DE1763925C3 - Anordnung zur Steuerung der Drehzahl oder der Drehrichtung und der Drehzahl eines über steuerbare Halbleiter aus einer Wechselstromquelle gespeisten Gleichstrom- oder Allstrommotors - Google Patents
Anordnung zur Steuerung der Drehzahl oder der Drehrichtung und der Drehzahl eines über steuerbare Halbleiter aus einer Wechselstromquelle gespeisten Gleichstrom- oder AllstrommotorsInfo
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Description
tor verbunden ist.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Steueranordnung kann ein Stellglied, das eine große Steuerleistung er-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung 45 fordert, mit großer Präzision in Abhängigkeit von
zur Steuerung der Drehzahl oder der Drehrichtung einem Fehlersignal gestellt werden,
und der Drehzahl eines über steuerbare Halbletter Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den
aus einer Wechselstromquelle gespeisten Gleich- Zeichnungen dargestellt. Darin zeigt
strom- oder Allstrommotors in Abhängigkeit von der F i g. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform der
Größe oder vom Vorzeichen und von der Größe 5° erfindungsgemäßen Steueranordnung,
einer Steuergleichspannung mit einem Halbleitertrig- F i g. 2 eine Abwandlung eines Teils der Schaltung
gerelement zum Steuern der steuerbaren Halbleiter, von Fig. 1,
einem Zeitglied zum Steuern des Zündwinkels des F t g. 3 eine andere Ausführungsform der erfin-Halbleitertriggerelements,
mit einem einen Vorwider- dungsgemäßen Steueranordnung und
stand enthaltenden Impulsformer zum Speisen des 55 F i g. 4 eine Abwandlung eines Teils der in F i g. 3 Zeitgliedes mit zur Wechselspannung synchronen dargestellten Steueranordnung.
Spannungsimpulsen und mit einem Spannungskon· Die in Fig. 1 dargestellte Steueranordnung enthält stanthalter für den Impulsformer. einen Gleichströffl-Reibfttischlußmotor, dessen An-Eine derartige Steueranordnung ist Gegenstand kerwicklung 11 und Feldwicklung 12 in Reihe mit von Patent 1588 568. Bei dieser Steueranordnung 60 einem steuerbaren Halbleiter 13 in Gestalt eines werden die dem Zettglied zugeführten mit der Wech- Triacs zwischen zwei Wechselstromleitungen L1 und selspannung synchronen Spannungsimpulse mit einer L, geschaltet sind. Die Ankerwicklung U ist an die Steuergleiehspannung so überlagert, daß der Zünd~ Gleichstromausgangsklemmen eines Brückengleichwinkel des Halbleitertriggerelements und damit die richte« 14 mit den vier Dioden 14 a bis 14 d geschalden steuerbaren Halbleitern zugeführte Steuertet- 65 tet Diese Schaltungsanordnung erlaubt die Umkehstung von der Größe und vom Vorzeichen der Steu- rung der Drehrichtung. Der Triac wird über ein ergleichspannung abhängt. Halbleitertriggerelement in Gestalt eines Diacs geWenn diese Steueranordnung in Anlagen verwen- steuert, der in entgegengesetzten Richtungen von Im-
stand enthaltenden Impulsformer zum Speisen des 55 F i g. 4 eine Abwandlung eines Teils der in F i g. 3 Zeitgliedes mit zur Wechselspannung synchronen dargestellten Steueranordnung.
