DE1463266B2 - Schaltungsanordnung zur Regelung der Drehzahl und zur Begrenzung des Ankerstroms eines aus einer Wechselstromquelle gespeisten, konstant erregten Gleichstromnebenschlußmotors - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Regelung der Drehzahl und zur Begrenzung des Ankerstroms eines aus einer Wechselstromquelle gespeisten, konstant erregten GleichstromnebenschlußmotorsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Drehzahl und zur Begrenzung
des Ankerstromes eines aus einer Wechselstromquelle gespeisten, konstant erregten Gleichstromnebenschlußmotors
durch Anschnittsteuerung eines in seinem Ankerstrom liegenden steuerbaren Gleichrichters in Abhängigkeit von einer dessen
Steuersatz zugeführten, der Drehzahlregelabweichung zumindest annähernd proportionalen Gleichspannung,
der eine Wechselspannung mit der Frequenz der Wechselstromquelle überlagert ist.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der deutschen Patentschrift 942 288 bekannt. Bei dieser
Schaltungsanordnung wird zum Anlauf eine zusätzliche Vorgabespannung verwendet, die einem gewünschten
Drehzahlsollwert entspricht und im Stillstand des Motors gerade den gewünschten Anlaufstrom
zur Folge hat. Diese Schaltungsanordnung birgt die Gefahr in sich, daß bei zunehmendem Belastungsmoment
besonders im oberen Drehzahlbereich ein unerwünschtes Anwachsen des Ankerstroms auftreten kann, wenn man für die Vorgabespannung
einen brauchbaren Anlaufwert auswählt. Um dieses unerwünschte Anwachsen des Ankerstroms
zu verhindern, wird eine gegenüber der Vorgabespannung in entgegengesetzter Richtung wirkende
Stromkomponente eingefügt, die vom Ankerstrom mit Hilfe eines Strommeßglieds abgeleitet
wird. Wenn nun beim Hochlauf des Motors der Motorstrom zu stark anwächst, dann setzt er die Vorgabespannung
gegenüber der Motorspannung etwas herunter, so daß ein übermäßiges Anwachsen des
Ankerstroms vermieden wird. Diese Kompensation wirkt jedoch nachlaufend, da die Vorgabespannung
immer erst dann herabgesetzt wird, wenn der Strom bereits einen zu großen Wert erreicht hat. Bei einer
solchen Wirkungsweise lassen sich rasche Anstiege des Ankerstroms nur unzureichend, und zwar insbesondere
nicht mit ausreichender Geschwindigkeit verhindern, so daß Beschädigungen der Schaltungsanordnung
durch zu große Ankerströme auftreten können.
Eine Schaltungsanordnung, die ein ähnliches Prinzip zur Begrenzung des Ankerstroms ausnutzt, ist in
der USA.-Patentschrift 3 095 534 beschrieben. Diese Strombegrenzungsschaltung tastet die Spannung an
einem in dem Ankerstromkreis liegenden Widerstand ab. Wenn die an dem Widerstand abfallende Spannung
zu groß ist, dann wird die Strombegrenzungsschaltung wirksam, indem sie den Ankerstrom mittels
eines auf den steuerbaren Gleichrichter im Ankerstromkreis wirkenden Transistors vermindert.
Auch mit dieser Anordnung können zu große und schnelle Ankerstromänderungen nicht ausreichend
vermieden werden, weil der Ankerstrom erst gemessen werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten
Art unzulässig hohe Ankerströme zu vermeiden, ohne daß der Ankerstrom gemessen werden muß.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Steuersatz eine weitere Wechselspannung
mit der Frequenz der Wechselstromquelle und mit einer unterlagerten, der Ankerspannung oder der
Istdrehzahl proportionalen Gleichspannung zugeführt ist, deren Phasenlage gegenüber der Spannung der
Wechselstromquelle so verschoben ist, daß der Gleichrichter so verzögert gezündet wird, daß höchstens
ein Ankerstrom maximal zulässiger Größe fließt, und daß der Steuersatz so ausgebildet ist, daß
er eine Zündspannung für den steuerbaren Gleichrichter nur dann liefert, wenn die Augenblickswerte
der einen überlagerten Spannungen und der anderen überlagerten Spannungen größer bzw. kleiner als die
Zündspannung des steuerbaren Gleichrichters sind.
