deren Klemmen eine praktisch aus, um eine Steuerspaniuing UC zu erzeugen, welche

konstante Spannung U aufrecht: der Strom, der in der Lage wäre, die Weiche BI zu betätigen. Diese

läßt daher durch ihren Ausgang S die Impulsqucllc AS arbeilen, die eine kontinuierliche Folge von Löschimpiilsen abgibt. Der Hauptsteuergleichrichter DA bleibt also stromundurclilässig, der Motor erhält keine Spannung.

Für den Start genügt es, daß der Bedienungsmann einen bestimmten Druck auf den Fußhebel ausübt: der Widerstand RH wird dann klein und der Strom durch den Widerstand 52 steigt zusammen mit der an ihm liegenden Spannung UD an, wodurch die Stromdurchlässigkeit des Transistors TE eingeleitet und eine Steuerspannung UC erzeugt wird, die ausreicht, um die elektrische Weiche BI zum Kippen zu bringen. Die Impulsquelle AS sperrt sich selbst, .und die Impulsquelle AA tritt in Tätigkeit: Zündimpulse werden gleichzeitig auf den Hauptsteuergleichrichter DA und den Hilfsgleichrichter DAA gegeben. Der Motor wird gespeist, und der Löschkondensator CS lädt sich auf eine Spannung auf, die höher ist als die Spannung der Batterie B. Dies ist die Folge der Überspannung des Schwingkreises, den der Motor mit der Zündspule LA bildet.

Da der Motor nun gespeist wird, steigt der von ihm gezogene Strom / an und mit ihm die Spannung UI. Schließlich nimmt der Strom einen gewissen Maximalwert IM (F i g. 6) in einem bestimmten Augenblick f_t an. Die Steuerspannung fällt gleichzeitig unter den Schwellwert für die Abschaltung des bistabilen Stromkreises BI, der wieder in seinen Anfangszustand zurückkippt. Der Zündkondensator CS entlädt sich in den Hauptsteuergleichrichter DA über die Schutzdrosselspule LS, welche die Gleichrichter DA und DS gegen übermäßige Spitzenströme schützt. Da der schon durch den Motor fließende Strom nicht augenblicklich verschwinden kann, fährt er fort, durch die Diode DR zu fließen, wobei seine Stärke exponentiell in Abhängigkeit von der Zeitkonstanten abnimmt, die durch die Induktivität und den Ohm'schen Widerstand des Stromkreises gegeben ist.

In einem bestimmten Augenblick /., wird die Wirkung der eingeprägten Spannung UD wieder überwiegen, die Steuerspannung UC überschreitet bei einem bestimmten Minimalwert Im des Stromes den Schwellwert für die Umsteuerung des bistabilen Stromkreises BI, und der Hauptsteuergleichrichter zündet von neuem. Der Strom / in dem Motor beginnt von neuem zu steigen und fährt dann fort, zwischen dem Maximalwert IM und dem Minimalwert Im zu pendeln.

Steigt die Drehzahl des Motors an, dann verlangsamt sich der Anstieg des Stromes, während sich eine Abnahme des Stromes beschleunigt. Damit ändert sich der Kurvenverlauf von Fig. 6 zu dem in Fig. 7 gezeigten. Das führt zu einem fortschreitenden Anstieg des Mittelwertes der Spannung an den Klemmen des Motors M. Der Kondensator 65 wird dabei nach und nach geladen. Überschreitet seine Spannung einen durch die Zenerdiode Z gegebenen Schwellwert, so wird der Reaktionstransistor leitend und liefert an den Vergleichstransistor TE eine Spannung, die eine Verringerung der eingeprägten Span-· nung UD bewirkt. Von diesem Augenblick an verringert sich der Maximalwert IM, wie in Fig. 8 zu erkennen, durch die Zeitkonstante des Kreises 64-65 gesteuert auf einen neuen Maximalwert, der einem Nominalwert /N des Motors M entspricht. Ist dieser Nominalwert erreicht, dann stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, und der Hauptsteuergleichrichter bleibt gezündet, bis eine erneute Betätigung des Steuerfußhebels durch den Bedienungsmann erfolgt.

Die Schaltung erlaubt es also, beim Start und beim Beschleunigen in den Motor zeitweise höhere Stromstärken einzuspeisen, die beispielsweise das Dreifache der nominalen Sollwerte oder Istwerte betragen, die der Widerstand Rh bestimmt.

