SE505506C2 - Anordning för hastighetsstyrning av en serielindad universalmotor - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 505 506 2 Uppfinningen har till ändamål att tillhandahålla en styr- anordning för en universalmotor av inledningsvis angivet slag som nædger effekttag upp till ca 1.500 W utan att därvid övertonshalten i uttagen ström överstiger förutbestämda godtag- bara värden. Ändamålet uppnås vid en styranordning som uppvisar de i patentkravet 1 angivna särdragen.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare i anslutning till två utföringsexempel med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar ett kopplingsschema över en styranordning enligt uppfinningen i ett första utförande, Fig. 2 visar ett kopplingsschema över en styranordning enligt uppfinningen i ett andra utförande och fig. 3 visar diagram över kurvformer för motorströmmen och uttagsspänningen i. anordningen enligt fig. 1. Tre deldiagram a, b och c är visade.

I fig. 1 visas en universalmotor 10 vilken på brukligt sätt är försedd med borstar 11, 12 och en rotorlindning, schematiskt betecknad med 13, vars ändar via en komutator 14 kan förbindas med respektive borste 11, 12. Borsten ll är via en ledare 15 ansluten till ena polen 16 på en 'växelströmskälla vilken exempelvis tillhandahåller en växelspänning på 230 V med frekvensen 50 Hz. Växelströmskällans motsatta pol är betecknad 17 och är via en ledare 18 ansluten till en gemensam kopplings- punkt P i kopplingen.

Borsten 12 på motorn är ansluten till ena änden på stator- lindningen som bildas av lindningsdelarna L1 och L2, mellan vilka en uttagspunkt U är anordnad. Den fria änden på lind- ningen L2 är via en första styrd dubbelriktad halvledarström- ställare 19, Ut- tagspunkten U är via en andra styrd halvledarströmställare 20 av typen triac ansluten till kopplingspunkten P. Utan att funktionen förändras kan motorn vara utförd med delad stator- lindning där en mot lindningen Ll, L2 svarande lindningshälft är anordnad mellan borsten ll och ledaren 15. Denna lindnings- såsom en triac, förbunden med punkten P. hälft saknar uttag.

En första triggkrets för triacen 19 består av en potentiome- ter P1 som via en kondensator 22 är ansluten till kopplings- punkten P. Kopplingspunkten mellan potentiometern P1 och 10 15 20 25 30 35 50.5 506 3 kondensatorn 22 är via en triggkomponent 23 av typen DIAC för- bunden med styrelektroden på triacen 19.

En andra triggkrets för triacen 20 bildas av en potentiome- ter P2 som via en kondensator 24 är förbunden med kopplings- punkten P. Potentiometern P2 är med sin motsatta ände via en ledare 25 och ledaren 15 förbunden med polen 16 på växelströms- källan. Kopplingspunkten mellan potentiometern P2 och kondensa- torn 24 är via en triggkomponent 25 av typen DIAC förbunden med styrelektroden på triacen 20. De två potentiometrarna Pl och P2 är mekaniskt förbundna med varandra av skäl som kommer att framgå i det följande. Förbindningen har antytts med en streckad linje 26.

Funktionen av anordningen enligt fig. 1 skall nu beskrivas med hänvisning även till diagrammet i fig. 3. I ett lägre effektområde, exempelvis upp till ca 1.000 W, utnyttjas triacen 19 för att reglera varvtalet på motorn 10 till önskad nivå. Upp till denna effekt ger motsvarande strömuttag på grund av den använda fasvinkelstyrningen inte upphov till övertoner med en övertonshalt överstigande godtagbara värden.

Triacen 19 med tillhörande triggkrets, bestående av poten- tiometern Pl, kondensatorn 22 och diacen 23, fungerar på konventionellt sätt och som framgår i fig. 3a ger triggkretsen en triggsignal vid önskad, av potentiometerns inställning beroende tidpunkt tl och triacen 19 börjar leda. Triacen fortsätter därefter att leda under resten av halvperioden.

Under en efterföljande negativ halvperiod är förloppet lik- artat.

När motorn önskas driven i ett högre varvtalsområde motsva- rande effekter upp till maximal effekt utnyttjar man fenomenet att en lägre magnetisering i motorn gör det möjligt för denna att arbeta med högre varvtal. Man låter därvid triacen 20 styra motorns drivning via uttaget U och kopplar sålunda bort lindningsdelen L2. Förutsättningen för att detta ska ske problemfritt är att innan triacen 20 kan börja leda triacen 19 är fullt utstyrd, dvs har varit ledande från halvperiodens början. För detta ändamål kan potentiometrarna vara gangade, dvs anordnade på samma axel och på sådant sätt att innan P2 tillåts lämna sitt nolläge, eller läge med största resistans, potentiometern P1 intagit ett läge där' dess resistans är 10 15 20 25 30 35 505 506 4 minimal. Förhållandet illustreras i. fig. 3b som visar hur triacen 19 leder helt från början av halvperioden till punkten t2 då P2 påverkas så att triggpulser avges till triacen 20 och denna sålunda börjar leda. Som framgår ökar strömmen språngar- tat från ett värde Il till ett högre värde I2 och följer därefter en högre kurva I' fram till halvperiodens slut. I fig. 3c återges uttagsspänningen i punkten U som även utgör spän- ningen över den ledande triacen 19. Denna spänning går negativ vid tidpunkten t2 då triacen 20 börjar leda och släcker därvid triacen 19. Detta är väsentligt för att den önskade funktionen skall erhållas. Om triacen 19 skulle fortsätta att leda kan värmeproblem uppstå i lindningsdelen L1.