Mit einer derartigen Anschnittsteuerung läßt sich der Ankerstrom begrenzen, bevor er unzulässig hohe
Werte erreicht. Damit wird ein unerwünschtes Anwachsen des Ankerstroms zuverlässig vermieden.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird vorzugsweise dadurch weitergebildet, daß der Steuersatz
mindestens einen mit der Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters verbundenen Transistor
enthält, dessen Steuerkreis die weitere Wechselspannung mit der ihr unterlagerten Gleichspannung zugeführt
ist. Vorzugsweise werden die beiden Wechselspannungen mit Hilfe von zwei Sekundärwicklungen
eines primärseitig an der Wechselstromquelle liegenden Transformators gebildet. Ferner ist es bei der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zweckmäßig, daß die Phasenlage der beiden Wechselspannungen
durch an die Sekundärwicklungen angeschlossene i?C-Glieder wählbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Dabei
zeigt
F i g. 1 das Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung und
F i g. 2 verschiedene Kurvenverläufe zur Erläuterung
der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1.
In F i g. 1 ist eine Wechselstromquelle 115 dargestellt. Diese Wechselstromquelle 115 ist an eine
Leitung 12 und eine Leitung 13 gelegt; die Leitung 13 kann geerdet sein. Der Anker eines Gleichstromnebenschlußmotors,
dessen Drehzahl geregelt werden soll, ist mit 10 und seine Erregerwicklung mit 11
bezeichnet. Die Erregerwicklung 11 wird über eine Diode 14, deren Anode mit der Leitung 12 und deren
Kathode mit einem Ende der Erregerwicklung 11 verbunden ist, mit Gleichstrom gespeist. Das andere
Ende der Erregerwicklung 11 ist mit der Leitung 13 verbunden. Eine weitere Diode 15 ist parallel zur
Erregerwicklung 11 gelegt. Der Anker 10 erhält über einen steuerbaren Gleichrichter 20 Gleichstrom.
Die Anode des Gleichrichters 20 ist mit der Leitung 12 und die Kathode mit dem einen Anschluß des
Ankers 10 verbunden. Der andere Anschluß des Ankers 10 ist mit der Leitung 13 verbunden. Die
Regelanordnung enthält eine Zündschaltung G, eine Strombegrenzungsschaltung CLC und eine Drehzahlsollwertgeberschaltung
SPC. Diese drei Schaltungen sind in den gestrichelten Kästchen angeordnet.
Ein Tansformator dient zur Einspeisung verschiedener Spannungen in die drei Schaltungen. Dieser
Transformator ist mit einer Primärwicklung 16, die zwischen den Leitungen 12 und 13 liegt, sowie mit
drei Sekundärwicklungen 17, 18 und 19 versehen. Die Sekundärwicklung 17 liegt in der Zündschaltung
G und dient zur Einspeisung einer Zündspannung, die ι Sekundärwicklung 18 liegt in der Strombegrenzungsschaltung
CLC und gibt eine Strombegrenzungsspannung ab, während die Sekundärwicklung 19 in
der Drehzahlsollwertschaltung SPC liegt und eine ! Drehzahlsollwertspannung einspeist. Die relativen
Polaritäten der an den Wicklungen 16,17,18 und 19 erscheinenden Spannungen sind durch Polaritätspunkte gekennzeichnet. Diese Punkte bezeichnen diejenigen
Enden der verschiedenen Wicklungen, die in einem bestimmten Zeitpunkt die gleiche Polarität
haben.
In der Zündschaltung G wird die an der Sekundärwicklung 17 liegende Spannung durch eine
Diode 21 gleichgerichtet und durch einen ohmsehen Widerstand 22 und einen Kondensator 23 geglättet.
