DE2150262B2

DE2150262B2 - Steuer- oder regeleinrichtung fuer einen gleichstromgespeisten elektrischen motor

Info

Publication number: DE2150262B2
Application number: DE19712150262
Authority: DE
Inventors: Walter 7758 Meersburg Holzer
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1971-03-02
Filing date: 1971-10-08
Publication date: 1977-12-15
Also published as: IT949783B; GB1354845A; FR2128513B1; DE2150262C3; FR2128513A1; CH524709A; DE2150262A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuer- oder Regeleinrichtung für einen gleichstromgespeisten elektrischen Motor in Verbindung mit einem zusätzlichen, mit dem elektrischen Motor in Reihe geschalteten Heizwider- 4-, stand, insbesondere einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine, mit einem elektronischen, in Abhängigkeit von einem elektromechanischen Programmschalter und/ oder in Abhängigkeit von Drehzahl und Belastung des elektrischen Motors und/oder einem Meßwertgeber über eine Zündelektronik zündbaren elektronischen Schalter.

Aus der CH-PS 4 99 662 ist eine solche Einrichtung mit einem kommutierenden Elektromotor zum Antreiben der Trommel einer Waschmaschine bekannt, bei der ■-,·-, der Elektromotor in Reihe mit dem Heizwiderstand der Waschmaschine geschaltet ist. Dabei liegt auch der von der Zündelektronik eines sog. Motorreglers gesteuerte elektronische Schalter in Reihe zu dem Elektromotor. Um die Heizung auch während des Stillstandes des _bo Waschmotors betreiben zu können, ist der Reihenschalter aus Elektromotor und elektronischem Schalter ein zusätzlicher Schaltkontakt paraüeigeiegt, der die Heizung ein- und ausschalten kann. Daneben sind für die Drehrichtungsumkehr des Elektromotors, wie sie ^ beispielsweise für den Waschgang erforderlich sind, zusätzliche Reversierkontakte notwendig. Die demgemäß erforderliche Verwendung zweier oder mehrerer Leistungsschalter bedeutet einen beträchtlichen Aufwand an Kosten und Schaltelektronik für jeden der Schalter. Darüber hinaus müßten solche zum Ein- und Ausschalten der Heizung dienende Kontakte für verhältnismäßig große Schaltleistungen (16 Ampere und mehr) ausgelegt werden, wobei in der Regel eine nicht allzu große Lebensdauer in Kauf genommen werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuer- und Regeleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit möglichst geringem schaltungstechnischem Aufwand erreicht wird, daß auch bei stillstehendem Motor der Heizwiderstand gespeist wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Steuer- oder Regeleinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter ein einziger, dem elektrischen Motor parallel gelegter elektronischer Schalter vorgesehen ist.

Die neue Einrichtung weist die Vorteile auf, daß mit einem außerordentlich geringen Aufwand an elektronischen Schaltmitteln, beispielsweise bei einer Waschmaschine, eine Drehzahlsteuerung bzw. -regelung des Waschmotors, eine Steuerung bzw. Regelung der Heizung sowie das Reversieren möglich sind. Die Erfindung kann praktisch auf alle gleichstromgespeisten Motortypen Verwendung finden. Mit der neuen Einrichtung wird eine sehr große Lebensdauer der Schaltmittel erreicht; selbst die in gewissen Ausführungsbeispielen verwendeten mechanischen Reversierkontakte werden nur gering belastet. Da die elektronische Schalteinrichtung Motor und Heizung schalten kann, kommt man mit einem Minimum an Verdrahtungsmitteln aus.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. la die erfindungsgemäße Einrichtung, bei welcher der Motor einen Tachogenerator antreibt,

Fig. la und Ib die Schaltcharakteristik der Einrichtung nach den F i g. t a und 1 b,

Fig.2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung, jedoch mit einem Thyristor und einer zu diesem parallel gelegten Diode,

F i g. 2a die Schaltcharakteristik der Einrichtung nach Fig. 3,

Fig.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer umpolbaren Diode,

Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Brückenschaltung,

F i g. 4a die Schaltcharakteristik der Einrichtung mit Brückenschaltung,

Fig.5 ein anderes Ausführungsbeispiel mit einer Brückenschaltung und einem im Diagonalzweig dieser Brückenschaltung liegenden elektronischen Schalter,

F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Brückenschaltung, bei welcher eine Reihenschaltung aus dem elektronischen Schalter und dem Heizwiderstand der Diagonalzweig der Brücke bilden.

