DE4227719A1 - Schaltungsanordnung zum bremsen eines stromwendermotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungsanordnungen zum Bremsen eines Stromwendermotors, gemäß dem Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche 1 und 7.

Schaltungsanordnungen zum Abbremsen eines Stromwendermotors sind in unterschiedlicher Auslegung bekannt.

In der DE 24 39 068 wird eine Schaltungsanordnung zum Bremsen eines Universalmotors aufgezeigt, die insbesondere über einen Druckknopfschalter 19 (Tastschalter) betrieben wird. Nachteilig ist hierbei, daß der Bremsvorgang von Hand beeinflußbar ist. Wo hingegen die DE 35 46 719 eine Bremsschaltung für Universalmotoren zeigt, bei der ein spezieller Umschalter ein sicheres Umschalten von der Betriebsschaltstellung in die Bremsschaltstellung gewähr­ leisten soll, indem ein Zeitversatz der Schaltvorgänge durch zeitlich aufeinanderfolgendes Betätigen der beiden Umschalter S1, S2 besteht.

Die Schriften DE 36 36 555, DE 38 02 419, DE 40 25 713 zeigen unterschiedliche Lösungen zum Bremsen eines Uni­ versalmotors.

Ein erheblicher Nachteil der bekannten Schaltungsanord­ nungen ist der, daß bei einer schnellen Betätigung der Schaltglieder dem Umschalters das Netz im Umschalter kurzgeschlossen wird. Die Netzkurzschließung erfolgt durch die Lichtbogenbildung von den einen Kontaktpunkten über die Schaltglieder zu den anderen Kontaktpunkten, und insbesondere bei Umschaltern mit Übertotpunktcharakteristik.

Umschalter mit Übertotpunktcharakteristik sind aber bei Elektrowerkzeugen erwünscht, da der Schaltvorgang nicht beeinflußbar sein soll.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv sichere Schaltungsanordnung des Umschalters mit Übertotpunkt­ charakteristik zu schaffen, womit ein kurzschlußsicheres Schalten von der Betriebsschaltstellung in die Bremsschalt­ stellung möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäßen Lösungen haben die Vorteile, daß durch die Schaltungsanordnung der Schaltglieder des Um­ schalters selbst bei extremen Anforderungen das Netz nicht im Umschalter kurzgeschlossen wird, und wobei gleichzeitig auch noch die Kommutierung in der Abbrems­ phase verbessert wird.

Außerdem kommen bei den Schaltungsanordnungen Umschalter mit Übertotpunktcharakteristik zur Anwendung, welche besondere für abzubremsende leistungsstarke Elektrowerk­ zeuge Verwendung finden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zum Bremsen eines Stromwendermotors mit der Anordnung eines zweigliedrigen Umschalters,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung nach der Fig. 1 mit der Anordnung eines viergliedrigen Umschalters.

Fig. 1 und 2 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Bremsen eines Stromwendermotors mit einer Strompfadregulierung, bei der der Bremsstrom über einen im Strompfad 1 ange­ ordneten Baustein 2 reguliert wird. In Fig. 2 stellt der Baustein 2 eine Gleichrichterbrückenschaltung 3 dar.

Der Baustein 2 soll bezwecken, daß ein Spannungsrückstand von 1 bis 3 Volt am Strompfad 1 vorhanden ist, der für die Felderregung in der Bremsphase benötigt wird. Der Baustein 2 kann zum Beispiel eine antiparallel geschal­ tete Diodenanordnung beinhalten.

Zum Ein- und Umschalten in die Betriebsphase und zurück in die Bremsphase sind mindestens vier Kontaktpunkte am Umschalter erforderlich.

In Fig. 1 ist ein Umschalter 4 mit zwei Schaltgliedern S1, S2 und vier Kontaktpunkten angeordnet.

Um zu verhindern, daß sich das Netz nicht im Umschalter, durch ein schnelles Hinbewegen der Schaltglieder S1, S2 von dem einen Kontaktpunkt zu dem anderen Kontaktpunkt, kurzschließt, ist es erforderlich, daß der Zeitwert der Wegstrecke der Schaltglieder größer ist, als der Zeit­ wert der Lichtbogen an den frontaktpunkten und der Schalt­ glieder. Ist der Zeitwert für die Wegstrecke der Schalt­ glieder kleiner als der der Lichtbogen, so wird das Netz im Umschalter über die Kurzschlußbrücke 5, oder über den Anker 6, als auch über die Feldwicklung 7 kurzgeschlossen, je nachdem, an welchem Kontaktpunkt der Lichtbogen die stärkste Intensität aufweist.

Ein Umschalter, mit der Bestimmung für Kurzschlußbrem­ sungen, ist deshalb besonders kurzschlußanfällig, weil an jedem der den Schaltgliedern S1, S2 zugeordneten Kontaktpunkten I, II im Motorbetrieb die Netzspannung anliegt.

