DE2155996A1

DE2155996A1 - Schaltung zum stabilisieren der drehzahl eines universalmotors

Info

Publication number: DE2155996A1
Application number: DE19712155996
Authority: DE
Inventors: Wilfried Methe
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-11-11
Filing date: 1971-11-11
Publication date: 1973-05-17

Description

Schaltung zum Stabilisieren der Drehzahl eines Universalmotors" Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Stabilisieren der Drehzahl eines Universalmotors, bei der die Drehzahl des Motors mit Hilfe eines in Reihe mit dem Motor geschalteten Thyristors in Abhängigkeit von der EMK des Motorankers geregelt wird, wobei diese EMK mit einer an einem Spannungsteiler abgegriffenen Gleichspannung verglichen wird.
Es ist der opannungsteiler derartiger Regel schaltungen (ETZ-B (1969) 19, S. 447 - 451, Bild 1) gewöhnlich mit Hilfe einer Gleichrichterdiode aus Silizium einseitig stromleitend ausgeführt und diese Gleichrichterdiode ist so gepolt, daß sie vori der am Spannungsteiler abgegriffenen Gleichspannung in der Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Zwischen dem Spannungsteilerabgriff und <1er Steuerelektrode -des 'L'hyristors ist ferner gewähnlich noch eine den Steuerstrom durchlassende Gleichrichterdiode aus Silizium geschaltet.
Der mit einer Drehzahl n laufende Motor erzeugt eine Ankerspannung UA, welcher der Drehzahl und dem magnetischen Fluß des Ankers # proportional ist (UA " # v n). In den Stromflußpausen ist # von der Remanenz des Ankerkens abhängig (#R) Wenn sich während der Stromflußpausen die Drehzahl und die Remanenz prak-tisch nicht verändern, ist die Anker-EMK ziemlich konstant. Sie wird mit der vom Spannuncrsteiler abgegritfenen entgegengerichteten Gleichspannung verglichen. Sinkt während der Stromflußpausen die Drehzahl und somit die Ankerspannung ab, so wird die abgegriffene Gleichspannung größer als die Ankerspannung, und es fließt vom Spannungsteiler über die Gleichrichterdiode ein Strom zur Steuerelektrode des Thyristors, so daß dieser gezündet wird. Sinkt die Drehzahl des Motors schneller ab, so wird der Thyristor entsprechend früher, d. h. bei entsprechend größerem Stromflußwinkel gezündet, und es wird der Motor auch entsprechend schnell auf die Solldrehzahl geregelt, welche durch 1 de abgegriffene Gleichspannung vorgegeben ist.
Bei Universalmotoren wird nun häufig eine kleinste als Sollwert vorgebbare Drehzahl verlangt, welche noch dazu von Netzspannungsschwankungen und Temperaturänderungen oder ähnlichen Störeinflüssen unabhängig sein soll. Die eingangs und vorstehend beschriebene Schaltung ist derartigen Anforderungen nicht gewachsen, denn es verändert sich die abgegriffene Gleichspannung mit den Schwankungen einer als Betriebsspannung verwendeten Netzspannung. Bei Temperaturschwankungen verändern sich Zündspannung und Zündstrom des Thyristors und beeinflussen die Vorgabe und Regelung der Drehzahl des Motors.
Es liegt sonach der Erfindung die Aufgabe zugrunde, . bei dö'<' eingangs beschriebenen Schaltung derartige Störeinflüsse weitgehend auszuschließen, ferner eine gesicherte Vorgabe und Konstantregelung einer kleinen Drehzahl zu ermöglichen und die Auswirkungen einer Datenstreunun zu verwendender Thyristoren weitgehend zu eliminieren.
Es wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spannungsteilerwiuderstand, an dem eine Gleichspannung abgegriffen wird, ganz oder teilweise durch in Reihe geschaltete, von der Gleichspannung in der Durchlaßrichtung vorgespannt Gleichrichterdioden aus Silizium ersetzt wird.
Um eine noch bessere Stabilität einer geregelten Kleindrehzahl zu erreichen, sind gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Gleichrichterdioden ganz oder teilweise durch eine in der Zenerrichtung vorgespannte Zenerdiode ersetzt.
In der Zeichnung sind Schaltungen zur Stabilisierung der Drehzahl von Gleichstrommotoren als Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachfolgend beschrieben werden.
Es zeigen Fig. 1 eine Schaltung zum Stabilisieren einer Kleindrehzahl eines Hauptschlußmotors, Fig. 2 eine Schaltung zum Stabilisieren einer höheren Kleindrehzahl eines Hauptschlußmotors.
