DE3035185C2

DE3035185C2 - Anordnung zur Widerstandsbremsung eines Kollektormotors

Info

Publication number: DE3035185C2
Application number: DE19803035185
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Dipl.-Ing. 2900 Oldenburg Mittmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-09-18
Filing date: 1980-09-18
Publication date: 1984-10-31
Also published as: DE3035185A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Nebenanspruchs 4 bezeichneten und nach der AT-PS 34 955 bekannten Art.

Wenn solche Motoren zum Antrieb von Elektrowerkzeugen wie Kettensägen, Rasenmäher oder Heckenscheren dienen, deren laufende Schneidwerkzeuge eine Verletzungsgefahr bieten, ist es zweckmäßig den Motor nach der Abschaltung vom Netz sofort dadurch abzubremsen, daß die kinetische Energie des Antriebs in den Widerständen des Motors und gegebenenfalls in äußeren Bremswiderständen abgebaut wird.

Im bekannten Fall wird in den Ankerstromkreis ein PTC-Widerstand in Reihe geschaltet. Bei einem Reihenschlußmotor würde der PTC-Widerstand, welcher bei Beginn der Bremsung einen sehr niedrigen Widerstandswert hat, einen hohen Stromstoß zulassen, welcher zur Beschädigung des Motors und des angetriebenen Aggregats führen kann. Ferner kühlt der PTC-Widerstand, falls sehr kurze Brcnis/eiten verlangt werden, nicht schnell genug wieder ab.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekannte Anordnung so zu gestalten, daß hohe Stromstöße bei Beginn der Bremsung vermieden werden, und daß sich dennoch kurze Bremszeiten und ein kräftiges Bremsmoment bis hin zu möglichst niedrigen Restdrehzahlen ergeben.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die in den Ansprüchen 1 oder 4 gekennzeichneten Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Im Gegensatz zur eingangs erwähnten bekannten Schaltung ist beim Gegenstand des Anspruchs 4 der PTC-Widerstand nicht direkt vom Ankerstrom durchflössen, sondern er bewirkt in Parallelschaltung zur Feldwicklung bei Beginn der Bremsung eine solche Schwächung des Feldes, daß wegen der dann sehr niedrigen EMK kein hoher Strom fließen kann. Durch die DE-PS 2 23 174 ist es bereits bekannt, bei der Bremsung IS von Koliektormotoren ohmsche Parallelwiderstände der Feldwicklung parallel zu schalten. Es handelt sich jedoch nicht um PTC-Widerstände mit besonders hohem positiven Temperaturkoeffizienten.

Durch das DE-GM 19 36 977 ist es bekannt, Bauelemente in Luftstrom des Motorlüfters zu kühlen, um konstante Ausgangstemperaturen zu erzielen. Von diesem Grundgedanken wird bei der Lösung nach Anspruch 2 Gebrauch gemacht

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiele erläutert

F i g. 1 zeigt ein Schaltungsbeispiel s.ur Abbremsung eines Universalmotors für Kettensägen.

F i g. 2 zeigt ein anderes Schaitungsbeispiel.
F i g. 3 zeigt Stromkennlinien, welche an einem gemäß Fig. 1 geschatteten Motor gemessen wurden.

In den Fig. 1 und 2 sind Universalmotoren dargestellt, welche einen Anker 1 und eine Feldwicklung 2 aufweisen, welche über Klemmen 3 und 4 an eine Wechselspannung angeschlossen sind. Die gemeinsam zu betätigenden Umschalter 5 und 6 sind voll ausgezogen in der Betriebsstellung und gestrichelt in der Bremsstellung dargestellt

In Fig. I wird der Anker 1 beim Bremsbetrieb über die in Umkehrrichtung geschaltete f-eldwicklung 2 und den NTC-Widerstand nach Trennung vom Netz kurzgeschlossen. In Fig.2 wird der Anker 1 beim Bremsbetrieb direkt über die in Umkehrrichtung geschaltete Feldwicklung 2 kurzgeschlossen. Gleichzeitig wird ein PTC-Widerstand 8 der Feldwicklung 2 parallel geschaltet.

Der NTC-Widerstand 7 ist so groß gewählt, daß der bei Beginn der Bremsung fließende Strom den zulässigen Wert nicht übsrschreitct Daraufhin ist seine thermische Kapazität, gemessen in |oule/^oK, so niedrig zu bemessen (kleines Volumen), daß er 90% seiner Endtemperatur spätestens nach Ablauf der halben Bremszeitdauer erreicht. Da der NTC-Widerstand im Bereich seiner Endtemperatur einen sehr niedrigen Widerstand hat, erzielt man nach gemilderter Anfangsbremsung eine intensivere Bremsung bis zu niedrigen Drehzahlen, welche dann durch die Reibung endgültig bis zum Stillstand gebremst werden.

