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Elektrische Folgesteuerung mit hoher Verstellgeschwindigkeit.
Zur genauen Einstellung von Gegenständen ist bei Folgesteuerungen eine möglichst geringe Steuerungsträgheit notwendig, da andernfalls starke Einstellfehlwinkel zwischen Geber und Empfänger auftreten und der ferngesteuerte Gegenstand mit seinem Arbeitsmotor zu Pendelungen um seine Sollage neigt.
Bei bekannten Einrichtungen hat man diese Nachteile dadurch zu vermeiden versucht, dass man zur Stabilisierung des Einstellvorganges noch zusätzliche Regelgrössen zur Hauptregelgrösse hinzufügte, z. B. solehe, die von der Geschwindigkeit der sich einstellenden Welle oder von der ersten Ableitung der Hauptregelgrösse nach der Zeit abhängen. Die hiezu notwendigen Einrichtungen gestalten aber die Folgesteuerungen oft sehr verwickelt und kostspielig. Ferner hat man bei bekannten Einrichtungen bereits versucht, die mechanische Trägheit des Arbeitsmotors dadurch zu verringern, dass man hochtourige Gleichstrommotoren der üblichen Bauart mit sehr langen Ankern von geringem Durchmesser ausführte.
Es ist auch bekannt, einen dauernd laufenden Arbeitsmotor mit steuerbaren elektromagnetischen Kupplungen anzuwenden.
Um ohne besondere Zusatzregelgrössen ein genaues und pendelfreies Arbeiten der Folgesteuerung zu erreichen, muss man die mechanischen und elektrischen Trägheiten der einzelnen Bauteile der Folgesteuerung von Anfang an möglichst gering machen. Die erwähnten Trägheiten treten hiebei hauptsächlich bei der Leonardsteuerung auf, u. zw. als elektrische Trägheit in der Erregerwicklung und im
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die mechanische Trägheit des durch die Steuerung zu beschleunigenden Ankers hinzukommt. Die Erfindung ist nun auf die Ausbildung einer z.
B. mit einem Leonardgenerator betriebenen elektrischen Folgesteuerung mit hoher Verstellgeschwindigkeit und herabgesetzter Steuerungsträgheit gerichtet, die eine ausserordentlich geringe elektrische und mechanische Trägheit besitzt.
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dadurch erreicht wird, dass man, wie oben erwähnt, 0 möglichst klein macht. Erfindungsgemäss wird nun als Arbeitsmotor für die Folgesteuerung eine an sich bekannte raschlaufende Unipolarmaschine verwendet, deren glockenförmig ausgebildeter Anker um einen konischen und mit einer Ölschicht bedeckten Lagerschildansatz umläuft. Bei einer solchen Unipolarmaschine ist man in der Lage, das
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werden. Diese Anordnung der Leiter hat eine sehr geringe Trägheit des umlaufenden Teiles zur Folge, da der Eisenkern des Ankers stehen bleiben kann.
Die geringe elektrische Trägheit des Ankerstromkreises wird hauptsächlich durch eine Kompensationswicklung erreicht.
Ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel zeigt eine solche gemäss der Erfindung verwendbare Unipolarmaschine im Längsschnitt in Fig. 1 und in verkleinertem Massstab im Querschnitt in Fig. 2, während Fig. 3 und 4 Abänderungen derselben darstellen. Danach besteht die Unpolarmaschine aus einem festen, die Erregerwicklung tragenden Teil 1 und aus dem glockenförmig ausgebildeten Anker 2.
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ausgebildeten Teil 6, der vom Lagerschild 7 getragen wird. Bei J ist die Stromrichtung im Anker angedeutet, N und fi zeigen die Magnetpole. Zur Lagerung der Ankerwelle dient das Lagerschild mit den Kugellagern 9, während der Anker selbst auf einer umlaufenden Ölschicht des Teiles 6 ruht.
Das Öl gelangt durch Unterdruckförderung von einem Behälter 11 am Lagerschild 7 durch einen Kanal 12 des konisehen Teiles 6 in einen Raum 13 und wird von hier aus durch die Zentrifugalkraft nach aussen in die Auffangbleche 14 geschleudert, um schliesslich wieder in den Behälter 11 zurück- zufliessen.
Die Stromzuführung geschieht über Bürsten und zwei Schleifringe. u. zw. liegt z. B. der Pluspol der Spannungsquelle über eine am Lagersehild 8 befestigte Bürste 15 an dem Schleifring 16 auf der Welle 10, während der Minuspol über mehrere am Lagerschild 7 befestigte Bürsten 17 mit einem Schleifring 18 auf dem Anker verbunden ist.
An Hand der in Fig. 2 dargestellten Richtungen des magnetischen Flusses und des Stromes ist leicht zu erkennen, dass das auf den Anker ausgeübte Drehmoment eine Linksdrehung hervorruft.
Zur Unterdrückung des die elektrische Trägheit des Ankerstromkreises hervorrufenden Ankerflusses lassen sich verschiedene Mittel anwenden. Besonders zweckmässig wird die Unterteilung des konischen Polschuhes 4 durch einen Luftspalt sein (Fig. 2), so dass der vom Anker ausgehende Fluss sich nicht über den gesamten Umfang schliessen kann. Der Luftspalt soll so klein sein, dass die Gleichmässigkeit der Verteilung des Erregerfeldes über den Ankerumfang nicht wesentlich gestört wird. Ebenso trägt eine Vergrösserung des Luftspaltes 5 zu einer Herabsetzung der Ankerrückwirkung bei - das Erregerfeld ist so stark, dass es durch einen vergrösserten Luftspalt nur unwesentlich geschwächt wird.
