DE2658712A1

DE2658712A1 - Impulsueberwachungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE2658712A1
Application number: DE19762658712
Authority: DE
Inventors: John Morton; Stockport Romiley; Keith Drummond Stevens
Original assignee: Cableform Ltd
Current assignee: Cableform Ltd
Priority date: 1975-12-24
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1977-07-14
Also published as: US4119898A; IT1065564B; SE7614495L; FR2336824A1; GB1531490A

Description

PFENNING -MAAS · SEILER · MEINIG

LEMKE · SPOTT

	Ihre Nachricht vom Your letter of	PATENTANWÄLTE • MÜNCHEN · AUGSBURG	Unser Zeichen Our reference	J. Pfenning, Dipl.-lng. ■ Berlin Dr. I. Maas, Dipl.-Chem. · München H. Seiler, Dipl.-lnq. ■ Berlin
BERLIN		* 3.	ME/WE/ST
Patentanwälte ■ CMdenburgallee 10 - D 1000 Berlin 19 82626			K. H. Meinig, Dipl.-Phys. · Berlin J. M. Lemke, Dipl.-lng. ■ Augsburg Dr. G.Spott. Dipl.-Chem. ■ München BÜRO BERLIN: Oldenburgallee 10 D1000 Berlin 19 telefon: D30/ 304 55 21 /304 55 22 Telegrammadresse: Seilwehrpatent
Anmelder: CABLEFORM LIMITED Green Lane, Romiley Stockport, Cheshire Großbritannien		Berlin Date
Ihr Zeichen Your reference	22. Dezember 1976

Impul s üb erwachungs vor ri chtungen

Die Erfindung "bezieht sich, auf Überwachungsvorrichtungen zur Überwachung von Hauptschlußelektromotoren.

Hauptschlußelektromotore haben derartige Charakteristiken, daß sie zum Überdrehen veranlaßt werden können, wenn sie mit geringen Belastungen arbeiten. Dieses Problem kann durch die Hinzufügung einer Nebenschlußfeldwicklung zur Erzeugung eines Kompoundmotors beseitigt werden.

Bisher wurden Motorüberwachungsvorrichtungen entwickelt, bei denen ein Thyristor abwechselnd leitend und nichtleitend gemacht wird, um Gleichstromimpulse zu dem Motor zu leiten, wobei die dem Motor zugeleitete Energie durch das

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Einstellen der Impulsfrequenz und/oder der Impulsdauer, d.h. des Tastverhältnisses der Impulse überwacht wird.

Hauptschlußmotore sind zur Steuerung durch Gleichstromiiberwachungsvorrichtungen ideal geeignet, jedoch wenn eine Webenschlußwicklung zur Vermeidung eines Überdrehens infolge einer geringen Belastung hinzugefügt wird, treten zwischen den Feldwicklungen während der Impulsgabe Übertragungseffekte auf. Eine als Ergebnis der vorhandenen Feldwicklung erzeugte rückwirkende elektromotorische Kraft kann auch eine Kommutierung des Hauptthyristors bewirken.

Es ist ein Ziel der Erfindung, die vorbeschriebenen, bei Hauptschlußmotoren auftretenden Probleme au beseitigen oder zu verringern.

Gemäß der Erfindung ist eine Überwachungsvorrichtung für einen Hauptschlußelektromotor geschaffen, die eine Vorrichtung zur Zuleitung von Gleichstromimpulsen zu dem Motor, eine Vorrichtung zur Überwachung des !Tastverhältnisses der zu dem Motor geleiteten Impulse, eine Vorrichtung zur Ermittlung des durch den Motor fließenden Stromes und eine Vorrichtung zur Verringerung des maximalen Tastverhältnisses hat, mit dem der Motor beaufschlagt werden kann, wenn der Motorstrom unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt.

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Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Verringerung des maximalen Tastverhältnisses wirksam, um das maximale Tastverhältnis proportional zu dem Motorstrom einzustellen, wenn der Motorstrom sich unterhalb des vorbestimmten Grenzwertes befindet.