Diese gleichgerichtete und geglättete Spannung ist gegenüber einer Bezugsleitung 32, die mit
der Kathode des steuerbaren Gleichrichters 20 und dem einen Anschluß des Ankers 10 verbunden ist,
positiv. Diese positive Spannung wird einem ohmschen Widerstand 27 zugeführt, der mit einer Diode
30 verbunden ist. Die Diode 30 ist mit dem Steueranschluß des steuerbaren Gleichrichters 20 verbunden.
Diese positive Gleichspannung stellt also die Steuerspannung des Gleichrichters 20 dar. Die Zündschaltung
G enthält ferner zwei npn-Transistoren 24 und 29. Bei Umkehr der Polaritäten der Spannungen
in der Schaltung können auch pnp-Transistoren verwendet werden. Die Emitter-Kollektor-Strecke des
einen Transistors 24 wird mit der gleichgerichteten und geglätteten Spannung über einen ohmschen Widerstand
26 gespeist. Der Emitter-Kollektor-Strecke des anderen Transistors 29 wird die gleichgerichtete
und geglättete Spannung über den ohmschen Widerstand 27 zugeführt. Der Kollektor des einen Transistors
24 ist über eine Entkopplungsdiode 28 mit der Basis des anderen Transistors 29 so verbunden, daß
der Basis des einen Transistors 24 zugeführte Sinale verstärkt und der Basis des anderen Transistors 29
zugeführt werden. Zwischen dem Steueranschluß und der Kathode des steuerbaren Gleichrichters 20 liegt
ein Kondensator 31, der eine unbeabsichtigte Zündung des steuerbaren Gleichrichters 20 durch in der
Leitung zum Steueranschluß auftretende Streuspannungen verhindert. Zwischen Emitter und Basis des
einen Transistors 24 liegt eine Diode 25, die verhindert, daß eine zu hohe Vorspannung zwischen Basis
und Emitter dieses einen Transistors 24 auftritt.
In der Strombegrenzungsschaltung CLC liegt die von der Sekundärwicklung 18 abgegebene Spannung
an einer aus einem ohmschen Widerstand 35 und einem Kondensator 36 bestehenden Reihenschaltung.
Zwischen der Leitung 13 und dem Verbindungspunkt 37 von ohmschem Widerstand 35 und Kondensator
36 erscheint eine sich ändernde Spannung, die der Spannung zwischen den Leitungen 12 und 13 in der
Phasenlage um einen Winkel vorauseilt. Die Strombegrenzungsschaltung enthält auch einen Spannungsteiler
mit zwei ohmschen Widerständen 33 und 34, die miteinander in Reihe und zum Anker 10 parallel
geschaltet sind. Der Verbindungspunkt dieser Widerstände 33, 34 ist mit dem einen Anschluß der Sekundärwicklung
18 und mit dem Widerstand 35 verbunden. Am Widerstand 33 liegt eine Gleichspannung,
deren Augenblicksgröße proportional der Ankerspannung ist. Diese Gleichspannung ist der sich
ändernden Spannung zwischen dem Verbindungspunkt 37 und der Leitung 13 als Vorspannung überlagert.
Die phasenverschobene Wechselspannung von der Sekundärwicklung 18 bildet zusammen mit der
vom Motoranker 10 gelieferten Gleichspannung die Strombegrenzungsspannung. Diese Spannung wird
der Basis des Transistors 29 über eine Entkopplungsdiode 38 zugeführt und bewirkt, daß der Transistor
29 leitend wird, wenn die Wechselspannung so hoch vorgespannt ist, daß sie das Bezugspotential der Leitung
32 während eines Teils jeder positiven Halbwelle der Speisewechselspannung überschreitet. Der
Zündzeitpunkt des steuerbaren Gleichrichters 20 wird durch entsprechende Wahl der Widerstände 33 und
34 bestimmt. Diese Wahl der Widerstandswerte erfolgt bei Ankerdrehzahl Null, bei der der Ankerstrom
bei einem vorgegebenen Drehzahlsollwert ein Maximum erreicht. Wenn die Werte dieser Widerstände
einmal bestimmt sind, wird der maximal zulässige Ankerstrom bei jedem gewählten Drehzahlsollwert
begrenzt.
