DE2409780C2

DE2409780C2 - Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Ankerstroms eines über phasenanschnittgesteuerte Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotors

Info

Publication number: DE2409780C2
Application number: DE2409780A
Authority: DE
Inventors: Edward Herman Waynesboro Va. Dinger
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-03-06
Filing date: 1974-03-01
Publication date: 1985-10-31
Also published as: JPS5024725A; GB1466762A; US3812409A; DE2409780A1; CA959924A; JPS5411491B2

Description

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ein zweites Paar Thyristoren 24 und 26 unterteilt sind. gangen. Der zweite Eingang zum Summierungspunkt 44

Die Thyristorpaare der Brücke 18 werden selektiv erfolgt über eine Leitung 46, welche ein Signal führt, das

stromdurchlässig gemacht durch Zuführung eines ge- den Wert der S/jannung über dem Anker 20 von dem

eigneten Zündimpulses, welcher ihren einzelnen Zünd- Spannungsteilenietzwerk (Punkt 34) wiedergibt Auf ei-

elektroden aus einer Zündschaltung 28 zugeführt wird. 5 ner Ausgangsleitung 48 des Summierungspunkt es 44 er-

Wie in F i g. 1 dargestellt, werden die beiden Thyristoren scheint daher ein Signal, welches die algebraische Sum-

jedes Paars gleichzeitig gezündet me der Signale vom Sägezahngenerator 40 und vom

Die Thyristor-Zündschaltung 28 wird nicht im einzel- Spannungsteiler ist

nen gezeigt da ihre Einzelheiten keinen Bestandteil der Das Signal auf der Leitung 48 von dem Summierungsvorliegenden Erfindung bilden und viele solcher Zünd- io punkt 44 bildet einer· Eingang für eine Signalvergleichsschaltungen an sich bekannt sind. Prinzipiell ist die Thy- schaltung 50. Die Signalvergleichsschaltung 50 ist eine ristor-Zündschaltung 28 steuerbar, so daß sie dem richti- solche Schaltung eines Typs, welcher durch die Art der gen Paar von Thyristoren der Brücke 18 einen Impuls an Eingangssignale bestimmt ist Diese können entweder einer erwünschten Stelle in den jeweiligen Halbperi- Spannungssignale oder Stromsignale sein. Ein zweites öden der zugeführten Eingangswechselspannung zu- 15 Eingangssignal zur Signalvergleichsschaltung 50 erfolgt führt Der Punkt, an dem dieser Impuls zugeführt wird, über die Leitung 52 von einem Schleiferarm 54 eines kann eine Funktion einer geeigneten Handeinstellung Bezugspotentiometers 56. Das Bezugspotentiometer 56 sein oder kann durch irgendeinen anderen Betriebspa- wird noch im einzelnen nachstehend beschrieben und ^;st rameter des Motors in einer solchen Weise bestimmt über eine geeignete Spannungsquelle geschaltet, welche werden, daß mit der Änderung des Winkels, bei dem 20 hier zur Vereinfachung in Form eke:r Batterie 58 darge-Thyristoren gezündet werden, die dem Motoranker zu- stellt ist

geführte effektive Spannung verändert vnrd und die Das Ausgangssignal der Signalvergleichsschaltung 50 Drehzahl und die Stromstärke des Motors ebenfalls ent- wird über eine Leitung 60 der Thyristor-Zündschaltung sprechend geändert werden. 28 zugeführt Das Signal auf der Leitung 60 dient dazu, Es ist zu beachten, daß die Brücke 18 aus vier Thyri- 25 den Betrieb der Thyristor-Zündschaltung unabhängig stören besteht Sie unterscheidet sich hierin von der von der Anweisung durch deren normale Steuerung bis Brücke, die allgemein im Stand der Technik verwendet zu demjenigen Zeitpunkt zu hemmen, an dem das Signal wurde und aus zwei Thyristoren und zwei Dioden be- auf der Leitung 48 das Signal auf der Leitung 52 übersteht im Stand der Technik ist auch normale! weise eine steigt Das heißt, die Signalvergleichsschaltung 50 ver-Freilaufdiode vorgesehen, welche parallel zum Anker 30 gleicht zwei Signale auf den Leitungen 48 und 52 und geschaltet ist Grundsätzlich gestattet jedoch die VoU- liefert ein Signal an die Thyristor-Zündschaltung zur wegbrücke mit Verwendung von vier Thyristoren das Verhinderung des normalen Betriebs dieser Zündschal-Weglassen der im Stand der Technik bekannten Frei- tung bis zu dem Zeitpunkt, an dem das Signal auf der [ laufdiode und gestattet weiterhin das Bestehen einer Leitung 48 gleich oder größer ist als das Signal auf der || umgekehrten Spannung über dem Anker des Motors. 35 Leitung 52.

