CH443454A - Einrichtung zur kontaktlosen Umkehrung des Stromflusses in einem elektrischen Verbraucher - Google Patents

Description

      Einrichtung        zur    kontaktlosen Umkehrung des     Stromflusses        in        einem        elektrischen        Verbraucher       Die     Erfindung    bezieht     sich,auf    eine     Einrichtung    zur       kontaktlosen    Umkehr ödes Stromflusses in einem elek  trischen     Verbraucher,

          insbesondere        zur        Umkehrung    des       Stromes    in Anker-     oder    Feldwicklungen von Gleich  strommotoren zur Erzielung einer     Drehrichtungsum-          kehr,    mit einem Steuerkreis für die     eine    und einem zwei  tem Steuerkreis für die     .entgegengesetzte    Stromrichtung.  



  In der     Steuerungs-    und Regeltechnik besteht viel  fach :die     Notwendigkeit,    ,den Stromfluss in Widerständen,       Induktivitäten    und anderen Bauelementen     umzukehren.     Die bisher zu diesem Zweck in der Regel verwendeten  mechanischen Schaltelemente wie Relais oder Schalt  schütze haben sich     in.,    oder Praxis     vielfach    als     ungeeignet     bzw.     unbefriedigend        :

  erwiesen,        Ida        insbesondere    bei hoher  Schalthäufigkeit und grossen Schaltgeschwindigkeiten  der     fortschreitende        Kontaktabbrand    sowie andere     Ab-          nützungserscheinungen    die Betriebssicherheit einer der  artigen Einrichtung zur Stromumkehr in Frage stellen.  



  Hand in Hand mit den     Fortschritten    auf :dem Gebiet  der elektronischen     Steuerungstechnik    waren, daher in  neuerer Zeit     Bestrebungen    im Gange, das Problem der  Stromumkehr auf     elektronischem    Wege, also     unter    Ver  wendung kontaktloser     Schaltelemente,        einer    Lösung zu  zuführen. Als Ergebnis dieser     Entwicklung    ist eine elek  tronische Schaltanordnung     zur    Umkehr der Stromrich  tung in     Gleichstrommotoren    bekannt geworden, die für  jede     Stromrichtung    einen eigenen Steuerkreis aufweist.

    Die Speisung des Motors, :dessen Drehsinn durch Um  kehr der Stromrichtung geändert werden soll, erfolgt bei  der     bekannten    Einrichtung aus einem     Gleichspannungs-          netz.    In     Aden    ,beiden Steuerkreisen für Rechts- oder  Linkslauf des Motors sind mit :dem Motor jeweils noch  zwei Transistoren sowie zwei Widerstände in Reihe ge  schaltet.

   Diese     Art    der     Speisung,des    Motors ist aber     in-          soferne    von Nachteil,     als    sich     durch    das Vorhanden  sein der     Vorwiderstände    ungünstige Schalteigenschaften  ergeben und     ausserdem        naturgemäss        eine    höhere Speise  spannung erforderlich ist.

   Dadurch wird: aber die Ver  lustleistung erheblich erhöht, so dass sich für grössere       Motorleistungen    nur     eine    sehr bedingte Anwendung    dieser bekannten     Schaltungsanordnung    ergibt, die über  dies eine Drehzahlregelung des Motors weder für die  eine noch     für    die andere     Drehrichtung        gestattet.     



       Eine    weitere     bekannte        .Schaltungsanordnung        betrifft     die     Drehrichtungsumkehr    von Gleichstrommotoren un  ter     Zuhilfenahme    von zwei Erregerwicklungen. Der Er  regerstrom fliesst hier einmal ,durch die eine, für die       entgegengesetzte    Drehrichtung hingegen durch die an  dere Erregerwicklung.

   Es ist daher nicht möglich, (diese  bekannte Schaltungseinrichtung bei üblichen Gleich  strommotoren mit nur einer     einzigen    Erregerwicklung       anzuwenden.    Dasselbe gilt auch für Gleichstrommotoren  mit permanenter Erregung, bei denen     bekanntlich          zwecks    Umkehr der Drehrichtung :der Stromfluss durch  den Anker umgepolt     wird.     



  Der     vorliegenden        Erfindung        liegt    die Aufgabe zu  grunde, unter Vermeidung der Nachteile der     bekannten          Schaltungsanordnungen    eine     Einrichtung    zur kontakt  losen Stromumkehr zu     schaffen,    :die bei möglichst ge  ringem baulichem Aufwand eine universelle Eignung für  die eingangs erwähnten Verwendungszwecke besitzt.