In der Drehzahlsollwertgeberschaltung SPC wird die an der Sekundärwicklung 19 erscheinende
Wechselspannung einer aus einem ohmschen Wider-
5 6
stand 49 und einem Kondensator 50 bestehenden leitung 53. Die Differenz zwischen diesen beiden
Reihenschaltung zugeführt. Zwischen der Leitung Größen (Drehzahlfehlerspannung) entspricht der
13 und dem Verbindungspunkt 51 von Widerstand Ankerspann angsregelabweichung und ist proportio-
49 und Kondensator 50 erscheint eine phasenver- nal der Drehzahlregelabweichung. Die Differenz der
schobene Wechselspannung, die die gleiche Fre- 5 Drehzahlsollwertspannung zwischen der Leitung 13
quenz wie die Speisewechselspannung hat. Bei dem und der Ausgangsleitung 53 ist gegenüber der Dreh-
durch die Polaritätspunkte angegebenen Wickelsinn zahlistwertspannung zwischen der Leitung 13 und
der Primärwicklung 16 und der Sekundärwicklung der Bezugsleitung 32 positiv, wenn die Istdrehzahl
19 und geeigneter Bemessung des ohmschen Wider- des Motorankers 10 unter der Solldrehzahl liegt,
stands 49 und des Kondensators 50 kann die Span- io Unter dieser Voraussetzung leitet der Transistor 24,
nung zwischen dem Verbindungspunkt 51 und der der Transistor 29 ist gesperrt, und die Zündspannung,
Leitung 13 gegenüber der Spannung zwischen den die zwischen dem Steueranschluß und der Kathode
Leitungen 12 und 13 um 90° nacheilen. Der Ver- des steuerbaren Gleichrichters 20 zugeführt wird,
bindungspunkt 51 ist über einen ohmschen Wider- bewirkt, daß der Gleichrichter 20 leitend wird. Dastand
52 mit einer Ausgangsleitung 53 verbunden. 15 durch wird die Ankerdrehzahl erhöht.
Die Ausgangsleitung 53 ist mit der Basis des einen Wenn die Ankerspannung des Motorankers 10
Transistors 24 in der Zündschaltung G verbunden. ausreichend groß ist, wie dies der Fall ist, wenn der
Der Wechselspannung zwischen der Leitung 13 und Motor mindestens mit der eingestellten Solldrehzahl
der Ausgangsleitung 53 ist eine über einen verstell- läuft, ist die Spannung an der Bezugsleitung 32 gleich
baren Abgriff 44 eines Potentiometers 43 abgenom- 20 der oder größer als die Spannung an der Ausgangsmene
Gleichspannung als Vorspannung überlagert. leitung 53, jeweils relativ zur Leitung 13. In diesem
Diese Gleichspannung stellt eine erste Vorspannung Falle wird der Transistor 24 gesperrt, der Transistor
dar und wird durch einen Gleichrichter 40 bewirkt, 29 leitend und der steuerbare Gleichrichter 20 geder
mit der Leitung 12 verbunden ist. Die gleich- sperrt. Dadurch fällt die Ankerdrehzahl. Wenn der
gerichtete Spannung wird durch einen Widerstand 25 Motor belastet ist, leitet der steuerbare Gleichrichter
41 und einen Kondensator 42 geglättet, die zwischen 20 eine bestimmte Zeit lang während jeder zweiten
den Gleichrichter 40 und die Leitung 13 geschaltet Halbwelle, wenn das Potential der Leitung 12 gegensind.