Wird nun das Netz durch Betätigen der Schaltglieder getrennt, so ist der Strom bestrebt nachzueilen, was sich durch die Induktivität des Motors als sehr hohe Abschaltspannung auswirkt. Im Moment der Netztrennung entsteht somit eine hohe Felderregung, wodurch eine hohe Gegeninduktion am Anker erfolgt.

Diese Ströme prallen am Kontaktpunkt II des Schalt­ glieds S1 aufeinander, mit den Folgen der Verschmel­ zung des Schaltglieds mit dem Kontaktpunkt, wenn die Schaltglieder sich schneller vom Kontaktpunkt I zum Kontaktpunkt II bewegen, als der Zeitwert der Licht­ bogen.

Die nacheilende Abschaltspannung kann weit über 1000 Volt betragen.

Außerdem wird das Netz durch die Lichtbogen vom Kontakt­ punkt I über die Schaltglieder zum Kontaktpunkt II ge­ zogen, und dieser Vorgang führt zum Netzkurzschluß. Der Lichtbogen an den Kontaktpunkten der Schaltglieder setzt sich auch über die Bürsten am Kollektor des Ankers 6 fort, was eine der Ursachen des starken Feuerns der Bürsten bei einer Kurzschlußbremsung ist.

Um zu verhindern, daß das Netz nicht über den Umschalter kurzgeschlossen wird, und soll das zusätzliche Feuern der Bürsten verhindert werden, so ist es erforderlich, den Zeitwert der Wegstrecke der Schaltglieder von dem einen Kontaktpunkt zu dem anderen Kontaktpunkt hoher festzulegen, als den Zeitwert der Lichtbogen. Eine der­ artige Maßnahme wird zum Beispiel durch einen Umschalter, der als Taster ausgelegt ist, erreicht, da die Schalt­ glieder bei einem Taster in Abhängigkeit mit dem Bedie­ nungselement des Schalters stehen, und somit ist der Zeitwert der Wegstrecke der Schaltglieder im allgemeinen größer, als der Zeitwert der Lichtbogen.

Betriebssicher ist ein Umschalter als Taster aber nicht, denn wenn man das Bedienungselement zurückzuschnellen läßt, wird das Netz unweigerlich im Umschalter kurzgeschlossen, außerdem kann der Anwender über das Bedienungselement ent­ scheiden, ob eine Bremsung eingeleitet wird oder nicht, diese Möglichkeit ist aus Betriebssicherheitsgründen bei Elektrowerkzeugen nicht akzeptabel.

Da Stromwendermotoren für Elektrowerkzeuge üblicherweise mit Wechselstrom betrieben werden, und eine Kurzschluß­ bremsung durch Gleichstrom erfolgt, ist es vorteilhaft, daß die Schaltglieder zu und von den Kontaktpunkten I langsam, und zu und von den Kontaktpunkten II schnell bewegt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schaltglieder in der Mittelstellung 8 des Schaltvorgangs kurzzeitig verharren, bzw. sich annähernd bewegen. Durch eine derartige Maßnahme wird erreicht, daß der Licht­ bogen an den Kontaktpunkten völlig erloschen ist, sowie die Netzerregung im Motor, bevor die Kurzschlußbremsung eingeleitet wird. Die Schaltglieder S1, S2 bewegen sich vorteilhaft synchron von dem einen Kontaktpunkt zu dem anderen Kontaktpunkt, hierbei Können die Schaltglieder eine derartige Mechanik aufweisen, womit sie bis zur Mittelstellung 8 vom Kontaktpunkt I langsam und von u-er Mittelstellung zum Kontaktpunkt II schnell bewegt werden, und in der Mittelstellung 8 kurzfristig verharren, bzw. sich annähernd verharrend bewegen. Durch eine solche Mechanik der Schaltglieder wird einerseits erreicht, daß sich das Netz nicht im Umschalter kurzschließt, und andererseits wird das Bürstenfeuer bei einer Kurzschluß­ bremsung erheblich reduziert.

Der Baustein 2 zur Bremsstromregulierung kann vorteilhaft am Umschalter integriert sein.

Zur Anlaufstrombegrenzung kann das Schaltglied S2 zusätz­ lich als Schaltverzögerungsglied ausgelegt sein, wo hierbei dann der Anlaufstrom über ein Strombegrenzungsbaustein 9 fließt. Oder es ist für die Anlaufstrombegrenzung ein entsprechendes weiteres Schaltglied am Umschalter ange­ ordnet.

Die Schaltglieder können auch in ihrer Funktion vorteil­ haft so ausgelegt sein, daß das Schaltglied S1 in der Mittelstellung 8 solange verharrt, bis das Schaltglied S2 voll durchgeschaltet ist.

Der Umschalter kann auch derart aufgebaut sein, daß jeweils einem Schaltglied lediglich nur ein Kontaktpunkt zugeordnet ist.

