DE2114099A1

DE2114099A1 - Einrichtung zur Regelung der Drehzahl von Universalmotoren

Info

Publication number: DE2114099A1
Application number: DE19712114099
Authority: DE
Inventors: Richard Haeussermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-03-24
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1972-10-05
Also published as: DE2114099B2; JPS4735714A; CH530730A; FR2131284A5; DE2114099C3

Description

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E. 268
17.3.1971

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBSRT BOSCH GHBH, Stuttgrari

Einrichtung zur Regelung der Drehzahl von Universalmotoren

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl von Universalmotoren, insbesondere von Antriebsmotoren in Elektrowerkzeugerijdurch Phasenanschnittsteuerung mit einem im MotorStromkreis angeordneten steuerbaren Halbleiterschaltelement,

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Die Drehzahlen von Universalmotoren sind sehr stark lastabhängig. Bei Elektrowerkzeugen nuß deshalb häufig die Drehzahl geregelt v/erden, um die Werkzeuge und Werkstücke nicht zu gefährenden. Bekannte Drehzahlregelungen, für Universalraotoren sind entweder zu aufwendig oder benötigen viel Platz, da beispielsweise zur Erfassung des Istwertes der Drehzahl Tachogeneratoren vorgesehen sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache Regeleinrichtung für Universalriotoren zu schaffen, die billig herzListellen und aufzubauen ist, und die wenig Platz" beansprucht, so daß sie in dem betreffenden Elektrowerkzeug ohne Schwierigkeiten untergebracht werden kann.

Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, daß gemäß der Erfindung der- Umsteuerzeitpunkt (Phasenanschnittwinkel) des Halbleiterschaltelementes in Abhängigkeit vom Kotorstrom änderbar ist.

Weitere zweckmäßige Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und aus der zugehörigen Zeichnung, die einen Schaltplan einer Regeleinrichtung für Universalmotoren zeigt.

Ein Universalmotor 1 ist mit einer Stromquelle 2 einseitig verbunden. Sein zweiter Anschluß führt zu einer Gleichrichter-Brückenschaltung aus Dioden 3» ^i 5 und 6» Die Kathoden der Moden 3 und 4 führen zu einer gemeinsamen Pluszulextung 7 und die Anoden der Dioden 5 taid 6 zu einer gemein-

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samen Minuszuleitung S. An die Pluszuleitung 7 ist die Anode eines Thyristors 9 angeschlossen, dessen Kathode über einen Widerstand 10 mit der Minusleitung verbunden ist. Parallel zu dem Widerstand 10 ist die. Reihenschaltung einer Diode

11 und eines ersten Kondensators 12 vorgesehen. An Verbindungspunkt der Kathode der Diode 11 und des Kondensators

12 ist die Kathode einer zweiten Diode 13 und ein Widerstand 14- angeschlossen. Die Anode der Diode 13 ist Kit einem, aweiten Kondensator 15 verbunden, der einseitig mit der gemeinsamen Minuszuleitung 8 Verbindung hat. Der Widerstand 14 führt zu dem Kollektor eines Schalttransistors 16, dessen Emitter mit der Minuszuleitung 8 Verbindung hat und dessen Basis über einen Basiswiderstand 17 an die erste Basis einer Doppelbasisdiode 18 angeschlossen ist. Die erste Basis ist über einen Widerstand 19 und die zweite Basis der Doppelbasisdiode 18 über einen Widerstand 20 mit der gemeinsamen Minusleitung 8 verbunden. Der Emitter der Doppelbasisdiode ist an die Anode der Diode 13 angeschlossen. Die Basis 2 der Doppelbasisdiode 18 führt über einen Widerstand 21 zu der gemeinsamen Pluszuleitung, während an die Easis 1 über eine Diode 22 die Steuerelektrode des Thyristors 9 angeschlossen ist. Außerdem ist mit der Steuerelektrode des Thyristors 9 ein Diac 25 verbunden, dessen anderes Ende zwischen zwei Widerständen 23 und 24 angeschlossen ist, wobei die Widerstände 23 und 24 im Ladestromzweig des Kondensators 15 liegen. Der Widerstand 23 ist dabei als einstellbarer Widerstand ausgebildet.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltanordnung ist folgende: über die Graetzbrücke aus den Dioden 3/4, 5 und 6 gelangt ein pulsierender Gleichstrom zu der gemeinsamen Pluszuleitung 7 und der gemeinsamen Kinuszuleitung Q_m

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Der Thyristor 9 wird zunächst gesperrt sein, so daß über die Widerstände 23 und 24 ein Strom zu dem Kondensator 15 fließen kann, der diesen auflädt. Gleichzeitig wird über die Diode 13 ein Strom zu dem Kondensator 12 fließen und diesen auf eine Spannung aufladen, die um den Betrag der Schleusenspannung der Diode 13 unter der Spannung an der. Kondensator 15 liegt. Bei Erreichen eines "bestimmten Wertes wird die Doppelbasisdiode 18 kippen und an der Basis 1 ein Impuls entstehen, der über die Diode 22 den Thyristor in seinen leitenden Zustand steuert. Gleichzeitig, "bewirkt das Kippen der Doppelbasisdiode ein kurzes Durchschalten des Transistors 16,'wodurch der Kondensator 12 entladen wird. Fließt nun über den Thyristor 9 und damit über den Widerstand 10 ein Strom,. dann wird auch über die Diode 11 ein Ladestrom fließen, der "den Kondensator 12 auf die an den