Spannungsimpulsen und mit einem Spannungskon· Die in Fig. 1 dargestellte Steueranordnung enthält stanthalter für den Impulsformer. einen Gleichströffl-Reibfttischlußmotor, dessen An-Eine derartige Steueranordnung ist Gegenstand kerwicklung 11 und Feldwicklung 12 in Reihe mit von Patent 1588 568. Bei dieser Steueranordnung 60 einem steuerbaren Halbleiter 13 in Gestalt eines werden die dem Zettglied zugeführten mit der Wech- Triacs zwischen zwei Wechselstromleitungen L1 und selspannung synchronen Spannungsimpulse mit einer L, geschaltet sind. Die Ankerwicklung U ist an die Steuergleiehspannung so überlagert, daß der Zünd~ Gleichstromausgangsklemmen eines Brückengleichwinkel des Halbleitertriggerelements und damit die richte« 14 mit den vier Dioden 14 a bis 14 d geschalden steuerbaren Halbleitern zugeführte Steuertet- 65 tet Diese Schaltungsanordnung erlaubt die Umkehstung von der Größe und vom Vorzeichen der Steu- rung der Drehrichtung. Der Triac wird über ein ergleichspannung abhängt. Halbleitertriggerelement in Gestalt eines Diacs geWenn diese Steueranordnung in Anlagen verwen- steuert, der in entgegengesetzten Richtungen von Im-
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pulsen gezündet werden kann, die von einem aus Oberhaupt nicht, und der Motor bleibt stehen, oder
einem ohmschen Widerstand und einem Kondensator der Triac wird für eine kurze Zeit am Ende jeder
16 c bestehenden Zeitglied 16 geliefert werden. Die- Halbperiode leitend, und der Motor zittert (o\ b., er
ses Zeitglied empfängt netzsynchrone Spannungsim- versucht sich in entgegengesetzten Richtungen bei
pulse von einem Impulsformer 17. Das Ausgangs- 5 aufeinanderfolgenden positiven und negativen Halbsignal
des Impulsformers 17 hat die Form einer ge- perioden zu drehen).
kappten Sinuswelle. Wenn das vom Stellungs-Sollwertgeber 46 gejie-
Der Impulsformer 17 enthält einen Operationsver- ferte Sollwertsignal erhöbt wird und das Summierstärker
19 mit einer Bezugsklemme 21, an die eine glied 18 eine Steuergleichspannung abgibt, erhöht
Leitung 22 angeschlossen ist, mit positiver und nega- w der Operationsverstärker 19 das Potential an der
tiver Steuereingangsklemme 23 bzw. 24, die mit dem Ausgangsklemme 25 gegenüber dem Potential an der
Summierglied 18 bzw. der Leitung 22 verbunden Bezugsklemme 21. Dies hat die Wirkung, daß die
sind, mit einer Ausgangsklemme 25, die zum Zeit- Ausgangsspannung des Impulsformers 17 so verschoglied
16 führt, mit positiver und negativer Speise- ben wird, daß die Größen der positiven bzw. negatispannungsklemme
26 und 27 sowie mit einer Ab- 15 ven Impulse erhöht bzw. erniedrigt werden. Nun
gjeichklemme 28. Der Operationsverstärker 19 ist mit wird bei jeder Halbperiode, in welcher die Leitung
einem Rückkopplungszweig versehen, der einen L, bezüglich der Leitung L1 positiv ist, der Kondenohmschen
Widerstand 29 enthält, und ein zweiter sator 16 a auf die Zündspannung des Diacs aufgelaohmscher
Widerstand 31 ist zwischen die negative den, und dies gibt einen k-'rzzeitigen positiven Im-Steuereingangsklemme
24 und die Leitung 22 ge- 20 puls mit hoher Stromstärke auf die Steuerelektrode
schaltet. Das Größenverhältnis dieser Widerstände des Triacs. Infolgedessen wird der Triac in Richtung
29 und 31 bestimmt den Verstärkungograd des Ope- von der Leitung L, zur Leitung L1 leitend gemacht,
rationsverstärkers 19 im stationären Zustand, der und es fließt ein S'trom durch die Feldwicklung 12,
hoch genug angesetzt ist, um zu gewährleisten, daß die Diode 14a, die Ankerwicklung 11 und die Diode
der Operationsverstärker im nichtlinearen oder ge- »5 14b. Bei den negativen Halbperioden, d. h., wenn die
sättigten Zustand arbeitet. Die ohmschen Wider- Leitung L1 bezüglich der Leitung L2 positiv ist, laden
stände 29 und 31 sind durch Kondensatoren 32 bzw. die auf das Zeitglied 16 gegebenen negativen Impulse
33 überbrückt, die so bemessen sind, daß der für den Kondensator 16 a nicht auf die Zündspannung
einen stabilen Betrieb erforderliche Grad von Pha- des Diacs auf, und der Triac bleibt nichtleitend. Da
senverschiebung erzielt wird. 30 unter diesen Umständen der Motor Spannung nur in
Der Operationsverstärker 19 wird von einem Voll- den positiven Halbperioden empfängt, dreht er sich
wegbrückengleichrichter 34 mit Gleichspannung ver- in einer Richtung. Die Drehzahl hängt von der Länge
sorgt. Diese Brückenschaltung enthalt eine Wechsel- des Teils jeder positiven Halbperiode ab, in dem der
strom-Eingangsleitung 35, die mit der äußeren Triac leitend ist; dieser Teil hängt von der Größe der
Wechselstromleitung L2 über einen Strombegren- 35 dem Operationsverstärker zugeführten Steuergleichzungswiderstand
36 verbunden ist, ferner eine zweite spannung ab.
