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Drehmelder-Anordnung
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einem Geber und einem Rückmelder; beide sind nach Art von Motoren mit dreiphasiger Wicklung des Ständers und mit einphasiger Wicklung des Läufers oder umgekehrt ausgebildet. Die Drei- phasenwicklungen von Geber und Rückmelder sind miteinander verbunden. Die Einphasenwicklung des Gebers wird aus einer Wechselstromquelle erregt. Die Läuferstellung des Gebers entspricht dem Sollwert, die Läuferstellung des Rückmelders dem Ist-Wert der zu regelnden Grösse.
Weicht der Ist-Wert der Regelgrösse von ihrem Soll-Wert ab, so wird in der Einphasenwioklung des Rückmel-
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von Drehmeldern ist dieAusgangsspannung des Rückmelders, also die Fehlerspannumg, wird in diesem Falle, im allgemeinen über einen Verstärker, einem Verstellmotor (Nachlaufmotor) zugeführt, der den Abstand der Walzen so lange ändert, bis die Fehlerspannung verschwin-
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erreicht ist. Es ist üblich, diesen Vorgang als Synchronisierung" der Drehmelder zu bezeichnen.
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die einer vollenspricht, wird-als Drehwert des Drehmeldersystems bezeichnet.
Die Genauigkeit der Regelung ist durch den Eigenfehler des Drehmeldersystems be-
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Man-hat daher ibereitsFein-Reihe aufweisen, also beispielsweise drei Drehmeldersysteme mit einem grossen, mittleren und kleinen Drshwert, die durch zwei ÜbersetzungsgetriebemiteinembestimmtenÜbersetzungsfaktor mechanisch gekuppelt sind. Bei diesen Drehmelderanordnungen besteht die Aufgabe, die Fehlerspannung der Gesamtanordnung in geeigneter Weise aus den Fehlerspannungen der einzelnen Rückmelder zu erzeugen. Eine einfache Addition (Überlagerung) der einzelnen Fehlerspannungen führt nicht zum Ziel, da die Summe
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beim Nachlaufengung mehrdeutig ist.
Man hat aus diesem Grunde bisher Einrichtungen vorgesehen, durch die die
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nacheinander dem Verstellmotor zugeführt werden. Es ist beispielsweise bekannt, Relais, gesteuer- te Endadungagefässe oder vormagnetlsierte Drosseln zu verwenden, die von den Fehlerspannungen der einzelnen Rückmelder derart gesteuert sind, dass die Rückmelder während der Synchronisierung in der Reihenfolge abnehmender Drehwerte nacheinander wirksam werden. Diese bekannten Einrichtungen erfordern jedoch einen erheblichen Aufwand ; sie haben ferner den grundsätzlichen Nachteil, dass die dem Verstellmotor zugeführte Fehlerspannung der Gesamtanordnung einen unstetigen Verlauf hat. Dadurch ergibt sich eine un- günstige Betriebsweise des Motors bezüglich der Regelgeschwindigkeit.
Durch die vorliegende Erfindung werden die
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einfacher Weise überwunden. Die Erfindung besteht darin, dass die Fehler-Wechselspannungen der Rückmelder mit Ausnahme derjenigen des
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mit dem höchsten Drehwert : in ihrerDrehmeldersystemen'wird man die Begrenzungamplituden der den einzelnen Rückme1dern zugeordneten Spannungsabschneider'so bemessen, dass sie in der Reihenfolge abnehmender Drehwerte eine ebenfalls abnehmende Stufenfolge bilden.
Eine besonders vorteilhafte Schaltung ergibt sich, wenn die den einzelnen Rückmeldern zugeordneten Spannungsabschneider jeweils die Fehler-
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danken kann man durch geeignete Wahl der ursprünglichen Amplituden der Fehlerspannungen und/oder der Begrenzungsamplituden der zugeordneten Abschneider erreichen, dass der Verlauf der Fehlerspannung der Gesamtanordnung in Abhängigkeit vom Fehlerwinlkel -in der Nähe des Fehlerwinkels Null näherungsweise ein Parabelast ist.
