DE1952220A1

DE1952220A1 - Drehzahlsteuereinrichtung fuer Wechselstrommotoren

Info

Publication number: DE1952220A1
Application number: DE19691952220
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Aciers et Outillage Peugeot SA
Current assignee: Aciers et Outillage Peugeot SA
Priority date: 1968-11-12
Filing date: 1969-10-16
Publication date: 1970-06-04
Also published as: FR1591033A; GB1286989A; NL6916150A

Description

Patentanwalt· DfpIi-lng.R.BDStzu. 62-15.OI9P 16.10.1969 WpI.-Ing. Lsmprocht München 22, Steirwdorfitr. 10

ACIERS ET OUTILLAGE PEUGEOT, LEVALLOIS-PERRET (Prankreich)

Drehzahlsteuereinrichtung für Wechselstrommotoren

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlsteuereinrichtung für Wechselstrommotoren, insbesondere eine Drehzahlsteuereinrichtung, die zwei Netzhalbwellen verwendet, um die Drehzahl eines Einphasen-Kollektormotors zu ändern.

Es sind bereits DrehzahlSteuereinrichtungen bekannt, die eine Diac-Triac-Anordnung aufweisen, deren Zündwinkel durch eine Schaltung gesteuert ist, die aus einem Regelwiderstand und einem Kondensator besteht, die an die Anschlußklemmen des Motors angeschlossen sind. Die Einstellung des Regelwiderstands bestimmt die Ladezeit des Kondensators und damit den Zündzeitpunkt der Diac-Triac-Anordnung für jede Halbwelle.

62-(5*n/69)-Hd-r (7) 009823/1220

Von diesem Zündzeitpunkt hängt das Zeitintervall ab, während dem der Motor mit Strom versorgt wird, und damit dessen Drehzahl.

Obwohl die Drehzahländerung genau vorgenommen werden kann, haben derartige Einrichtungen den Nachteil, daß sie keine Regelung der Drehzahl zulassen, um z. B. die Motordrehzahl konstant zu halten, wenn das Belastungsdrehmoment ansteigt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu überwinden.

Eine Drehzahlsteuereinrichtung für Elektromotoren ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine bidirektional leitende Einrichtung mit einstellbarer Zündung, durch eine Einstellschaltung zur Einstellung des Zündzeitpunkts der bidirektional leitenden Einrichtung und durch eine Gegenkopplungsschaltung zur automatischen Änderung des Zündzeitpunkts der bidirektional leitenden Einrichtung, um die Drehzahl des Motors auf einem Sollwert zu halten.

Eine derartige Ausbildung erlaubt durch Einstellung der Einstellschaltung eine Änderung der Stromstärke des in der Steuereinrichtung fließenden Stroms in Abhängigkeit von der Rest-EMK, an den Motorklemmen und damit der Motor-Drehzahl, so daß die automatische Regelung der Motordrehzahl auf einen Sollwert unabhängig von dem auf den Motor einwirkenden Belastungsdrehmoment ermöglicht wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

0 0 9823/1220

Fig. 1 das Schaltbild einer bekannten Drehzahlsteuereinrichtung mit einer Diac-Triac-Anordnungj und

Fig. 2 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Drehzahlsteuereinrichtung gemäß der Erfindung.

Die Schaltung von Fig. 1 ist eine bekannte Einrichtung, die zur Steuerung der an eine Last wie einen Motor abgegebenen Wechselstromleistung dient.

Diese Steuereinrichtung hat hauptsächlich einen Triac T₁ der in Serie mit einer Last Z geschaltet ist, deren Stromversorgung zu steuern ist.

An die Anschlüsse des Triacs T ist eine Schaltung aus einem Regelwiderstand R und einem Kondensator C angeschlossen, wobei die Steuerelektrode G des Triacs an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R und dem Kondensator C durch einen Diac D angeschlossen ist.

Der Triac T leitet nur dann, wenn eine Spannung über einem vorgegebenen Schwellenwert an seiner Steuerelektrode G angelegt wird. Er leitet so lange, bis die andere Halbwelle der Speisespannung auftritt, so daß er dann von neuem gezündet werden muß.

Die Einstellung des Regelwiderstands R erlaubt die Bestimmung der Zeitkonstanten der Schaltung, die durch den Regelwiderstand R und den Kondensator C gebildet ist, um so den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem der Kondensator C die Zündspannung erreicht, d. h. den Zündzeitpunkt oder Öffnungswinkel des Triacs T und damit das Zeitintervall, während dem die Last Z mit Strom versorgt wird.

