Elektronische Schaltung auf Basis einer H-Brücke

Permanent erregte Gleichstrommotoren werden über mechanische Relais, Schütze oder elektronisch zum Beispiel über eine H-Brücke geschaltet. Die H-Brücke besteht aus vier Halbleiterschaltern, die in einer bestimmten Kombination ein- und auszuschalten sind, um die Drehrichtung (Rechts-/Linkslauf) des Motors zu steuern oder diesen zu bremsen. Die vier Grafiken (Bilder 3 bis 5) bilden eine vereinfachte Darstellung einer H-Brücke mit mechanischen Schaltern ab. Für die Vorwärtsdrehung werden zwei diagonal gegenüberliegende Halbleiterschalter eingeschaltet, während die beiden anderen Schalter ausgeschaltet sind (Bild 3). Dadurch fließt der Strom durch den Motor in eine Richtung und er dreht sich in die gewünschte Richtung. Für die Rückwärtsdrehung werden die beiden anderen diagonalen Halbleiterschalter eingeschaltet, wohingegen die beiden ersten Schalter ausgeschaltet sind (Bild 4). Auf diese Weise fließt der Strom in die entgegengesetzte Richtung und der Motor dreht sich in der anderen Richtung. Im Fall einer Bremsung schalten sich die beiden oberen Schalter aus und die beiden anderen Schalter ein (Bild 5). Das führt zu einem Kurzschluss des Motors. Da sich der Motor noch weiterdreht, wird durch den Generatoreffekt eine Spannung generiert, die seiner Ursache entgegenwirkt und die Drehung des Motors abbremst. Die Rotationsenergie des Motors wandelt sich dabei in elektrische Energie um und wird anschließend über den Wicklungswiderstand als Wärme abgegeben. Zur Variation der Geschwindigkeit lässt sich die Motorspannung verändern.

Schmaler Halbleiter-Wendeschütz mit Überlast- und Kurzschlussschutz

Permanent erregte Gleichstrommotoren kommen in der Industrie in vielen Bereichen zum Einsatz, etwa Förderbändern, Pumpen oder Ventilatoren. Die Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit dieser Motorenart erlaubt die Nutzung in zahlreichen Branchen. Die kompakte Bauweise und die hohe Leistungsfähigkeit der DC-Motoren ermöglichen hier eine effiziente und zuverlässige Verwendung.

Zum Schalten der Motoren lassen sich elektronische Halbleiter-Wendeschütze mit integrierter H-Brücke einsetzen, wie sie beispielsweise Phoenix Contact zur Verfügung stellt. Als Beispiel sei das ELR DCR-PT-24DC-10 aus der elektronischen Wendelastrelais-Familie für DC-Motoren genannt. Mit diesem Modul kann der Anwender den Motor in zwei Drehrichtungen betreiben oder bremsen. Darüber hinaus bietet es einen Überlast- und Kurzschlussschutz. Mit dem Halbleiter-Wendeschütz lassen sich Motoren bis DC 24 V/10 A verschleißfrei betreiben. Neben der Verdrahtungsersparnis sorgt die schmale Bauform des ELR DCRPT-24DC-10 von 12,5 mm respektive 6,2 mm Baubreite dafür, dass sich ihr Platzbedarf im Schaltschrank deutlich reduziert (Bild 6).

Literatur

1. Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont: www.phoenixcontact.com/motor-starters-dc-motors