DE2042721B2 - DC shunt motor reversing circuit - has field winding in transistor bridge and capacitor in supply lead aiding current reversal - Google Patents
DC shunt motor reversing circuit - has field winding in transistor bridge and capacitor in supply lead aiding current reversalInfo
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Abstract
Description
2525th
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur beschleunigten Richtungsumkehr des Stromes durch eine in den Diagonalzweig einer gleichstromgespeisten, aus vier Transistoren bestehenden Brückenschaltung eingeschaltete Induktivität, insbesondere des Stromes durch die Feldwicklung eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors, wobei in jedem Brückenzweig der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors eine in Gegenrichtung zur Emitter-Kollektor-Strecke stromdurchlässige Freilaufdiode parallelgeschaltet istThe invention relates to a circuit arrangement for the accelerated reversal of the direction of the current through one in the diagonal branch of a DC-fed bridge circuit consisting of four transistors switched-on inductance, in particular the current through the field winding of a direct current shunt motor, wherein in each bridge branch of the emitter-collector path of the transistor one in Opposite direction to the emitter-collector path current-permeable freewheeling diode is connected in parallel
Außer bei Gleichstrom-Nebenschlußmotoren kann die Erfindung vorteilhaft auch bei Ablenkspulen für die magnetische Strahlablenkung in Kathodenstrahlröhren, Elektronenmikroskopen oder anderen mit Ladungsträgerstrahlen arbeitenden Einrichtungen sowie für die schnelle Umpolung von Magnetventilen und bei induktiven Steuerungen eingesetzt werden.In addition to direct current shunt motors, the invention can also be used advantageously in deflection coils for the Magnetic beam deflection in cathode ray tubes, electron microscopes or others with charge carrier beams working facilities as well as for quick polarity reversal of solenoid valves and at inductive controls are used.
Es ist bekannt, daß man die Drehrichtung eines Nebenschlußmotors entweder durch Umkehr der Ankerstromrichtung oder durch Umkehr des Erregerfeldes reversieren kann. Während die Umkehr des Ankerstroms vielfach angewandt wird, steht im Falle der Drehrichtungsumkehr durch Umpolen des Feldstromes die hohe Zeitkonstante T = -=- des Feldes einerIt is known that the direction of rotation of a shunt motor can be reversed either by reversing the armature current direction or by reversing the excitation field. While the reversal of the armature current is often used, in the case of reversal of the direction of rotation by reversing the polarity of the field current, the high time constant T = - = - of the field is available
RR.
raschen Drehrichtungsänderung entgegen. Diese Zeitkonstante kann um eine Größenordnung höher sein als die mechanische Zeitkonstante des Ankers. Schaltungen mit Feldreversierung haben deshalb kaum Eingang in die Regelungstechnik gefunden. Ihr Übergangsverhaiten bei sprungförmigen Drehzahlkommandos ist zu langsam. Andererseits hat eine Schaltung, bei welcher zur Drehrichtungsumkehr das Erregerfeld reversiert wird, den Vorteil, daß Drehzahl und Drehrichtung voneinander getrennt gesteuert werden können, beispielsweise die Drehzahl durch impulsweise Steuerung des Ankerstroms und die Drehrichtung, wie erwähnt, durch Umkehr des Erregerfeldes. Da der Ankerstrom üblicherweise wesentlich, z. B. hundertmal, größer ist als der Feldstrom, kann eine Schaltung zum Feldreversieren mit Bauelementen wesentlich geringerer Strombelastbarkeit aufgebaut und der Aufwand für die Kühlung der Bauelemente reduziert werden. against a rapid change of direction of rotation. This time constant can be an order of magnitude higher than the mechanical time constant of the armature. Circuits with field reversal have therefore hardly found their way into control technology. Your transition behavior for sudden speed commands is too slow. On the other hand, a circuit in which the excitation field is reversed to reverse the direction of rotation has the advantage that the speed and direction of rotation can be controlled separately from one another, for example the speed by pulsed control of the armature current and the direction of rotation, as mentioned, by reversing the excitation field. Since the armature current is usually substantial, e.g. B. is a hundred times greater than the field current, a circuit for field reversing can be built with components with a significantly lower current-carrying capacity and the cost of cooling the components can be reduced.