Eine derartige Einrichtung, die für viele Zwecke ausreicht, ist jedoch zur Steuerung der Drehzahl eines Elektromotors, dessen Belastungsdrehmoment während des Betriebs Schwankungen unterliegt, nicht geeignet.

Wenn das auf den Motor ausgeübte Belastungsdrehmoment ansteigt, ändert sich nämlich für eine durch die Einstellung des Regelwiderstands gegebene Drehzahl der Öff- _ nungswinkel des Triacs nicht, was besonders bei niedrigen " Drehzahlen zu einem merklichen Abfall der Maschine führt, und das Grenz- oder Kipp-Drehmoment ist daher sehr niedrig«

Dieser Nachteil wird durch die Drehzahleteuereinrichtung gemäß der Erfindung überwunden, die in Fig. 2 abgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat einen Triac T₁, der in Reihe mit einem Motor M an die Anschlüsse einer Wechselstromspeisequelle angeschlossen ist.

Vor dem Motor M ist ein Schalter. I vorgesehen.

An die Anschlüsse des Triacs T ist eine Einstellschaltung zur Einstellung des Öffnungswinkels des Triacs angeschlossen, die aus einem Festwiderstand R₁ in Serie mit zwei parallelgeschalteten Potentiometern P₁ und P. und einem Kondensator C besteht.

Der Verbindungspunkt der Potentiometer P₁ und P„ und des Kondensators C₁ ist mit der Steuerelektrode G₁ des Triacs über einen Diac D₁ verbunden.

Die Zeitkonstante der Schaltung, die durch den Wider-

0098 23/1220

stand R₁, die Potentiometer P₁ und P sowie den Kondensator C₁ gebildet ist, kann durch Verstellen der Potentiometer P₁ und P geändert werden, um so den Zündwinkel des Triacs T in Abhängigkeit der an den Motor M abzugebenden elektrischen Leistung zu variieren.

An die Anschlüsse des Kondensators C ist eine Gegenkopplungsschaltung angeschlossen, die einen Teil des Ladestroms des Kondensators C₁ in Abhängigkeit von der Rest-BMK an den Anschlüssen des Motors M ableitet.

Die Gegenkopplungsschaltung umfaßt einen Transistor T', dessen Emitter an einen Anschluß der Feldwicklung des Motors M über eine Diode D und einen Widerstand R₂ angeschlossen ist, während dessen Kollektor mit dem Verbindungspunkt zwischen den Potentiometern P₁ und P„ und dem Kondensator C₁ über eine Diode D_ verbunden ist. Die Dioden D„ und D_ sind Schutzdioden für den Transistor T . Die Basis des Transistors T₂ ist mit dem anderen Anschluß der Feldwicklung des Motors M über einen Widerstand R„ verbun* den. Ein Hilf swiders tand Rj, ist vorzugsweise parallel zum Transistor T , der Diode D₂ und dem Widerstand R₂ geschaltet.

Die Rest-EMK an den Anschlüssen des Motors M ist mit der Drehzahl des Motors so verknüpft, daß sich jeder Drehzahlabfall in einem Abfall der Rest-EMK äußert.

Die eben beschriebene Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

Die Zeitkonstante der RC-Schaltung, die durch den Widerstand R₁, die Potentiometer P₁ und P₂ sowie den Konden-

009823/ 1 220

sator C₁ gebildet ist, wird auf einen Sollwert eingestellt, indem die Potentiometer P₁ und P₂ verstellt werden, um den Zündzeitpunkt des Triacs T₁ zu bestimmen.

Bei Schließen des Schalters I lädt sich der Kondensator C₁ auf, und sobald seine Spannung die Spitzenspannung des Diacs D₁ ereicht hat, zündet dieser den Triac T₁, und der Speisestromkreis des Motors M ist während des Leitungszustandes des Triacs geschlossen.

Der Kondensator C₁, der sich beim Zünden des Triacs T₁ entlädt, lädt sich, sobald die Speisespannung die andere Halbwelle annimmt, mit entgegengesetztem Vorzeichen erneut auf und triggert von neuem die Diac-Triac-Anordnung, wenn seine Spannung die Spitzenspannung des Oiacs D₁ erreicht»

Der während Abschnitten der aufeinanderfolgenden Halbwellen der Speisespannung versorgte Motor dreht sich daher mit einer Drehzahl, die durch die Einstellung der Potentiometer P₁ und P„ bestimmt ist.