Die Vorrichtung zur Verringerung des Tastverhältnisses kann einen durch ein von dem Motorstrom abhängiges Signal gesteuerten Transistor haben, wobei der Transistor den Strom durch einen Widerstand überwacht, dessen Potentialdifferenz als Eingang für die Überwachungsvorrichtung für das Tastverhältnis verwendet wird.

In einem Ausführungsbeispiel hat der Widerstand die Wicklung eines Potentiometers, dessen Schleifer mit der Überwachungsvorrichtung für das Tastverhältnis verbunden ist.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Widerstand ein festohmiger Widerstand,und ein Potentiometer ist mit seiner Wicklung quer zu einem festen Potential angeschlossen vorgesehen, wobei das Potential quer über den Widerstand auftritt und das Potential an dem Schleifer des Potentiometers abwechselnd über entsprechende Dioden dem Eingang der Überwachungsvorrichtung für das Tastverhältnis zugeleitet wird.

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.G.

Der Motorstrom kann durch Bestimmung des Potentials festgestellt werden, das quer über einen niederonmigen Widerstand in Reihe mit dem Motor entsteht.

Im nachfolgenden sind mit Bezug auf die Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung sind:

Fig.1 ein Diagramm, das den Betrieb des Hauptschlußelektromotors zeigt, wenn er in üblicher Weise und gemäß der Erfindung überwacht wird,

Pig.2 ein Schaltkreis einer Überwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.3 und 4 Diagramme, die den Betrieb der Überwachungsvorrichtung der Fig.2 zeigen,

Fig.5 ein Schaltbild, das eine Abwandlung zeigt, die für die in Fig.2 gezeigte Überwachungsvorrichtung ausgeführt werden kann,und

Fig.6 und 7 Diagramme, die den Betrieb der abgewandelten Ausführungsform der Fig.2 und 5 zeigen.

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Das Diagramm der Fig.1 zeigt das Vernaltnis zwischen dem Motorstrom in einem Hauptschlußmotor, der Drehzahl (Kurve 1) und des Drehmoments (Kurve 2). Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, kann die Motordrehzahl bei niedrigem Motorstrom und niedrigen Belastungen scharf ansteigen. Um ein mögliches Überdrehen zu vermeiden, ist es erwünscht, das Strom/Drehzahlverhältnis so abzuwandeln, daß es bei Motorströmen unterhalb eines vorbestimmten Motorstroms I der Kurve 3 statt der Kurve 1 folgt, und die in Pig.2 gezeigte Überwachungsvorrichtung schafft diese Abwandlung.

Gemäß Fig.2 ist die dargestellte Überwachungsvorrichtung in einem ersten Abschnitt I mit einer Batterie, einem Hauptschlußmotor und mit einem Gleichstromthyristorschalter, in einen zweiten Abschnitt II für die Überwachung des Gleichstromschalters , in einen dritten Abschnitt III zur Erzeugung eines Auslösesignals für den Abschnitt II und in einen vierten Abschnitt IV zur Abwandlung des Auslösesignals bei Bedingungen mit geringem Motorstrom aufgeteilt.

Der Abschnitt I arbeitet in einer Weise, die in der GB-PS 1 328 800 beschrieben ist,und er bringt Gleichstromimpulse zu einem Hauptschlußmotor mit einer Feldwicklung 4 und einer Ankerwicklung 5· Die Impulsgabe wird durch einen Hauptthyristor 6 und einen Kommutierungsthyristor 7 überwacht, deren Gates aus dem Abschnitt II außer Phase liegende

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Rechteckwellenimpulszüge aufnehmen. Ein Widerstand 8 mit einem geringen Ohmwert ist mit dem Motor und dem Thyristor in Reihe geschaltet.

Der Abschnitt II wird betrieben, um die Impulszüge zu den Thyristoren 6 und 7 zu leiten, um so Gleichstromimpulse für den Motor zu erzeugen, deren Tastverhältnis von dem Auslösesignal aus dem Abschnitt III abhängt. Der Abschnitt II begrenzt auch den maximalen Strom durch den Motor in der Weise, wie dies in der GB-PS 1 330 131 beschrieben ist.