Wec'.selstromeingangsleitung 37, die direkt mit der Wenn das vom Stellungs-Sollwertgeber 46 gelie-
anderen äußeren Wechselstromleitung L1 verbunden ferte Sollwertsignal unter das Istwertsignal erniedrigt
ist, außerdem eine positive Gleichstromleitung 38 wird, wird die Polarität der dem Operationsverstär-
und eine negative Gleichstromleitung 39 sowie vier 40 ker 19 zugeführten Steuergleichspannung umgekehrt,
Zweige, die Dioden 41, 41 a, 41 b und 41 c enthalten. und das Potential an der Ausgangsklemme 25 wird
Die Ausgangsgleichspannung des Vollwegbrücken- unter dasjenige an der Bezugsklemme 21 abgesenkt,
gleichrichter 34 wird durch zwei Zener-Dioden 42 In diesem Fall erhält die an das Zeitglied 16 gege-
und 43 konstant gehalten, von denen eine zwischen bene Ausgangsspannung einen negativen Anteil. Dadie
Leitung 22 und die positive Gleichstromleitung 45 her zündet der Diac nunmehr nur bei den negativen
38 eingefügt ist, während die andere zwischen der Halbperioden (d. h., wenn die Leitung L1 bezüglich
Leitung 22 und der negativen Gleichslromlcitung 39 der Leitung L, positiv ist), und der Triac wird in
liegt. Ein Glättungskondensator 44, der zwischen die Richtung von 8er Leitung L1 zur Leitung L2 leitend
beiden Gleichstromleitungen 38 und 39 geschaltet gemacht. Unter diesen Umständen fließt ein Strom
ist, filtert die an den Operationsverstärker 19 gelie- 50 durch die Diode 14 c, die Ankerwicklung 11, die
ferte Gleichspannung. Diode 14 d und die Feldwicklung 12, und der Motor
Der Gleichstrom-Reihenschlußmotor 11, 12 treibt dreht sich in der entgegengesetzten Richtung. Wie im
eine in eine bestimmte Stellung zu bringende Last, vorhergehenden Fall hängt die Drehzahl von der
beispielsweise ein Strömungsregelventil, und einen Größe der Steucrgleichspannung ab.
Stellungs-Istwertgeber 45 an. Wenn die Last sich in 55 Es wird noch bemerkt, daß in einer anderen Ausciner
von einem Stellungs-Sollwertgeber 46 vorgege- führun^sform der erfindungsgemäßen Anordnung
benen Stellung befindet, empfängt der Operations- der Diac durch andere statische Triggeranordnungen,
Verstärker 19 keine Steuergleichspannung vom Sum- wie einen in zwei Richtungen wirksamen Thyristor
mierglied 18, und die Potentiale an der Ausgangs- und der Triac durch zwei Thyristoren ersetzt werden
klemme 25 und der Bezugsklemme 21 sind gleich. In 60 kann, welche über einen Impulstransformator gesteudiesem
Fall liefert def Impulsformer 17 cine symme- ert werden. Die letztgenannte Ausführungsform ist in
trische gekappte Sinuswelle in das Zeitglied 16. Wäh- F i g. 2 dargestellt, wobei die beiden Thyristoren
rend jeder Hnlbperiode der Wechselspannung wird und 48 in dem Brückengleichrichter 14 enthalten
der Kondensator 16 α in der einen oder anderen sind, so daß zwei der vorher in diesem Brücken-Richtung
geladen, aber die am Kondensator liegende 65 gleichrichter 14 verwendeten Dioden Überflüssig Wef-Spannung
erreicht entweder nicht die Zündspannung den. Die Thyristoren 47 und 48 werden in den positides
Diacs, oder sie erreicht diesen Wert sehr spät in ven bzw. negativen Halbpertoden durch Impulse geder
Halbperiode. Daher zündet der Triac entweder steuert, die in den Sekundärwicklungen eines Impuls-
transformators 49 erzeugt werden, dessen Primär- des Strombegrenzungswiderstandes 36 auf z. B.