Si Eine geeignete Einrichtung ist zur Erfassung oder als Für den Fachmann ist hieraus ersichtlich, daß die re-

Hl Meßfühler für die Ankerspannung vorgesehen. In der sultierende Auswirkung des Summierungspunktes 44

|f dargestellten Ausführungsform ist diese Einrichtung als und der Schaltung 50 die Gesamtvereinigung -der auf

|| Spannungsteiler-Netzwerk gezeigt, welches parallel den Leitungen 42, 46 und 52 vorhandenen Signale ist

pf zum Ankei geschaltet ist und aus zwei Widerständen 30 40 Für die bevorzugte Ausführungsform ist diese Gesamt-

V- und 32 besteht Die beiden Widerstände 30 und 32 besit- vereinigung als ein zweistufiger Vorgang dargestellt

^:fi zen normalerweise einen hohen Widerstaüdswert, um Die resultierende Auswirkung könnte auch in einer ein-

■ J das Auftreten irgendeines merklichen Stroms durch die- zigen geeigneten Summierungsschaltung er/eicht wer-.;' se Widerstände zu verhindern. Andererseits sind sie so den, deren Ausgang dann dem Ausgan^ssignal t:ntspre- ;> bemessen, daß an ihrem Verzweigungspunkt 34 ein Si- 45 chen würde, welches auf der Leitung 60 der abgebildebj gnal erscheint welches proportional zur Spannung über ten Ausführungsform erscheint.

fv dem Anker ist. Vor dem Beginn einer ausführlichen Beschreibung

p- Wie in F i g. 1 gezeigt, ist eine Phasenschieberschal- der Arbeitsweise der Erfindung gemäß der Darstellung

;.;_; tung 36 über die Wechselspannungsquelle 10 geschaltet, in F i g. 1 werden zunächst die Kurvenabbildungen nach

um auf der Leitung 38 ein Ausgangssignal zu liefern, 50 Fig.2 bis 5 und ihre Beziehung zu der Schaltung nach

: ί welches eine vorgegebene Phasenverschiebung bezug- F i g. 1 erläutert Die F i g. 2 zeigt zunächst die Kurven-

■ lieh der Phase der Spannungsquelle 10 anzeigt Die Pha- form der vollweggleichgerichteten Spannung (V_s) der ;_: senschieberschaltung 36 kann irgendeine der an sich Quelle 10. Dieser Abbildung überlagert ist ein schraf- ':. bekannten Schaltungsarten sein, einschließlich Wider- fierter Bereich, welcher eine typische Spannung über

', stands-Reaktanz-Netzwrke. Vorzugsweise wird jedoch 55 der Ankerwicklung 20 darstellt Die Einfügung der volleine solche Schaltung verwendet, wie sie in der DE-OS ständig aus Thyristoren bestehenden Brücke 18 gestat- ; 23 47 030 beschrieben ist tet das Auftreten einer negativen Spannung über dem ; Das Signal auf der Leitung 38 bildet ein Eingangssi- Anker und gewährleistet daß ein Zeitraum vorhanden ί gnal für einen geeigneten Rampenfunktions- oder Säge- ist, in dem der Ankerstrom Null ist, um hierdurch eine \ f zahngenerator 40, und gemäß der bevorzugten Ausfüh- 60 wahre Anzeige der Gegen-EMK des Motors zu erhal- ; ■' rungsform der vorliegenden Erfindung dient dieses Si- ten. Die Gegen-EMK ist als der horizontal Teil des ί gnal dazu, den Betrieb des Sägezahngenerators an ei- schraffierten Bereichs in F i g. 2 dargestellt und ist be-I,■; nem vorgeschriebenen Punkt in jeder Halbperiode der zeichnet mit V_em/.

