DE1810896A1

DE1810896A1 - Steuerstromkreis fuer die Geschwindigkeit mit Kompensation der Leitungsspannung fuer Gleichstrommotore

Info

Publication number: DE1810896A1
Application number: DE19681810896
Authority: DE
Inventors: Molnar James Incent
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1967-12-01
Filing date: 1968-11-26
Publication date: 1969-07-03
Also published as: GB1181646A; FR1593383A; US3518520A

Description

Steuerstromkreis für die Geschwindigkeit mit Kompensation der Leitungsspannung für Gleichstrommotore.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuerstromkreis für die Geschwindigkeit von Gleichstrommotoren.
Die bekannten Stromkreise, welche gesteuerte Silicium-Gleichrichter verwenden, um den Speisestrom zu elektrischen Motoren veränderbar zu steuern und die auf Gescllwindiglceitsnderungen ansprechen, um die Geschwindigkeit zu steuern, sind im allgemeinen nicht imstande, eine konstante Motorgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, wenn die Eingangsspannung oder die Leitungsspannung verandert wird.
Hierin liegt eine doppelte Schwierigkeit, weil sich nicht nur die für die Flotorenergie zur Verfügung stehende Spannung ändert, sondern auch die Spannung, die zum Triggern des gesteuerten Silicium-Gleichrichter-Kreises zur Verfügung steht, und zwar stets in der Richtung, daß sie die Geschwindigkeitslage noch nachteiliger beeinflußt, welche bereits zufolge des Umstandes nachteilig genug ist, daß die Spannung des -Motors allein sich verändert.
Die Erfindung bezweckt daher, durch einen einfachen Stromkreis die oben genannten Nachteile zu korrigieren und eine Kompensation bei Geschwindigkeitsänderungen zuf)ite Arlderungen in der Leitungsspannung zu schaffen, indem gemäß der Erfindung der gesteuerte Slicium-Gleichrichter-Kreis in dem Zyklus später gezündet wird, um die Leitungsspannung über eine vorbestimmte Geringstspannung zu erhöhen.
Dies erfolgt nach einer Ausführungsform der Erfindung durch die Verwendung eines Transistrs in seinctll aktiven Zustand als veränderliche Impedanz, die zu einem Widerstand im Nebenschluß geschaltet ist, der die Triggerspannung für den gesteuerten Silicium-Gleichrichter-Stromkreis liefert. Der Transistor nimmt seine Basisvorspannung von einem Widerstand ab, der in Serie mit einer Zener-Diode an die Speisepannung angeschlossen ist.
Bei einer Spannung der Spannungsquelle unterhall (es Zusammenbruchwertes der Zener-Diode ist der Basisstroni in Vorwärtsrichtung Null, und der Transistor wird im wesentlichen abgeschaltet, und die Nebenschlußwirkung wird gleich iTull.
Wenn jedoch die Spannung der Spannungsquelle über den Zusammenbruchwert der Zener-Diode ansteigt, erhöht siclI der Basisstrom in Vorwärtsrichtung und treibt den Transistor in einen mehr leitenden Zustand an, wodurch seine Nebenschlußwirkung an dem Widerstand erhöht wird, der die Triggerspannung für den gesteuerten SiliciurnGleichrichter-Kreis liefert. Die Nutzwirkung dieser Stromkreisausführung besteht darin, das Zünden des gesteuerten Silicium-Gleichrichter-Kreises in jedem Zyklus proportional weiter zu verzögern, wenn die Speisespannung ansteigt, und dadurch wird eine Geschwindigkeitsänderung kompensiert, indem in jeder Periode die erhöhte Spannung während eines kürzeren Zeitraumes für den Motor zur Verfügung steht, so daß die Geschwindigkeit im wesentlichen konstant bleibt.
Die Figur zeigt ein Schaltschema einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Aus der Figur ist ersichtlich, daß ein Vollwellen-Brückengleichrichter 10 Eingangsanschlüsse 11 und-12 hat, die jeweils mit Leitungen 13 und 1lF verbunden sind, die mit einer üblichen Wechselstromquelle 33 verbunden werden können.
Der Brückengleichrichter 1 o hat Ausgangs anschlüsse 15 und 16 der angedeuteten Polarität, und es ist ersichtlich, daß, wenn die Eingangsanschlüsse 13 und 14 mit einer Wechselstromspannungsquelle 22 verbunden sind, die an den Anschlüssen 15 und 1G verfügbare Spannung eine gleichgerichtete Vollwellen-Wechselspannung ist, wobei der Anschluß 15 mit Bezug auf den Anschluß 16 positiv ist.
Ein gesteuerter Silicium-Gleichrichter 17 ist mit seier Anode 18 und seiner Kathode 19 in Serie zu der Ankerwicklung eines Gleichstrommotors mit permanenten Magneten an die Anschlüsse 15 und 16 angeschlossen, urn den Speisestrom für den Ilotor zu liefern. Eine frei steuerbare Diode 21 ist im Nebenschluß zu der Ankerwicklung 20 in üblicher Weise verbunden.
