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Einrichtung zum Hochfahren und zum Abbremsen der in einem festen einstellbaren Drehzahlverhältnis zueinander stehenden Motoren einer Motorgruppe
Bei Walzenstrassen oder sonstigen Antrieben, bei denen einzelne Maschinen durch das Arbeitsgut gekuppelt sind, müssen die Antriebe meistens in einem bestimmten Drehzahl Verhältnis zueinander stehen.
Dieses durch die Art der Bearbeitung bzw. Verformung des Arbeitsgutes in den einzelnen Maschinen vorgegebene und einstellbare Drehzahl Verhältnis soll sowohl beim Alfahren wie bei den Drehzahländerungen während des Betriebes als auch während des Stillsetzen bzw. Abbremsens des gesamten Mehrmotorenantriebes aufrechterhalten bleiben.
Hiezu ist vorgeschlagen worden, gemäss der Zeichnung die einzelnen Motoren 1 ankerseitig an eine Sammelschiene, d. h. an gleiche Spannung zu legen, die durch einen Spannungsregler konstant gehalten und von einer steuerbaren Stromquelle, beispielsweise einem bei 3 angedeuteten Stromrichter, geliefert wird. Mit 4 ist ein zugehöriger Netztransformator bezeichnet. Als Sollwert für die Regelung der Sammelschienenspannung kann eine von einem Sollwertgeber 7 gelieferte Spannungsgrösse verwendet werden, die im Regler 6 mit dem von einem Gleichspannungswandler 9a gelieferten Istwert verglichen wird. Die vom Regler 6 gelieferte Stellgrösse wird in üblicher Weise im Gittersteuersatz 5 in eine entsprechende Phasenlage der Zundspannung umgeformt.
Der Sollwertgeber 7 formt die von einem Stellglied 8, beispielsweise einem Einstellwiderstand vorgegebene Eingangsgrösse in einen zeitlich auf den gewünschten Endwert ansteigenden Ausgangswert um. Damit wird erreicht, dass die Motorgruppe mit der gewunschten, beispielsweise mit etwa konstanter Beschleunigung hochläuft, wenn das Stellglied 8 aus der Nullage auf einen bestimmten Wert eingestellt wird. Das Einstellglied 8 kann beispielsweise mit dem Steuerhebel oder dem Steuergriff gekuppelt sein, mit dem der Bedienungsmann die Drehzahl der Motorgruppe einzustellen hat.
Damit die an gleicher vorgegebener Ankerspannung liegenden Motoren 1 in einem bestimmten Drehzahlverhältnis zueinander gehalten werden und dieses Drehzahlverhältnis auch beim Hochfahren, bei einer Drehzahländerung während des Betriebes und bei einem Stillsetzen des Antriebes aufrechterhalten wird, ist jeder Motor mit einem dieses Drehzahlverhältnis berücksichtigenden Drehzahlregler ausgerustet, der das Feld beeinflusst und seine Sollspannung aus einer gemeinsamen Leitspannung uber einen besonderen Sollwerteinsteller erhält. Ein solcher Drehzahlregler ist fur den mittleren Motor angedeutet.
Die Erregerwicklung des einzelnen Motors 1 wird aber je einen Leistungsverstärker, beispielsweise einen Magnetverstärker 12 gespeist, der vom Regler 13 gesteuert wird. Als Istwert wird diesen Reglern 13 die je einer Tachometermaschine 2 entstammende Spannung zugeführt. Der Sollwert fur die Regelung entstammt der Leitspannung 15, wobei zur Einstellung des vorgegebenen Drehzahlverhältnisses zwischen den einzelnen Motoren jeweils ein diesem entsprechend eingestellter Sollwerteinsteller 14 dient, der einen entsprechenden Anteil der Leitspannung abgreift. Mittels des Stellers 14 kann nur der Feldschwächbereich des Motors durchfahren werden, weil die Anker der Motoren an einer festen Sammelschienenspannung liegen.
Soll nun die Motorgruppe von Drehzahl Null aus mit maximalem Moment hochgefahren werden, so
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muss für eine volle Felderregung der Motoren gesorgt werden. Dies ist aber nur dann möglich, wenn die bei 14 jeweils abgegriffenen Sollspannungen während des Anfahrvorganges nicht grösser werden, als die von der zugehörigen Tachometermaschine 2 gelieferte Istspannung, denn nur dann stellen die Regler 13 volle Felderregung ein. Würden dagegen die Sollwerte höher, so würden die Regler eine Schwächung der
Motorfelder vornehmen.
Damit ferner die eingangserwähnte Forderung nach Aufrechterhaltung des an den Stellern 14 einge- stellten Drehzahlverhältnisses bei allen Drehzahlen der Motorgruppe erfüllt wird, muss ferner das Verhält- nis zwischen der Leitspannung und der Sammelschienenspannung über den ganzen Einstellbereich der
Sammelschienenspannung konstant bleiben.
Zur Erfüllung dieser Forderungen wird daher gemäss der Erfindung ein weiterer Regler vorgesehen, der als von der Ankerspannung der Motorgruppe geführter Folgeregler ausgebildet ist und bei einer Änderung der Ankerspannung die Leitspannung im gleichen Verhältnis ändert.