Aus AEG-Mitteilungen Bd. 50 (1960), S. 49-53, insbesondere Bild 5 auf Seite 51 ist eine Schaltungsanordnung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs bekannt. Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer derartigen Steuerschaltung eine Beschleunigung der Feldumkehr zu ermöglichen.From AEG-Mitteilungen Vol. 50 (1960), pp. 49-53, in particular Figure 5 on page 51, there is a circuit arrangement known according to the generic term of the claim. The object of the invention is at a to enable such a control circuit to accelerate the field reversal.
Aus der DT-OS 18 11 709 ist ferner ein elektrischer Richtantrieb bekannt, bei dem man Störungen der Antriebsregelung infolge der bei einer Drehrichtungsumkehr nur relativ langsam erzielbaren Feldumkehr dadurch zu vermeiden sucht, daß der Ankerstrom bzw. die Ankerspannung direkt dem Erregerstrom bzw. der Erregerspannung nachgeführt sind, wozu dem Regelkreis ein Ankerstrom- und ein Erregerstromkreis unterlagert sind, wobei der Istwert des Erregerstroms den Sollwert des Ankerstroms bestimmt. Eine solche Schaltungsanordnung ist ziemlich aufwendig.From DT-OS 18 11 709 there is also an electrical one Directional drive known, in which one disrupts the drive control as a result of a reversal of the direction of rotation seeks to avoid the field reversal that can only be achieved relatively slowly by reducing the armature current or the armature voltage is tracked directly to the excitation current or the excitation voltage, including the control loop an armature circuit and an excitation circuit are subordinate, with the actual value of the excitation current determines the nominal value of the armature current. Such a circuit arrangement is quite complex.
Demgegenüber führt die Lösung der obengenannten Aufgabe gemäß der im Patentanspruch gekennzeichneten Erfindung zu einem äußerst einfachen Schaltungsaufbau. In contrast, the solution to the above-mentioned object leads to that characterized in the patent claim Invention to an extremely simple circuit structure.
Bei der Schaltung gemäß der Erfindung wird durch die Serienresonanz von Induktivität und Kondensator ein rascher Feldab- und -umbau erreicht. Beim Abschalten der zuvor stromdurchlässigen, sich diagonal gegenüberliegenden Transistoren wandert die in der Induktivität gespeicherte magnetische Energie in Form elektrischer Energie über die Dioden in den Kondensator und wird dort gespeichert. Damit erhöht sich die beim anschließenden Wiedereinschalten wirksame Spannung an der Brückenschaltung um die Spannung am Kondensator, so daß beim Wiedereinschalten das Feld beschleunigt aufgebaut wird.In the circuit according to the invention, the series resonance of inductance and capacitor a rapid field dismantling and conversion achieved. When turning off the previously current-permeable, move diagonally opposite transistors migrates the magnetic energy stored in the inductance in the form electrical energy via the diodes into the capacitor and is stored there. This increases the when the voltage is subsequently switched on again, the voltage at the bridge circuit is increased by the voltage at the capacitor, so that the field is built up faster when it is switched on again.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert Die Transistorbrückenschaltung besteht aus vier Transistoren Qi bis Q 4, in deren Diagonalzweig DB die Induktivität L, beispielsweise die Feldwicklung eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors, eingeschaltet ist. Den Emitter-Kollektor-Strecken der vier Transistoren ist je eine Diode Di bis DA parallel geschaltet. Den als Steuerelektroden dienenden Basiselektroden der Transistoren werden über die Eingangsklemmen K1 bis KA entsprechende Steuersignale zugeführt, so daß der Strom vom Pluspol P der Gleichstromquelle zunächst über die Diode D 5 und dann entweder über den Transistor Q1 die Induktivität L und den Transistor Q 3 nach Masse, also bezogen auf das Schaltbild von links nach rechts durch die Induktivität L, fließt oder im Falle der Durchschaltung der Transistoren Q 2 und QA über diese und somit von rechts nach links durch die Induktivität L fließt. Zwischen den oberen Gleichstrom-Speisepunkt A der Brückenschaltung und die Plusklemme P der Gleichstromquelle ist außer der Diode D 5 noch der zu dieser parallelliegende Kondensator C eingeschaltet.The invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing. The transistor bridge circuit consists of four transistors Qi to Q 4, in whose diagonal branch DB the inductance L, for example the field winding of a direct current shunt motor, is switched on. A diode Di to DA is connected in parallel to each of the emitter-collector paths of the four transistors. Corresponding control signals are fed to the base electrodes of the transistors, which are used as control electrodes, via input terminals K 1 to KA , so that the current from positive pole P of the direct current source first passes through diode D 5 and then either via transistor Q 1, inductance L and transistor Q 3 flows to ground, i.e. based on the circuit diagram from left to right through the inductance L, or, if the transistors Q 2 and QA are switched through, flows through them and thus from right to left through the inductance L. Between the upper direct current feed point A of the bridge circuit and the positive terminal P of the direct current source, apart from the diode D 5 , the capacitor C , which is parallel to this, is also switched on.
