DE2111099A1 - Arrangement for automatic speed control with a series motor - Google Patents
Arrangement for automatic speed control with a series motorInfo
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Description
Anordnung zur selbsttätigen Drehzahlregelung bei einem ReihenschluBmotor Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur selbsttätigen Drehzahlregelung bei einem Reihenschlußmotor, insbesondere zum Antrieb eines Elektrowerkzeuges mittels eines gesteuerten Gleichrichters. Zum Antrieb von Elektrowerkzeugen sind solche Universalmotoren üblich, sie sind regelmäßig für hohe Drehzahlen ausgelegt, so daß man bei gegebenem Gewicht eine relativ hohe Abgabeleistung zur Verfügung hat. vjegen der Reihenschlußcharakteristik nimmt aber die Drehzahl mit zunehmender Belastung start ab, was bei einer Reihe von Elektrowerkzeugen, z.3. bei schleifern, unerwünscht ist. ES ist deshalb schon vorgeschlagen worden, dem Motor ein elektrisches steuergerät vorzuschalten, das mittels selbsttätig geregelter sPeisespannung die Drehzahl des Tankers zumindest in dem Betriebsbereich zwischen Leerlauf und Nennlast konstant hält, um so nach Möglichkeit eine von der Belastung unabhängige konstante Drehzahl zu erhalten. Die SPeisespannung wird durch steuerbare Gleichrichter geregelt. Bei einer bekannten Ausführung wird als tinflußgröße für die Steuerung die Ankerspannung benützt. Dabei sind große Widerstände erforderlich, die Regelgenauigkeit ist gering. Arrangement for automatic speed control with a series motor The invention relates to an arrangement for automatic speed control in a Series motor, in particular for driving an electric tool by means of a controlled rectifier. Such universal motors are used to drive power tools usual, they are regularly designed for high speeds, so that man has a relatively high output power available for a given weight. vjegen the series connection characteristic, however, the speed increases with increasing load start from what a number of power tools, e.g. 3. at grinders, undesirable is. It has therefore already been proposed that the engine be equipped with an electrical control unit upstream, which by means of automatically regulated supply voltage, the speed of the Tankers are constant at least in the operating range between idling and nominal load maintains a constant speed that is independent of the load if possible to obtain. The S supply voltage is regulated by controllable rectifiers. at In a known embodiment, the armature voltage is used as the flow variable for the control used. Large resistances are required here, and the control accuracy is low.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnun zu schaffen, mit der die Drehzahl bei einem solchen Motor sehr genau unabhängig von der Belastung konstant gehalten werden kann, ohne daß ein großer schaltungstechnischer Aufwand notwendig ist und trotzdem eine besonders kleine Bauweise erreicht werden kann.The invention is based on the object of creating an arrangement with which the speed of such a motor is very accurate regardless of the load can be kept constant without a great expense in terms of circuitry is necessary and nevertheless a particularly small design can be achieved.
zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß in Reihe mit dem Motor ein zum gesteuerten Gleichrichter antiparallel liegender ungesteuerter Gleichrichter vorgesehen ist und als Regelgröße der sPannungsabfall einer Feldwicklung dient, der über einen Transistor geführt ist, der als veränderlicher Widerstand zwischen die Basen eines Unijunction-Transistors geschaltet ist.to solve this problem, the invention provides that in series with the motor is an uncontrolled one that is anti-parallel to the controlled rectifier Rectifier is provided and the voltage drop of a field winding as a controlled variable which is passed through a transistor that acts as a variable resistor is connected between the bases of a unijunction transistor.
Der Emitter des Unijunction-Transistors erhält seine spannung von einem Zündkondensator, der über einen Ladewiderstand aufgeladen wird und der zwischen den Gleichrichtern und der einen Basis des Unijunction-Transistors, der die Regelgröße zugeführt wird, angeordnet ist. Zweckmäßig ist die Feldspannung über Widerstände aufgeteilt, eine TeilsPannung dient als Spannungsquelle für den Basisstrom des Transistors.The emitter of the unijunction transistor receives its voltage from an ignition capacitor that is charged via a charging resistor and the between the rectifiers and one base of the unijunction transistor, which is the controlled variable is supplied, is arranged. The field voltage via resistors is useful split, a partial voltage serves as a voltage source for the base current of the transistor.