Das Vorhandensein der Diode DR und die sich daraus ergebende Betriebsweise bieten einen beträchtlichen Vorteil: In Fig. 6 bezeichnen die schraffierten Flächen zwischen der Kurve I(t) und der Zeitachse die Elektrizitätsmenge, die jeweils durch den Motor hindurchfließt, wobei, zu beachten ist, das nur die Elektrizitätsmengen Q1, Q 3 . . . wirklich von der Batterie geliefert werden, während die Elektrizitätsmengen β 2, Q 4 ... wiedergewonnene induktive Energie sind, die in dem Motor gespeichert war. Die Wiedergewinnung wird durch den von der Diode DR eröffneten Stromflußweg ermöglicht. Der Effektivwert des Stromes, der tatsächlich und als Nutzstrom durch den Motor fließt, ist also um ein Vielfaches größer als der Mittelwert des von der Batterie gelieferten Stromes: Es ergibt sich auf diese Weise eine Verstärkung des Stromes, die beispielsweise bei blockiertem Rotor den Wert 10 erreichen kann. Diese besonders vorteilhafte Betriebsweise wird durch geeignete Wahl der Kommutierungsfrequenz in Abhängigkeit von der Zeitkonstanten des Verbrauchers erreicht.

Hieraus ergeben sich beträchtliche Vorteile, namentlich in bezug auf die herkömmlichen Ausrüstungen von Fördereinrichtungen oder Steuerungen, bei denen die Anlaßwiderstände Wärmemengen abstrahlen müssen, die beträchtliche Energiemengen . verlorengehen lassen: Nicht nur können die üblichen Anlaßwiderstände vollkommen fortfallen. Man erhält auch den Vorteil einer ungewöhnlichen Elastizität und besseren Beeinflußbarkeit des Motors, Vorteile, die sich aus der Elastizität der elektronischen Steuerung ergeben und aus den ausgeprägten Spitzen der Kurven für die Stromstärke.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 bei der von einem Impulsgenerator abgegebene Im- P.atentansprüche: pulse über gesteuerte Weichen als Zünd- und Lösch impulse auf einzelne Thyristoren verteilt werden. Die

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung der bei dieser vorbekannten Anordnung vom Impuls-Drehzahl eines Elektromotors, der über Thyristo- 5 generator gelieferte Impulsfolge ist aber mit der Freren enthaltende, durch Impulse zünd- und lösch- quenz der erzeugten Spannung synchronisiert. Die bare Kommutierungseinrichtungen von einer Wellenform der Ausgangsspannung ist dort nicht Gleichstromquelle gespeist ist, gekennzeich- veränderbar.

net durch einen einen bistabilen Stromkreis Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die (Γ13, Γ14) enthaltenden Vergleicher, dem ein io Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art Sollwert und ein von der Motorspannung abhän- derart auszubilden, daß sie betriebssicher arbeitet giger Istwert zugeführt sind, und der nur dann und der,Motor mit einer Spannung vorbestimmter ein Signal abgibt, wenn die Soll-Ist-Differenz einen Wellenform gespeist werden kann,
vorbestimmten Schwellwert überschreitet, und Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen, zwei frequenzgleiche Impulsfolgen (Gl, 15 einen einen bistabilen Stromkreis enthaltenden Ver-G 2) mit zeitlich gegeneinander verschobenen gleicher, dem ein Sollwert und ein von der Motor-Impulsen abgebenden Impulsgenerator (G), des- spannung abhängiger Istwert zugeführt ist, und der sen Frequenz wesentlich größer als die Korn- nur dann ein Signal abgibt, wenn die Soll-Ist-Differenz mutierungsfrequenz ist, und einer dem Verglei- einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, und eher nachgeschalteten Weiche (K₁, K._z, K_a), die 20 einen zwei frequenzgleiche Impulsfolgen mit zeitdie zwei Impulsfolgen, abhängig vom Vergleichs- lieh gegeneinander verschobenen Impulsen abgebensignal, zur Zündung oder Löschung freigibt. den Impulsgenerator, dessen Frequenz wesentlich

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- größer als die Kommutierungsfrequenz ist, und einer durch gekennzeichnet, daß als Motor ein Mehr- dem Vergieicher nachgeschalteten Weiche, die die phasenmotor vorgesehen ist und ein einziger 25 zwei Impulsfolgen, abhängig vom Vergleichssignal, Impulsgenerator in Parallelschaltung an die je- zur Zündung oder Löschung freigibt.