Fig. 2 zeigt eine derartige Anordnung und die Schaltung ist folgendermaßen:

Am Kontaktpunkt a des Schaltglieds P1 ist einseitig das Netz angeschlossen. Das Schaltglied P1 ist durch eine Brücke 10 mit dem Schaltglied P3, und der Kontaktpunkt c des Schaltglieds P3 ist durch eine Brücke 11 mit dem Kontaktpunkt b des Schaltglieds P2, und das Schaltglied P2 ist durch eine Brücke 12 mit dem Schaltglied P4 ver­ bunden.

Die Feldwicklung 7 ist an die Brücke 10 und 12 und der Anker einseitig an die Brücke 11 angeschlossen. Der andere Netzanschluß führt zur anderen Seite des Ankers, und über eine Kurzschlußbrücke 13 zum Kontaktpunkt d des Schalt­ glieds P4.

Die Schaltglieder werden synchron über ein Bedienungsele­ ment betätigt. In der Einschaltstellung (Motorbetrieb) sind die Schaltglieder P1 und P2 geschlossen und die Schaltglieder P3 und P4 geöffnet. In der Ausschalt­ stellung (Bremsbetrieb) sind die Schaltglieder P3 und P4 geschlossen und die Schaltglieder P1 und P2 ge­ öffnet. Mit einer derartigen Anordnung ist jeweils ein geöffnetes und ein geschlossenes Schaltglied durch eine Brücke miteinander verbunden, und diese Schaltglieder stellen zusammen ein Umschaltglied dar.

Zur Anlaufstrombegrenzung kann das Schaltglied P2 als Schaltverzögerungsglied ausgelegt sein, wobei der Anlauf­ strom über einen Strombegrenzungsbaustein fließt, der zwischen der Brücke 11 und der Brücke 12 angeordnet ist. Vorteilhaft kann es sein, daß das Netz durch das Schalt­ glied P1 getrennt wird, bevor die Schaltglieder P2, P3, P4 betätigt werden.

Durch die Brückenverbindungen der Schaltglieder sind bei einem zweipoligen Umschalter, der mit vier Schaltgliedern versehen ist, nur fünf Klemmenanschlüsse erforderlich.

Durch die Maßnahme, daß bei dem Umschalter den Schalt­ gliedern lediglich nur ein Kontaktpunkt zugeordnet ist, wird hierdurch ein Kurzschließen des Netzes im Umschalter verhindert.

Claims (9)

1. Schaltungsanordnung zum Bremsen eines Stromwender­ motors mit einem zwischen Motor- und Bremsbetrieb um­ schaltenden Umschalter mit Übertotpunktcharakteristik, der zwei Schaltglieder (S1, S2) aufweist, welche zwischen Kontaktpunkten (I, II) der Betriebs- und Bremsschaltstellung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter derart ausgebildet ist, daß der Zeit­ wert der Wegstrecke der Schaltglieder (S1, S2) von dem einen Kontaktpunkt zu dem anderen Kontaktpunkt größer ist, als der Zeitwert der Lichtbogen an den Kontaktpunkten (I, II) der Schaltglieder, und daß sich die Schaltglieder annähernd synchron zu und von den Kontaktpunkten bewegen, (Fig. 1).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltglieder (S1, S2) von der Betriebsschalt­ stellung zur Bremsschaltstellung in der Mittelstellung (8) des Schaltvorgangs kurzseitig verharren, bzw. sich annähernd verharrend bewegen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (S1) in der Mittelstellung (8) solange verharrt, bis das Schaltglied (S2) voll durchgeschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anlaufstrombegrenzung das Schaltglied (S2) zusätz­ lich als Schaltverzögerungsglied ausgelegt ist, wobei der Anlaufstrom über einen Strombegrenzungsbaustein (9) fließt.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mechanik für den Bewegungsablauf der Schalt­ glieder unabhängig vom Bedienungselement ausgelegt ist.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Baustein (2) zur Bremsstromregulierung am Um­ schalter integriert ist.

7. Schaltungsanordnung zum Bremsen eines Stromwender­ motors mit einem zwischen Motor- und Bremsbetrieb um­ schaltenden Umschalter mit Übertotpunktcharakteristik, dadurch gekennzeichnet,
daß der Umschalter derart ausgebildet ist, indem die Umschaltglieder aus jeweils zwei Schaltgliedern bestehen, wobei jedem Schaltglied ein Kontaktpunkt zugeordnet ist,
daß jeweils ein geöffnetes und ein geschlossenes Schalt­ glied durch eine Brücke miteinander verbunden ist, und ein Umschaltglied bildet,
daß die Schaltglieder annähernd synchron über ein Bedienungselement betätigt werden, (Fig. 2).

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (P2) als Schaltverzögerungsglied ausgelegt ist, wobei der Anlaufstrom über ein Strombe­ grenzungsbaustein fließt, der zwischen der Brücke (11) und der Brücke (12) angeordnet ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz durch das Schaltglied (P1) getrennt wird, bevor die Schaltglieder (P2, P3, P4) betätigt werden.