Ein besonders großes steuersignal in bezug auf die SPan nungsänderung erhält man nach der Erfindung dadurch, daß parallel zu den Widerständen eine Zenerdiode und in Reihe zu dieser Zenerdiode ein weiterer Widerstand gelegt ist, zu dem parallel ein Kondensator angeordnet ist, dessen SPannung über einen Basiswiderstand dem Emitter-Basis-Kreis des Transistors zugeführt wird.A particularly large control signal in relation to the voltage change is obtained according to the invention in that a Zener diode is parallel to the resistors and a further resistor is placed in series with this Zener diode, to which it is parallel a capacitor is arranged, the voltage of which is connected to the emitter-base circuit via a base resistor of the transistor is supplied.
Um die versorgungssPannung für den Zündkreis von Netzschwankungen unabhängig zu machen und eine definierte Trapezspannung zu erhalten, wird die Versorgungsspannung über einer Zener-Diode stabilisiert. Beim Anlauf über den Gleichrichter, also im Halbwellenbetrieb, ergibt sich bei größeren Motoren eine hohe Stromaurnahme, der in der Regel die Sicherungen nicht gewachsen sind.About the supply voltage for the ignition circuit from mains fluctuations to make independent and a defined To maintain trapezoidal tension, the supply voltage is stabilized via a Zener diode. When starting over the rectifier, i.e. in half-wave operation, results in a high power consumption, which the fuses are usually not able to cope with.
zur Anlauestrombegrenzung sieht die Erfindung bei der angegebenen Schaltung deshalb vor, daß .in Reihe zum ungesteuerten Gleichrichter ein Schalter liegt, der manuell nach dem Anlaufvorgang geschlossen wird.the invention provides for starting current limitation in the case of the specified Circuit, therefore, that a switch in series with the uncontrolled rectifier which is closed manually after the start-up process.
Parallel zum Schalter liegt ein spannungsteiler, der die Basisspannung für den Transistor liefert, der dem Ladewiderstand des Zündkondensators parallel liegt.A voltage divider is located parallel to the switch, which provides the base voltage for the transistor supplies, which is parallel to the charging resistor of the ignition capacitor lies.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, Einzelheiten sind anhand der Zeichnung, die zwei beispielsweise Ausführungsformen darstellt, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein schaltbild einer Anordnung in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 ein Schaltbild einer Anordnung in einer zweiten Ausruhrungsform.Further features of the invention emerge from the subclaims, Details are based on the drawing, the two example embodiments represents, explained in more detail. 1 shows a circuit diagram of an arrangement in FIG a first embodiment, Fig. 2 is a circuit diagram of an arrangement in a second Embodiment.
An ein Wechselstromnetz von z.B. 220 V sind über die einschlüsse 1,2 Feldwicklungen 3,4 in Reihe mit einer Ankerwicklung 5 gelegt, in Reihe zu diesem Motor liegen zwei antiparallel geschaltete Gleichrichter, nämlich ein ungesteuerter Gleichrichter 6 und ein gesteuerter Gleichrichter 7 in Form eines Thyristors. Der gesteuerte Gleichrichter 7 erhält seine Zündspannung von einem Zündkondensator 8.To an alternating current network of e.g. 220 V, the inclusions 1,2 Field windings 3, 4 laid in series with an armature winding 5, in series with this Motor are two anti-parallel connected rectifiers, namely one uncontrolled Rectifier 6 and a controlled rectifier 7 in the form of a thyristor. Of the Controlled rectifier 7 receives its ignition voltage from an ignition capacitor 8.
Während der Strom über den ungesteuerten Gleichrichter Ó fließt, wird als Regelgröße der Spannungsabfall der Feldwicklung 4 benutzt. Die Feldspannung ist über WiRerstände 9,10,11 bebeilt, die an den Widerständen 10 und 11 abgegriffene Spannung dient als Spannungsquelle für den Basisstrom eines Transistors 12. Durch eine Diode 13 werden die positiven Halbwellen abgenommen, die Regelgröße wird damit nicht von der angeschnittenen Halbwelle abgeleitet, so daß keine besonderen Meßnahmen zur Stabilisierung des Regelkreises notwendig sind. Die von der Diode 13 gleichgerichtete Spannung wird von einem Kondensator 14 geglättet. Parallel zum Kondensator 14 liegt eine Zenerdiode 15 in Reihe mit einem Widerstand 16. Parallel zum Widerstand 16 liegt ein Kondensator 17, der Basis 18 des Transistors 12 ist ein Widerstand 19 vorgeschaltet.While the current flows through the uncontrolled rectifier Ó, the voltage drop of the field winding 4 is used as the control variable. The field voltage is beaten over WiRerstands 9,10,11, the ones tapped at resistors 10 and 11 Voltage serves as a voltage source for the base current of a transistor 12. Through a diode 13, the positive half-waves are picked up, the controlled variable is thus not derived from the cut half-wave, so that no special measurements are required are necessary to stabilize the control loop. The rectified by the diode 13 Voltage is smoothed by a capacitor 14. Is parallel to the capacitor 14 a Zener diode 15 in series with a resistor 16. In parallel with resistor 16 there is a capacitor 17, the base 18 of the transistor 12 is a resistor 19 upstream.