Das hat den Vorteil, dass die Verzögerung des Motors in der Nähe des Fehlerwinkels Null kon-
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zwei antiparallel geschaltete Halbleiterventile legen, die durch einen einstellbaren Widerstand überbrückt sind. Dadurch ergibt sich ein derartiger Kurvenzug der Gesamt-Fehlerspannung, dass der Motor mit einer durch den Überbrückungs- Widerstand einstellbaren Schleichgeschwindigkeit in die Soll-Stellung ohne Überpendeln einläuft.
Bei abgeschlossenem Ausgang kann eine derartige Antiparallelschaltung von Ventilen mit einem einstellbaren Übel1brückungs-Widerstand auch zu dem gleichen Zweck in Reihe mit der Fehlerspan- nung der Gesamtanordnung gelegt werden, wobei die Durchlasswiderstände der Ventile dem Belastungswiderstand anzupassen sind.
Mit Vorteil können als Spannungsabschneider in Flussrichtung beanspruchte Halbleiterventile verwendet werden. Die Begrenzungsamplituden der Abschneider können dabei durch entsprechende Wahl der Anzahl der in Reihe geschalteten Ventilelemente bestimmt werden.
DieerfindungsgemässeDrehmelderanordnung liefert als Gesamt-Fehlerspannuns eine Gleichspannung. Die Fehlerspannung kann daher mit Vorteil zur Steuerung eines Magnetverstärkers verwendet werden, der seinerseits einen Antriebsmotor steuert bzw. regelt.
Die Fig. I und 2 zeigen Ausführungsbeispiele
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1das Drehmeldersystem 2 (fein) den kleineren Drehwert ; die Geber bzw. Rückmelder sind jeweils durch ein Übersetzungsgetriebe miteinander gekuppelt.
Die dreiphasigen Wicklungen der Geber bzw.
Rückmelder sind mit 3a, 4a, 5a und 6a, die einphasigen Wicklungen mit 3b, 4b, 5b und 6b be-' zeichnet. Die Einphasenwicklungen der Geber (3b und 4b) werden aus einer Wechselstrom-
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gen 5b bzw. 6b der Rückmelder Spannungen induziert, die von dem Winkelunterschied der Läu- fer auf der Geber-und Rückmelderseite, also von der Regelabweichung, abhängen.
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sind durch eine Antiparallelschaltung von Halbleiterventilen 10 überbrückt. Die Ventile 10 begrenzen den Spannungsabfall an der Reihenschaltung von 6b und 9 auf einen Wert, der ihrer Schwellspannung entspricht. Die Summe der an 6b, 9 und 5b auftretenden Spannungen liegt an der Primärwicklung J2 eines Transformators 11.
Der Transformator 27'besitzt zwei Sekundärwick- lungen 13 und 14. Die Sekundärwicklung 13 liegt in Reihe mit der Sekundärwicklung 17 eines ! anderen Transformators 15, und zwar derart, dass die an der Wicklung 13 auftretende Spannung der an der Wicklung 17 liegenden Spannung gleichphasig überlagert wird. Die Primärwicklung 16 des Transformators 15 wird durch eine konstante
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Die an der Sekundärwicklung 14 auftretende 1 Spannung wird der Spannung der Sekundärwick- lung 18 des Transformators 25 gegenphasig über-
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; die Summe beider Spannungendem anderen Auaganigs-Teilwiderstnd 22 zuge- 1 führt.
Die an den Widerständen 21 und 22 auftretenden Gleichspannungen haben entgegengesetzte Polarität, ihre Summe, also die an den Anschüssen 23 und 24 abgenommene Spannung, ist die resultierende Fehlerspannung der gesamten 1 Drehmelderanordnung. Mit 25 sind Glättungskondensatoren bezeichnet.
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sei an Hand der Fig. 3-6 erläutert. Es sei angenommen, dass die Geber 3 und 4 auf einen festen 1 Wert eingestellt sind ; dann entsprechen die Abszis- sen der in den Fig. 3-6 dargestellten Kurven der Winkellage des Rückmelders 6, bezogen auf den
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Sollwert.