Das Potentiometer 43 liegt zwischen dem tinte- über dem der Leitung 13 positiv ist. Diese Zeitspanne
ren Anschluß des Widerstandes 41 und der Leitung hängt von dem Unterschied der Drehzahlsollwert-13.
Diese erste Vorspannung liegt in Reihe mit einer 30 spannung an der Ausgangsleitung 53 relativ zur
zweiten, für die Drehzahl Null bestimmten Gleich- Größe der Spannung an der Bezugsleitung 32 jeweils
Stromvorspannung, die einem Kondensator 47 über relativ zur Leitung 13 ab, die durch die Ankerspanzwei
Gleichrichter 45 und 46 zugeführt wird, die nung des Motorankers 10 bestimmt wird. Daraus
zwischen den Anschlüssen der Sekundärwicklung 19 ergibt sich, daß dann, wenn die Drehzahlsollwert-
und dem Abgriff 44 des Potentiometers 43 liegen. 35 geberschaltung SPC der Zündschaltung G eine Span-Diese
zweite Spannung ist eine negative Vorspannung nung zuführt, der steuerbare Gleichrichter 20 nor-
und gewährleistet, daß der Transistor 24 und mithin malerweise gezündet wird, so daß die Motordrehzahl
der steuerbare Gleichrichter 20 bei der Drehzahl auf der Größe gehalten wird, die durch die Einstel-NuIl
gesperrt ist. Die aus der phasenverschobenen lung des Abgriffs 44 am Potentiometer 43 bestimmt
Wechselspannung und den beiden überlagerten Vor- 40 ist.
spannungen gebildete Spannung stellt die Drehzahl- Der steuerbare Gleichrichter 20 kann jedoch nur
Sollwertspannung dar. Wenn der Abgriff 44 am dann gezündet werden, wenn die Strombegrenzungs-
Potentiometer 43 verstellt wird, wird dadurch der schaltung CLC der Zündschaltung G eine dieses zu-
Zündzeitpunkt des steuerbaren Gleichnchters 20 zur lassende Spannung zuführt. Die Strombegrenzungs-
Drehzahlregelung entsprechend zeitlich vor- oder 45 schaltung CLC gibt diese Spannung zu einem Zeit-
zurückverlegt. punkt ab, der von der Ankerspannung des Ankers
Der steuerbare Gleichrichter 20 zündet, wenn das 10 abhängt. Dieser Zeitpunkt ist vorzugsweise so
Potential seiner Anode gegenüber dem seiner Ka- gewählt, daß der Ankerstrom auf den gewünschten
thode positiv ist und an seinen Steueranschluß ein Wert begrenzt wird, wenn der Motoranker 10 blok-
gegenüber dem Kathodenpotential positives Poten- 5° kiert ist bzw. sich nicht dreht. Die Strombegrenzungs-
tial gelegt wird. Wenn der steuerbare Gleichrichter spannung aus der Strombegrenzungsschaltung tritt
20 leitend ist, bleibt er so lange leitend, bis die Span- zwischen dem Verbindungspunkt 37 und der Bezugsnung
zwischen seiner Anode und seiner Kathode leitung 32 auf. Wenn die Ankerspannung verhältnisetwa
auf Null abgesunken ist oder sich umpolt. Wenn mäßig niedrig ist, was der Fall ist, wenn der Anker
der Transistor 29 leitend ist, schließt er die Steuer- 55 10 ziemlich langsam umläuft, ist die Strombegrenstrecke
zwischen dem Steueranschluß und der Ka- Zungsspannung zwischen dem Verbindungspunkt 37
thode des steuerbaren Gleichnchters 20 praktisch und der Bezugsleitung 32 verhältnismäßig hoch und
kurz, so daß der steuerbare Gleichrichter 20 nicht bewirkt, daß der Transistor 29 stromleitend wird,
gezündet werden kann. Wenn der Transistor 29 da- Dies verhindert, daß der steuerbare Gleichrichter 20
gegen gesperrt ist, kann die Zündspannung angelegt 60 gezündet wird. Wenn die Ankerspannung verhältnis-