Anhand der F i g. 1 wird eine Regeleinrichtung füi einen Motor erläutert. Die gesamte Einrichtung win aus einem Netz 6 und über einen Netzschalter 16 mi Strom versorgt. Ein elektrischer Motor 2, der z. B. be einer Waschmaschine der Waschmotor ist, der z. B. übe eine Riemenscheibe 24 die Waschtrommel antreib bzw. bei einer Geschirrspülmaschine der Pumpenmoto ist, soll in seiner Drehzahl beeinflußt werden. Der Motor 2 liegt ein elektronischer Schalter 3, z. B. ei Triac, parallel, dessen Steuereingang von einer Zünc elektronik 5 Zündimpulse erhält. Der elektronisch

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schalter 3 liegt in Reihe mit einem Heizwiderstand l.

Die Zündelektronik 5 erhält von einem vom Motor 2 getriebenen Tachogenerator 8 eine diehzahlabhängige spannung. Außerdem wird die Zundelektronik 5 durch :inen Programmschalter 7 beeinflußt. Auf den Programmschalter 7 wirkt ein Meßwertgeber 4, z. B. ein Thermostat. Zündelektronik 5 und Programmschalter 7 sind ebenfalls mit der Stromversorgung verbunden. Nach Einschalten des Netzschalters 16 liegen sie in diesem Ausführungsbeispiel fest am Netz 6. Die Kombination aus Heizwiderstand 1, Motor 2 und elektronischem Schalter 3 hingegen wird bei diesem Ausführungsbeispiel über einen programmabhängig schaltbaren Kontakt 17 ein- und ausgeschaltet.

Wenn man annimmt, daß der Motor 2 bereits läuft, so kann seine Drehzahl über den Tachogenerator 8 und die Zundelektronik 5 sowie den elektronischen Schalter 3 konstant gehallen werden. Anhand der Fig. la sei erläutert, daß der Zündzeitpunkt z\ je nach dem Ist-ZSolldrehzahl-Verhältnis und je nach der Belastung des Motors entsprechend verschoben werden kann.

Die Zündelektronik 5 kann vom Programmschalter 7 derart beeinflußt werden, daß eine Drehrichtungsumkehr des Motors 2 stattfindet. Dies geschieht folgendermaßen: in F i g. 1 a sind die beiden Zündzeitpunkte ζ des elektronischen Schalters 3 so gelegt, daß beispielsweise ein Rechtslauf des Motors stattfindet. Bei dieser Drehrichtung bekommt der Motor die negative Netzhalbwelle nicht, die positive aber zumindest teilweise. Soll die Drehrichtung des Motors 2 umgekehrt werden, so brauchen die Zündzeitpunkte des elektronischen Schalters 3 nur entsprechend vertauscht zu werden (Fig. Ib). Für Linkslauf würde der Motor also die positive Halbwelle nicht, die negative Halbwelle zumindest teilweise bekommen.

Die verschiedenen, aus F i g. 1 ersichtlichen Klemmen 18, 19, 21, 22 und 23 wurden nur zur Vereinheitlichung der im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeführt.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist nur auf Gleichstrommotoren mit permanentmagnetischem Stator anwendbar. Je langer der Motor 2 beim Reversieren zwischen der Beendigung der vorhergehenden Drehbewegung und der nachfolgenden, entgegengesetzt gerichteten Drehbewegung stillsteht, desto länger ist der Heizwiderstand 1 voll eingeschaltet.

Mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es also möglich, mit einem einzigen elektronischen Schalter 3 die Heizung zu beeinflussen, die Motordrehzahl zu steuern bzw. zu regeln und eine Drehrichtungsumkehr des Motors durchzuführen.

In F i g. 2 sind im wesentlichen nur der Motor, die Reversierkontakte, der elektronische Schalter und der Verbraucher gezeichnet; über die Klemmen 18, 19 und 23 wird eine Verbindung zu den übrigen Anordnungen, wie Zündelektronik, Programmschalter usw. hergestellt. Anstatt eines Triacs werden ein Thyristor 3' und eine zu diesem parallel gelegte Diode 13 verwendet. Der Thyristor wirkt als elektronischer Schalter und die Diode 13 läßt immer eine Halbwelle durch. Dies geht besonders gut aus der F i g. 2a hervor. Der Thyristor 3' zündet im Zeitpunkt zund bleibt bis zum Nulldurchgang der Netzspannung offen. Die negative Halbwelle wird von der Diode 13 durchgelassen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.2 kann kostengünstiger realisiert werden als die weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, da die Kombination aus Thyristor und Diode billiger ist, als ein Triac. Darüber hinaus wirkt es sich als besonders günstig aus, daß lediglich ein Zündimpuls pro Periode nötig ist (Fig.2a). Das Ausführungsbeispiel ist auch auf einen Reihenschlußmotor anwendbar.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (F i g. 3) wird eine Leerlaufdiode neben einem Triac als elektronischer Schalter 3 verwendet. Die Leerlaufdiode muß aber — um bei einem in seiner Drehrichtung umsteuerbaren Motor immer wirken zu können — umgepolt werden. Dies geschieht über die Reversierkontakte 14 und 15, die vom Programmschalter 7 betätigt werden. Die Schaltcharakteristiken nach Fig. la und Ib gelten auch für diese Einrichtung.

