DE2023715B2

DE2023715B2 - Anordnung zur drehzahlregelung bei einem antrieb der waeschetrommel einer waschmaschine

Info

Publication number: DE2023715B2
Application number: DE19702023715
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Industrie Zanussi SpA
Current assignee: Industrie Zanussi SpA
Priority date: 1969-05-17
Filing date: 1970-05-14
Publication date: 1976-02-12
Also published as: AT304420B; SE367524B; DE2023715A1; FR2047821A5; GB1273086A; NL7007063A; ES379784A1; US3670226A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Drehzahlregelung bei einem Antrieb der Wäschetrommel einer Waschmaschine mittels eines über einen Netztransformator und eine steuerbare Gleichrichterbrücke gespeisten Gleichstrommotors.

Hin solches Antriebssystem ist durch den »VALVO Brief« vom 20. Februar 1969 bekannt. Derartige, mit Phasenanschnitt bzw. teilweiser Phasenunterdrückung arbeitende Regelvorrichtungen ergeben infolge der steilen Spannungsfronten an den Phasenschnittstellen einen hohen Oberwellenanteil, und es treten hierbei Schwingungen im Rundfunkfrequenzbereich auf, die Rundfunk- und Fernsehgeräte in einem weiten Umkreis stören können. Diese Störungen könnten zwar durch entsprechende Sperrfilter unschädlich gemacht werden; jedoch sind solche Sperrfilter mit dem in Frage kommenden breiten Frequenzbereich relativ raumbeanspruchend und kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Entstehen der erwähnten Störfrequenzen zu verhindern.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Regler einen jeweils in den Nulldurchgängen der Speisewechselspannung einen Impuls abgebenden Impulsgenerator enthält, dessen Ausgang über einen Verstärker mit der Steuerelektrode eines Siliziumgleichrichters verbunden ist, die ausgangsseitig mit den Steuerelektroden der gesteuerten Gleichrichter der Gleichrichterbrücke verbunden ist, und daß der Impulsgenerator eingangsseitig mit einem Steuerverstärker verbunden ist, dessen Eingang einerseits mit einem Wählschalter Für die Motoirdrehzahi und andererseits mit dem Ausgang einer Widerstandsbrücke verbunden ist, in deren einem Zweig der Motor liegt.

Durch die jeweils im Nulldurchgang schaltende Vorrichtung wird das Auftreten steiler Spannungsflanken und damit die Entstehung hochfrequenter Schwingungen unterdrückt, so daß eine feinfühlige und linear arbeitende Drehzahlregelung auf mehrere einstellbare Werte möglich wird. Aufwendige Sperrfilter sind dabei nicht erforderlich.

Um die Steilheit der Flanken der vom Impulsgenerator gelieferten Impulse zu erhöhen und um damit eine zuverlässige Schaltung im Spannungs-Null-Durchgang zu erreichen, ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung der Ausgang des Impulsgenerators über einen monostabilen Multivibrator mit dem die Steuerelektroden der gesteuerten Gleichrichter steuernden Verstärker verbunden.

Der Impulsgenerator weist einen Transistor auf, dessen Basis über eine Zenerdiode mit dem Ausgang des Steuerverstärkers verbunden ist. Durch diese Zenerdiode wird dor Stromdurchgang bis zum Erreichen eines bestimmten Spannungswertes unterdrückt.

Zur Glättung des Eingangs des Steuerverstärkers ist dieser über ein Filter mit dem Ausgang der Widerstandsbrücke verbunden.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es· zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Drehzahlregelanordnung,

Fig. 2 bis 7 den zeitlichen Verlauf der Signale an einigen Punkten der Schaltung.

Wie sich aus der Fig. 1 ergibt, ist ein Gleichstrommotor 2 in einen Zweig einer Widerstandsbrücke 1 eingeschaltet, in deren anderen drei Zweigen je ein Widerstand 3,4,5 liegt. In den Punkten 6 und 7 wird die Widerstandsbrücke I von einer Gleichrichterbrücke 8 gespeist, welche zwei Dioden 9 und 10 und zwei gesteuerte Siliziumgleichrichter 11 und 12 umfaßt. Die beiden Punkte 13 und 14 der Gleichrichterbrücke 8 sind mit den Punkten 6 und 7 der Widerstandsbrücke 1 und außerdem untereinander über eine weitere Diode 64 (durch die verhindert wird, daß die gesteuerten Siliziumgleichrichter zufolge der durch den Motor 2 gebildeten induktiven Belastung verzögert gelöscht werden) verbunden, während die anderen beiden Punkte 15 und 16 der Gleichrichterbrücke an die Sekundärwicklung 17 eines Transformators 18 der Art mit konstant bleibendem Strom angeschlossen sind, dessen Primärwicklung 19 über Klemmen 20 und 21 mit Netzwechselspannung gespeist wird. Ein Umschalter 22 gestattet es, eine Auswahl zwischen verschiedenen Abgriffen der Sekundärwicklung 17 zu treffen und somit die Eingangsspannung der Gleichrichterbrücke 8 zu verändern.