und der steuerbare Gleichrichter 20 gezündet werden. mäßig hoch ist, was der Fall ist, wenn der Anker 10
Der Transistor 29 wird leitend, wenn der Transistor ziemlich schnell umläuft, ist die Strombegrenzungs-24
gesperrt ist, und wird gesperrt, wenn der Tran- spannung zwischen dem Verbindungspunkt 37 und
sistor 24 leitend ist. Der Transistor 24 bleibt gesperrt der Bezugsleitung 32 relativ niedrig und bewirkt, daß
oder leitend, je nach der Größe der Motoranker- 65 der Transistor 29 gesperrt wird, so daß dadurch
spannung zwischen der Leitung 13 und der Bezugs- dem steuerbaren Gleichrichter 20 das Zündsignal zuleitung
32 relativ zur Größe der Drehzahlsollwert- geführt werden kann und dieser leitend wird,
spannung zwischen der Leitung 13 und der Ausgangs- Die Wirkungsweise der Strombegrenzungsschaltung
spannung zwischen der Leitung 13 und der Ausgangs- Die Wirkungsweise der Strombegrenzungsschaltung
CLC und der Drehzahlsollwertgeberschaltung SPC wird nun an Hand der in F i g. 2 dargestellten Kurven
näher erläutert.
Der zeitliche Verlauf der Spannung zwischen den Leitungen 12 und 13 ist durch die strichpunktierte
Kurve U12_13 dargestellt. Diese Spannung hat eine
solche Frequenz, daß die Dauer jeder Halbwelle gleich der Zeit von t0 bis t5 ist. Die Drehzahlfehlerspannung
zwischen der Ausgangsleitung 53 und der Bezugsleitung 32 ist durch die gestrichelte Kurve
US3_S2 für eine willkürliche Drehzahlsollwertspannung,
die am verstellbaren Abgriff 44 eingestellt ist, dargestellt. Diese Drehzahlfehlerspannung hat die
gleiche Frequenz wie die Spannung U12_13 zwischen
den Leitungen 12 und 13, eilt dieser jedoch um 90° nach. Durch die voll ausgezogenen Kurven i/37.32
sind Strombegrenzungsspannungen zwischen dem Verbindungspunkt 37 und der Bezugsleitung 32 für
drei Fälle gezeigt, nämlich für eine Ankerspannung von 0%, 50% und 100% der Nennspannung. Diese
sind willkürlich gewählt und stellen den Betrag der Ankerspannung dar, die auftritt, wenn der Motor
blockiert wird, wenn der Motor mit einer bestimmten Zwischendrehzahl läuft und wenn der Motor mit
seiner Nenndrehzahl läuft. Die Strombegrenzungsspannungen C/37.32 haben die gleiche Frequenz wie
die Spannung U12_ls zwischen den Leitungen 12 und
13, doch eilen sie dieser in der Phase um einen bestimmten Winkel vor.
Der Spannungswert, bei dem der steuerbare Gleichrichter 20 in Abhängigkeit von der Drehzahlfehlerspannung
£/53.32 und der Strombegrenzungsspannung
t/37_32 gezündet wird, ist durch eine horizontale
strichpunktierte Zündlinie U20 dargestellt, deren Höhe willkürlich und in bezug auf die Nulllinie
etwas positiv gewählt ist. Bei der praktischen Ausführung einer erfindungsgemäßen Schaltung kann
der Wert, bei dem der steuerbare Gleichrichter 20 in Abhängigkeit von der Drehzahlfehlerspannung gezündet
wird, verschieden von dem Wert sein, bei dem der Gleichrichter 20 in Abhängigkeit von der Strombegrenzungsspannung
gezündet wird.
In der Zeit von t0 bis t5 kann der steuerbare
Gleichrichter 20 nur dann gezündet werden, wenn die Strombegrenzungsspannung £/37.32 unterhalb dieser
horizontalen Linie und die Drehzahlfehlerspannung CZ53 32 oberhalb dieser horizontalen Zündlinie
U20 hegt.
