DE3414015A1 - Self-adjusting motor braking circuit - Google Patents

Abstract

In the case of a control device for a thyristor (9) which is arranged in a braking circuit for DC braking of AC motor (11), it is intended that the braking current be set by means of the thyristor (9) automatically, via its phase-gating control. For this purpose, a current-detecting element (8) for detecting the arithmetic mean value of the braking current flowing through the AC motor (11) is provided in series with the thyristor (9). Connected downstream of the current-detecting element (8) is a form-factor stage (4) which multiplies the arithmetic mean value of the braking current by the form factor, as a function of the output signal of a voltage-detecting element (3) which detects the braking voltage. The output signal of the form-factor stage (4), which corresponds to the r.m.s. value of the braking current, is supplied as the actual value of the braking current to a regulator (6) which is connected on the output side to the triggering stage (1) of the thyristor (9). <IMAGE>

Description

Selbsteinstellende MotorbremsschaltungSelf-adjusting engine brake circuit

Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Steuereinrichtung ist durch die DE-OS 31 41 282 bekannt.Description The invention relates to a control device according to the preamble of claim 1. Such a control device is by the DE-OS 31 41 282 known.

Mit einer solchen elektrischen Bremseinrichtung lassen sich Wechselstrommotoren in allen gebräuchlichen Schaltungen (z. B. Y, 8, Dälander o.ä.) verschleißfrei beim Auslaufen, also nach Abschalten des Antriebstin kurzer Zeit abbremsen. Die Motorbremssschaltung ist besonders wirksam überall dort einsetzbar, wo Antriebe ständig gestoppt oder umgepolt werden, wo schnelle Werkzeug-Umrüstzeiten erreicht werden müssen oder wo hinsichtlich der Bremszeit Sicherheitsauflagen einzuhalten sind.AC motors can be used with such an electrical braking device in all common circuits (e.g. Y, 8, Dälander, etc.) wear-free with Coast down, i.e. slow down for a short time after switching off the drive. The engine brake circuit is particularly effective wherever drives are constantly stopped or polarity must be reversed wherever fast tool changeover times have to be achieved or where With regard to the braking time, safety requirements must be observed.

Die Abmessungen des vom Wechselstrommotor angetriebenen Werkzeugs, also z. B. Drehbänke, Sägen, Zentrifugen, Hobel maschinen, Bohrmaschinen usw., sind sehr unterschiedlich. Somit unterscheiden sich auch die Trägheitsmomente der von der Bremseinrichtung abzubremsenden Massen (d h. bewegter Werkzeugteil einschließlich Rotor des Motors mit Welle und gegebenenfalls Übersetzung). Dementsprechend ist es nötig, den Bremsstrom nach den Anlagedaten einzustellen.The dimensions of the tool powered by the AC motor, so z. B. lathes, saws, centrifuges, planing machines, drills, etc. are very different. Thus, the moments of inertia also differ from the braking device to be braked masses (i.e. moving tool part including Rotor of the motor with shaft and, if necessary, transmission). Accordingly is it is necessary to set the braking current according to the system data.

In der eingangs erwähnten DE-OS 31 41 282 ist eine Bremseinrichtung beschrieben, bei der der Effektivwert des Bremsstromes über einen veränderbaren Widerstand stufenlos von Hand einstellbar ist. Diese Handeinstellung des Bremsstromes ist vor allem bei niederohmigen Motoren problematisch. Zum einen muß nämlich der Wicklungswiderstand des Wechselstrom motors und zum anderen muß der Formfaktor, d. h. das infolge der Phasenanschnittsteuerung nicht lineare Verhältnis des Effektivwerts zum arithmetischen Mittelwert des Bremsstromes berücksichtigt werden. Der Bremsstrom kann also bisher nur mit Hilfe besonderer Messung relativ umständlich für den einzelnen Wechselstrommotor eingestellt werden. Dabei ist zusätzlich noch zu berücksichtigen, daß der Nennstrom der Bremsschaltung nicht überschritten werden darf.In the aforementioned DE-OS 31 41 282 is a braking device described, in which the rms value of the braking current is infinitely variable via a variable resistor can be adjusted by hand. This manual adjustment of the braking current is especially important for low-resistance motors problematic. On the one hand, the winding resistance must be of the AC motor and on the other hand, the form factor, i. H. that as a result of the Phase angle control non-linear ratio of the rms value to the arithmetic Mean value of the braking current must be taken into account. The braking current can so far relatively cumbersome for the individual AC motor only with the help of special measurement can be set. It must also be taken into account that the nominal current the braking circuit must not be exceeded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß sich der Bremsstrom unter Berücksichtigung des Wicklungswide rstands des Wechselstrom motors und des Formfaktors von selbst einstellt.The invention is based on the object of providing a control device of to be designed in such a way that the braking current is taken into account the winding length of the AC motor and the form factor by itself adjusts.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is characterized by what is stated in claim 1 Features solved.