Im Interesse einer übersichtlichen Darstellung ist angenommen, dass das Übersetzungs- verhältnis zwischen den Drehmeldersystemen 1 und 2 gleich 1 : 4 ist ; bei der praktischen Ausfüh-
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wirdgemeinen grösser, etwa gleich 1 : 10, gewählt werden. Die Diagramme umfassen eine volle Drehung des Rückmelders 6, also eine Vierteldrehung des Rückmelders 5. Der Einfachheit halber ist ferner angenommen, dass die Transformatoren 11 und 15 das Übersetzungsverhältnis 1:1 aufweisen.
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der in der Wicklung 5b des Rückmelders 5 induzierte Wechselspannungen, die Kurve Up die Umhüllende der in der Wicklung 6b des Rückmelders 6 induzierten Wechselspannungen dar.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ward die Spannung U F durch die Ventile 10 abgeschnitten, so dass die Umhüllende der wirksamen Fehlerspannungen des Rückmelders 6 etwa der ausgezogenen, trapez- förmigen Kurve mit der Amplitude Upg entspricht.
Die Spannungen UG und U p bzw. Usus liege in Reihe ; die Umhüllende der aus ihnen gebilde-
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Summenspannungen ergibtse Kurve, die gleichzeitig. die Spannung an der Primärwicklung 12 des Transformators 11, darstellt, ist in Fig. 4 wiedergegeben. Vom Drehwin- ket Null aus beginnt die Kurve zunächst mit einer Steigung, die der Summe der Steigungen von U G und U ;.' entspricht ; vom Punkt a ab verläuft sie parallel zur Kurve UG. Zwischen den Punkten b und c tritt wieder ein Abfall ein, da in der Umgebung des Drehwinkels 1800 die amplitudenbe-
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se umkehren.
Die in Fig. 4 dargestellten Summen-Fehlerspannungen beider Rückmelder werden nun mit Hilfe der Transformatoren 11 und 15 einer Spannung UT überlagert, deren Betrag bereits in Fig. 4 angedeutet ist. Die Amplitude der Spannung UT ist
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ten Fehlerspannung des Grob-Rückrne1ders 5, jedoch grösser als die durch die. Spannungsabschnei- der 10 bestimmte wirksame Amplitude UFS der Fehlerspannung des Fein-Rückmelders 6.
Die gleichphasige Überlagerung der in Reihe geschalteten Fehlerspannungen beider Rückmelder mit der Spannung UT ergibt als Umhüllende die obere Kurve der Fig. 5. Die gegenphasige überla- gerung würde wechselstrommässig eine Kurve ergeben, die bezüglich der Geraden UT der oberen Kurve spiegelbildlich genau entsprechen würde.
Die Gleichrichtung der Überlagerungsspannung durch die Gleichrichteranordnung 20 hat jedoch
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Folge,in dem UT=UFS+UG ist, wieder ansteigt. Die am Ausgangswiderstand 21, 22, also an den Anschlüssen 23 und 24 auftretende Spannung ergibt sich aus den senkrechten Abständen der beiden in
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sind, deren Durchlasskennlinie aus zwei linearen Teilen besteht, die im Schwellspannungswert einen Winkel bilden. Tatsächlich ist jedoch die Kennlinie eines praktischen Halbleiterventils stetig gekrümmt, so dass auch der Knick der in Fig. 6 dargestellten Kurve beim Punkt e zu einer Rundung verschliffen ist.
Wie bereits bemerkt, kann man in Reihe mit der Summe der Fehlerwechselspannungen zwei
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sich etwa der in, Fig. 6 gestrichelt dargestellte Verlauf f der Fehlerspannung, als eine flache Stufe der Fehlerspannung in der Nähe des Fehlerwinkels Null. Die Länge der Stufe kann durch die Anzahl der hintereinander geschalteten Ventil-
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;lung des parallelgeschalteten Widerstandes ab.
In Fig. 2 ist die Erfindung in Verbindung mit
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31Einphasenwicklungen der drei Rüclanelder sind hier mit 34,35 und 36 bezeichnet.