In dem Abschnitt III wird das Auslösesignal von dem Schleifer 9 eines Potentiometers mit einer Wicklung 10 abgeleitet. Der Potentiometer kann beispielsweise durch einen !"ußschalters eines durch den Motor getriebenen Fahrzeuges gesteuert werden. Das maximale Auslösesignal ist auf das Potential beschränkt, das quer über der Wicklung 10 auftritt, das seinerseits von dem Strom abhängt, der durch die Wicklung aus dem Abschnitt IV geht.

Der Abschnitt IV hat ein im Gleichgewicht stehendes Transistorpaar 11 und 12 sowie einen dazwischen angeordneten Transistor 13 und einen AusgangstransistD3? 14. Jeder der Transistoren ist durch entsprechende Vorschaltwiderstände zwischen eine positive Schiene 15 und eine Schiene 16 geschaltet. Die Schiene 16 ist mit einer Stelle zwischen dem

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Thyristor 6 und dem Widerstand 8 im Abschnitt I verbunden. Der Emitter des Transistors 14 ist mit der Schiene 16 über die Wicklung 10 des Potentiometers verbunden. Die Basis des Tiansistors 11 ist über einen Widerstand 17 mit einer Stelle zwischen dem Widerstand 8 und dem negativen Pol der Batterie in dem Abschnitt I verbunden.

WenniBin Strom durch den Widerstand 8 geht, macht die an der Basis des Transistors 12 durch die Widerstände 18,19 angelegte Belastung ihn leitfähig, während der Transistor 11 abgeschaltet gehalten wird, wenn über den Widerstand 8 des Abschnittes I kein Potential erzeugt wird. Die Leitfähigkeit des Transistors 12 wirkt auf den Transistor 1$ so, daß durch den Transistor 13 und die Widerstände 20,21 Strom fließt. Der Ohmwert des Widerstandes 20 ist wesentlich geringer als der des Widerstandes 21 und daher ist die über dem Widerstand 20 erzeugte Spannung niedrig, die zwischen dem Kollektor und der Basis der Transistoren 14,15 angelegt ist. Der Transistor 14 wird auf diese Weise leitfähig, jedoch bietet er für den Strom eine Impedanz, der durch ihn und einen Widerstand 22 zu der Wicklung 10 geht. Die über die Wicklung erzeugte Spannung ist daher geringer als die, die auftreten würde, wenn der Transistor 14 gesättigt wäre.

Wenn durch den Motor Strom fließt, wird quer über den Widerstand 8 eine Spannung angelegt. Wenn sich die Spannung erhöht,

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wird der Transistor 11 eingeschaltet, verringert sich der durch den Transistor 12 gehende Strom und hebt auf diese Weise das Potential der Basis des Transistors 13 an. Die durch den Transistor 13 dargebotene Impedanz erhöht sich daher mit dem Motorstrom und bei einem vorbestimmten Motorstrom I schaltet sich der Transistor 13 aus.

Wenn der Transistor 13 vollständig oder teilweise abgeschaltet ist, hängt die an die Basis des Transistors angelegte Spannung von den Widerstandswerten des durch die Widerstände 23,24,20 und 21 gebildeten Spannungsteilers ab. Der Transistor 14 ist dazu angeordnet, um zunehmend leitfähig zu werden, wenn sich der Transistor 13 abschaltet und sich somit das quer über die Wicklung 10 des Potentiometers angelegte Potential von einem minimalen Wert bei dem Motorstrom null auf einen maximalen Wert erhöht, wenn der Motorstrom gleich I_Q ist oder diesen Wert übersteigt.

Ein Widerstand 25 kann parallel zu dem Widerstand 18 geschaltet und durch einen Versuch so ausgewählt sein, daß die Belastung auf den Transistor 12 zur Erzielung eines gewünschten Abschaltpunktes für diesen Transistor eingestellt ist. Der Wert von I kann auf diese Weise eingestellt werden.