Anhand der Fig.4 wird ein Ausführungsbeispiel mit einer Brückenschaltung aus vier Dioden 9,10,11 und 12 erläutert. Als elektronischer Schalter 3 dient wiederum ein Triac. Im Diagonalzweig der Brückenschaltung liegt der Motor 2, der mittels der Reversierkontakte 14 und 15 zusätzlich in seiner Drehrichtung umgeschaltet werden kann. Aus der Fig.4a geht hervor, daß der elektronische Schalter 3 pro Periode zwei Zündimpulse zu den Zeitpunkten ζ erhalten muß. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispieles liegt darin, daß der Motor 2 beide Halbwellen erhält, da eine Zweiweggleichrichtung stattfindet. Auch ein Reihenschlußmotor kann für dieses Ausführungsbeispiel verwendet werden. Die beiden Zündzeitpunkte ζ erfolgen jeweils zum gleichen Zeitpunkt, bezogen auf die Nulldurchgänge der Netzspannung.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Brückenschaltung aus Dioden 9, 10, 11 und 12 zeigt die F i g. 5; allerdings liegt bei diesem Ausführungsbeispiel der elektronische Schalter 3' in der Brückendiagonale und hierdurch parallel zum Motor 2, der seinerseits wieder mittels mechanischer Reversierkontakte 14 und 15 in seiner Drehrichtung umsteuerbar ist. Auch dieses Ausführungsbeispiel weist die gleichen Vorteile wie das der Fig.4 auf, darüber hinaus ist aber anstatt eines Triacs lediglich ein Thyristor notwendig.

Auch die Zündzeitpunkte weisen die gleiche zeitliche Lage wie beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 4 auf (F i g. 4a).

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brückenschaltung aus den Dioden 9, 10, 11 und 12 zeigt die Fig.6. Auch dieses Ausführungsbeispiel weist die gleichen vorteilhaften Eigenschaften wie das der Fig.5 auf, die Zündzeitpunkte ζ nehmen gleichfalls diesselbe Lage nach F i g. 4a ein.

Die Beeinflussung der Heizleistung geschieht be allen beschriebenen Ausführungsbeispielen durch der am Programmschalter 7 oder unmittelbar an dei Zündelektronik 5 angeschlossenen Meßwertgeber da durch, daß das Ein-/Ausschaltverhältnis des Motor entsprechend geändert wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnuntien

Claims

Patentansprüche:

1. Steuer- oder Regeleinrichtung für einen gleichstromgespeisten, elektrischen Motor in Verbindung mit einem zusätzlichen, mit dem elektrischen Motor in Reihe geschalteten Heizwiderstand, insbesondere einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine, mit einem elektronischen, in Abhängigkeit von einem elektromechanischen Programmschalter und/oder in Abhängigkeit von Drehzahl und Belastung des elektrischen Motors und/oder einem Meßwertgeber über eine Zündelektronik zündbaren elektronischen Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter ein einziger, dem elektrischen Motor (2) parallel gelegter elektronischer Schalter (3,3') vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Motor (2) im Diagonalzweig eines Brückengleichrichters (9, 10, 11, 12) und der elektronische Schalter (3) parallel zum Brückengleichrichter liegt (F i g. 4).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Motor (2) im Diagonalzweig eines Brückengleichrichters (9, 10, 11, 12) und der elektronische Schalter (3') ebenfalls im Diagonalzweig parallel zum Motor (2) liegt (F ig. 5).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte, aus elektronischem Schalter (3'), elektrischem Motor (2) und Heizwiderstand (1), bestehende Anordnung im Diagonalzweig eines Brückengleichrichters (9, 10, 11, 12) liegt (F ig. 6).

5. Einrichtung nach ein<:m der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektronischen Schalter (3, 3') eine Diode (13) parallel liegt (F ig. 2,3).

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