Als Triggerelement ist ein Unijunction-Transistor 20 vorgesehen, dessen Emitter 21 seine Spannung vom Zündkondensator 8 erhält, der über einen Ladewiderstand 22 entsprechend einer an einer Zenerdiode 23 liegenden spannung aufgeladen wird. Über den widerstand 22 läßt sich der zeitabhängige Spannungsanstieg am Zündkondenautor 8, bezogen auf die synchronisierte TraI)ezsannung, verstellen.- Eine Basis 24 des Unijunction-Transistors 20 ist über einen widerstand 25 mit der Emitter-Kolektor-Strecke 26 verbunden, die andere Basis 27-ist an die Steuerelektrode 28 des gesteuerten Gleichrichters 7 angeschlossen. zwischen die Gleichrichter 6 und die Basis 24 des Unijunction-Transistors 20 sind noch Widerstände 29,29' und eine Diode 30 gelegt.A unijunction transistor 20 is provided as a trigger element, the Emitter 21 receives its voltage from the ignition capacitor 8, which is via a charging resistor 22 is charged according to a voltage applied to a Zener diode 23. The time-dependent voltage rise at the ignition capacitor can be measured via the resistor 22 8, based on the synchronized traction voltage. - A base 24 of the Unijunction transistor 20 is via a resistor 25 with the emitter-collector path 26 connected, the other base 27- is connected to the control electrode 28 of the controlled Rectifier 7 connected. between the rectifier 6 and the base 24 of the Unijunction transistor 20, resistors 29, 29 'and a diode 30 are placed.
Die DurchbruchsPannung vom Emitter 21 zur Basis 27 des Unijunction-Transistors 20 ist eine Funktion der SPannung zwischen der Basis 24 und der Basis 27. Über die an der Basisstrecke liegende Spannung läßt sich der Zeitpunkt, wann der gesteuerte Gleichrichter 7 gezündet wird, beliebig steuern. Die Steuerung der Spannung an der BaLsstrecke des Unijunction-Transistors 20 selbst erfolgt gemäß den Spannungsänderungen an der Feldwicklung 4, die den als veränderlichen Widerstand geschalteten Transistor 12 beeinflußt. Entsprechend dem Basisstrom des Transistors 12 ändert sich die Spannung an der Basisstrecke desUnijunction-Transistors 20. Der Basisstrom ändert sich mit dem Spannungs abfall an der Feldwicklung 4 entsprechend der Belastung des -Motors.The breakdown voltage from emitter 21 to base 27 of the unijunction transistor 20 is a function of the voltage between base 24 and base 27. Across the The voltage lying on the base line can be the point in time when the controlled Rectifier 7 is ignited, control arbitrarily. Controlling the voltage on the The path of the unijunction transistor 20 itself takes place in accordance with the voltage changes at the field winding 4, which is connected as a variable resistor transistor 12th influenced. The voltage changes in accordance with the base current of the transistor 12 at the base path of the unijunction transistor 20. The base current changes with it the voltage drop across the field winding 4 according to the load on the motor.
Bei einem hohen Leistungsbedarf des Motors fällt die Ankerdrehzahl ab, die kleiner werdene Gegen-EMK des Ankers läßt einen größeren Motorstrom zu, der Spannungsabfall im Feld wird größer.The armature speed drops when the motor has a high power requirement from, the smaller back EMF of the armature allows a larger motor current, the voltage drop in the field increases.