Somit entfällt die kei der Handeinstellung des Bremsstromes auftretende zuvor geschilderte Problematik, wobei sichergestellt ist, daß der Bremsstrom nicht unbeabsichtigterweise unzulässig hoch gewählt werden kann.This eliminates the need for manual adjustment of the braking current previously described problem, whereby it is ensured that the braking current does not can be unintentionally chosen inadmissibly high.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims marked.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Steuereinrichtung nach der Erfindung mit Potentialtrennung bei der Bremsspannungserfassung und Fig. 2 eine Steuereinrichtung nach der Erfindung, bei der die Bremsspannungserfassung ohne einen Trennwandler vorgenommen wird.The invention is illustrated below with reference to in the drawing Embodiments explained. 1 shows a control device according to FIG Invention with electrical isolation in the brake voltage detection and FIG. 2 a Control device according to the invention, in which the brake voltage detection without a Isolation converter is made.

In Fig. 1 ist mit 11 eine Wicklung eines Wechselstrommotors gezeigt, dessen übliche Netzanschlüsse für den treibenden Betrieb aus Übersichtlichkeitsgründen fortgelassen worden sind. Vielmehr ist lediglich der Bremsstromkreis dargestellt, bei dem die Motorwicklung 11 durch Schließen eines Kontakts 12 einphasig an das Wechselspannungsnetz gelegt wird. Der Bremsstromkreis weist in bekannter Weise einen über eine Steuereinrichtung gesteuerten Thyristor 9 in Reihe mit einer Sicherung 13 sowie eine Freilaufdiode 10 auf, über die der Bremsstrom fließt, solange der Thyristor 9 gesperrt ist.In Fig. 1, a winding of an AC motor is shown at 11, its usual network connections for driving operation for reasons of clarity have been omitted. Rather, only the braking circuit is shown, in which the motor winding 11 is connected in one phase to the AC voltage network is placed. The braking circuit has a known manner Thyristor 9 controlled by a control device in series with a fuse 13 and a freewheeling diode 10 through which the braking current flows as long as the Thyristor 9 is blocked.

Zur Phasenanschnittsteuerung des Thyristors 9 ist eine Zündstufe 1 vorgesehen. Der Phasenanschnitt wird durch die Zündstufe 1 während einer durch eine Zeitstufe 7 vorgegebenen Bremszeit entsprechend ihrem, dem gewünschten Effektivwert des Bremsstromes entsprechenden Eingangssignal vorgenommen. Um keine ruckartige Bremsung auftreten zu lassen, ist der Zündstufe 1 eine Hochlaufstufe 2 vorgeschaltet, die einen graduellen Anstieg der Bremsleistung gewährleistet.An ignition stage 1 is used for phase control of the thyristor 9 intended. The phase control is activated by ignition stage 1 during one by one Time stage 7 predetermined braking time according to your desired effective value input signal corresponding to the braking current. To avoid jerky To allow braking to occur, ignition stage 1 is preceded by a run-up stage 2, which ensures a gradual increase in braking performance.