Das wirksamste Mittel ist die Anbringung einer Kompensationswicklung in Form von isolierten Stäben oder von einem isolierten Metallbecher 18 in Polschuhring 4 nach Fig. 3.
Mit der dargestellten Unipolarmaschine lassen sich ausserordentlich hohe Drehzahlen erzielen, da bei einer höchstmöglichen Induktion im Luftspalt von etwa 15000 Gauss und der nur ausnutzbaren einfachen Ankerleiterlänge hohe Geschwindigkeiten dieser Ankerleiter nötig sind, um zu praktisch notwendigen Spannungen von 30 bis 50 Volt zu kommen. Die Ölschicht auf der Innenseite des umlaufenden Teiles soll vor allem als Stützlager beim Durchgang durch die kritischen Drehzahlen dienen.
Statt des Aufbaues der Erregerwicklung nach Fig. 1 und 2 kann natürlich die bekannte Anordnung eines Topfmagneten nach Fig. 4 verwendet werden.
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Electric sequence control with high adjustment speed.
For the precise setting of objects, the lowest possible control inertia is necessary for sequential controls, since otherwise strong incorrect setting angles occur between the transmitter and receiver and the remote-controlled object with its working motor tends to oscillate around its target position.
In known devices, attempts have been made to avoid these disadvantages by adding additional controlled variables to the main controlled variable to stabilize the setting process, e.g. B. solehe, which depend on the speed of the emerging wave or on the first derivative of the main controlled variable with respect to time. The facilities required for this, however, often make the sequence controls very complex and expensive. Furthermore, attempts have already been made in known devices to reduce the mechanical inertia of the working motor by designing high-speed direct current motors of the usual type with very long armatures of small diameter.
It is also known to use a continuously running work motor with controllable electromagnetic clutches.
In order to achieve precise and pendulum-free operation of the sequential control without special additional control variables, the mechanical and electrical inertia of the individual components of the sequential control must be minimized from the start. The inertia mentioned here mainly occur with the Leonard control, u. between as electrical inertia in the excitation winding and in
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the mechanical inertia of the armature to be accelerated by the control is added. The invention is now directed to the formation of a z.
B. directed with a Leonard generator operated electrical sequence control with high adjustment speed and reduced control inertia, which has an extremely low electrical and mechanical inertia.
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is achieved by making 0 as small as possible, as mentioned above. According to the invention, a known, high-speed unipolar machine is used as the working motor for the sequential control, the bell-shaped armature of which rotates around a conical bearing plate attachment covered with an oil layer. With such a unipolar machine, one is able to do that
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will. This arrangement of the conductors results in very little inertia of the rotating part, since the iron core of the armature can remain standing.
The low electrical inertia of the armature circuit is mainly achieved by a compensation winding.
An exemplary embodiment shown in the drawing shows such a unipolar machine which can be used according to the invention in longitudinal section in FIG. 1 and on a reduced scale in cross section in FIG. 2, while FIGS. 3 and 4 show modifications thereof. According to this, the non-polar machine consists of a solid part 1 that carries the excitation winding and of the bell-shaped armature 2.
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formed part 6 which is carried by the end shield 7. The direction of the current in the armature is indicated at J, N and fi show the magnetic poles. The bearing plate with the ball bearings 9 serves to support the armature shaft, while the armature itself rests on a circumferential oil layer of the part 6.
The oil is conveyed under vacuum from a container 11 on the bearing plate 7 through a channel 12 of the conical part 6 into a space 13 and is thrown from here by the centrifugal force outward into the collecting plates 14 to finally flow back into the container 11 .
The power is supplied via brushes and two slip rings. u. between is z. B. the positive pole of the voltage source via a brush 15 attached to the bearing shell 8 on the slip ring 16 on the shaft 10, while the negative pole is connected to a slip ring 18 on the armature via several brushes 17 attached to the bearing plate 7.
Using the directions of the magnetic flux and the current shown in FIG. 2, it is easy to see that the torque exerted on the armature causes a left-hand rotation.
Various means can be used to suppress the armature flux that causes the electrical inertia of the armature circuit. It is particularly useful to divide the conical pole piece 4 by an air gap (FIG. 2) so that the flow emanating from the armature cannot close over the entire circumference. The air gap should be so small that the uniformity of the distribution of the excitation field over the armature circumference is not significantly disturbed. An enlargement of the air gap 5 also contributes to a reduction in the armature reaction - the excitation field is so strong that it is only insignificantly weakened by an enlarged air gap.
The most effective means is to attach a compensation winding in the form of insulated bars or an insulated metal cup 18 in pole shoe ring 4 according to FIG. 3.
With the unipolar machine shown, exceptionally high speeds can be achieved, since with the highest possible induction in the air gap of around 15,000 Gauss and the only usable simple armature conductor length, high speeds of these armature conductors are necessary in order to achieve the practically necessary voltages of 30 to 50 volts. The oil layer on the inside of the rotating part is primarily intended to serve as a support bearing when passing through the critical speeds.
Instead of the construction of the field winding according to FIGS. 1 and 2, the known arrangement of a pot magnet according to FIG. 4 can of course be used.