Nimmt man zunächst an, daß der stationäre Feldstrom über die Transistoren Q1 und Q 3 fließt, und diese sodann gesperrt werden, so versucht die in der Induktivität L gespeicherte magnetische Energie den Stromfluß weiterhin in der bisherigen Richtung aufrechtzuerhalten. Hierzu bietet sich einzig und allein der Weg über die Dioden DA und D2 an, über welchen der Kondensator C mit der angegebenen Polarität aufgeladen wird. Damit addiert sich die Spannung am Kondensator Czu der Spannung der Gleichspannungsquelle von beispielsweise 28 V. Sobald das Feld der Induktivität L abgebaut ist, hört der Stromfluß zum Assuming first that the steady field current flows through the transistors Q 1 and Q 3, and these are then blocked , the magnetic energy stored in the inductance L tries to keep the current flowing in the previous direction. The only way to do this is via the diodes DA and D2 , via which the capacitor C is charged with the specified polarity. The voltage on the capacitor C is thus added to the voltage of the direct voltage source of, for example, 28 V. As soon as the field of the inductance L is reduced, the current flow stops
Kondensator C zwar auf, dieser bleibt aber auf beispielsweise 1000 V aufgeladen, weil die Diode D 5 nur in Gegenrichtung zur Kondensatorspannung stromdurchlässig istAlthough capacitor C is on, it remains charged to 1000 V, for example, because diode D 5 is only conductive in the opposite direction to the capacitor voltage
Werden nunmehr die Transistoren Q 2 und <?4 durchgeschaltet, so treibt diese erhöhte Spannung über diese beiden Transistoren einen Strom in umgekehrter Richtung durch die Induktivität L, wodurch sich rasch ein Feld in Gegenrichtung aufbaut, welches zusammen mit dem in unveränderter Richtung wirksamen Ankerfeld des Motors den Anker zunächst abbremst und anschließend in Gegenrichtung in Drehung versetzt. Die Umladezeit t, welche verstreicht bis die magnetische Energie der Induktivität L in Form von elektrischer Energie auf den Kondensator C übertragen ist, ergibt sich aus der Beziehung t—π· J/LC und wird um so kürzer, je kleiner der Kondensator C ist. Andererseits darf diese Kapazität nicht zu klein bemessen sein, weil die während der Umladung an der Induktivität entstehende Selbstinduktionsspannung dem Wert |/L/C proportional ist, d. h. um so größer wird, je kleiner die Kapazität C ist. Allerdings vermögen die heute erhältlichen Hochspannungstransistoren, wie sie speziell für Zeilenablenkstufen in Fernsehgeräten entwickelt wurden, Kollektor-Emitter-Spannungen von über 1000 V zu verarbeiten, so daß in dieser Hinsicht keine Schwierigkeiten entstehen. If the transistors Q 2 and <? 4 are now switched on, this increased voltage drives a current in the opposite direction through the inductance L via these two transistors, whereby a field quickly builds up in the opposite direction, which together with the armature field of the Motor first brakes the armature and then rotates it in the opposite direction. The recharging time t, which elapses until the magnetic energy of the inductance L is transferred to the capacitor C in the form of electrical energy, results from the relationship t-π · J / LC and becomes shorter the smaller the capacitor C is. On the other hand, this capacitance must not be too small, because the self-induction voltage that develops at the inductance during charge reversal is proportional to the value | / L / C, ie, the greater the lower the capacitance C is. However, the high-voltage transistors available today, as they were specially developed for line deflection stages in television sets, are able to process collector-emitter voltages of over 1000 V, so that no difficulties arise in this regard.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
Priority Applications (3)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0010767B1 (en) * | 1978-11-06 | 1984-02-15 | Honeywell Inc. | Burner control system |
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