DE2407601C2

DE2407601C2 - Steuereinrichtung zur Absenkung der Drehzahl eines wechselstromgespeisten Reihenschlußmotors im Leerlaufbetrieb

Info

Publication number: DE2407601C2
Application number: DE2407601A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Hornung; Fritz Ing.(Grad.) 7021 Stetten Schaedlich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-02-16
Filing date: 1974-02-16
Publication date: 1980-04-17
Also published as: FR2261649A1; CH580883A5; DE2407601B1; IT1031547B; US4002959A; FR2261649B1; GB1505734A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine solche Einrichtung zur Absenkung der Drehzahl eines wechselstromgespeisten Reihenschlußmotors im Leerlaufbetrieb ist aus der DE-OS 23 10 835 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung bilden die beiden Feldwicklungen des Motors die Primärwicklungen zweier induktiver Stromwandler, deren Sekundärspannungen gleichgerichtet und über eine Z-Diode als Schwellwertglied als Steuergröße einem steuerbaren Halbleiterschalter im Stromkreis des Motors zugeführt werden. Beim Sprung von der Vollwellen-Stromversorgung zur Halbwellen-Stromversorgung ändert sich bekanntlich die effektive Spannung etwa um 30%, was oft nicht ausreichend ist, um eine wirksame Leerlauf-Geräuschminderung zu erzielen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Steuereinrichtung zur Absenkung der Drehzahl im Leerlaufbetrieb aufzuzeigen, bei der diese Absen

kung einstellbar ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zur individuellen Leerlauf-Geräuschminderung bei verschiedenen Motortypen die Drehzahlabsenkung bzw. die Spannungsabi>enkung beliebig einstellbar ist und leicht vorgenommen werden

"> kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuereinrichtung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels und Fig.2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ausführungsbei-

M spiels.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Klemmen 10,11 über die Reihenschaltung des Stromwandlers 15, der Schaltstrecke eines Triacs 30 und eines Reihenschlußmotors 12 miteinander verbunden.

Eine aus vier Dioden 31 bis 34 bestehende GleichrichterbrückenschalUtng ist wechselstromseitig mit einem Anschluß über einen Widerstand 35 mit dem einen Hauptanschluß des Triacs 30 und mit dem anderen Anschluß sowohl mit dem Steueranschluß des Triacs 30, wie auch über einen Widerstand 36 mit dem anderen Hauptanschluß des Triacs 30 verbunden. Der Widerstand 35 bildet zusammen mit einem weiteren Widerstand 37 einen Spannungsteiler, der parallel zur Schaltstrecke des Triacs 30 geschaltet ist. Parallel zum Widerstand 37 ist ein Glättungskondensator 38 geschaltet Der Pluspol der GleichrichterbrückenFchaltung 31 bis 34 ist sowohl über die Anoden-Kathoden-Strecke eines Thyristors 39, wir· auch über die Reihenschaltung eines Kondensators 40 und der

*o Kathoden-Anoden-Strecke einer Diode 41 mit dem Minuspol der Gleichrichterbrückenschaltung 31 bis 34 verbunden. Die Diode 41 ist durch die Reihenschaltung eines Stellwiderstands 42 und der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 43 überbrückt. Der Kollektor des

«5 Transistors 43 ist sowohl mit dem Steueranschluß des Thyristors 39, als auch über einen Widerstand 44 mit der Anode des Thyristors 39 verbunden. Die Sekundärwicklung des Stromwandlers 15 hat eine Mittelanzapfung, die an den Emitter des Transistors 43 angeschlossen ist.

Die beiden Wicklungsenden der Sekundärwicklung sind je über die Kathoden-Anoden-Strecke zweier Dioden 45, 46 mit der Basis des Transistors 43 verbunden, wodurch eine Vollwellengleichrichtung . ,-reicht wird. Die beiden Wicklungsenden der Sekundärwicklung sind

M weiterhin über einen einstellbaren Dämpfungswiderstand 47 kurzgeschlossen.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels ist im folgenden an Hand des in Fig.2 dargestellten Diagramms erläutert. Das Dia-Mi grarnm stellt die Abhängigkeit der Drehzahl η vom Drehmoment M des Motors 12 dar. Im Schaltzustand I läuft der Motor mit einer durch die Steuereinrichtung reduzierten Spannung. Es ergibt sich die Drehzahlkennlinie I. Der Motor dreht sich mit der Leerlaufdrehzahl im