wicklung in einen Kreis geschaltet ist, der über den 5 Watt verringert werden. Eine entsprechende An-Diac
gesteuert wird. Eine entsprechende Anordnung Ordnung ist auch als; weitere Ausgestaltung des Geist
auch als weitere Ausgestaltung des Gegenstandes genstandes von Patent 1 588 568 vorgesehen,
vom Patent 1 588 568 vorgesehen. 5 Die Vorschaltung des Abwärtstransformators 51 Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung ist zwar für die und die Anordnung eines Impulstransformators 52, meisten Fälle zufriedenstellend, doch erzeugt sie eine welcher den Diac mit dem Stcucrelektrodenkreis des beträchtliche Wärmemenge, die im Strombegrcn- Triacs koppelt, beseitigt alle galvanischen Verbinzungswiderstand 36 entsteht. Dies ist deshalb der düngen zwischen dem Steuerteil und den Wechsel-Fall, weil der den Impulsformer 17, das Zeitglied 16 io stromleitungen L1 und L2; dadurch werden tinzuläs- und den Diac enthaltende Stcucrteil bei einer wesent- sige Ausgleichsströme für den Fall verhindert, daß lieh unter der Netzspannung liegenden Spannung ar- der Stellungssollwertgcber 46 eine Gleichspannungsbeitet und die Spannungsverringerung lediglich durch verbindung zwischen seiner Signalausgangsleitung den Strombegrenzungswiderstand 36 erzielt wird. und den Wechselstromleitungen hat. Eine solche gal-Der Leistungsverlust ist so groß, daß der Strombe- 15 vanische Trennung kann auch in Steueranordnungen grenzungswiderstand 36 eine Nennleistung von z. B. angewendet werden, welche eine Anordnung gemäß 10 Watt aufweisen muß. Dieser Nachteil wird bei der F i g. 2 verwenden. In diesem Fall muß nur noch der in Fig.3 gezeigten, bevorzugten Steueranordnung Abwärtstransformator 51 hinzugefügt werden, da der beseitigt, bei der ein Abwärtstransformator 51 ver- Impulstransformator 49, wenn er in der in Fig.4 gewendet wird, um die auf den Steuerteil gegebene 20 zeigten Weise angeschlossen ist, bereits eine galvani-Spannung auf z.B. etwa 60 Volt zu verringern. Bei sehe Trennung am Ausgangsende des Steuerteils herdieser niedrigeren Spannung kann die Nennleistung beiführt.
vom Patent 1 588 568 vorgesehen. 5 Die Vorschaltung des Abwärtstransformators 51 Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung ist zwar für die und die Anordnung eines Impulstransformators 52, meisten Fälle zufriedenstellend, doch erzeugt sie eine welcher den Diac mit dem Stcucrelektrodenkreis des beträchtliche Wärmemenge, die im Strombegrcn- Triacs koppelt, beseitigt alle galvanischen Verbinzungswiderstand 36 entsteht. Dies ist deshalb der düngen zwischen dem Steuerteil und den Wechsel-Fall, weil der den Impulsformer 17, das Zeitglied 16 io stromleitungen L1 und L2; dadurch werden tinzuläs- und den Diac enthaltende Stcucrteil bei einer wesent- sige Ausgleichsströme für den Fall verhindert, daß lieh unter der Netzspannung liegenden Spannung ar- der Stellungssollwertgcber 46 eine Gleichspannungsbeitet und die Spannungsverringerung lediglich durch verbindung zwischen seiner Signalausgangsleitung den Strombegrenzungswiderstand 36 erzielt wird. und den Wechselstromleitungen hat. Eine solche gal-Der Leistungsverlust ist so groß, daß der Strombe- 15 vanische Trennung kann auch in Steueranordnungen grenzungswiderstand 36 eine Nennleistung von z. B. angewendet werden, welche eine Anordnung gemäß 10 Watt aufweisen muß. Dieser Nachteil wird bei der F i g. 2 verwenden. In diesem Fall muß nur noch der in Fig.3 gezeigten, bevorzugten Steueranordnung Abwärtstransformator 51 hinzugefügt werden, da der beseitigt, bei der ein Abwärtstransformator 51 ver- Impulstransformator 49, wenn er in der in Fig.4 gewendet wird, um die auf den Steuerteil gegebene 20 zeigten Weise angeschlossen ist, bereits eine galvani-Spannung auf z.B. etwa 60 Volt zu verringern. Bei sehe Trennung am Ausgangsende des Steuerteils herdieser niedrigeren Spannung kann die Nennleistung beiführt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Anordnung zur Steuerung der Drehzahl die Anordnung in den Rückkopplungskreis der Re-