Spannung der Quelle 10 auszulösen mit einer Frequenz, Ein scharfer Ans'ieg im letzteren Teil jeder Halbpe-

welche doppelt so groß ist, wie die Frequenz der Span- 65 riode ist beispielsweise für die erste Halbperiode am nungsquelle 10. Das Ausgangssignal des Sägezahngene- Punkt A gezeigt und ist der Punkt, an dem ein Thyristor rators 40 erscheint auf der Leitung 42 und bildet einen gezündet wird, um die Spannung von der Brücke an den Eingang zu einem Summierungspunkt 44 mit zwei Ein- Anker zu legen. In F i g. 2 erfolgt dieses Zünden bei etwa

Motordrehzahl in Prozent

Zündwinkel für 150% der Nennstromstärke des Ankers

60°
70°
80°
90°
100°

ι ο

ι s

120" innerhalb der Halbperiode oder in den auf diesem Gebiet gebräuchlichen Ausdrücken ausgedrückt beträgt der Zündwinkel etwa 60°.

F i g. 3 zeigt typische Kurvenformen des Ankerstroms für einen gegebenen Motor, wobei die Spannung nach F i g. 2 zugeführt wird. Die mittlere Kurve wurde mit /, bezeichnet und zeigt die Stromstärke, welche bei einem Zündwinkel von etwa 60° auftreten würde. Die größere mit /,' bezeichnete Kurve stellt den Strom dar, welcher in gleichem Motor bei einem geringfügig größeren Zändwinkel, beispielsweise 70° liegt. Die kleinere Kurvenform Ig" würde im Falle eines kleineren Zündwinkels von beispielsweise 50° auftreten.

Es wird erneut Bezug genommen auf die Fig. 1. Wie dort ausgeführt, ist das Potentiometer 56 einstellbar, um ein Bezugssignal auf der Leitung 52 zu erhalten. Dieses Potentiometer ist so eingerichtet, daß es ein Bezugssignal liefert, welches dem Wert für einen vorgegebenen Zündwinkel zur Erzielung des erwünschten Anker-Stroms entspricht. Es wird einstellbar gemacht, da ver- schiedene Motoren verschiedene Betriebskenndaten besitzen. Typischerweise können Motoren unabhängig von ihrer Größe in die drei grundlegenden Kategorien von Motoren eingeteilt werden, welche niedrige, mittlere und hohe Induktivität besitzen. Für einen gegebenen 2s Motor besteht ein Zündwinkel, welcher als Funktion der Motordrehzahl programmiert werden kann. Diese bekannte Kennlinie eines Motors ist durch die nachstehende Tabelle veranschaulicht, in der der prozentuale Anteil der vollen Nenndrehzahl mit den Zündwinkeln verglichen wird, welcher zur Erzielung eines erwünschten prozentualen Anteils des Nennstroms, beispielsweise 150%, erforderlich ist.

30

35

40

45

Die Werte in der obigen Tabelle können als typisch für einen Motor mit mittlerer Induktivität betrachtet werden. Ein Motor mit hoher Induktivität könnte bei einer gleichen Art der Tabelle einen um 5 bis 10° größeren Zündwinkel für jede der angegebenen Prozentual- anteile der Nenndrehzahl erfordern. Ein Motor mit niedriger Induktivität könnte einen um 5 bis 10° verminderten Zündwinkel erfordern. Die Einstellung auf dem Potentiometer stellt daher ein Grundprogramm für den verwendeten Motor dar. Dieses Programm, d. h. d^;e Einstellung des Potentiometers, entspricht dann einem vorgegebenen prozentualen Anteil der Nennstromstärke bei einer vorgegebenen Drehzahl Typischerweise ist dies ein Wert von 15% der Nennstromstärke bei Stillstand oder Drehzahl Null des Motors. Alternativ zu dem gezeigten unendlich variablen Potentiometers 56 könnte ein System zum Betrieb mit einer begrenzten Zahl von Motoren ein mit Abgriffen versehenes Potentiometers enthalten, so daß dann eine vorgegebene Zahl von Einstellwerten verfügbar ist. Beispielsweise könnte ein solcher Einsteilwert jeweils für Motoren mit niedriger, mittlerer und hoher Induktivität vorgesehen werden.