Für eine selbsttätige Einstellung des Bremsstromes bzw. einer entsprechenden Vorgabe des Eingangssignals für die Zündstufe 1 über die Hochlaufstufe 2 sind gemäßder Erfindung ein Stromerfassungsglied 8 zur Erfassung des arithmetischen Mittelwerts des durch den Wechselstrom motor fließenden Bremsstromes in Form eines Shunts sowie ein Spannungserfassungsglied 3 zur Erfassung der am Wechselstrommotor anliegenden Bremsspannung vorgesehen. Das Spannungserfassungsglied 3 besteht, wie in Fig. 1 angedeutet, aus einem potentialtrennenden Spannungswandler, durch den die Bremsspannung auf das Kathodenpotential des Thyristors 9 als Bezugsspannung gelegt wird. Um einer einseitigen Magnetisierung des Wandlers abzuhelfen, ist ein Entmagnetisierungskreis vorgesehen, der hier lediglich durch eine Entmagnetisierungsdiode angedeutet wird. Ausgangsseitig ist das Spannungserfassungsglied 3 mit dem Eingang einer Formfaktorstufe 4 verbunden. An den anderen Eingang der Formfaktorstufe 4 ist ein invertierender Verstärker 5 gelegt, der eingangsseitig mit der vom Stromerfassungsglied 8 geliefertendem arithmetischen Mittelwert des durch den Wechselstrommotor fließenden Bremsst romes entsprechenden Größe beaufschlagt wird. Der Ausgang der Formfaktorstufe 4 ist mit dem Istwerteingang eines Reglers 6 verbunden, der die Hochlaufstufe 2 und damit die Zündstufe 1 mit dem dem gewünschten Bremsstrom entsprechenden Signal versorgt.For an automatic setting of the braking current or a corresponding one The input signal for ignition stage 1 via run-up stage 2 is specified in accordance with Invention a current detection element 8 for detecting the arithmetic mean the braking current flowing through the AC motor in the form of a shunt and a voltage detection element 3 for detecting the voltage applied to the AC motor Brake voltage provided. The voltage detection element 3 consists, as in FIG. 1 indicated, from a potential-separating voltage converter through which the braking voltage is applied to the cathode potential of the thyristor 9 as a reference voltage. To one To remedy one-sided magnetization of the transducer is a demagnetization circuit provided, which is indicated here only by a degaussing diode. On the output side, the voltage detection element 3 has the input of a form factor stage 4 connected. At the other input of the form factor stage 4 is an inverting Amplifier 5 placed, the input side with the supplied by the current sensing element 8 arithmetic mean value of the braking current flowing through the AC motor appropriate Size is applied. The output of the form factor stage 4 is connected to the actual value input of a controller 6, which has run-up stage 2 and thus ignition stage 1 with the signal corresponding to the desired braking current provided.

Die beschriebene Steuereinrichtung arbeitet wie folgt: Nach Schließen des Schalters 12 wird die Zündstufe 1 zunächst von der Hochlaufstufe 2 langsam steigend mit der der Schaltung zugrundeliegenden Sollwertvorgabe beaufschlagt. Die Bremsspannung wird im Spannungserfassungsglied 3 erfaßt und - auf Kathodenpotential des Thyristors 9 bezogen - der Formfaktorstufe 4 zugeführt.The control device described works as follows: After closing of the switch 12, the ignition stage 1 is initially slowly increasing from the run-up stage 2 applied to the setpoint specification on which the circuit is based. The brake voltage is detected in the voltage detection element 3 and - on the cathode potential of the thyristor 9 related - fed to form factor level 4.

Die Formfaktorstufe 4 ist als Multiplizierer ausgebildet, die das vom Stromerfassungsglied 8 gelieferte, über den Verstärker 5 verstärkte Signal entsprechend dem arithmetischen Mittelwert des durch den Wechselstrommotor fließenden Stromes mit dem Formfaktor multipliziert.The form factor level 4 is designed as a multiplier, which signal supplied by the current detection element 8 and amplified by the amplifier 5 accordingly the arithmetic mean value of the current flowing through the AC motor multiplied by the form factor.