oder der Drehrichtung und der Drehzahl eines 5 gelscbleife eingebaut. Die Steuergleichspannung ist
über steuerbare Halbleiter aus einer Wechsel- dann era Fehlersignal, das der Differenz zwischen
stromquelle gespeisten Gleichstrom- oder All- dem Sollwert und dem Istwert der Stellung des Restromraotors
in Abhängigkeit von der Größe oder gelventils entspricht Da zur Verminderung der toten
vom Vorzeichen und von der Größe einer Steuer- Zone, in der der Stellmotor nicht auf eine Änderung
gleichspannung mit einem Halbleitertriggerele- io der Regelgroße anspricht, eine hohe Verstärkung erment
zum Steuern der steuerbaren Halbleiter, forderlich ist, müßte das Fehlersignal verstärkt wereinem
Zeitglied zum Steuern des Zündwinkels den, ehe es an das Zeitglied angelegt wird. Damit
des Halbleitertriggerelements, mit einem einen diese Verstärkung aber nicht zur zusätzlichen Ein-Vorwiderstand
enthaltenden Impulsformer zum führung von Fehlem in den Regelkreis führt, müßte
Speisen des Zeitgliedes mit zur Wechselspannung 15 der Fehlersignalverstärker mit einer konstanten
synchronen Spannungsimpulsen und mit einem Spannung gespeist werden.
Spannungskonstanthalter für den Impulsformer, Bei der Steueranordnung nach Patent 1 588 568 ist
dadurch gekennzeichnet, daß der Im- eine solche Fehlersignalverstärkung nicht vorgesepulsformer
(17) einen Vollwegbrückengleichrich- hen.
ter (34) enthält, an dessen Gleichstromleitungen ao Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
(38, 39) zwei in Reihe geschaltete Zenerdioden Steueranordnung der eingangs angegebenen Art zu
(42, 43) als Spannungskonstanthalter und ein schaffen, die für die Steuerung hoher Leistungen verOperationsverstärker
(19) angeschlossen sind, wendet werden kann, ohne daß dadurch die Kosten und daß zwei EingangsUemmen (23, 24) des wesentlich erhöht werden.
Operationsverstärkers (19) mit der Steuergleich- »5 Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch
Spannungsquelle (18, 45, 46), seine Bezugs- gelöst, daß der Impulsformer einen Vollwegbrük-
klemme (21) sowohl mit der Steuergleichspan- kengleichrichter enthält, an dessen Gleichstromlei-
nungsqui'le (18, 45, 46) als auch mit den Zener- tungen zwei cn Reihe geschaltete Zenerdioden als
dioden (42, 43) und seine Ausgangsklemme (25) Spannungskonstanthalter und ein Operationsverstär-
mit dem Zeitglied (16) verbunden sind. 30 ker angeschlossen sind, und daß zwei Eingangsklem-
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- men des Operationsverstärkers mit der Steuergleiclikennzeichnet,
daß der Impulsformer (17) über Spannungsquelle, seine Bezugsklemme sowohl mit einen Abwärtstransformator (51) mit der Wech- der Steuergleichspannungsquelle als auch mit de.i
selstromquelle verbunden ist (F i g. 3). Zenerdioden und seine Ausgangsklemme mit dem
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- 35 Zeitglied verbunden sind.
durch gekennzeichnet, daß das Halbleitertrigger- In einer Ausgestaltung de; Erfindung ist vorgese-
element (15) mit dem oder den steuerbaren Halb- hen, daß der Impulsformer über einen Abwärtstrans-
leitern (13; 47, 48) über einen Impulstransforma- fonnator mit der Wechselstromquelle verbunden ist.
tor (49. 52) verbunden ist (F i g. 2 bis 4). Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht
40 darin, daß das Halbleitertriggerelement mit dem oder den steuerbaren Halbleitern über einen Transforma-
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DE1763925A Expired DE1763925C3 (de) | 1967-09-08 | 1968-09-07 | Anordnung zur Steuerung der Drehzahl oder der Drehrichtung und der Drehzahl eines über steuerbare Halbleiter aus einer Wechselstromquelle gespeisten Gleichstrom- oder Allstrommotors |
Country Status (3)
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GB (1) | GB1182399A (de) |
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