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Kapazitäten 26,27 wirken glättend, um sicherzustellen, daß das an der Wicklung 10 angelegte Potential sich nicht verändert, wenn der Thyristor 6 ein-und ausgeschaltet

!ig.3 und 4 zeigen das Tastverhältnis und die Drehzahl bezogen auf Stromkurven 28,29 und 30 für drei unterschied liche Einstellungen des Schleifers 9 des Potentiometers, wobei die Kurve 28 die maximal mögliche Einstellung zeigt. Die Kurven, die sich "bei Strömen unterhalb von I ergeben wurden, wenn der Schaltkreis in üblicher Weise ausgeführt würde, sind mit 28*,29' und 30' bezeichnet.

In J¹Ig.5 ist eine alternative Anordnung des Potentiometers der Fig.2 mit äquivalenten Komponenten dargestellt, die die gleichen Bezugszahlen tragen. Die Wicklung 10 ist zwischen die negative und positive Schiene geschaltet und ein weiteres Signal wird von dem Emitter des Transistors 14 abgeleitet, der über einen Widerstand 31 mit der negativen Schiene verbunden ist. Der Ausgang für den Abschnitt II wird durch Dioden 32 ausgewählt, die automatisch das ihnen zugeleitete niedrigste positive Spannungssignal auswählen.

Das Tastverhältnis und die Drehzahl abhängig von den Stromkurven, die mit der Abwandlung der Fig.5 erzielt

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werden, sind in den Fig.6 und 7 dargestellt. Die Kurven 28,29 und 30 zeigen erneut drei unterschiedliche Einstellungen des Potentiometerschleifers 9· Es ist ersichtlich, daß die Kurven 29,30 sich "bis zur Kurve 28 bei Strömen unterhalb von I im Gegensatz zu den Kurven der Fig.3 und 4- erstrecken und dann dieser folgen.

Aus dem vorgenannten ergibt sich, daß die Wirkung des stromabhängigen Signals auf das maximale Tastverhältnis nach Wunsch begrenzt werden kann. Beispielsweise kann die Auswahl eines bestimmten Betriebes durch eine Bedienungskraft automatisch die Begrenzungswirkung des Tastverhältnisses betätigen, während andere Tätigkeiten dies nicht tun. Die Begrenzung des Tastverhältnisses kann für einen bestimmten Zeitraum und/oder für Temperaturen oberhalb eines vorbestimmten Wertes aufgebracht werden.

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Claims

- ty - Patentansprüche

1. J Überwachungsvorrichtung für einen Haupts chluß el ekt ro-

motor, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Zuleitung von Gleichstromimpulsen zu dem Motor, durch eine Vorrichtung zur Überwachung des Tastverhältnisses der zu dem Motor geleiteten Impulse, durch eine Vorrichtung zur Ermittlung des durch den Motor fließenden Stromes und durch eine Vorrichtung zur Verringerung des maximalen Tastverhältnisses, mit dem der Motor beaufschlagt werden kann, wenn der Motorstrom unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt.

2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Verringerung des maximalen Tastverhältnisses wirksam ist, um das maximale Tastverhältnis proportional zu dem Motorstrom einzustellen, wenn der Strom sich unterhalb des vorbestimmten Grenzwertes befindet.

3. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Verringerung des maximalen TastVerhältnisses einen durch ein von dem Motorstrom abhängigen Signal gesteuerten Transistor hat, wobei der Transistor den Strom durch einen Widerstand überwacht, dessen Potentialdifferenz als

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Eingang für die Überwachungsvorrichtung für das Tastverhältnis verwendet wird.

4-. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand die Wicklung eines Potentiometers hat, dessen Schleifer mit der Überwachungsvorrichtung für das Tastverhältnis verbunden ist.

5· Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein festohmiger Widerstand ist und daß ein Potentiometer vorgesehen ist, dessen Wicklung quer zu einem festen Potential angeschlossen ist, wobei das Potential quer über den Widerstand auftritt und das Potential an dem Schleifer des Potentiometers abwechselnd über entsprechende Dioden dem Eingang der Überwachungsvorrichtung für das Tastverhältnis zugeleitet wird.

6. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Ermittlung des Motorstroms einen in Reihe mit dem Motor geschalteten niederohmigen Widerstand hat.

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