Im Ausführungsbeispiel ist der Folgeregler mit 17 bezeichnet. Diesem wird über einen Gleichspan- nungswandler 9b, der gegebenenfalls zusammen mit dem Wandler 9a zu einem Wandler zusammenge- fasst sein kann, ein der Sammelschienenspannung proportionaler Spannungsanteil als Führungsgrösse zu- geführt. Dieser Regler 17, dem als Istgrösse die Leitspannung 15 zugeführt wird, kann z. B. in an sich bekannter Weise einen Kippverstärker enthalten, der bei einer Regelabweichung im einen Sinne in einen
Zustand kippt und eine feste Spannung bestimmter Polarität liefert und bei einer Regelabweichung in der andern Richtung in den andern Zustand kippt und eine feste Steuerspannung entgegengesetzter Polarität liefert.
Diese Steuerspannung kann einem Stellmotor 18 zugeführt werden, der einen die Leitspannung 15 beeinflussenden Steller, beispielsweise den Abgriff eines Widerstandes 16 so lange verstellt, bis der Ausgleich zwischen Ist-und Sollwert hergestellt ist. Gegebenenfalls kann jedoch die Nachstellung der Leitspannung auch mit von der Regelabweichung abhängiger Geschwindigkeit vorgenommen werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Differenz zwischen Leitspannung und Sammelschienenspannung, d. h. zwischen Ist- und Sollwert, unmittelbar auf den Stellmotor 18 zur Einwirkung gebracht wird. Es kann aber auch die Differenz zwischen Leitspannung und Sammelschienenspannung einem Verstärker, z. B. einem Leitspannungsgenerator oder einem gesteuerten Trockengleichrichter zugeführt werden, der seinerseits direkt die Leitspannung liefert.
Durch einen solchen Folgeregler wird die Leitspannung 15 für die Drehzahlregelung der Motorgruppe von 0 bis 100 ja kontinuierlich in Abhängigkeit von der Sammelschienenspannung verstellt. 100 % Sammelschienenspannung entsprechen dabei 100 li Leitspannung.
Soll die Motorgruppe hochgefahren werden, so wird der Steller 8 in eine dem gewünschten Drehzahlniveau entsprechende Lage gebracht. Der Sollwertgeber 7 gibt dann eine allmählich steigende Sollspannung an den Regler 6, so dass die Motoren entsprechend der Erhöhung der Sammelschienenspannung hochlaufen. Der Einsteller 16 für die Leitspannung stehe bei Beginn des Hochfahrens in der Stellung Null. Steigt die Sammelschienenspannung an, so ist im Regler 17 eine Differenz zwischen Soll- und Istwert wirksam und über den Motorantrieb des Stellers 16 wird die Leitspannung nachgeführt. Das gleiche ist der Fall, wenn während des Betriebes Änderungen des Drehzahlniveau der Motorgruppe durch Änderung der Lage des Stellers 8 vorgenommen werden.
Mit Vorteil wird der Regelkreis des Folgereglers so bemessen oder mit einem besonderen Zeitglied versehen, dass ein verzögertes Einschalten des Antriebs für das die Leitspannung beeinflussende Stellglied 16 beim Hochfahren der Motorgruppe aus dem Stillstand erfolgt. Dadurch wird erreicht, dass die Motoren der Gruppe bereits drehen bzw., dass die Sammelschienenspannung schon um einen bestimmten Betrag hochgefahren ist, bevor die Leitspannung aus Null herausgeführt wird. Dann ist gewährleistet, dass auf jeden Fall das Losbrechen der zu bewegenden Massen mit maximalemMotorfeld erfolgt. Das Verhältnis Leitspannung zu Sammelschienenspannung wird durch die Regeleinrichtung über den ganzen Einstellbereich konstant gehalten. Der Steller 16 läuft auch in jedem Zwischenwert der Sammelschienenspannung auf den zugehörigen Wert.
Durch die Erfindung wird auch der Vorteil erzielt, dass beim Herabregeln der Drehzahl der Motorgruppe bzw. beim Stillsetzen Überspannungen vermieden werden. Wenn nämlich die Leitspannung schneller verkleinert werden würde, als dies der Abnahme der Motordrehzahl entspricht, so würde über den einzelnen Regler 13 eine Feldversärkung des zugehörigen Motors vorgenommen werden. Da eine Stromumkehr nicht möglich ist, würde sich diese Feldverstärkung in eine unzulässige Erhöhung der Sammelschienenspannung auswirken. Der Folgeregler 17 sorgt jedoch dafür, dass die Ursache für eine derartige Sammelschienenspannungserhöhung nicht eintreten kann, weil die Leitspannung 15 immer in einer festen Abhängigkeit von der Sammelschienenspannung bleibt.
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Device for starting up and braking the motors of a motor group that are in a fixed adjustable speed ratio to one another
In the case of roller lines or other drives in which individual machines are coupled by the work material, the drives must usually have a certain speed ratio to one another.