Der Formfaktor als das Verhältnis des Effektivwerts zum arithmetischen Mittelwert des Stromes ist abhängig vom Steuerwinkel oC des phasenanschnittgesteuerten T,hyriseors 9. Der Formfaktor liegt in der Regel zwischen 1,1 und 2 und kann z. B. durch Messung in Abhängigkeit vom Steuerwinkel N bestimmt werden. Diese Abhängigkeit ist in der Formfaktorstufe 4 vorgegeben.The form factor as the ratio of the rms value to the arithmetic The mean value of the current depends on the control angle oC of the phase control T, hyriseors 9. The form factor is usually between 1.1 and 2 and can e.g. B. determined by measurement as a function of the control angle N. This dependency is specified in form factor level 4.

Das Ausgangssignal des Spannungserfassungsglieds 3 liefert eine Größe, die entsprechend der Beziehung U ff 1T 1 = = arc cos UNenn U dem momentanen SteuerwinkelO&beim entsprechenden Bremsstrom entspricht, wobei U Br den arithmetischen Mittelwert der Bremsspannung und UN enn die Nennspannung bedeuten. Da die Formfaktorstufe 4 entsprechend der vom Spannungserfassungsglied 3 gelieferten, dem Steuerwinkel 0 entsprechenden Größe den Formfaktor auswählt und diesen mit der vom Verstärker 5 gelieferten, dem arithmetischen Mittelwert des Bremsstromes entsprechenden Größe multipliziert, liegt am Ausgang der Formfaktorstufe 4 eine Größe, die dem Istwert des Effektivwerts des Bremsstromes entspricht. Dieser Istwert wird dem Regler 6 eingegeben, wobei der Sollwert über ein Potentiometer 14 kleiner oder gleich dem Nennstrom der Bremsschaltung eingestellt werden kann. Das Ausgangssignal des Reglers 6 ist die gewünschte, sich selbst einstellende Größe, die die Zündstufe 1 über die Hochlaufstufe 2 für den Phasenanschnitt entsprechend dem notwendigen Bremsstrom beaufschlagt.The output signal of the voltage detection element 3 supplies a quantity corresponding to the relationship U ff 1T 1 = = arc cos UNom U corresponds to the instantaneous control angle O & at the corresponding braking current, where U Br is the arithmetic mean value of the braking voltage and UN enn is the nominal voltage. Since the form factor stage 4 selects the form factor according to the variable supplied by the voltage detection element 3 and corresponds to the control angle 0 and multiplies it by the variable supplied by the amplifier 5, corresponding to the arithmetic mean value of the braking current, a variable is present at the output of the form factor stage 4 which corresponds to the actual value of the Corresponds to the rms value of the braking current. This actual value is input to the controller 6, the setpoint value being able to be set via a potentiometer 14 to be less than or equal to the rated current of the braking circuit. The output signal of the controller 6 is the desired, self-adjusting variable, which is applied to the ignition stage 1 via the run-up stage 2 for the phase control in accordance with the necessary braking current.

In Fig. 2 ist eine abgewandelte Schaltung nach der Fig. 1 dargestellt.In Fig. 2 a modified circuit according to Fig. 1 is shown.