Die F i g. 4 zeigt die Auswirkung der Änderungen der

Induktivität verschiedener Motoren. Hier besitzen die drei Kurven für die Stromstärke alle den gleichen mittleren Wert, der beispielsweise 150% des vollen Nennwertes der Stromstärke für Vollast sein kann. Die mittlere Stromkurve ist mit /, bezeichnet und stellt die Stromstärke dar, welche bei einem Motor mit mittlerer Induktivität bei einem Zündwinkel von etwa 60° vorhanden ist. Ein Motor mit hoher Induktivität würde beispielsweise einen Zündwinkel von 70° erfordern, um die gleiche Stromstärke zu erzielen, wie dies durch die Kurve /,' dargestellt ist. In ähnlicher Weise könnte beispielsweise ein Motor mit niedriger Induktivität nur einen Zündwinkel von 50° erfordern, um den gewünschten Anteil der Nennstromstärke gemäß der Kurve I," zu erzielen.

Der Sägezahngenerator 40 nach F i g. I ist so programmiert, daß er ein Signal liefert, welches zu dem Zeitpunkt innerhalb der Halbperiode für den Betrieb gleich dem Signs! vom Bczügspoieniiöiricici 56 isi, bei dem der richtige Thyristorzündwinkel zur Erzielung der oben beschriebenen Stromstärke erhalten wird. Das heißt, unter Annahme der Verwendung eines Motors mit mittlerer Induktivität, welche 150% der Nennstromstärke bei einem Zündwinkel von 60° im Stillstand erreicht, wäre dann der Sägezahngenerator so ausgelegt, daß er ein Signal mit einer Amplitude gleich der Amplitude vom Potentiometer 56 an einem Punkt in dem Betriebszv"<Uus liefert, der einem Zündwinkel von 60° entspricht (an einem Punkt von 120° in der Halbperiode). Dieser Gesichtspunkt ist in F i g. 5 abgebildet, in welcher die horizontale Linie »RET« das Signal vom Potentiometer 56 auf der Leitung 52 zeigt. Die geneigte Linie 5 stellt das Signal von dem Sägezahngenerator 40 dar, welches etwa bei 30° in der Halbperiode, wie zuvor erläutert, durch das Signal auf der Leitung 38 von der Phasenschieberschaltung 36 ausgelöst wird. Das Ausgangssignal des Sägezahngenerator« steigt mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit an. so daß der Wert des Signals auf der Leitung 42 gleich dem Wert des Bezugssignals auf der Leitung 52 an dem richtigen Zündwinkcl für den Stillstandszustand und den verwendeten Motor ist Im vorliegenden Beispiel erfolgt diese Schnittstelle am Punkt B und dieser repräsentiert einen Thyristorzündwinkel von 60°. Wenn ein Motor mit niedriger Induktivität verwendet würde, würde dann das Bezugspotentiometer 56 so eingestellt, daß es ein geringfügig größeres Bezugssignal abgibt und der Schnitt der beiden Kurven würde zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, beispielsweise an einem Punkt von 130° in der Halbperiode (Zündwinkel 50°). Wenn andererseits ein Motor mit einer hohen Induktivität verwendet würde, dann würde das Bezugspotentiometer so eingestellt, daß es ein kleineres Bezugssignal erzeugt, und der Schnitt würde zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen. In dem hier verwendeten Beispiel wäre diese Schnittstelle dann bei 110° in der Halbperiode (Zünd winkel 70°).

Es wird erneut auf die F i g. 1 Bezug genommen. Die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung ist die folgende. An einem Zeitpunkt in jeder Halbperiode, welcher durch die Phasenschieberschaltung 36 bestimmt wird, wird auf der Leitung 38 ein Signal erzeugt, um den Betrieb des Sägezahngenerators 40 auszulösen, welcher dann ein erstes Eingangssignal an den Summierungspunkt 44 liefert Das zweite Eingangssignal zum Summierungspunkt 44 ist das Signal auf der Leitung 46 und dieses ist proportional der Ankerspannung. Das Signal auf der Leitung 46 wird in seinem Maßstab richtig eingestellt, in einer solchen Weise, daß bei einem mit höhe-