   Um  dieses Ziel zu erreichen, ist     erfindungsgemäss    vorgese  hen,     dass    an die Eingänge beider Steuerkreise je eine       Impulsformerstufe    für die     Eingangssignale    angeschlos  sen ist und dass den     Impulsformerstufen    -     unter        Zwi-          schenschaltung    einer Umkehrstufe im zweiten Steuer  kreis - über ein negatives     bzw.    positives Und-Gatter und  je einen Basisteiler     Schaltstufen    nachgeschaltet     sind,

      die  über weitere     Basisteiler        Leistungsschaltstufen        steuern,     welch letztere     mit    je einer     Gleichspannungsquelle    und  dem Verbraucher, in dem die Stromrichtung     geändert     werden soll,     entgegengesetzt        durchflossene        Stromkreise     bilden, wobei sowohl die Schaltstufe .als auch die nach  folgende     Leistungsschaltstufe    des ersten Steuerkreises       n-p,

  n-Transistoren    und die Schaltstufe sowie die nach  folgende     Leistungsschaltstufe    des zweiten Steuerkreises  mit     p-n@p-Transistoren        bestückt        sind,        und    das     negative          Und-Gatter    :des ersteren Steuerkreises mit dem positiven       Und-Gatter    des zweiten Steuerkreises verbunden ist.

   Die  Einrichtung eignet sich insbesondere für die Drehrich-           tungsumkehr    von     Gleichstrommotoren    aller Art durch       die--kontaktlose    Umkehr des     Ankerstromes        bzw.        des-          Stromflusses    in der Erregerwicklung. In allen Fällen  besteht die Möglichkeit einer     Drehzahlregelung    der Mo  toren.

   Bei Anwendung der     Einrichtung    gemäss der Er  findung an     Gleichstromgeneratoren    ergibt sich     in    ein  facher Weise eine kontaktlose     Umpolung    der an den       Maschinenklemmen    zur-     Verfügung    stehenden     Spannung.     Der einfache und-     übersichtliche        Aufbau    der     Schaltungs-          \          anordnung-bietet    in     aalen    Anwendungsfällen eine -sichere  Gewähr für hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit.

     Im folgenden     wird    die Erfindung in der beispiels  weisen Anwendung auf die     Drehrichtungsumkehr    eines  Gleichstrommotors an Hand des beiliegenden Schalt  bildes näher erläutert.  



  Die Einrichtung besteht aus zwei     Steuerkreisen,    von  denen der     eine    1 bis 8 :den Rechtslauf     und    der andere  10 bis     18,den    Linkslauf des     angeschlossenen    umsteuer  baren     Gleichstrommotors    9 steuert. In beiden Steuer  kreisen sind die alternativ möglichen     Schaltzustände    mit   0  bzw.<B> l </B> bezeichnet.  



  Im     Steuerkreis        für        Rechtslauf        folgt        einer        Impulsfor-          merstufe    2, z. B. einem     Schmitt-Trigger,    über     ein        nega-          tives    Und-Gitter 3 sowie den     Spannungsteiler    4 eine       Schaltstufe    5,     rdie    von     ,einem        rn-p-n-Transistor        gebildet     ist.

   Dieser     steuert    über eine weiteren Basisteiler 6 die       gleichfalls    aus einem     n-p-n-Transistor        bestehende        Lei-          stungsschaltstute    7. Die     Leistungsschaltstufe    7     bildet    mit  einer     Gleichspannungsquelle    8 und dem Ankerkreis des       Motors    9 den     Stromkreis        für    Rechtslauf des Motors.  



  Auch der Eingang :des Steuerkreises für Linkslauf  besteht aus einer     Impulsformerstufe    11, welche über  eine Umkehrstufe 12, ein positives     Und-Gatter    13     sowie     den     Basisspannungsteiler    14 eine Schaltstufe 15 ansteu  ert, die von     einem        p-nrp-Transistor        gebildet    ist.

   über       einen    weiteren     Basisteiler    16     steuert        die        Schaltstufe    15  eine     aus    einem     p-n-p-Transistor        bestehende        Leistungs-          schaltstufe    17. Diese bildet mit einer weiteren Gleich  spannungsquelle 18 und dem Ankerkreis des Motors 9  einen zweiten, entgegengesetzt gerichteten Stromkreis für  den Linkslauf -des Motors 9.