Infolge der anderen Polung des Thyristors 9 und der Freilaufdiode 10 ist es möglich, den mit seinem einen Anschluß ohnehin an die Kathode des Thyristors 9 gelegten Shunt des Stromerfassungsglieds 8 mit seinem anderen Anschluß über den Schalter 12 direkt an die Wicklung 11 des Wechselstrommotors zu legen. Das hat den Vorteil, daß das Spannungserfassungsglied 3 lediglich als Spannungsteiler, jedoch ohne Potentialtrennung aufgebaut werden kann. Da anders als bei der Schaltung nach Fig. 1 der gesamte Bremsstrom, also auch der über die Diode 10 fliessende Anteil ,durch den Shunt fließt, liegt hier eine genaue Erfassung des arithmetischen Mittelwerts des Bremsstromes vor. In der Schaltung nach Fig. 1 muß dagegen beim Shunt-Signal ein prozentualer Zuschlag für den Diodenanteil des Bremsstromes erfolgen, der jedoch aus Erfahrung recht genau gewählt werden kann. Der Nachteil der Schaltung nach Fig. 2 liegt darin, daß die Stromversorgung, insbesondere für den Verstärker 5, aufwendiger ist.As a result of the different polarity of the thyristor 9 and the freewheeling diode 10 it is possible with its one connection anyway to the cathode of the thyristor 9 laid shunt of the current detection element 8 with its other connection via the To put switch 12 directly on the winding 11 of the AC motor. That has Advantage that the voltage detection element 3 only as a voltage divider, however can be set up without electrical isolation. As different from the circuit after 1 shows the entire braking current, that is to say also the portion flowing through the diode 10 , through the shunt flows, an exact recording of the arithmetic mean value is located here of the braking current. In the circuit according to FIG. 1, however, the shunt signal there is a percentage surcharge for the diode portion of the braking current, which however can be chosen quite precisely from experience. The disadvantage of the circuit according to Fig. 2 is that the power supply, especially for the amplifier 5, is more expensive is.

In der Fig. 2 ist das Potentiometer 14 zur Verringerung des Nennstrom-Sollwerts nicht gezeigt. Es kann jedoch jederzeit beim Regler 6 eingesetzt werden.2 shows the potentiometer 14 for reducing the nominal current setpoint value Not shown. However, it can be used with controller 6 at any time.

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Claims (3)

Selbsteinstellende Motorbremsschaltung Patentanspruche 1. Steuereinrichtung für einen in einem Bremsstromkreis zur Gleichstrombremsung eines Wechselstrommotors angeordneten Thyristor, der für die von einer Zeitstufenschaltung vorgegebene Dauer des Bremsvorgangs über eine Zündstufe in Phasenanschnittsteuerung entsprechend einem Sollwert für die Höhe des Bremsstromes zündbar ist, gekennzeichnet durch - ein Spannungserfassungsglied (3) zur Erfassung der am Wechselstrom motor (11) anliegenden Bremsspannung, - ein Strom erfassungsg lied (8) zur Erfassung des arithmetischen Mittelwerts des durch den Wechselstrommotor fließenden Bremsstromes und - eine dem Stromerfassungsglied (8) nachgeschaltete Formfaktorstufe (4), die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Spannungserfassungsglieds (3) den vom Stromerfassungsglied (8) abgegebenen arithmetischen Mittelwert des Bremsstromes mit dem Formfaktor multipliziert und deren Ausgangssignal einem ausgangsseitig mit der Zündstufe (1) verbundenen Regler (6) für den Bremsstrom als Istwert zugeführt ist. Self-adjusting engine brake circuit Claims 1. Control device for one in a braking circuit for DC braking of an AC motor arranged thyristor for the duration specified by a timer circuit the braking process via an ignition stage in phase control according to a Setpoint for the level of the braking current can be ignited, characterized by - a voltage detection element (3) for recording the braking voltage applied to the AC motor (11), - on Current acquisition element (8) for acquiring the arithmetic mean of the through the AC motor flowing braking current and - one of the current sensing element (8) Downstream form factor stage (4) that depends on the output signal of the voltage detection element (3) the arithmetic output from the current detection element (8) Average value of the braking current multiplied by the form factor and its output signal a regulator (6) connected on the output side to the ignition stage (1) for the braking current is supplied as an actual value. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromerfassungsglied (8) ein mit seinem einen Anschluß an die Kathode des Thyristors (9) angeschlossener Shunt vorgesehen ist.2. Control device according to claim 1, characterized in that as a current detection element (8) with its one connection to the cathode of the thyristor (9) connected shunt is provided. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Anschluß des Shunts an eine Wicklung des Wechselstrommotors (11) gelegt ist.3. Control device according to claim 2, characterized in that the other connection of the shunt is placed on a winding of the AC motor (11) is.