rer Drehzahl als Stillstand oder Drehzahl Null laufenden Motor der Summierungspunkt 44 das Signal auf 46 zum Sägezahngeneratorsignal auf der Leitung 42 hinzu addiert. Das Signal auf der Leitung 48 wäre daher größer als das Ausgangssignal des Generators 40 und der Zeitpunkt, an dem die Signalvergleichsschaltung die Thyristor-Zündschaltung 28 freigeben würde, würde frühfei' Hegen. In der Fig.5 ist diese Auswirkung als Linie S" gezeigt, welche die Bezugssignallinie an einem Punkt D schneidet, der zeitlich früher liegt als der Punkt B. Die Gesamtauswirkung besteht darin, daß die Thyristoren der Brücke frühzeitiger in der Halbperiode gezündet werden und dem Anker 20 eine größere effektive Spannung zugeführt wird, um den Ankerstrom konstant zu halten. Wenn umgekehrt der Motor durch seine Last in der rückläufigen Richtung angetrieben wird, dann wird das Signal auf der Leitung 46 von dem rampenförmig verlaufenden Signal des Sägezahngenerators subtrahiert und der Wert des Signals auf der Leitung 48 wird vermindert, wie dies durch eine Linie S" in der F i g. 5 gezeigt ist. In diesem Falle tritt die Freigabe der Thyristor-Zündschaltung 28 zu einem späteren Zeitpunkt ein, es wird eine geringere effektive Spannung angelegt, und der Ankerstrom wird erneut konstant gehalten. Bei jeder Betriebsgeschwindigkeit im Vorwärtslauf oder Rückwärtslauf und innerhalb des Nenndrehzahlbereiches wird auf der Leitung 46 ein Signal entsprechend der Gegen-EMK am Punkt 34 (Fig. 1) zu dem SummierungSF'unkt 44 geführt, um den Freigabezeitpunkt der Zündschaltung 28 in der richtigen Richtung und mit einem richtigen Größenwert nachzuführen, um den Ankefstrom im wesentlichen konstant zu halten.

Wie bereits ausgeführt, verwendet die bevorzugte Ausführungsform eine vollständig mit Thyristoren ausgestattete Brücke nach F i g. 1. Zusammengefaßt ist eine

SGiCiic VOiiSiaiiuigc ΓΠΐΐ ι iiynStOfcTI ucSiüCiCic oFuCkc io

erwünscht, um zu gewährleisten, daß der Strom in jeder Halbperiode vollständig gelöscht wird. Es ist jedoch festzustellen, daß für eine gegebene Motordrehzahl eine wahre Gegsn-EMK und ein Zündwinkel für die Thyristorzündwinkel besteht, welcher die Strombegrenzung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht. Wenn für eine gegebene Gegen-EMK des Ankers der Zündwinkel vergrößert wird, dann wird der Ankerstrom so lange vom Widerstand und der Induktivität des Ankers abhängen, wie der Strom, wenn auch nur für eine kurze Zeitdauer, während jeder Halbperiode gelöscht wird. Wenn jedoch einmal der Ankerstrom kontinuierlich wird, dann beeinflußt die Induktivität des Ankers nicht mehr die Steigerung des Stroms bei einer Steigerung der effektiven Spannung, und der Strom wird bedeutend empfindlicher bezüglich Vergrößerungen des Zündwinkels der Thyristoren. Weiterhin ist die Spannung am Punkt 34 der F i g. 1 nicht mehr eine wahre Entsprechung der Gegen-EMK des Motors, wenn einmal der Ankerstrom kontinuierlich wird, da jetzt eine Komponente gemäß einem Spannungsabfall IR vorhanden ist, und die Genauigkeit des Systems gemäß der vorstehenden Erfindung ist ernsthaft beeinträchtigt

