DE1966386C3

DE1966386C3 - Schaltungsanordnung zur Impulssteuerung eines Gleichstrommotors

Info

Publication number: DE1966386C3
Application number: DE1966386A
Authority: DE
Inventors: Frank Lightwater Surrey Manners (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Lansing Bagnall Ltd
Current assignee: Linde Material Handling UK Ltd
Priority date: 1968-07-01
Filing date: 1969-06-30
Publication date: 1980-01-10
Also published as: SE388089B; IE33179B1; BE735414A; DK136128C; NL144796B; JPS5033205B1; DK136128B; AT294254B; NL6910021A; AT299390B; US3601658A; DE1966386A1; ES368953A1; NO130525C; IE33179L; JPS5136443B1; GB1255933A; SE362175B; DE1933139A1; NO127889B

Description

20

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur ⁴ⁿ Impulssteuerung eines Gleichstrommotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer aus der BE-PS 6 84 087 bekannten Schaltungsanordnung dieser Art besteht die Sicherheitseinrichtung zum Unterbrechen des Motorstroms ⁴^' aus zwei alternativ einzuschaltenden Schützen im Motorr.tromkreis. deren Relaisspulen in der zum Hauptthyristor parallel geschalteten Stromschleife liegen. Bei unzulässig langer Durchzünddauer des Hauptthyristors fällt der Strom in diesen Spulen unter ^v' den für das Halten de^r Schüt/enkontakte erforderlichen Wert ab. Diese mit mechanischen Koniakten arbeitende Sicherheitseinrichtung hai eine lange Ansprechzeit und bewirkt eine mechanische Unterbrechung des Motorstromkreiscs. Sie ist mehl für Fälle geeignet, in denen längere Durchzündperioden des Hauptthyristors im normalen Impulsbetrieb auftreten können. Die bekannte Schaltungsanordnung ist im übrigen auch so eingerichtet, daß nach jedem .Steuerimpuls zum Hauptlhyribtor ein Steuerimpuls dem Löschthyristor ^w) zugeführt wird und der Hauplthyrislor wieder gelöscht wird. Der HaUplthyristor liefert somit auch bei maximaler Motorleistung immer eine Folge diskreter Stromimpulse Von konstanter Impulsbreite, und die Steuerung der Motorleistung erfolgt nur über ein teilweises Auslassen dieser Stfofhimpulsc, Unzulässige lange Durchzündzeitcn des Hauptthyristors können somit nur durch eirien Schaden an der Schaltungsanord-

v-, nung, z. B. Ausfall des Hauptthyristors oder Löschthyristors, auftreten, also in relativ seltenen Notfällen, in denen das langsame Ansprechen der Sicherheitseinrichtung und das völlige mechanische Unterbrechen des Motorstromkreises durch sie noch hingenommen werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Sicherheitseinrichtung so auszubilden, daß sie rasch anspricht, im bei unzulässig langer Durchzünddauer den Hauptthyristor zum Abschalten zu bringen.