   Um eine gleichzeitige An  steuerung des Motors 9 für Rechts- und Linkslauf zu  verhindern, sind das negative Und-Gatter 3 des Steuer  kreises für     Rechtslauf    und das positive     Und-Gatter    13  des Steuerkreises     für    Linkslauf miteinander verbunden.  Die     Gleichspannungsquellen    8 und 18     sind    entgegen  gesetzt gepolt, so dass die Odem Motorstromkreis 7, 8, 9  für Rechtslauf     zugeordnete        Stromrichtung    der dem  Stromkreis 17, 18, 19     für    Linkslauf zugeordneten  Stromrichtung     entgegengesetzt        ist.     



  Zur     Stromrichtungsumkehr        und        damit    zur Änderung  der     Drehrichtung        ides    Motors 9 wird durch entspre  chende     Steuerungsimpulse    entweder     die    eine 5 oder die    andere Steuerstufe 15 eingeschaltet. Sind hingegen die       -Transistoren    beider     Schaltstufen    5 und 15     gesperrt,    so  ist der Stromfluss -     in    gleicher Weise wie beider Ver  wendung von zwei Relais - gleich Null.

   Somit werden       also    je nach den vorgegebenen     Steuersignalen    sowohl  die Zeitphase des     positiven    bzw.     negativen    Stromflusses       als    auch .die     Sperrphase    der     Stromlosigkeit        bestimmt.     Hiebei wird von den     Eingangssignalen,    die beliebige       Form    und Dauer     aufweisen    können,-     lediglich    gefordert,  dass sie über dem     Ansprechpegel    :

  der     nachfolgenden          Impulsformerstufe    2 bzw. 11 liegen.     In    den Impuls  formerstufen werden die     Eingangssignale    in     Signale    mit       einheitlicher    Amplitude und Anstiegszeit umgewandelt.  Von den     Transistoren    der beiden     Leistungschaltstufen     7 bzw. 17 ist zu fordern, dass ihre Sperrspannung     grös-          ser    als die Summe der beiden Motorspannungen für  Rechtslauf     UmR    und für     Linkslauf        UML    ist.  



  Durch Vertauschen der     Anschlussklemmen    kann  prinzipiell eine     Drehrichtungsumkehr    des Motors 9 her  beigeführt werden. Aus :der Schaltskizze sind für jeden  Schaltzustand :die     Signale    für alle Punkte der Schaltung  ersichtlich.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur kontaktlosen Umkehr des Strom flusses in einem elektrischen Verbraucher, insbesondere zur Umkehrung des Stromes in Anker- oder Feldwick lungen von Gleichstrommotoren zur Erzielung einer Drehrichtungsumkehr, mit einem Steuerkreis für die eine und einem zweiten Steuerkreis für die entgegengesetzte Stromrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass an die Eingänge beider Steuerkreise je eine Impulsformerstufe (2 bzw.

   11) für die Eingangssignale angeschlossen ist, und dass den Impulsformerstufen (2 bzw. 11) - unter Zwischenschaltung einer Umkehrstufe (12) im zweiten Steuerkreis (10-18) - über ein negatives bzw. positives Und-Gatter (3 bzw. 13) und je einen Basisteiler (4 bzw.

   14) Schaltstufen (5 bzw. 15) nachgeschaltet sind, die über weitere Basisteiler (6 bzw. 16), Leistungs-Schalt- stufen (7 bzw. 17) steuern, welch letztere mit je einer Gleichspannungsquelle (8 bzw.

   18) und Odem Verbrau cher (9), in dem die Stromrichtung geändert werden soll, entgegengesetzt durchflossene Stromkreise bilden, wobei sowohl die Schaltstufe (5) als auch die nachfolgende Leistungs-Schaltstufe (7) des ersten Steuerkreises (1-8) mit n-p-n-Transistoren und die Schaltstufe (15) sowie die nachfolgende Leistungs-Schaltstufe (17) des zweiten Steuerkreises (10-18) mit p-n-p-Transistoren bestückt sind,

   und das negative Und-Gatter (3) des ersteren Steuerkreises (1-8) mit ;dem positiven Und-Gatter (13) des zweiten Steuerkreises (10-18) verbunden ist.