Es ist ebenfalls zu beachten, daß in der bevorzugten Ausführungsform eine Phasenschieberschaltung 36 verwendet wird, um die Auslösung des Sägezahngenerators vor einem vorgegebenen Zeitpunkt in dem Betriebszyklus auszusehiießen. Diese Verzögerung schließt die Möglichkeit aus, daß die Zündung eines Thyristors irgendwo in dem vorgegebenen frühen Teil des Zyklus oder der Periode erfolgt In bestimmten Fällen, beispielsweise wenn der Motor mit einer relativ hohen Drehzahl arbeitet, würde das Vorhandensein einer Gegen-EMK des Motors, welche größer ist als die Leitungsspannung, eine Vorspannung des Thyristors in Gegenrichtung erzeugen und dessen Zündung ausschließen, wenn die Zündschaltung einen Versuch zur Zündung der Thyristoren zu einem frühen Zeitpunkt der halbperiode versuchen würde. Dies ist am besten aus dem nachstehenden Beispiel ersichtlich. Es sei zu nächst angenommen, daß der Motor in einem stationä ren Zustand läuft und die Thyristoren bei etwa 100° gezündet werden. Als nächstes sei angenommen, daß die Thyristor-Zündschaltung so eingerichtet ist, daß sie eine solche Größe der Drehzahlsteigerung anweist, daß die Thyristor-Zündschaltung normalerweise vollständig vorverlegt würde, und daher die Forderung eingeführt würde, daß die Thyristoren während der vollen Dauer von 180° für eine Halbperiode zünden. Da die im Stand der Technik übliche Zündschaltung nur einen Impuls an die Thyristoren zur Auslösung ihres Stromdurchlasses abgibt und nicht ein Signal auf dem Thyristorgitter beibehält, ist es leicht ersichtlich, daß bei Vorhandensein einer ausreichend hohen Gegen-EMK des Ankers zur Vorspannung der Thyristoren in Gegenrichtung der zu geführten Teil Impuls keine Auswirkung besitzen würde und daß der Thyristor nicht zünden würde. Der Motor würde dann mit einer Verlangsamung beginnen und das Problem noch verstärken und eine Korrektur könnte normalerweise erst zu einem solchen Zeitpunkt erreicht werden, an dem die Gegen-EMK des Motors praktisch Null wäre. Daher ist die Einfügung einer Phasenschieberschaltung 36 zur Gewährleistung einer vorgegebenen Mindestverzögerung der Zündung in jeder Halbperiode ein höchst erwünschtes Merkmal.

Die vorstehende Beschreibung der Erfindung wurde unter Erörterung der Signalwerte vorgenommen. Wie zuvor erwähnt, können die Signale entweder Spannungssignale oder Stromsignale sein, und die Abbildung nach F i g. 1 würde normalerweise auf Spannungssigna- Ie angewendet Es liegt jedoch ohne weiteres im übli chen Können des Fachmanns, diese Signale in Stromsignale umzuwandeln und für diesen Fall ist die F i g. 6 vorgesehen, welche eine angemessene Signalvergleichsschaltung bei Verwendung von Stromsignalen enthält Die F i g. 6 zeigt einen Stromkomparator einschließlich eines Paars von Transistoren 70 und 72, welche vorzugsweise aufeinander angepaßte elektrische Kenndaten besitzen. Vorzugsweise sind die Transistoren 70 und 72 auf einem einzelnen monolithischen Substrat hergestellt

so und bilden einen Teil einer integrierten Schaltung. Die Bas?n der beiden Transistoren sind miteinander verbunden, und es wird dort eine gemeinsame Spannung zugeführt Die Basis des Transistors 72 ist in einer Rückkopplungsanordnung mit ihrem Kollektor verbunden, weiche bewirkt, daß sich der Gesamtstrom in dem Transistor auf die Basis und den Kollektor gemäß der Stromverstärkung im Transistor aufteilt In jeder der Kollektorzuleitungen der beiden Transistoren 70 und 72 ist ein Widerstand 74 bzw. 76 vorgesehen. Diese Widerstände dienen zur Einstellung der Amplitude oder Maßstabeinstellung des Stroms. Gewünschtenfalls können diese variabel gestaltet werden, so daß der Arbeitspunkt der Schaltung verändert werden kann. Die Emitter der beiden Transistoren sind mit einer gemeinsamen Sammel- leitung oder Masse verbunden. Ein Anschluß 78 ist mit dem freien Ende des Widerstandes 74 verbunden, dessen zweiter Anschluß 80 mit dem freien Ende des Widerstandes 76 verbunden ist