Durch die im Anspruch I angegebene Lösung dieser Aufgabe wird der Vorteil erreicht, daß die Sicherheitseinrichtung ohne mechanische Kontakte arbeitet und mit rascher Ansprechzeit den Motorstrom durch Löschen des Hauptthyristors sperrt, wobei die Schaltungsanordnung im übrigen so eingerichtet ist, daß durch das Unterdrücken der Steuerimpulse zum Löschthyristor der Hauptthyristor durchgezündet bleibt, solange ihm aufeinanderfolgende Steuerimpulse zugeführt werden. Es handelt sich somit um eine Steuerung der Motorleistung mit Motorstromimpulsen von variabler Breite, und die erftndungsgemäße Sicherheitseinrichtung ist gerade für solche Fälle geeignet, bei denen variable Durchzündperioden des Hauptthyristors im Normalbetrieb auftreten. Das Sicherheitsabschalten des Motorstroms gliedert sich in den normalen Impulsbetrieb ein und wird durch den nächsten durchgehenden Steuerimpuls zum Hauptthyristor wieder aufgehoben. Eine solche Betriebsweise wäre bei der bekannter. Schaltungsanordnung mit Sicherheitsabschaltung durch mechanische Schützen nicht möglich, wobei die erfindungsgemäße kontaktlose Sicherheitseinrichtung selbstverständlich auch zusätzlich zu den bekannten, für Not- oder Schadensfälle vorgesehenen Sicherheitsabschaltungen mittels Schützen vorgesehen sein kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Fig. I zeigt eine Batterie 1, dt:un positive und negative Klemme mil einer positiven Leitung 2 b/w. einer negativen Leitung 3 verbunden sind. Ein Reihenschlußmotor mit einem Läufer 4 und einer Feldwicklung 5 liegl in Serie mit einer aus einer einzigen Schleife bestehenden Wicklung 6. einem Hauptthyrislor 7 und der Primärwicklung 8 eines Transformators zwischen den l.ciiungen 2 und 3. Zwei, betätigt von Schallern 11 und 12. Schütze mit Schaltkoniakten 9 und 10 sind so angeordnet, daß sie den Stromfluß durch die Feldwicklung "5 und dainil die Drehrichtung steuern. Wie man aus der Zeichnung erkennt, fließt kein Strom durch den Molor. wenn beide Schütze gleichzeitig ei ,cgt oder in Ruhe sind (wie dargestellt).

Die Spule I 3 oder 14 des ausgewählten Schützes wird parallel zum Hauplthyristor 7 erregt; genauer gesagt, parallel zu einem Kondensator 15. der mit der Kathode des Haiiptthyristors 7 und der Kathode einer Diode 16 verbunden ist. deren Anode mit der Anode des Haiiptthyristors 7 verbunden ist. Somit wird die Spule 1 i oder 14 nur dann vorerregt, wenn der llauptthyristor 7 nichtleitend ist.

Wenn der Hauptthyrislor 7 leitend wird, fällt der Strom durch die Spule 13 oder 14 ab: Normalerweise wird der Hauptthyristor nach kurzer Zeit wieder nichtleitend gemacht. Wenn dies aber nicht der Fall ist, fällt die an einem als Widerstand ausgebildeten Stromfühlef 17 erzeugte Spannung unter einen vorbestimmten Wert ab; hierdurch wird, wie im folgenden noch erläutert wird, der leitfähige Zustand des

Hauptthyristors beendet Die Geschwindigkeit des Stromabfalles wird durch entsprechende Haltekreise 13a oder 14a und eine parallel zum Kondensator 15 liegende Freilaufdiode 68 stark verzögert

Der Motor kann angelassen werden durch Schließen der Kontakte 18a, 18i eines Schaltschlosses, so daß Strom durch einen Vorwiderstand 18, den Läufer, die Diode 16 und die Spule 13 oder 14 (je nach dem, ob Schalter 11 oder 12 geschlossen ist) fließt Zwei Freilaufdioden 19 und 20 sind in Stromschleifen, die auch den Motor enthalten, angeordnet und sorgen dafür, daß Strom im Motorstromkreis auch während solcher Perioden fließen kann, in denen der Motor nicht von der Batterie 1 gespeist ist

Wenn der Hauptthyristor 7 leitend wird, fließt Strom im Motorstromkreis so lange, bis der Hauptthyristor nichtleitend gemacht wird. Die oben erwähnte Löscheinrichtung besteht aus einer bekannten Anordnung mit einem Löschthyristor 21, dessen Anode über einen Kommutierungskondensator 22 mit der Anode des Hauptthyristors 7 gekoppelt ist. Die Anode des Löschthyristors 21 ist über eine Diode 23 und die Sekundärwicklung 24 des Transformators 25, dessen Primärwicklung die Wicklung 8 ist, mit der negativen Leitung 3 verbunden.