Wenn der Motor blockiert ist, verhindert die Tatsache, daß die Strombegrenzungsspannung C/37.32 bei
einer Ankerspannung von 0% bis zum Zeitpunkt^ nicht unter die Zündlinie U20 des steuerbaren Gleichrichters
fällt, daß der Gleichrichter 20 vor dem Zeitpunkt t4 gezündet wird, obwohl die Drehzahlfehlerspannung
U5S_32 im Zeitpunkt ts die Zündlinie U20
des Gleichrichters 20 bereits überschreitet. Wenn die Strombegrenzungsspannung US7_32 im Zeitpunkt i4
unter die Zündlinie des Gleichrichters 20 fällt, kann der Gleichrichter 20 bis zum Zeitpunkt ts für den
übrigen Teile der Halbwelle stromleiterid sein. Eine etwas andere Bedingung gilt für die Strombegrenzungsspannung
für eine Ankerspannung von 50%. In diesem Falle fällt die Strombegrenzungsspannung
im Zeitpunkt t2 unter die Zündlinie. Der steuerbare
Gleichrichter 20 wird jedoch erst im Zeitpunkt ts
gezündet, wenn die Drehzahlfehlerspannung die Zündlinie überschreitet, und bleibt bis zum Ende
der ersten Halbwelle im Zeitpunkt t5 leitend. Für
eine Ankerspannung von 100 % unterschreitet die StroHibegrenzungsspannung überall die Zündlinie.
Der steuerbare Gleichrichter 20 wird aber auch in diesem Falle erst im Zeitpunkt ts gezündet, da die
Drehzahlfehlerspannung die Zündlinie in diesem Augenblick überschreitet. Der steuerbare Gleich-
-richter20 bleibt dann wieder bis zum Zeitpunkt ts,
dem Ende der Halbwelle, gezündet bzw. leitend. Die Kurven nach F i g. 2 stellen einige Beispiele von
vielen möglichen Betriebszuständen dar. Der Verlauf der Drehzahlfehlerspannung Us3_32 kann durch Verstellen
des Abgriffs 44 und der Verlauf der Strombegrenzungsspannung C/37.32 kann durch Ändern der
Relativwerte der Widerstände 33 und 34 in der Darstellung nach F i g. 2 nach oben oder unten verschoben
werden.
Die F i g. 2 zeigt, daß selbst dann, wenn keine Ankerspannung vorhanden ist, der Anker und andere
Schaltungselemente durch die Strombegrenzungsspannung gegen zu hohen Ankerstrom geschützt
werden, was für den dargestellten Zustand bis zum Zeitpunkt i4 der Fall ist. Wenn man die Werte der
Schaltungselemente auf die von den Strombegrenzungszuständen bei einer Ankerspannung von 0%
bestimmten Werte einstellt, dann kann der steuerbare Gleichrichter 20 früher in einer Halbwelle gezündet
werden, wenn die Ankerspannung ansteigt. Der Ankerstrom wird trotzdem noch begrenzt, denn
obwohl der steuerbare Gleichrichter 20 bei Ansteigen der Ankerspannung früher leitend werden kann,
bleibt der Gesamtankerstrom praktisch derselbe, weil die Ankerspannung dem durch das frühere Zünden
des steuerbaren Gleichrichters 20 erhöhten Ankerstrom entgegenwirkt und ihn dadurch verringert.