Ein erster Spannungsteiler, der einen resten Widerstand 22 und einen Potentiometerwiderstand 25 in Serie zu ihm aufweist, ist im Nebenschluß zu dem Anoden-Kathoden-Stromkreis 18, 19 angeschlossen. Eine verschiebbare Anzapfung 24 des Potentiometerwiderstandes 7?) ist mit den Tor 25 des gesteuerten Silicium-Gleichrichters 17 verbunden Ein Transistor 26 hat eine Basis 27, einen Kollektor 28 und einen Emitter 29. Die Basis 27 ist mit einer Zwischenanzapfung 50 und einem Widerstand 51 verbunden, der in Serie zu einer Zener-Diode 32 einen zweiten Spannungsteiler an den Anschlüssen 15 und 16 bildet.
Der Kollektor-Emitter-Stromkreis 28, 29 des Transistors 26 ist im Nebenschluß zu dem widerstand 25 angeschlossen.
Die Arbeitsweise des vorbeschriebenen Stromkreises ist die folgende: Die Zusammenbruch-Spannung der Zener-Diode 52 schafft die geringste Spannung an den Anschlüssen 15 und 16, bei welcher die Vorwärts-Vorspannung an die Basis 27 angelegt wird.
An dieser Stelle bzw. zu diesem Zeitpunkt ist der Transistor 26 im wesentlichen ahgeschaltet, so daß die Impedanz seines YQollektor-Emitter-Stromkreises 28, 29 sehr hoch ist und eine vernachlässi.gbare Nebenschlußwirkung auf den Widerstand .?j hat. Unter dieaen Umständen wird die durch die Anzapfung 24 an das Tor 25 angelegte Triggerspannung lediglich durch die Speisespannung an den Anschlüssen 15> 16 und die Gegen-E.S4.K.
der Ankerwicklung 20 bestimmt.
Wenn jedoch die Speisespannung an den Anschlüssen 15 und 16 sich zufolge einer erhöhten Wechselstromspeisespannung an den Anschlüssen 13, 14 erhöht, steigt die Vorwärts-Vorspannung an der Basis 27 an und treibt den Transistor 26 in den leitenden Zustand und vermindert seine Kollektor-Emitter-Strorrlkreisimpedanz so, daß der Strom anfängt, um den Widerstand 2) im Nebenschluß gebracht zu werden, und die an der Anzapfung 24 zur Verfügung stehende Triggerspannung wird vermindert, und der gesteuerte Silicium-Gleichrichter 17 wird veranla.ßt, in dem Zyklus später zu zünden als es der Fall sein würde, wenn die Nebenschlußwirkung nicht vorhanden wäre. Auf diese Weise wird die Spannung, obgleich sich die an den Anschlüssen 15, 16 zur Verfügung stehende Spannung erhöht hat, der Motorankerwicklung 20 bei jeder Halbperiode später zugeführt, so daß der effektive Kraftstrom etwa der gleiche bleibt und die Geschwindigkeit sich nicht erhöht, sondern für eine beliebige feste Einstellung der Anzapfung 24 im wesentlichen die gleiche bleibt.
Es ist ersichtlich, daß der oben erläuterte selbsttätige Kompensationseffekt sich huber einen Bereich erhöhter Speisespannung fortsetzt, bis der Transistor 26 im wesentlichen gesättigt ist, und es ist kein weiterer Anstieg im Nebenschließen des Widerstandes 2) möglich. Die Zener-Spannung liefert daher die Speisespannung, bei welcher die Kompensation beginnt, und der Bereich, über- welchen sie wirksam ist, ist eine Funktion der dynamischen Eigenschaften des Transistors 26.
Der Transistor 26 ist mit einem gemeinsamen Emitter nur zu dem Zweck der Illustration aziedergegeben, und es ist erkennbar, daß andere Formgebungen dem Fachmann geläufig sind urld im Rahmen der Erfindung liegen. Es ist weiterhin erlcennbar, daß nach Wunsch der Widerstand 22 als ein Teil des Potentiometer-Widerstandes 2) enthalten sein kann. Sein Vorhanderisein als getrennter fester Widerstand 22 erfolgt lediglich zu dem Zweck, den maximalen von dem Transistor 2 gehandhabten Strom im gesättigten Bereich zu begrenzen und macht die Verwendung von kleinen billigen Transistoren für die vorliegende Erfindung zweckvoll.

Claims

Patentanspruch

Stromkreis zum Steuern der Geschwindigkeit eines Gleichstrommotors von einer gleichgerichteten Vollwellen-Wechselspannung, bei welcher ein einziger gesteuerter Gleichrichter mit seinem Anoden-Kathoden-Stromkreis in Serie zu der Ankeraricklung gespeist wird, sowie e mit einer Triggerspannung, die von einer verschiebbaren Anzapfung an einen Spannungsteilerwiderstand erhalten wird, der mit der Ankerwicklung in Serie geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor (26), der eine Basis (27), einen Emitter (29) und einen Kollektor (28) aufweist, seine Basisspannung von einer Anzapfung (30) an einem Widerstand (31) in einem Reihenstromkreis mit einer Zener-Diode an der Speisespannung erhält, und der Emitter (29) und der Kollektor (28) mit getrennten Stellen des Spannungstellern (23) an gegenüberliegenden Seiten der verschiebbaren Anzapfung (24) verbunden sind.