Die vorteilhafte Wirkung des NTC-Widerstandes bo wird an Hand der Fig.3 erläutert, welche Kennlinien des Stromes I über der Bremszeit ι zeigt. Die Kennlinie 9 wurde an einem gemäß F i g. 1 geschalteten Motor zum Antrieb einer Kettensäge gemessen, jedoch bei kurzgeschlossenem NTC-Widerstand 7. Dabei ergeben h5 sich extrem hohe Ströme bei Beginn der Bremsung, welche ein Rundfeuer am Kollektor verursachten Nach Einschalten des NTC-Widerstandcs 7 ergab sich die Kennlinie 9. Der Maximnlstrom ist auf einen Wert vcr-

ringen, welcher für den Motor unschädlich ist. Die Bremszeit hat sich lediglich etwa verdoppelt. Hätte man statt dessen zur Strombegrenzung in bekannter Weise einen Festwiderstand in der Größenordnung des Kaltwiderstandes des NTC-Widerstandes eingeschaltet, hatte sich eine vielfach längere Bremszeit ergeben.

Der NTC-Widerstand wurde im Luftstrom des Universalmotors angeordnet, damit er nach Wiedereinschaltung des Motors schnell und rechtzeitig vor einer nächsten Bremsung wieder abkühlt

Wegen des erforderlichen schnellen Temperaturanstieges können infolge der ungleichmäßigen Erwärmung mechanische Spannungen im NTC-Widerstand entstehen. Damit diese nicht zur Zerstörung des NTC-Widerstandes führen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dessen Abmessungen senkrecht zu seiner Stromrichtung kleiner als 18 mm zu wählen.

Einen ähnlichen Stromverlauf wie die Kennlinie 10 in F i g. 3 erhält man mit .?iner Schaltung nach F i g. 2. Der PTC-Widerstand 8 hat zu Beginn der Bremsung einen niedrigen Widerstand und führt an der Feldwicklung 2 einen erheblichen Teil des Ankersiröms Vorbei. Wegen dieser Feldschwächung fließt ein verringe.'ier Ankerstrom. Nach kurzer Zeit hat sich der eine geringe Wärmekapazität aufweisende PTC-Widerstand nahezu auf seine Endtemperatur erwärmt und einen sehr hohen Widerstand angenommen. Dann können sich die Bremsströme im unteren Drehzahlbereich wieder voll ausbilden, da der gesamte Ankerstrom nunmehr auch als Erregerstrom wirksam ist.

Beispielsweise bei einer Kettensäge ist in gewissen Fällen eine möglichst schnelle Notbremsung erwünscht. Ein solcher Fall tritt ein, wenn die Kettensäge zurückschlägt in Richtung auf die Bedienungsperson. Um dann einen sofortigen Stillstand der Säge zu erreichen, kann eine zweite Schalteinrichtung vorgesehen sein, welche nur in seltenen Notfällen unabhängig von der ersten Schalteinrichtung vorzugsweise automatisch anspricht und eine Hochstrom-Bremsung bewirkt. Dabei ist entweder im Falle der Schaltung nach F i g. 1 der NTC-Widerstand üoerbrückt oder nach F i g. 2 der PTC-Widerstand unterbrochen.

Die Anwendung der Erfindung ist keineswegs auf in den Ausführungsbeispielen vorgesehene Universalmotoren beschränkt, sie ist ebensogut für Gleich- und Wechselstrommotoren geeignet. Eine Lösung unter Verwendung eines NTC-Widerstandes ist anwendb?r für Reihenschlußmotoren, Nebenschlußmotoren, fremderregte Motoren und permanentmagnetisch erregte Motoren, während die Schaltung nach Fi g. 2 mit einem PTC-Widerstand für Reihenschlußmotoren geeignet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Widerstandsbremsung eines Kollektormotors, mit einem Widerstand, der einen hohen Temperaturkoeffizienten und geringe Wärmekapazität aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein NTC-Widerstand (7) ist, über den der Anker in Reihenschaltung mit zumindest einem Teil der Feldwicklung, kurzschließbar ist, und dessen Widerstandswert und Wärmekapazität derart gewählt sind, daß er 90% seiner Maximaltemperatur nach höchstens 50% der Bremszeit vom Abschalten bis zum Stillstand des Kollektormotors erreicht

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der NTC-Widerstand (7) im Kühlluftstrom des Kollektormotors angeordnet ist.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des NTC-Wi<Serstandes (7) senkrecht zu seiner Stromrichtung kleiner als Ϊ3 mm sind.

4. Anordnung zur Widerstandsbremsung eines Kollektormotors mit einem PTC-Widerstand, der geringe Wärmekapazität aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker über eine Parallelschaltung aus dem PTC-Widerstand unfl zumindest einem Teil der Erregerwicklung kurzschließbar ist, und daß der Widerstandswert und die Wärmekapazität des PTC-Widerstandes derart gewählt sind, daß er 90% seiner Maximaltemperatur nach höchstens 50% der Bremszeit >om Abschalten bis zum Stillstand des Kollektormotors erreicht.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß -?ine zweite, von der ersten unabhängig betätigbare Schalteinrichtung vorgesehen ist, welche beim Bremsbeirieb den NTC-Widerstand (7) überbrückt bzw. den PTC-Widerstand (8) unterbricht.