Wenn der Hauptthyristor 7 leitend wird, wird der Löschthyristor 21 nichtleitend gemacht, und der Kondensator 22 nimmt eine entsprechende Spannung an, die durch die Wirkung des Transformators 25 in Abhängigkeit von einem durch seine Primärwicklung 8 laufenden Stromimpuls verstärkt wird: Die Ladung auf den Platten des Kondensators wird über die Diode 23 zugeführt. Wenn der Löschthyristor 21 leitend wird, wird der starke Potentialabfall an seiner Anode 26 durch den Kondensator 22 auf die Anode des Hauptthyristors 7 übertragen, welcher daraufhin nichtleitend wird. Der umgekehrte Vorgang spielt sich ab, wenn der Hauptthyristor 7 nichtleitend wird.

Wie erwähnt, wird durch die Zufuhr eines Steuersignales zum Hauptthyristor 7. das diesen leitend macht. gleichzeitig die Zufuhr eines Löschsignales, welches den Löschthyristor 21 leitend machen würde, verhindert.

In F i g. 2 ist der übrige Teil der Steuereinrichtung gezeigt, der mit der Schaltung gemäß Fig. 1 über die gemeinsamen Punkte 62, 65, 64, 65, 66 und 67 gekoppelt ist.

Die Steuersignale bestehen aus abwechselnd erzeugten, positiven Impulsen an den Ausgängen 27 und 28 eines astabilen Multivibrators 29. Der Multivibrator ist asymmetrisch; die positiven Impulse am Ausgang 27 sind wesentlich kürzer als die am Ausgang 28; das Verhältnis kann in der Größenordnung I : 8 liegen. Der Ausgang 27 führt über eine glättende Ai'-Schaltung 30 und einen Kondensator 31 zu einem Widerstand 32, der einen Teil eines Spannungsteilers bildet, zu dem auch eine Wu kliing 33 und ein Widerstand 34 gehören, wobei zu letzterem ein Kondensator 35 parallel liegt. Die Wicklung 33 ist auf einen Schenkel eines sättigbaren Magnetkernes 36 gewickelt, wobei auf einem anderen Schenkel dieses Kernes die aus einer Schleife bestehende Wicklung 6 angeordnet ist. Wenn der Kern 36 gesättigt ist, ist die Impedanz der Wicklung 33 niedrig, und der Durchgang eines Steuersignales an dem Spannungsteiler vorbei zu dem Hauptthyristor wird unterbunden. Die zur Sättigung erforderliche Stromstärke des Läuferstromes kann verändert werden durch Verändern der Stellung uines beweglichen Permanentmagneten 37 im Magnetkreis des Kernes 36.

Wenn die Impedanz der Wicklung 33 verhältnismäßig hoch ist, kann ein positiver Impuls vom Ausgang 27 zu einer Triggerschaltung 38 gelangen, die aus zwei Transistoren 39 und 40 besteht Der Kollektor des zweiten Transistors 40 ist über einen Widerstand 41 und einer Diode 42 mit der Steuerelektrode des Hauptthyristors 7 verbunden. Der Hauptthyristor 7 wird leitend gemacht mittels eines Zündimpulses, der erzeugt wird in Abhängigkeit von der vorderen Flanke des entspre-

i" chenden positiven Impulses vom astabilen Multivibrator 29, und der länger ist als dieser positive Impuls aufgrund der positiven Rückkopplung über einen Kondensator 57.

Positive Impulse, die am Ausgang 28 auftreten,

'■■> werden einer Triggerschaltung 43 zugeführt, die im wesentlichen aus zwei Transistoren 44 und 45 besteht, wobei der Kollektor des Transistors 45 mit der Steuerelektrode des Löschthyristors 21 verbunden ist ZündimpuLe werden erzeugt in Abhängigkeit von den

>o Vorderflanken der entsprechender ositiven Impulse am Ausgang 28. Die Impulse vom Ausg mg 28 können jedoch vor Erreichen der Triggerschaltung 43 abgeleitet werden, wenn ein Steuertransistor 46 leitend wird. Der Steuertransistor 46 ist mit seinem Kollektor an dem

-⁷ⁱ Eingang 47 der Triggerschaltung 43 gekoppelt und mit seinem Emitter mit einer negativen Leitung 48 verbunden (die zusammen mit einer positiven Leitung 49 die Spannung für die Schaltung gemäß F i g. 2 liefert), während seine Basis über einen Widerstand 50 mit der

ii> negativen Leitung 48 und außerdem mit dem Kollektor des Transistors 40 verbunden ist.