I fig. 2 visas ett alternativt utförande av uppfinningen där de enkla triggkretsarna i fig. 1 ersatts av en elektronisk styrkrets 27 av integrerad typ och av vanligt slag. Som i fig. 1 är motorn styrd av triacar 19, 20 och samma beteckningar som i fig. 1 har här använts för att beteckna identiska delar.

Styrkretsen är utförd med en utgång TR1 som via en ledare 28 är ansluten till styrelektroden på triacen 19. Styrkretsen har vidare en utgång TR2 som via en ledare 29 är ansluten till styrelektroden på triacen 20. En ingång IN på styrkretsen 27 tillförs en spänning eller en ström som kan varieras med en potentiometer P3 för att ställa in önskat varvtal inom motorns hela varvtalsområde. Potentiometern P3 kan ersättas av ett annat ställdon såscmnen tryckkänslig anordning (vakuumdosa) för automatisk inställning och reglering av önskad hastighet.

Alternativt kan ställdonet på ingången IN anbringa en digital signal som innehåller information om önskat varvtal. En an- slutning A på styrkretsen 27 är förbunden med kopplingspunkten P.

Funktionen av det i fig. 2 visade utförandet av anordningen enligt uppfinningen är likartad den som gäller för utförandet enligt fig. 1. Sama villkor gäller dock som tidigare att triacen 19 måste vara fullt utstyrd innan triacen 20 kan börja leda. Detta villkor kan läggas in i styrkretsen 27 så att exem- pelvis triggpulser på utgången TR2 avges endast under förut- sättning att ställdonet (P3) är inställt för ett varvtal som är högre än det där triggpulserna på den första utgången (TR1) ger full utstyrning av den första dubbelriktade halvledarström- 505 506 5 ställaren (19). Styrkretsen kan utgöras av en mikrodator och styrvillkoren kan inprogrameras på känt sätt.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 505 506 6 P a t e n t k r a v

1. Anordning för hastighetsstyrning av en serielindad universalmotor (10), matad från en växelströmsskälla (16,17), varvid den fria änden på rotorlindningen (13) är förbunden med växelströmskällans ena pol (16) och den fria änden på stator- lindningen (Ll,L2) via en första styrd dubbelriktad halvledar- strömställare (19) är förbunden med växelströmskällans andra pol (17) och vidare statorlindningen (Ll,L2) är försedd med ett uttag (U) vilket via en andra styrd dubbelriktad halvledar- strömställare (20) är kopplat till den andra polen (17) på växelströmskällan, att (P1,22,23;P2,24,25) är inrättade att generera och tillföra första triggpulser till den första (19) och andra triggpulser till den andra styrda halvledarströmställaren (20), varvid de triggpulsgenererande organen (Pl,22,23;P2,24,25) är inrättade att tillföra de andra triggpulserna endast under förutsättning (19) är fullt kännetecknad därav, organ att den första styrda halvledarströmställaren utstyrd.

2. Anordning enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att de triggpulsgenererande organen (P1,22,23;P2,24,25) utgörs av en första triggkrets med en första potentiometer (P1) för den första styrda halvledarströmställaren (19) och en andra trigg- krets med en andra potentiometer (P2) för den andra styrda halvledarströmställaren (20), varvid den första potentiometern (Pl) matas med växelspänning från uttaget (U) på statorlind- ningen (Ll,L2) medan den andra potentiometern (P2) matas från den första polen (16) på växelströmskällan, varjämte de båda potentiometrarna (P1,P2) är så inbördes mekaniskt kopplade med varandra (20) eller på annat sätt inbördes styrda att ändring av resistansen hos den andra potentiometern (P2) mot värden som medför en ökning av motorns varvtal får verkan endast när den första potentiometern (Pl) befinner sig i ett läge medförande full utstyrning av den första styrda halvledarströmställaren (19).

3. Anordning enligt patentkravet 2, kännetecknad därav, att de första och andra triggkretsarna består av en seriekoppling av respektive potentiometer (Pl;P2) och en kondensator (22;24) vars motsatta ände är ansluten till den andra polen (17) på 10 15 20 505 506 7 växelströmskällan, varvid kopplingspunkten mellan potentiome- tern (P1;P2) och kondensatorn (22;24) via en DIAC (23;25) är förbunden med styrelektroden på respektive dubbelriktad styrd halvledarströmställare (l9;20).

4. Anordning enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att de triggpulsgenerande organen utgörs av en integrerad styrkrets (27) innefattande ett ställdon (P3) för inställning av motorns hastighet inonldennas hela varvtalsområde genom tillförsel till en ingång (IN) av en passande spänning, ström, digital signal e.dyl. och vidare försedd med en första utgång (TR1) inrättad att avge triggpulser till den första dubbelriktade halvledar- strömställaren (19) och med en andra utgång (TR2) inrättad att avge triggpulser till den andra dubbelriktade halvledarström- ställaren (20), varvid triggpulser avges på den andra utgången (TR2) endast när ställdonet (P3) är inställt för att åstadkomma triggpulser på den första utgången (TR1) som ger full ut- styrning av den första dubbelriktade halvledarströmställaren (19).

5. Anordning enligt patentkravet 4, kännetecknad därav, att ställdonet (P3) utgörs av en potentiometer inrättad att till (IN) (27) hastighet svarande spänning eller ström. ingången på styrkretsen anbringa en mot önskad