6ΐ Bereich A der Kennlinie. Bei Belastung wird die Drehzahl η erniedrigt bis zu einer ersten kritischen Drehzahl, die dem Drehmoment Mi entspricht. Bei dieser Drehzahl ist der Motorstrom so weit angestiegen.

daß die Steuereinrichtung auf eine höhere Spannung umschaltet Die Motordrehzahl springt von der Kennlinie I auf die Kennlinie II. Die der Kennlinie II entsprechende Versorgungsspannung des Motors 12 entspricht praktisch der Netzanschlußspannung. Der Drehzahlsprung ist mit einer Erhöhung der abgegebenen und aufgenommenen Motorleistung verbunden. Bei weiter ansteigendem Drehmoment verläuft die Motordrehzahl entlang der Kennlinie II bis zum Stillstandsmoment Bei einer Entlastung des Motors steigt die Drehzahl π bis zu einer zweiten kritischen Drehzahl an, die dem Drehmoment A/2 entspricht An diesem Punkt springt der Betriebszustand des Motors von der Kennlinie II wieder auf die Kennlinie I zurück. Der Motor 12 dreht sich dann wieder mit verminderter is Drehzahl im Leerlauf. Die Schalthysterese muß unerwünschte Schaltvorgänge zwischen den Kennlinien verhindern, die nicht durch Lastwechsel, sondern durch kommutierungs- und netzbedingte Stromunregelmäßigkeiten susgelöst werden konnten.

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeisp.^;'_Is beruht auf einem Vollwellenphasenanschnitt Der Steueranschluß des Triacs 30 ist mit der Gleichrichterbrückenschaltung 31 bis 34 verbunden, und eine Zündung des Triacs 30 erfolgt immer dann, wenn der Gleichstromausgang der Brückenschaltung kurzgeschlossen wird, d. h. wenn der Thyristor 39 stromleitend wird. Eine Zündung des Thyristors 39 wiederum erfolgt dann, wenn sich der Transistor 43 in nichtleitendem Zustand befindet Im leitenden Zustand des Transistors 43 würde der Zündstrom über den Widerstand 44 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 43 zur Kathode des Thyristors abfließen. Der Triac 30 ist demzufolge immer dann stromleitend, wenn sich der Transistor 43 in nichtleitendem Zustand befindet Zur Erzeugung des Phasenanschnitts wird der Transistor 43 über die KC-Kombination 42, 40 zeitlich begrenzt in leitendem Zustand gehalten. Im nichtleitenden Zustand des Triacs 30 und des Thyristors 39, d. h. nach den Strom-Null-Durchgängen baut sich zwischen Anode und Kathode -to des Thyristors die nächste Netzhalbwelle auf Diese hat einen durch den Kondensator 40, den Widerstand 42 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 43 fließenden, phasenverschobenen positiven Strom zur Folge. Der phasenverschobene Strcm ist wegen des «5 Kondensators 40 voreilend, und seine Phasenlage kann durch den einstellbaren Widerstand 42 festgelegt werden. Im Moment des Nulldurchgangs wird der Transistor 43 nichtleitemi und der Triac 30. wie bereits beschrieben, stromleitend. Über den gezündeten Thyristör 39 und die Diode 41 wird der Kondensator 40 nun entladen, so daß der durch den Widerstand 42 eingestellte Zündwinkel in jeder Netzhalbwelle reproduzierbar auftritt Die Durchlaßspannung der Dioden 45, 46 ist größer als die der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 43. Dadurch kann der Basisstrom nicht über die Dioden 45, 46 und den Abgriff der Sekundärwicklung des Stromwandlers 15 zum Emitter abfließen. Der Widerstand 36 verhindert die Zündung des Triacs im Zeitraum zwischen dem Nulldurchgang und dem Zündzeitpunkt durch die von den Bauteilen 40 und 42 bis 44 verursachten Ströme.