Um die Spannungsänderung> bezogen auf die Gesamthöhe der Spannung besonders groß zu halten und dadurch ein großes Steuersignal zu erhalten, wird in besonderer weise nach der Erfindung für den Basisstrom des Transistors 12 nur die Teilspannung des Widerstandes 16 abgegriffen, die volle Spannungsänderung über die widerstände 10 und 11 wird damit auf eine kleine Grundspannung bezogen. Wird die Spannung am Kondensator 14 größer als die spannung der Zenerdiode 15, so wird diese leitend und am Kondensator 17 steht die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung des Kondensators 14 und der Spannung der Zenerdiode 15. Dadurch, daß wander Zenerdiode 15 stets ein konstanter Spannungsabfall abfällt, übertragen sich die Spannungsschwankungen in voller Höhe auf den Spannungsabfall beim Widerstand 16. wenn z.B. an den Widerständen 10 und 11 eine Spannung entsteht, die Je nach Motorlast zwischen 30 und 40 V schwankt, so beträgt die Spannungsänderung bezogen auf die Gesamthöhe der Spannung 25 %.About the change in voltage> based on the total amount of voltage keeping it particularly large and thereby obtaining a large control signal is shown in special way according to the invention for the base current of the transistor 12 only Partial voltage of the resistor 16 tapped, the full voltage change over the Resistors 10 and 11 are thus related to a small basic voltage. Will the The voltage across the capacitor 14 is greater than the voltage of the Zener diode 15 conductive and the capacitor 17 is the voltage difference between the voltage of the capacitor 14 and the voltage of the Zener diode 15. The fact that wander Zener diode If there is always a constant voltage drop, the voltage fluctuations are transmitted in full to the voltage drop at the resistance 16. if e.g. at the resistors 10 and 11 a voltage is generated that fluctuates between 30 and 40 V depending on the motor load, the change in voltage is 25% based on the total amount of voltage.
Die Summe der Spannungen der Zenerdiode 15 und des Widerstandes 16 müssen der Summe der Spannungen der Widerstände 10 und 11 entsprechen, wird also z.B. eine 20 V Zenerdiode 15 eingesetzt, entsteht am Widerstand 16 eine Spannung, die zwischen 20 und 10 V schwankt. Das bedeutet, daß sich die Spannung um 50 %> bezogen auf die gesamte Spannunghöhe, ändert. Würde die Schaltung ohne die Zenerdiode 15 betrieben, so müßte der Basiswiderstand 19 so hochohmig ausgelegt sein, daß beim Leerlauf des Motors, wenn also der gesteuerte Gleichrichter 7 vom Zündkreis noch nicht angesteuert wird und ein pulsierender Gleichstrom über die Diode 13 geht-, die an den Widerständen 9,10,11 liegende Spannung praktisch keinen Basisstrom durch den Transistor 12 treibt. Die Spannungsänderung am Kondensator 17 ist dann, bezogen auf die Gesamtspannung, so gering, daß sie nlcht ausreicht, um den Transistor 12 in den leitenden Zustand überzuführen.The sum of the voltages of the Zener diode 15 and the resistor 16 must correspond to the sum of the voltages of resistors 10 and 11, so will E.g. a 20 V Zener diode 15 is used, a voltage is generated at resistor 16, which fluctuates between 20 and 10 V. This means that the voltage is reduced by 50%> based on the total voltage level, changes. Would the circuit without the zener diode 15 operated, the base resistor 19 would have to be designed with such a high resistance that when The engine is idling, so when the controlled rectifier 7 from the ignition circuit is still is not controlled and a pulsating direct current goes through the diode 13-, the voltage across the resistors 9,10,11 practically does not carry any base current drives transistor 12. The voltage change across the capacitor 17 is then related on the total voltage, so low that it is insufficient to power transistor 12 transferred to the conductive state.
Die Schaltung nach Figur 2 unterscheidet sich im wesentlichen von der Schaltung nach Figur 1 darin, daß eine Anlaufstrombegrenzung vorgesehen ist. Beim Anlauf über den ungesteuerten Gleichrichter 6 würde z.B. bei einem 160 V-Motor ein 10 A-bzw. 16 A-Haushaltautomat ansprechen. zur AnlauSstrombegrenzung ist in Reihe zum ungesteuerten Gleichrichter 6 ein Schalter 31 geschaltet.The circuit of Figure 2 differs essentially from the circuit of Figure 1 in that a starting current limitation is provided. When starting over the uncontrolled rectifier 6 would e.g. a 160 V motor a 10 A or. 16 Address the A household machine. for starting current limitation a switch 31 is connected in series with the uncontrolled rectifier 6.
Parallel zum Schalter 31 liegt ein hochohmiger spannung teiler 32,33, der die Basisspannung für einen Transistor 34 liefert, der parallel zum Ladewiderstand 22 als veränderlicher Widerstand geschaltet ist. Widerstände 35,36, 37 dienen als Abschirmung.Parallel to switch 31 is a high-resistance voltage divider 32,33, which supplies the base voltage for a transistor 34 which is parallel to the charging resistor 22 is connected as a variable resistor. Resistors 35,36, 37 serve as Shielding.