Wenn somit der Hauptthynstor 7 leitend wird, wird auch der Transistor 46 leitend und die Zufuhr des nächstfolgenden Löschsignales zur Triggerschaltung 43

i"· (und damit zum Löschthyristor 21) wird verhindert. Zu dem Zeitpunkt, in dem normalerweise der Steuerimpuls für den Löschthyristor 21 erzeugt werden würde, ist ein Steuerimpuls für den Hauptthyristor 7 noch vor! anden und der Transistor 46 ist noch leitend.

ι» Ein Kondensator 51 und eine Zenerdiode 52 halten dit Spannung zwischen den Leitungen 48, 49 konstant. Wenn aus irgendeinem Grunde diese Spannung zu stark abfallen sollte, können die Steuersignale vom Ausgang 27 die Triggerschaltung 38 nicht mehr erreichen, da sie · über die Dioden 53, 54 abgeleitet werden, von denen die Diode 54 mit dem gemeinsamen Punkt einer Zenerdiode 55 und eines Widerstandes 56 verbunden ist, die in Serie zwischen den Leitungen 48 und 49 liegen. Hierdurch wird der Durchgang von Steuerimpulsen zu

'■" geringer Stärke verhindert und damit eine Beschädigung des Hauptthyristors 7 vermieden (und ebenso das Zünden des Hauptthyistors 7 ohne Zündung des Löst '!thyristors 21. da beide Thynstore im allgemeinen verschiedene Kennlinien haben).

F.ine negative Rückkopplung wird vom Kollektor des Transistors 40 über einen Kondensator 57 einer Diode 58 und einem V/iderstand 59 an den Kondensator 35 gelegt, der dementsprechend aufgeladen wird, wodurch die Induktanz der vVicklung 33 effektiv vergrößer» wird

"" Der Widerstand 17 ist über eine Diode 60 mit der rechten Seite 61 des Widerstandes 32 verbunden. Wenn die Spannung am Widerstand 32 zu hieüfig ist, ist das Potential auf der Seite 6t zu niedrig, so daß die Schaltung 38 nicht gctriggert werden kann. Defnent-

i»""· sprechend wird das nächste Löschsignal nicht unterdrückt und der Hauptthyristor 7 wird nichtleitend gemacht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Impulssteuerung eines Gleichstrommotors,

mit einem zwischen Gleichstromquelle und Motor angeordneten Hauptthyristor,
einem mit diesem über eine Kommutierungsschaltung verbundenen Lösch thyristor,
einer abwechselnd Steuerimpulse für Haupt- und Löschthyristor liefernden Impulssteuerschaltung mit einem Sperrglied zum Sperren oder Zuführen der Steuerimpulse zum Hauptthyristor, und einer bei unzulässig langer Durchzünddauer des Hauptthyristors den Motorstrom unterbrechenden Sicherheitseinrichtung, die eine parallel zum Hauptthyristor geschaltete Stromschleife umfaßt und auf den Abfall des in dieser fließenden Stroms unter einen vorgegebenen Wert anspricht, gekennzeichnet durch eine die Steuerimpulse für den Löschthyristor (21) jeweils so lange, als dem Hauptthyristor (7) aufeinanderfolgende Steuerimpulse zugeführt werden, unterdrückende Sperrschaltung (40,46,50) und durch einen in der Stromschleife (13 bis 17,68) angeordneten Stromfühler (17), durch dessen Ausgangssignal das Sperrglied (32, 39) betätigbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Sicherheitseinrichtung gesteuerte Sperrglied (32, 39) gleichzeitig von einem Stellorgan (33,36,37) steuerbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der S: omfühler (17) als Widerstand (17) ausgebildet ist, dessen Spannungsabfall durch eine Schaltverbindi ^.g (66, 60, 61) dem Sperrglied (32,39) als Steuergröße zuführbar ist

10