Der bisher beschriebene Schaltungsaufbau bewirkt durch einen festen Phasenanschnitt ein Drehzalilverhalten entlang der Kennlinie I. Der Sprung von der Kennlinie I auf die Kennlinie II wird dadurch erreicht daß bei genügend hohem Motorstrom das Potential an den Anoden der Dioden 45,46 einen so negativen Wert erreicht daß der Basisstrom am Transistor 43 vorbei über die Dioden 45, 46 und die Sekundärwicklung des Stromwandlers nach Minus abfließt Durch Bedämpfung der Sekundärwicklung durch den Widerstand 47 wird der auslösende Impuls im Nu!!durchg3ng durch den Stromwandler 15 verbreitert Der Transistor 43 schaltet somit sehr kurz nach dem Nulldurchgang in den nichtleitenden Zustand, wodurch der Triac 30 sofort zündet Der Motor wird praktisch mit unangeschnittenen Vollwellen gespeist und es ergibt sich der Sprung von der Kennlinie I nach der Kennlinie II.

Die durch die Ausführung der Zündschaltung erzeugte Phasenverschiebung im Phasenanschnittsbetrieb erzeugt einen Zündwinkel, der von der Amplitude der Netzhalbwellen unabhängig ist Dies ist bei sonst üblichen Zündschaltungen mit Ladekondensator und Triggerdiode nicht der Fall. Ein von Netzunter- und Netzüberspannungen unabhängiger Zündwinkel ist jedoch Voraussetzung für die Einhaltung der Schalthysterese in den in F i g. 2 vorgegebenen engen Grenzen.

Eine Vereinfachung der Schaltung nach F i g. 1 wäre möglich, wenn unter Weglassung der Bauteile 35_ä 37,38 der Verknüpfungspunkt zwischen den Dioden 31,32 mit dem Verknüpfungspunkt zwischen dem Triac 30 und der," Motor 12 verbunden wird. Ohne den Spannungsteiler 35, 37 würden, dann jedoch für die Gleichrichterbrückenschaltung 31 bis 34 spannungsfestere und damit teurere Dioden nötig. Die durch den Kondensator 38 bewirkte Siebung der der Zündschaltung zugeführten Spannung würde ebenfalls entfallen, so daß Fehlschaltungen zwischen den Kennlinien I und II, insbesondere bei schlecht kommutierenden Maschinen, möglich würden und die Funktionssicherheit der Anordnung dadurch vermindert würde.

Die Erfindung wird nur in der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gesehen. Die Ansprüche 1 bis 4 sind echte Unteranspriiche.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung zur Absenkung der Drehzahl eines wechselstromgespeisten Reihenschlußmotors im Leerlaufbetrieb, mit wenigstens einer als induktiver Stromwandler ausgebildeten Meßvorrichtung zur Leerlauferkennung, wobei die erhaltene Meßgröße über ein Schwellwertglied zur Steuerung eines in Reihe zum Stromwandler geschalteten Halbleiterschalters dient, der bei Erreichen eines festgelegten Werts der Meßgröße die Motor-Spannung sprunghaft auf einen anderen Wert schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbarer Halbleiterschalter ein Triac (30) mit einstellbarem ÄC-GIied (40, 42) zur Phasenanschnittssteuerung verwendet ist und daß die Sekundärwicklung des Stromwandlers (15) mit Dioden (45, 46) in Mittelpunkischaltung angeordnet ist, deren Ausgangsklemmen mit dem Basisanschluß und dem Emitteranschluß eines im Steuerstromkreis des Triacs (30) liegenden und vom ÄC-Glied (40, 42) gesteuerten Schalttransistors verbunden sind, wobei die Durchlaßspannung der Dioden (45,46) größer ist als die der Basis-Emitter-Strecke des Transistors (43).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der an der Schaltstrecke des Triac (30) anliegenden Spannung über einen Brückengleichrichter (31 bis 34) der Schaltstrecke eines steuerbaren Gleichrichters (39) zuführbar ist, daß duuh den Gleichstromausgang der Brückengleichrichterschaltung (31 bis 34) ein Strom über das ÄC-Glied ;^0, 42) und die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors (43) erzeugbar ist und daß durch den Schalttransistor (43) der steuerbare Gleichrichter (39) steuerbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Triac (30) abgegriffene Spannung durch einen Glättungskondensator (38) geglättet ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Sekundärwicklung des Stromwandlers (15) ein Widerstand (47) liegt.