Beim Einschalten ist der Schalter 31, wie in der Figur 2 dargestellt, geöffnet. Als Ladespannung für den Kondensator 8' wirkt die am Spannungsteiler 32,33 am Punkt 38 abgegriffene Spannung. Dies gilt, wenn am Punkt 39 positives und am Punkt 40 negatives Potential liegt.When switching on the switch 31, as shown in Figure 2, opened. The voltage at the voltage divider 32, 33 acts as the charging voltage for the capacitor 8 ' voltage tapped at point 38. This applies if at point 39 positive and at Point 40 is negative potential.
Im umgekehrten Falle wirkt die spannung der Zenerdiode 23 als Ladespannung für den Kondensator 8f. Sie beträgt nur einen Bruchteil der am Spannungsteiler 32,33 abgegriffenen Spannung. Nach dem Einschalten steigt die sPannung am Kondensator 8' entsprechend der Rc-Aufladung an, die Emitter-Kollektor-Strecke 41 des Transistors 34 ändert ihren widerstand, der phasenanschnitt verkleinert sich als Zeitfunktion (phasenvorschub) und der Motor läuft langsam hoch. Nach dem HochlauSen wird der schalter 31 geschlossen, damit wird der Spannungsteiler 32,33 kurzgeschlossen und als Ladespannung wirkt nur noch die Spannung an der Zenerdiode 23. Die Basisspannung am Kondensator 8' sinkt, die Emitter-Kollektor-Strecke des TransistorS wird wieder hochohmig und der Phasenanschnitt vergrößert sich, d.h. der zum Hochlaufen notwend-ige Phasenvorschub wird wieder rückgängig gemacht.In the opposite case, the voltage of the Zener diode 23 acts as the charging voltage for the capacitor 8f. It is only a fraction of that at the voltage divider 32.33 tapped tension. After switching on, the voltage on the capacitor increases 8 'according to the Rc charge, the emitter-collector path 41 of the transistor 34 changes its resistance, the phase angle is reduced as a function of time (phase advance) and the motor starts up slowly. After the run-up, the switch 31 closed, so that the voltage divider 32,33 shorted and only the voltage at the Zener diode 23 acts as the charging voltage. The base voltage at the capacitor 8 'sinks, the emitter-collector path of the transistor S is again high resistance and the phase angle increases, i.e. the one necessary for start-up Phase advance is reversed.
Damit läuft der Motor im Leerlauf im Ralbwellenbetrieb über den ungesteuerten Gleichrichter 6 und die Regelung kann bei Belastung über den gesteuerten Gleichrichter 7 einsetzen.This means that the engine runs in idle in Ralbwellenbetrieb over the uncontrolled Rectifier 6 and the regulation can, when loaded, via the controlled rectifier 7 insert.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich durch die Anordnung die Drehzahl bei sich ändernder Belastung sehr genau konstant halten läßt. Es ist eine Anlaurstrombegrenzung gegeben und trotzdem kann der Schaltungsaufbau einfach gehalten werden, ein besonderer Impuls transformator und zusätzliche Bauteile zur Gewinnung der Regelgröße, wie ein Ohmscher Widerstand, ein stromtransformator oder ein Tachodynamo sind unnötig.The advantages achieved with the invention are in particular: that by the arrangement, the speed with changing load is very accurate can be kept constant. There is a start-up current limitation and still can the circuit structure can be kept simple, a special pulse transformer and additional components for obtaining the controlled variable, such as an ohmic resistor, a current transformer or a speedometer are unnecessary.
Claims (9)
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DE19712111099 DE2111099A1 (en) | 1971-03-09 | 1971-03-09 | Arrangement for automatic speed control with a series motor |
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Publication Number | Publication Date |
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DE2111099A1 true DE2111099A1 (en) | 1972-09-14 |
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ID=5800904
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2111099A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2708091A1 (en) * | 1976-02-26 | 1977-09-08 | Battelle Development Corp | SPEED CONTROL CIRCUIT FOR ELECTRIC UNIVERSAL MOTORS |
DE2816652A1 (en) * | 1978-04-17 | 1979-10-25 | Skil Nederland Nv | Speed control circuit for AC series motor - provides compensation for electrical supply voltage variations by use of trigger diode and series thyristor |
DE2906388A1 (en) * | 1979-02-20 | 1980-09-04 | Bosch Gmbh Robert | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE SPEED CONTROL OF A SERIAL MOTOR, IN PARTICULAR A UNIVERSAL MOTOR |
-
1971
- 1971-03-09 DE DE19712111099 patent/DE2111099A1/en active Pending
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---|---|---|---|---|
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