Bei der Anwendung dieser Schaltung auf die Ausführungsform nach F i g. 1 würde am Anschluß 78 das Signal auf der Leitung 48 und am Anschluß 80 das Signal auf der Leitung 52 zugeführt. Der Transistor 72 würde daher praktisch einen stationären Kollektor-Emitterstrom besitzen. Der Transistor 70 würde ein Kollektor-Emitterstrom besitzen, welcher sich gemäß dem Wert des zugeführtert Signals ändert Wenn der Strom in dem Kollektor-Emitictfkreis des Transistors 70 kleiner ist als der gleiche Strom im Transistor 72, dann ist der Transistor 70 gesättigt, und es ist praktisch keine Spannung am Kollektor vorhanden. Diese kann am Anschluß 82 nach Fig.6 erkannt werden. Wenn jedoch der Kollektor-Emitterstrom des Transistors 70 den entsprechenden Strom des Transistors 72 übersteigt, wird der Transistor 70 aus dem Sättigungsbereich herausgezogen, und es ist ersichtlich, daß dann Spannung an seinem Kollektor beginnt anzusteigen. Dieser Spannungsanstieg kann verwendet werden, um einen passenden Impulsgenerator auszulösen oder zu triggern, beispielsweise einen Monovibrator 84, dessen Ausgang zur Freisetzung der Thyristor-Zündschaltung 28 verwendet werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 rungssignal aus einem der Ankerspannung des Motors Patentansprüche: proportionalen Signal und einem mif Hilfe eines Phasenschiebers gegenüber der Speiscwechselspannung

1. Schaltungsanordnung zur Begrenzung des An- phasenversehobenen Signa! mit der Frequenz und Kurkerstroms ernes über phasenanschnittgesteuerte s venform der speisenden Wechselspannung. Die bekann-Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotors in Ab- te Strombegrenzungsschaitung soll den Ankerstrom des hängfgkeit von einem der Zündschaltung der Steuer- Gleichstrommotors über den vollen Drehzahlbereich barea Gleichrichter zugeführten Begrenzungssignal, auf einen voibestimmten Wert begrenzen können. Dies das durch Oberlagerung aus einem der Ankerspan- soll durch geeignete Auswahl der Bauelemente in der Rung des Motors proportionalen ersten Signal und io Strombegrenzungsschaitung erreicht werden. Diese einem von der Frequenz und Phase der Wechsel- Bauelementauswahl gilt jedoch nur für jeweils einen stromquelle abhängigen zweiten Signal veränderIi- einzigen Motortyp. Darüberhinaus ist es infolge der Eincher Amplitude gebildet ist und den jeweiligen weggleichrichterspeisung bei der bekannten Anord-Zündwinkel auf einen Wert begrenzt, daß höchstens nung nicht möglich, den Anker des Gleichstrommotors ein Ankerstrom maximal zulässiger Größe fließt, 15 mü einer entgegengesetzten Betriebsspannung zu bedadurch gekennzeichnet, daß bei einer aufschlagen.

durch die phasenanschnittgesteuerten Gleichrichter Zum anderen ist es allgemein bekannt, einen Gieich-

(21, 22, 24, 26) vorgenommenen VoUweggleichrich- strommotor über eine Vollweggleichrichterbrücke mit

tung das die doppelte Frequenz der Wechselstrom- einer Wechselstromquelle zu verbinden. Zur Steuerung

quelle (10) aufweisende zweite Signal (an der Lei- 20 der dem Motor zugeführten Spannung kann die Brücke

tung 42) eine,- zu einem vorgegebenen Zeitpunkt wenigstens zwei steuerbare GJeichriehter oder Thyri-

nach Beginn jeder Halbperiode der Wechselstrom- stören in den beiden hauptstromführenden Zweigen

quelle einsetzenden rampenförmigen Verlauf hat aufweisen.