Während des Betriebs des Motors M ist vor dem Zünden des Triacs eine Rest-EMK an den Anschlüssen seiner Feldwicklung vorhanden. Diese EMK tritt am Eingang des Transistors T₁ auf, dessen Basisstrom durch den Widerstand R_ begrenzt ist. Das führt zur Entstehung einer Emitter-Basis-Spannung des Transistors T , die dessen Emitter-Kollektor-Strecke leitend macht, so daß ein Teil des Ladestroms des Kondensators C₁ durch diese Strecke abgeleitet wird.

Die Widerstände R_ und Rl erlauben die Einstellung der Größe dieses Ableitstroms und damit der gewünschten Gegenkopplung.

009823/ 1-220

Venn während des Betriebe dee Motors sein Belastungsdrehmoment ansteigt, nimmt seine Drehzahl ab. Diese Drehzahlabnahme äußert si oh in einem AbMl der Rest-EMK und daher der Emitter-Baeis-Spannung des Transistors T₂. Der von der Emitter-Kollektor-Streoke des Transistors T₂ abgeleitete Strom verringert sich daher, so daß sich der Kondensator C" schneller auflädt und automatisch den Zündzeitpunkt der Diac-Triac-Anordnung vorverlegt«

Deshalb wird der Motor M während längerer Zeitintervalle als vorher mit Strom gespeist, so daß seine Drehzahl auf den Sollwert zurückgeregelt- wird.

Man erhält auf diese Weise eine automatische Regelung der Drehzahl des Motors auf einen Sollwert, der durch die Einstellung der Potentiometer P₁ und P„ bestimmt ist.

In der folgenden Tabelle sind Beispiele für die Bauelemente der Einrichtung gemäß der Erfindung und ihre Kennwerte angegeben! -

Widerstand R	^P1	82 k/1	4-1	20	9*	V	100 10	1/8 W	■
Widerstand R	^P2	18 kil	4-1	20	9t	V	10	1/8 W
Widerstand R		*»3 kH	14·	20	96			1/2 W	V unpolari eiert mA
Widerstand Rr		430 kil	14-	20	*		1/8 W	mA
Potentiometer		350 kH	4-1	20
Potentiometer	einstellbar auf 2 H/1	14-	20	96
Kondensator C Diode D₂	0,1 /uF Silizium	+ 20 400
Diode D	Silizium	K
Diac D	franz. Typ DA^
	30

Triac T

Transistor T.

franz. Typ TDAL NPN-Silizium

220

009 δ??-' 1220

Claims

Patentansprüche

Π.)Drehzahlsteuereinrichtung für Elektromotoren, gekennzeichnet durch eine bidirektional leitende Einrichtung (T₁, D) mit einstellbarer Zündung, durch eine Einsteilschaltung (R₁, P₁, P„, C ) zur Einstellung des Zündzeitpunkts der bidirektional leitenden Einrichtung und durch eine Gegenkopplungsschaltung (R„» R„, T ) zur automatischen Änderung des Zündzeitpunkts der bidirektional leitenden Einrichtung, um die Drehzahl des Motors (M) auf einem Sollwert zu halten (Fig. 2).
2. Drehzahlsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bidirektional leitende Einrichtung (T₁, D ) eine Schaltung von einem Diac (D₁) und einem Triac (T ) ist, wobei der Triac (T ) in Serie mit der Feldwicklung des Motors (M) an die Anschlüsse einer Speisewechselstromquelle angeschlossen ist (Fig. 2).
3. Drehzahlsteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurdi gekennzeichnet, daß die Einstellschaltung mindestens einen Regelwiderstand (R₁) und einen Kondensator (C₁) aufweist, die an die Elektroden des Triacs (T₁) angeschlossen sind, und daß der Regelwiderstand zur Einstellung der Zeitkonstanten der Einstellschaltung auf einen zur Bestimmung des Zündzeitpunkts der bidirektional leitenden Einrichtung (T , D ) geeigneten Wert dient (Fig. 2).
4. Drehzahlsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungsschaltung einen Transistor (T₂) aufweist, dessen Emitter-Kollektor-

fl r q P ο 3 / 1 2 2 0

Strecke parallel zum Kondensator (C₁) der Einsteilschaltung liegt, um einen Teil des Ladestroms des Kondensators abzuleiten, und dessen Emitter-Basis-Strecke parallel zur Feldwicklung des Motors (m) liegt, so daß die Gegenkopplungsschaltung die Rest-EMK des Motors erfaßt (Fig. 2).
5. Drehzahlsteuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfswiderstand (R.) zur Einstellung der Stärke des von der Gegenkopplungsschaltung abgeleiteten Stroms parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors (T„) der Gegenkopplungsschaltung geschaltet ist (Fig. 2).

0 0 9 P. ? 3 /12 2 0

β*

Leerseite