weiligen Weichen (K₁, K₂, K₃) für die Impuls- Eine derartige Schaltungsanordnung bietet den

folgen zur Zündung und Löschung für die ver- Vorteil, daß mit Hilfe eines schwachen Steuersignals schiedenen Phasen angeschlossen ist. (Sollwert) auf absolut sichere und äußerst präzise

30 Weise große Motorleistungen steuerbar sind, und zwar entsprechend beliebigen Wellenformen des vorgegebenen Steuersignals. Die Steuerung erfolgt nach dem Prinzip eines Vergleichs des Steuersignals (Sollwert) mit einem Bruchteil (Istwert) der Signalampli-35 tude desjenigen Signals, das mit der Amplitude des Steuersignals geregelt wird. Das erzielte Vergleichssignal wird dann dazu benutzt, die Spannungsversorgung· des Motors zu steuern. Durch die Verwendung von Auslöseimpulsen einer Frequenz, die wesentlich 40 größer als die Kommutierungsfrequenz ist, wird der

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- Funktionsablauf wesentlich verbessert, da die Steueanordnung zur Steuerung der Drezahl von Elektro- rung die angestrebten Änderungen des Betriebsmotoren, die über Thyristoren enthaltende, durch zustandes außerordentlich sicher und zuverlässig erImpulse zünd- und löschbare Kommutierungseinrich- faßt. Führt nämlich aus irgendeinem Grunde der tungen von einer Gleichstromquelle gespeist sind. 45 von der dem Vergleicher nachgeschalteten Weiche Eine Anordnung dieser Art zur Steuerung der Ge- durchgelassene erste Impuls nicht sofort zur entschwindigkeit von Motoren ist bekannt (»Electrical sprechenden Umsteuerung, dann wird diese dort Times«, 19. Januar 1961, S. 81 bis 85). durch die nachfolgenden Impulse des Impulszuges

Bei einer Schaltungsanordnung (deutsche Patent- dennoch sicher bewirkt. Zu einem Versagen des schrift 735 746) zur Umformung einer gegebenen 50 ersten Impulses kann es beispielsweise kommen, Spannung in eine Spannung anderer, jedoch beliebig wenn die Kommutierung in einem Augenblick einwählbarer Kurvenform ist es bereits bekannt, einen geleitet wird, in dem der Impuls bereits einen Anfang mit Glühkathodenröhren arbeitenden Vergleicher zu genommen hat, so daß die verbliebene Impulsdauer verwenden, der die Unterschiede zwischen einer Soll- nicht ausreicht, um die Kommutierung mit Sicherspannung und einer Istspannung am Verbraucher, 55 heit zu erreichen. Auch kann es gelegentlich sein, die von einem Umrichter erzeugt ist, mißt und Zünd- daß der angesteuerte und erzielte Betriebszustand bzw. Löschimpulse in der Weise erzeugt, daß die zufällig und ohne das Vorliegen entsprechender gerade arbeitsbereite Ventilstrecke gezündet wird, Steuerbefehle beendet wird. Auch in diesem Falle wenn die Ausgangsspannung des Umrichters den stehen sofort neue Impulse zur Verfügung, um den Augenblickswert der Sollspannung um einen be- 60 gewünschten Betriebszustand wiederherzustellen. Eine stimmten Betrag unterschritten hat und die Ventil- derartige Sicherung eines gewünschten Betriebsstrecke gelöscht wird, wenn die Ausgangsspannung zustandes erweist sich auch dann als vorteilhaft, wenn die Sollspannung um einen bestimmten Betrag über- durch die Auswirkung der Selbstinduktion oder der schreitet. Dabei wird vom Vergieicher jeweils nur gegenelektromotorischen Kraft in den Motorstromein einziger Zünd- bzw. Löschimpuls erzeugt. 65 kreisen Sperr- bzw. Löschzustände bestehen bleiben,

Es ist auch eine Wechselrichteranordnung, die obwohl ein Gleichrichter stromdurchlässig geworden Mehrphasenwechselstrom aus einer Gleichstrom- ist. Auch kann die auf Grund der Induktion oder der quelle erzeugt, bekannt (USA.-Patentschrift 2 953 735), gegenelektromotorischen Kraft vorhandene Span-