und daß das der Zündschaltung (28) zugeführte Be- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine grenzungssignal (an der Leitung 60) durch Vergleich 25 Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Ankerstroms der überlagerten ersten und zweiten Signale (an der der gattungsgemäßen Art unter Berücksichtigung unLeitung 48) mit einem einstellbaren, unterschiedliche terschiedlicher Motort>pen an eine VoIIweggleichrich-Motortypen berücksichtigenden Bezugssignal (an terspeisung des Gleichstrommotors anzupassen,
der Leitung 52) gewonnen wird. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Pa-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit ei- 30 tentanspruchs 1 gelöst Die beanspruchte Lösung bener von der Wechselstromquelle gespeisten Phasen- rücksichtigt zusätzlich zu den Beziehungen zwischen schieberschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß zur dem Zündwinkel der steuerbaren Gleichrichter, dem Erzeugung des zweiten Signals eii der Phasenschie- Ankerstrom, der Motordrehzahl und der Gegen-EMK berschaltung (36) nachgesthaheter Sägezahngene- auch noch die konstruktiven Kenneigenschaften des rator (40) vorgesehen ist 35 Motors, beispielsweise offene oder geschlossene Kon-

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, struktion, die An des Isolationssystems und die Grunddadurch gekennzeichnet, daß das aus dem ersten drehzahl des Motors. Da der für die Begrenzung der und zweiten Signal gebildete Überlagerungssignal Stromstärke erforderliche Zündwinkel eine Funktion und das Bezugssignal Stromsignale sind und daß ei- der Betriebsdrehzahl ist und weiterhin bekanntlich die ne Einrichtung (50) zum Vergleich dieser Signale ein 40 Gegen-EMK oder Ankergegenspannung proportional Paar von Transistoren (70, 72) mit einander ange- der Motordrehzahl ist, kann der Zündwinkel der steuerpaßten elektrischen Kenndaten aufweist und den baren Gleichrichter auf der Basis der auftretenden Ge-Basisanschlüssen der beiden Transistoren (70,72) ei- gen-EMK des Motors und der als Bekannt vorausgene gemeinsame Spannung zugeführt ist setzten Motorkenneigenschaften gesteuert werden.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorste- 45 Bevorzugte Weiterbildungen und zweckmäßige Aushenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen geGleichrichter eine Vollweggleichrichterbrücke (18) kennzeichnet

mit jeweils einem steuerbaren Gleichrichter (21,22, Die Erfindung soll im folgenden an Hand von Zeich-

24,26) in jedem Zweig der Brücke bilden. nungen beispielshalber erläutert werden. Es zeigt

50 F i g. 1 eine schematische Darstellung einer nach der

Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Ankerstroms eines Gleichstrommotors,

F i g. 2 bis 5 auf die gleiche Zeitbasis bezogene Signal-Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanord- verlaufe, die zum besseren Verständnis der erfindungsnung zur Begrenzung des Ankerstroms eines über pha- 55 gemäßen Schaltungsanordnung dienen, und
senanschnittgesteuerte Gleichrichter gespeisten Fig.6 ein ausführliches Schaltbild einer möglichen Gleichstrommotors in Abhängigkeit von einem der Ausführungsform einer in der Darstellung nach F i g. 1 Zündschaltung der steuerbaren Gleichrichter zugeführ- enthaltenen Signalvergleichsschaltung,
ten Begrenzungssignal gemäß dem Oberbegriff des Pa- Die Fig. 1 zeigt eine Wechselspannungsquelle 10, tentanspruchs 1. 60 über die eine Voliweg-Dioden-Gleichrichterbrücke 12 Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der GB- geschaltet ist, deren Ausgang gleichgerichtete Wechsel-PS 1069577 bekannt. Die dort beschriebene Strombe- Stromleistung an die Feldwicklung 16 eines Gleichgrenzungsschaltung ist für einen Einweggleichrichter- strom-Nebenschlußmotors 14 liefert. Eine zweite Vollbetrieb ausgebildet, bei dem der Anker des Gleich- weg-Gleichrichterbrücke 18 ist ebenfalls über die Strommotors über einen einzigen steuerbaren Gleich- 65 Wechselspannungsquelle 10 geschaltet und ihr Ausgang richter mit der Wechselstromquelle verbunden ist. Das wird einer Ankerwicklung 20 des Motors 14 zugeführt, der Zündschaltung dieses steuerbaren Gleichrichters Die Brücke 18 besteht vorzugsweise aus vier Thyristozugeführten Strombegrenzungssignal ist ein Überlage- ren, weiche in ein erstes Paar Thyristoren 21 und 22 und