Die Reihenschaltung der Wicklung 36 mit einem Widerstand 37 ist durch zwei antiparallel geschaltete Halbleiter ventile 39 überbrückt; ebenso ist die Reihenschaltung aus der Wicklung 36, dem Widerstand 37, der Wicklung 35 und einem wei-1 teren strombegrenzenden Widerstand 38 durch zwei antiparallel geschaltete Halbleiterventile 40 überbrückt. Die Schwellspannung der Ventile 40 ist höher als die der Ventile 39. Die aus den Schaltelementen 11, 15,19, 20, 21 und 22 bestehende Demodulator-Anordnung ist die gleiche wie in Fig. 1.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 ergibt sich aus den Fig. 7-10. In diesen Figuren sind wieder die Umhüllenden der verschiedenen
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des Drehmeldersystems 32 mit dem mittleren Drehwert. Das Übersetzungsverhältnis zwischen den einzelnen Drehmeldern ist mit 1 : 4 : 16 ange- J nommen. Die Kurven der Fig. 7-10 umfassen
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In Fig. 7 ist wiederum UG die Umhüllende det Fehlerspannungen des Grob-Rückmelders 34, Um die Umhüllende der Fehlerspannungen des Mittel-Rückmelders 35 und Ut. dise Umhüllende der Fehlerspannungen des Fein-Rückmelders 36. Die wirksamen Fehlerspannungen der Rückmelder 35 und 36 sind durch die Ventile 40 bzw. 39 auf die Werte UMS bzw. U-g in der gleichen
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mit Fig. 3 geschildert wurde.
In Fig. 8 ist die Umhüllende der an der Reihenschaltung 36,37, 35,38, 34 auftretenden Spannungen dargestellt. Diese Kurve ergibt sich im wesentlichen durch Addition der ausgezogenen Kurven der Fig. 7. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass der Phasenwechsel der Spannung UF bei a M ==45 in der Kurve von Fig. 8 nicht zum Ausdruck kommt ; das liegt daran, dass die an der
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fern die Summe der ursprünglichen Fehlerspannungen der Rückmelder 36 und 35 die Schwellspannung der Ventile 40 Übertrifft. In diesem Fall gehen also nur UMS und UG in die Summenspannung ein.
In Fig. 9 stellt'wieder die obere Kurve die Umhüllende der Spannungen dar, die sich durch
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ÜberlagerungWechselspannung Ur ergeben. Die konstante Wechselspannung UT ist kleiner als die grösste
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ders (UC., jedoch grösser als die grösste Amplitude der wirksamen Fehlerspannung des Mittel-Rück-
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die Ausgangsspannung bei grossen Regelabwei- chungen konstant ist und erst in der Nähe des Fehlenvinkels Null stetig gegen Null geht.
Man erkennt aus der Darstellung, dass es bei mehreren Drehmeldern ohne weiteres möglich ist, die Form der Fehlerspannungskurve nach Fig. 10 durch Veränderung der Schwellspannungen der Ventile 39 bzw. 40 zu beeinflussen, insbesondere der- art, dass der abfallende Teil der Kurve annähernd einen Parabelast darstellt. Auch hier ist zu beachten, dass die Knicke der Kurve bei der praktischen Ausführung der SChaltung abgerundet sind.
In den Fig. 3-7 ist angenommen, dass die ursprünglichen Fehlerspannungen sämtlicher Rück-
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ebenfalls dazu dienen, die Form der in Fig. 10 dargestellten Kurve zu beeinflussen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Drehmelderanordnung mit mehreren, je aus einem Geber und einem Rüclmelder bestehenden Drehmeldersystemen verschiedener Drehwerte, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehler-Wechselspan- nungen der Rückmelder mit Ausnahme derjenigen des Rückmelders mit dem'höchsten Drehwert in ihrer Amplitude durch Spannungsabschneider begrenzt sind, dass die in Reihe geschalteten FehlerWechselspannungen einer festen Wechselspannung sowohl gleich- als auch gegenphasig überlagert sind, dass ferner die beiden überlagerungspannungen je für sich gleichgerichtet und zur Erzeugung der Fehlerspannung der Gesamtanord-