β« Wider stand 10 anliegende Sparmungrund zwar um so höher, je größer der Strom über den Thyristor 9 ist. Der Kondensator 12 speichert nun zunächst diese Spannung, bis der zweite Kondensator I5 bei der nächsten Halbwelle auf die etwa gleiche Spannung aufgeladen ist. Diese Spannung beträgt Uq^c = Urio "" ^D11 ⁺ ^D13* ^^e ^Zei"kkonstante, mit der die Aufladung des Kondensators 15 his zu diesem Zeitpunkt erfolgt, ist T\. = (^z ^{+ R}24-^ *^C15* Nach dieser ersten Aufladung erfolgt eine weitere gemeinsame Aufladung der Kondensatoren 12 und 15 mit der Zeitkonstante t ( ) ^ ) Kondensatoren Ί2 und

15 werden wieder bis zurKippspannung der Doppelbasisdiode 18 aufgeladen. Danach kippt diese Doppelbasisdiode, und der Thyristor 9 wird wieder gezündet und durch Umschalten des Transistors 16 der Kondensator 12 wieder entladen. Dieses Spiel wiederholt sich.

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Die Regelung der Drehzahl erfolgt also in Abhängigkeit von dem über den Thyristor 9 fließenden Strom, wobei die Zeitkonstante bei der Aufladung des Kondensators 15 geändert werden kann, so daß die Kippspannung der Doppelbasisdiode bei größerem Laststrom früher erreicht wird als bei niedrigerem Laststron. Die Zeitkonstante ^2 stellt dabei die RegelverStärkung dar. Für gutes Regelverhalten soll dabei ^ 2 ·» o¥* sein. Durch die Überbrükkung des Ankers und des Feldes des Motors 1 wird eine Unterbrechung des Stromes in gezündetem Zustand des Thyristors verhindert. Der Spannungsteiler aus den Widerständen 21 und 20 verhindert eine Überspannung an der Doppelbasisdiode 18,und die Diode 22 verhindert während des Btror.iflusr.es über den Thyristor 9 das Öffnen des Transistors 16 und damit eine vorzeitige Entladung des !Condensetors 12. Die Phasenanschnittsteuerung mit der· Doppelbasisdiode 18 arbeitet nur bis zu einem Phasenwinkel von etwa 14O⁰ exakt. Bei größeren Fhasenv/inkeln sperrt die Doppelbasisdiode nach dem Züridvorgang nicht mehr. Das würde bedeuten, daß der Ho-tor nur ca. 80 % seiner I7ermd.reh.zahl erreichen würde. Um den vollen Arbeitsbereich zu erhalten ist der Diac 2> vorgesehen, der dann die Zündung des Thyristors 9 übernimmt. In diesem Bereich, in dem die Zündung des Thyristors 9 über den Diac 25 erfolgt, ist die Drehzahlregelung nicht i;.ehr wirksam, jedoch beträgt der hiermit erreichbare Phanenanschnittswinkel annähernd 180

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Claims

Ansprüche

1.JEinrichtung zur Regelung der Drehzahl von Universalinotoren, insbesondere von Anbi-iebs:::O"toren in Elcktrowerkzeugen, durch Phasenanschnittsteuerung des Kotors in einein im Kotorstrer.kreis angeordneten steuerbaren Halbleiterschaltelement, vorzugsweise einem Thyristor, dadurch gekennzeichnet-, daß der Uiasteueraeitpunl-t (Phasenanschnitt\-;iiikel) des Halbleiterschalt elements (9) in Abhängigkeit vom Motorstrom änderbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umsteuerung des steuerbaren Ilnlbleitorschalteleinents (9) mit Hilfe eines Halbleiterschalters, insbesondere einer Doppelbasisdiode (18), erfolgt, dessen Schaltzustand von Ladezustand zweier Energiespeicher (12,15) abhängt, vjobei die Aufladung des ersten der beiden Energiespeicher (12) vom HotorstroLi abhängig ist.

Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Motor Stromkreis in Reihe zu dera steuerbaren Halbleiterschaltelement (9) ein Widerstand (10) geschaltet ist, dem die Reihenschaltung

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einer ersten Mode (11) und des ersten Energiespeichere (12) parallel geschaltet ist.

i\-, Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß an dem Verbinduhgspunkt der ersten Diode (11) und des ersten EnergieSpeichers (12) über eine zweite Diode (13) der zweite Energiespeicher (15) angeschlossen ist, wobei direkt mit dem zweiten Energiespeicher (15) ein Ladestromzweig mit wenigstens einem, vorzugsweise einstellbaren Widerstand (23) verbunden i st. - .

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekermezeiehnet, daß an dem Verbindungspunkt der Dioden (11,13) und des ersten Energiespe.ichers (12) ein beim Starten des Halbleiterschaltelementes (9) den ersten Energiespeicher (12) entladender Halbleiterschalter (16) angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des die Entladung des ersten EnergieSpeichers (12) bewirkenden Halbleiterschalters (16) mit einem Schwellwertschalter, insbesondere einer Doppelbasisdiode (1S)₇ in Wirkungsverbindung steht und

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insbesondere an die erste Basis der Doppelbasisdiode (18) angeschlossen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem VerbindungsjRinkt der zweiten Diode (13) und des zweiten EnergieSpeichers (15) der Emitter der als Halbleiterschaltelement dienenden Doppelbasisdiode (18) angeschlossen ist, an dessen erste Basis über eine Diode (22) die Steuerelektrode des als steuerbares Halbleiterschaltelement (9) dienenden Thyristors angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7? dadurch gekennzeichnet, daß an die Steuerelektrode des steuerbaren Halbleiterschaltelmentes (9) eine Diode, insbesondere ein sogenannter Diac (25),* angeschlossen ist, der mit dem Ladestromzweig für die Energiespeicher (12,15) Verbindung hat.

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