Die Siliziumgleichrichter 11 und 12 der Gleichrichterbrücke 8 werden durch einen Regler gesteuert, der geeignet ist, ihnen so lange mit der Netzwechselspannung synchronisierte Öffnungsimpulse zu liefern, bis die Gegen-EMK des Motors 2 einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dieser Regler umfaßt einen Gleichrichter 23, bestehend aus einer Brückenschaltung von vier Dioden 24,25,26 und 27, deren Punkte 28 und 29 mit den

Netzklemmen 20 bzw. 21 verbunden sind, während die anderen beiden Punkte 30 und 31 untereinander durch die Reihenschaltung eines Widerstandes 32 und einer Zenerdiode 33 und außerdem durch die Reihenschaltung zweier Widerstände 34 und 35 miteinander verbunden sind.

Der Punkt 36 zwischen dem Widerstand 32 und der Zenerdiode 33 ist unmittelbar mit dem Verbindungspunkt 37 der Anode einer Diode 38 und der Anode eines gesteuerten Siliziumgleichrichters 39 verbunden. Die Kathode der Diode 38 ist mit dem Punkt 31 des Gleichrichters 23 über einen Kondensator 40 verbunden, während die Kathode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 39 über einen Widerstand 41 mit der Steuerelektrode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 11, über einen Widerstand 42 mit der Steuerelektrode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 12 und über die Reihenschaltung des Widerstandes 41 und eines weiteren Widerstandes 43 sowie über -ine Reihenschaltung des Widerstandes 42 und eines weiteren Wider-Standes 44 mit dem Punkt 13 der Gleichrichterbrücke 8 verbunden ist. Demzufolge müssen sowohl die Widerstände 41 und 42 untereinander, als auch die Widerstände 43 und 44 untereinander gleich sein.

Die Steuerelektrode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 39 ist mit dem Emitter eines npn-Transistors 45 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand 46 an die Leitung 47 angeschlossen ist, die die Kathode der Diode 38 mit der entsprechenden Platte des Kondensators 40 verbindet. Die Basis des Transistors ^Λ5 ist mit dem Kollektor eines npn-Transistors 48 verbunden. Dieser Kollektor ist ferner über einen Widerstand 49 an die Leitung 47 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 48 ist hingegen unmittelbar an eine Leitung 50 angesch'ossen, die die andere Platte des Kondensators 40 mit dem Punkt 31 des Gleichrichters 23 verbindet. Die Basis des Transistors 48 ist über einen Widerstand 35 an die Leitung 50 angeschlossen.

Die Basis des Transistors 48 ist ferner über eine Zenerdiode 51 mit dem Kollektor eines Transistors 52 verbunden, dessen Emitter an die Leitung 50 angeschlossen ist und dessen Kollektor über einen Widerstand 53 an die Leitung 47 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 52 ist über einen Kondensator 54 mit dem Kollektor und über eine Diode 55 mit dem Emitter des Transistors 52 verbunden und liegt ferner an einem Knotenpunkt 56, der über einen Widerstand 58 mit einem Punkt 57 der Widerstandsbrücke 1 und über einen Wählschalter 60 und den jeweils ausgewählten von fünf Widerständen 59¹ bis 59^V mit der Leitung 47 verbunden ist. Die Leitung 50 ist schließlich unmittelbar an den vierten Eckpunkt 61 der Widerstandsbrücke 1 angeschlossen.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung besitzt folgende Wirkungsweise:

Die an die Klemmen 20, 21 angelegte Wechselspannung Vi ( F i g. 2) wird durch den Gleichrichter 23 in eine pulsierende Spannung Vi (Fig.3) verwandelt, welche an den Punkten 30 und 31 des Gleichrichters 23 und somit auch (mit anderer Amplitude) an dem Widerstand 35 anliegt. An der Zenerdiode 33 bildet sich hingegen eine Spannung Vs aus, wie sie in Fig.4 dargestellt ist. Diese Spannung lädt über die Diode 38 den Kondensator 40 auf, an dem eine konstante Spannung Vo ( F i g. 5) entsteht. Der pulsierende Verlauf der Spannung an dem Widerstand 35 bringt es mit sich, daß der Transistor 48 bei jedem Nulldurchgang dieser Spannung gesperrt wird, um unmittelbar darauf wieder leitend zu werden.