Zusammenfassend ergibt sich, daß die Strombegrenzungsschaltung eine verbesserte Drehzahlregelung
ergibt und zur Begrenzung des Ankerstroms auf einen vorbestimmten Wert über den vollen Drehzahlbereich
verwendbar sein kann. Dies wird durch geeignete Auswahl der Bauelemente in der Strombegrenzungsschaltung
nach Fig. 1, vorzugsweise für den Fall, daß die Drehzahl Null ist, erreicht. Diese
Strombegrenzungsschaltung greift in Abhängigkeit von der Ankerspannung des Motorankers ein. Die
Strombegrenzungsschaltung benötigt kein Signal, das vom Ankerstrom abgeleitet ist. Ein solches Signal
müßte durch eine entsprechende Siebschaltung geglättet werden, die zu unerwünschten Verzögerungszeiten im Regelkreis führt, so daß dieser instabil
werden könnte oder die Drehzahl nicht mit der gewünschten Genauigkeit regeln könnte. Eine Verzögerungszeit
ist auch deshalb nicht erwünscht, weil empfindliche Bauelemente bereits von dem Überstrom
zerstört sein können, bevor die Strombegrenzung wirksam wird.
Da die Erfindung nur an Hand eines speziellen Ausführungsbeispiels erläutert wurde, lassen sich
auch andere Anordnungen ausbilden. So können beispielsweise andere Anordnungen zur Bildung der
verschiedenen Spannungen in der Zündschaltung, in der Strombegrenzungsschaltung oder in der Drehzahlsollwertgeberschaltung
verwendet werden. An Stelle der Ankerspannung kann auch die Ausgangsspannung eines von der Welle des Ankers 10 angetriebenen
Tachometers als Drehzahlistwertsignal verwendet werden. Die Phasenverschiebung in der
Drehzahlsollwertgeberschaltung kann auch einen anderen Wert als 90° annehmen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnunsen 409 512/92
Claims (4)
1. Schaltungsanordnung zur Regelung der Drehzahl und zur Begrenzung des Ankerstromes
eines aus einer Wechselstromquelle gespeisten, konstant erregten Gleichstromnebenschlußmotors
durch Anschnittsteuerung eines in seinem Ankerstromkreis liegenden steuerbaren Gleichrichters in
Abhängigkeit von einer dessen Steuersatz zugeführten, der Drehzahlregelabweichung zumindest
annähernd proportionalen Gleichspannung, der eine Wechselspannung mit der Frequenz der
Wechselstromquelle überlagert ist, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Steuersatz (G) eine weitere Wechselspannung mit der Frequenz
der Wechselstromquelle (115) und mit einer unterlagerten, der Ankerspannung oder der Istdrehzahl
proportionalen Gleichspannung zugeführt ist, deren Phasenlage gegenüber der Spannung der
Wechselstromquelle (115) so verschoben ist, daß der Gleichrichter (20) so verzögert gezündet wird,
daß höchstens ein Ankerstrom maximal zulässiger Größe fließt, und daß der Steuersatz (G) so ausgebildet
ist, daß er eine Zündspannung für den steuerbaren Gleichrichter (20) nur dann liefert,
wenn die Augenblickswerte der einen überlagerten Spannungen (t/53.»2) un<3 der anderen überlagerten
Spannungen (U37_S2) größer bzw. kleiner
als die Zündspannung (EZ20) des steuerbaren
Gleichrichters (20) sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersatz (G) mindestens
einen mit der Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters (20) verbundenen Transistor (29)
enthält, dessen Steuerkreis die weitere Wechselspannung mit der ihr unterlagerten Gleichspannung
zugeführt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wechselspannungen
mit Hilfe von zwei Sekundärwicklungen (18, 19) eines primärseitig an der Wechselstromquelle
(115) liegenden Transformators gebildet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage der beiden
Wechselspannungen durch an die Sekundärwicklungen (18, 19) angeschlossene ÄC-Glieder (49,
50; 35, 36) wählbar ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US310242A US3286151A (en) | 1963-09-20 | 1963-09-20 | Controlled rectifier current limit for d. c. motor |
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DE1463266B2 true DE1463266B2 (de) | 1974-03-21 |
DE1463266C3 DE1463266C3 (de) | 1974-10-17 |
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Family Applications (1)
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Country Status (3)
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DE (1) | DE1463266C3 (de) |
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- 1964-08-28 DE DE1463266A patent/DE1463266C3/de not_active Expired
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