In beiden Figuren haben gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen.
Die Schaltungen der Fig. 1 und 2 stellen je einen Stromkreis eines Reihenschlußmotors 1 dar, welcher an eine Wechselstromquelle 2 mit der Spannung Uw angeschlossen ist, in dem die Feldwicklung 3 des Motors in zwei Hälften aufgeteilt und zwischen diesen Wicklungen ein Thyristor 4 mit dem Anker A des Motors in eihe geschaltet ist. Dieser Reihenschaltung paralZelgeschaltet ist ein nur einseitig stromleitender Spannungsteiler Sp mit einem verstellbaren Widerstand 5 und ziei festen Widerständen ü, 7 sowie einer Gruppe in Reihe geschalteter Geichrichterdioden 8, welche den festen Widerstand 7 von an sich geringem Widerstandswert ergänzen. Mit dem Spannungsteiler ist bei der Schaltung nach Fig. 1 in bekannter Weise eine Gleichrichterdiode D in Reihe geschaltet. Ferner ist den Widerständen 5 und 7 und den Gleichrichterdioden 8 ein Kondensator 9 parallelgeschaltet. Es ist an sich belanglos, wie dieser Kondensator an den Spannungsteiler angeschaltet ist. Sein Zweck ist es, zusammen mit den Widerständen des Spannungsteilers Sp für die Phasenanschnittsteuerung des Thyristors eine S-förmig ansteigende Spannung aus einer sinusförmigen Halbperiodenspannung zu bilden. In bekannter Weise ist der verstellbare Abgriff des Spannungsteilers über eine ;weitere Gleichrichterdiode 10 mit der Steuerelektrode des Thyristors 4 verbunden, und es kann der Steuerstrecke des Thyristors ein Kondensator C unmittelbar parallelgeschaltet sein.
Die vorbeschriebene Schaltung stellt eine Anordnung zum Stabilisieren der Drehzahl eines Universalmotors dar, bei der die Drehzahl n durch die EMK des Motorankers A geregelt wird (E Regelung). Wird im stationären Betrieb die am Spannungsteiler Sp abgegriffene Spannung U größer als die Anker-EMK (UA) und der über die Diode 10 fließende Steuerstrom des Thyristors größer als dessen Zündstrom, so wird der Thyristor aufgesteuert und der Motor an die Spannung Uw der Betriebsstromquelle 2 geschaltet. Es wird hierbei die Drehzahl des Motors auf eine Drehzahl, entsprechend dem Mittelwert der Halbperiodenspannung von Uw nachgesteuert. Am Ende der Ilalbperiode beginnt die Spannung U abzufallen, und es wird der Thyristor gesperrt. Als Folge davon fällt die Drehzahl des Motors wieder etwas. Wird in der übernächsten Halbperiode von Uw die Spannung Usp wieder größer als die EMK (UA) des Ankers A , so wird der Thyristor erneut aufgesteuert.
Die Anzahl der im Spannungsteiler eingefügten Dioden 8 wird so groß bemessen, daß der Temperatureinfluß, insbesondere auf die Zünddaten des Thyristors 4, kompensiert wird, wodurch eine temperaturabhängige Vorgabe einer Kleindrehzahl möglich wird. Es genügen hierfür zwei bis drei Gleichrichterdioden 8. Wird andererseits diese Anzahl so groß bemessen, daß zur Erzielung einer Kleindrehzahl der Widerstandswert des Widerstands 7 sehr klein gewählt werden kann, so wird dadurch eine von Schwankungen der Wechsel spannung Uw weitgehend unabhängige Kleindrehzahlvorgabe möglich. Man wird praktisch immer ein günstiges Kompromiß zwischen der temperatur- und der spannungsunabhängigen Drehzahlvorgabe finden können.
Bei der Schaltung nach Fig. 2 ist die Gruppe von Gleichrichterdioden 8 nach Fig. 1 durch eine geeignete Zenerdiode 8F ersetzt. Es kann auch hierdurch der gleiche Erfolg wie mit der Schaltung nach Fig. 1 erzielt werden.
Die Gleichrichterdioden 8 können aus Silizium, Germanium oder aus Selen gefertigt sein.

Claims

Patentansprüche

g Schaltung zum Stabilisieren der Drehzahl eines Universalmotors, bei der die Drehzahl des Motors mit Hilfe eines in Reihe mit dem Motor geschalteten thyristors in Abhängigkeit von der EMK des Motorankers geregelt wird, wobei diese EMK mit einer an einem Spannungsteiler abgegriffenen Gleichspannung verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteilerwiderstand (5, 7), an dem diese Gleichspannung (usw) abgegriffen wird, ganz sp oder teilweise durch von der Gleichspannung in der Durchlaßrichtung vorgespannte Gieichrichterdioden (8) ersetzt ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterdioden (8) ganz oder teilweise durch eine in der Zenerrichtung vorgespannte Zenerdiode (8') ersetzt sind.