Die Sperrung des Transistors 48 verursacht ein Ansteigen der Spannung im Punkt 62 und folglich den Übergang des Transistors 45 in den leitenden Zustand, Dieser Zustand dauert nur sehr kurze Zeit; denn sobald die Spannung an den Enden des Widerstandes 35 einen von Null verschiedenen Wert annimmt, kehrt der Transistor 48 in den leitenden Zustand zurück, wobei das Potential des Punktes 62 erniedrigt und somit der Transistor 45 gesperrt wird. Dor Kollektor-Emitter-Ausgangsstrom des Transistors 45 hat somit einen impulsförmigen Verlauf, wobei jeweils beim Nulldurchgang der an den Klemmen 20, 21 anliegenden Speisespannung ein Impuls erzeugt wird.

Diese mit der Speisespannung synchronisierten Impulse verursachen das öffnen des gesteuerten Siliziumgleichrichters 39 und folglich auch das öffnen der gesteuerten Siliziumgleichrichter 11 und 12. Die durch den Transformator 18 übertragene und an die Punkte 15 und 16 der Gleichrichterbrücke 8 angelegte Speisespannung ruft somit einen Stromfluß zur Widerstandsbrücke 1 und folglich die Speisung des Motors 2 hervor. Dieser Stromfluß dauert so lange, als die gesteuerten Siliziumgleichrichter U und 12 geöffnet sind und somit für die gesamte Halbwelle der Speisespannung. Die Stärke dieses Speisestromes und somit die Nenndrehzahl des Motors hängt von der Stellung des Umschalters 22 ab.

Wurden sich die Vorgänge in der beschriebenen Weise unbeschränkt weiter entwickeln, d. h. würde der Transistor 48 bei jedem Nulldurchgang der Speisespannung der Vorrichtung gesperrt werden, dann würden die gesteuerten Siliziumgleichrichter 11 und 12 bei jedem Nulldurchgang der Spannung gezündet, und es ergäbe sich eine kontinuierliche Aufeinanderfolge von Halbwellen pulsierenden Stroms mit doppelter Frequenz und in Phase mit der Spannung an den Klemmen 20 und 21 zum Motor 2, welcher somit dauernd gespeist würde. Dies ist tatsächlich so lange der Fall, als die Drehzahl des Motors einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet.

Solange nämlich die Drehzahl des Motors geringer ist, als der besagte vorbestimmte Grenzwert, ist auch die erzeugte Gegen- EMK gering, so daß ein Teil des infolge der konstanten Spannung Vo durch den ausgewählten der Widerstände 59' bis 59^V zum Knotenpunkt 56 fließenden Stroms der Basis des Transistors 52 zufließt (der Widerstand 58 und der Kondensator 54 dienen als Glättungsfilter der durch die Induktanz des Motors 2 hervorgerufenen reaktiven Komponente), so daß dieser Transistor leitend ist und das Potential des Punktes 63 unter aen für die Entladung der Zenerdiode 51 notwendigen Wert festgelegt ist.

In diesem Zustand wird durch den Teil der Vorrichtung, welcher den Vergleich zwisc'.i,n der festen Bezugsspannung Vo und dem von der Gegen-EMK und somit von der Motordrehzahl abhängigen Signal durchführt, der Betrieb des den Transistor 48 enthaltenden Impulsgenerators und des den Transistor 45 enthaltenden Verstärkers nicht beeinflußt, so daß bei jedem Nulldurchgang der Speisespannung ein Impuls abgegeben wird. Demzufolge gelangen von der Gleichrichterbrücke 8 zur Widerstandsbrücke 1 dauernd ganze Halbwellen pulsierenden Stromes zur Speisung des Motors.

Wenn jedoch die Motordrehzahl den genannten vorbestimmten Grenzwert überschreitet (dem eine zweckmäßige Auswahl der Widerstände 59' bis 59^V entspricht), dann wird der zum Knotenpunkt 56

gelangende Strom fast vollständig durch den Widerstand 58 geleitet (der Kondensator 54 absorbiert weiterhin die reaktive Komponente dieses Stroms). sc> daß der Transistor 52 gesperrt wird bzw. nur derart beschränkt durchlässig wird, daß das Potential des Punktes 63 über den Schwellenwert der Zencrdiode 51 ansteigt und somit die Zufuhr eines derartigen Stromes zur Basis des Transistors 48 hervorruft, daß derselbe auch beim Nulldurchgarig der am Widerstand 35 anliegenden Spannung im leitenden Zustand bleii/i. Wenn somit die Motordrehzah.l größer als der vorbestimmte Grenzwert ist, verursachen die Nulldurchgänge der Speisespannung nicht mehr die Sperrung des Transistors 48. so daß auch der Transistor 45 nicht leitend ist und dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 39 keine Öffnungsimpulse zuleitet. Die gesteuerten Siliziumgleichrichter Π und 12 bleiben somit gesperrt, und folglich ist die Speisung des Motors 2 verhindert.

Dieser Zustand dauert so lange, bis die Drehzahl des Motors wieder unter den festgelegten Grenzwert sinkt. In diesem Augenblick steigt der der Basis des Transistors 52 zugeführte Strom wieder auf einen ausreichenden Wert, um den Transistor in den leitenden Zustand überzuführen, wodurch das Potential des Punktes 63 unter den Schwellenwert der Zenerdiode 51 sinkt. Beim folgenden Nulldurchgang der Speisespannung wird der Transistor 48 gesperrt und somit der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt.

Die Fig.6 und 7 zeigen den Verlauf der Signale /1 und V4, die am Ausgang des Transistors 45 bzw. zwischen der Gleichrichterbrücke 8 und der Widerstandsbrücke 1 vorliegen, wenn der Zustand der zu großen Drehzahl des Motors eine derartige Dauer besitzt, daß nur einer der durch den Transistor 45 erzeugten Impulse unterdrückt wird. Der in Fi g. 7 bei der vierten Halbwelle dargestellte Spannungsgradient entspricht dem Wert der Gegen-EMK. des Motors, wenn die Speisespannung Null ist. Aus den genannten Figuren ist eninchmbar. daß der Beginn und das Fnde der Unierdriickungsphasen der Speisung des Motors 2 durch die S'.illdurchgänge der Speisespannung hervorgerufen werden, so daß stets nur ganze Halbw eilen und nicht Teile derselben unterdrückt werden und die \crschiedenen Übergänge von einem Zustand in den anderen nicht von unerwünschten Spannungsfronien begleitet werden. Bei der beschriebenen Regeleinrichtung ergeben sich somit keine Störungen mit Radiofrequenz. Die Verwendung eines Gleichstrommotors, welche durch einen Transformator mit konstant bleibendem Strom ermöglicht wurde, gestattet es gleichzeitig, eine äußerst feine und lineare Drehzahlregelung innerhalb eines sehr großen Bereiches durchzuführen.

In der in Fig. I gezeigten Anordnung könnte auch der durch den Verstärker mit dem Transistor 45 und durch den gesteuerten Siliziumgleichrichter 39 gebildete Teil ohne weiteres durch einen monostabilen Multivibrator und einen Verstärker ersetzt werden, ohne daß sich dadurch die allgemeine Wirkungsweise der Anordnung ändert.

Der zu steuernde Motor könnte auch ein Hauptschlußgleichstrommotor sein, in welchem Fall jedoch das seiner Drehzahl proportionale Signal nicht mehr mit Hilfe der Widerstandsbrücke 1 und eines Integrators (Widerstand 58 und Kondensator 54) abgenommen werden könnte, sondern die Verwendung eines Tachomeiergenerators erforderlich wäre. Dies ist einer der Gründe dafür, weshalb ein Gleichstrommotor mit Fremderregung zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung am geeignetsten ist. und zwar insbesondere in Anbetracht der Tatsache, daß die Anordnung für den Antrieb der Wäschetrommel einer Waschmaschine bestimmt ist. Weitere Gründe für die Verwendung eines fremderregten Gleichstrommotors sind die Begrenzung der Anlaufdrehmomente, die Möglichkeit der Verwendung von Permanentmagneten, die NichianfBilligkeit Störungen gegenüber.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Drehzahlregelung bei einem Antrieb der Wäschetrommel einer Waschmaschine mittels eines über einen Netztransformator und eine steuerbare Gleichrichterbrücke gespeisten Gleichstrommotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler einen jeweils in den Nulldurchgängen der Speisewechselspannung einen Impuls abgebenden Impulsgenerator (23, 34, 35,48) enthält, dessen Ausgang über einen Verstärker (45, 46, 49) mit der Steuerelektrode eines Siliziumgleichrichters (39) verbunden ist, die ausgangsseil ig mit den Steuerelektroden der gesteuerten Gleichrichter (H, 12) der Glesehrichterbrücke (3) verbunden ist, und daß tier Impulsgenerator (23,34,35,48) eingangsseitig mit einem Steuerverstärker (52,55) verbunden ist, dessen Eingang einerseits mit einem Wählschalter (60) für die Motordrehzahl und andererseits mit dem Ausgang einer Widerstandsbrücke (1) verbunden ist, in deren einem Zweig der Motor (2) liegt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Impulsgenerators (23, 34,35.48) über einen monostabilen Multivibrator mit dem die Steuerelektroden der gesteuerten Gleichrichter (11, 12) steuernden Verstärker (45, 46, 49) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator einen Transistor (48) enthält, dessen Basis über eine Zenerdiode (51) mit dem Ausgang des Steuerverstärkers (52, 55) verbunden is:.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Steuerverstärkers (52, 55) über ein Glättungsfilter (54,58) mit dem Ausgang der Widerstandsbrücke (1) verbunden ist.