This adjustable speed ratio, which is predetermined by the type of processing or deformation of the work item in the individual machines, should be maintained both when driving and when changing the speed during operation as well as during stopping or braking of the entire multi-motor drive.
To this end, it has been proposed, according to the drawing, that the individual motors 1 be connected to a busbar on the armature side, ie. H. to apply the same voltage, which is kept constant by a voltage regulator and is supplied by a controllable current source, for example a converter indicated at 3. With an associated network transformer is designated. As a setpoint for regulating the busbar voltage, a voltage quantity supplied by a setpoint generator 7 can be used, which is compared in the controller 6 with the actual value supplied by a DC voltage converter 9a. The manipulated variable supplied by the controller 6 is converted in the usual manner in the grid control unit 5 into a corresponding phase position of the ignition voltage.
The setpoint generator 7 converts the input variable specified by an actuator 8, for example a setting resistor, into an output value that increases over time to the desired end value. This ensures that the motor group starts up with the desired acceleration, for example with an approximately constant acceleration, when the actuator 8 is set from the zero position to a specific value. The setting member 8 can for example be coupled to the control lever or the control handle with which the operator has to set the speed of the motor group.
So that the motors 1, which are connected to the same predetermined armature voltage, are kept in a certain speed ratio to one another and this speed ratio is maintained even when starting up, when changing the speed during operation and when stopping the drive, each motor is equipped with a speed controller that takes this speed ratio into account influences the field and receives its setpoint voltage from a common control voltage via a special setpoint adjuster. Such a speed controller is indicated for the middle engine.
The excitation winding of the individual motor 1 is fed to a power amplifier, for example a magnetic amplifier 12, which is controlled by the controller 13. The voltage from a tachometer machine 2 is fed to these controllers 13 as the actual value. The setpoint value for the regulation comes from the control voltage 15, a setpoint adjuster 14 correspondingly adjusted to this, which taps a corresponding portion of the control voltage, is used to set the predetermined speed ratio between the individual motors. By means of the actuator 14, only the field weakening range of the motor can be passed through because the armature of the motors is connected to a fixed busbar voltage.
If the motor group is now to be run up from zero speed with maximum torque, so
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the motors must be fully field excited. However, this is only possible if the nominal voltages tapped at 14 do not become greater than the actual voltage supplied by the associated tachometer machine 2 during the start-up process, because only then do the controllers 13 set full field excitation. On the other hand, if the setpoints were higher, the controller would weaken the
Make motor fields.
So that the requirement mentioned at the beginning of maintaining the speed ratio set on the actuators 14 is fulfilled at all speeds of the motor group, the ratio between the control voltage and the busbar voltage must also be over the entire setting range of the
Busbar voltage remain constant.
To meet these requirements, a further controller is provided according to the invention, which is designed as a slave controller controlled by the armature voltage of the motor group and changes the control voltage in the same ratio when the armature voltage changes.
In the exemplary embodiment, the slave controller is designated by 17. A voltage component proportional to the busbar voltage is fed to it as a reference variable via a DC voltage converter 9b, which can optionally be combined with the converter 9a to form a converter. This controller 17, to which the control voltage 15 is supplied as an actual variable, can, for. B. contain in a known manner a trigger amplifier, which in a sense in a control deviation in a
State flips and supplies a fixed voltage of a certain polarity and, if there is a control deviation in the other direction, flips into the other state and supplies a fixed control voltage of opposite polarity.
This control voltage can be fed to a servomotor 18, which adjusts an actuator influencing the control voltage 15, for example the tap of a resistor 16, until the balance between the actual value and the setpoint value is established. If necessary, however, the control voltage can also be readjusted at a speed that is dependent on the control deviation. This can be done, for example, in that the difference between control voltage and busbar voltage, i.e. H. between the actual value and the setpoint value, is brought to act directly on the servomotor 18. But it can also be the difference between control voltage and busbar voltage to an amplifier, z. B. a master voltage generator or a controlled dry rectifier, which in turn directly supplies the master voltage.
With such a slave controller, the master voltage 15 for the speed control of the motor group is continuously adjusted from 0 to 100 depending on the busbar voltage. 100% busbar voltage corresponds to 100 li control voltage.
If the motor group is to be started up, the actuator 8 is brought into a position corresponding to the desired speed level. The setpoint generator 7 then sends a gradually increasing setpoint voltage to the controller 6, so that the motors start up in accordance with the increase in the busbar voltage. The adjuster 16 for the control voltage is in the zero position at the start of start-up. If the busbar voltage increases, a difference between the setpoint and actual value is effective in the controller 17 and the control voltage is tracked via the motor drive of the controller 16. The same is the case if changes in the speed level of the motor group are made by changing the position of the actuator 8 during operation.
The control circuit of the slave controller is advantageously dimensioned or provided with a special timing element so that the drive for the actuator 16 influencing the control voltage is delayed when the motor group starts up from standstill. This ensures that the motors of the group are already turning or that the busbar voltage has already increased by a certain amount before the control voltage is brought out of zero. This ensures that the masses to be moved will break loose with the maximum motor field. The ratio of the control voltage to the busbar voltage is kept constant over the entire setting range by the control device. The controller 16 also runs to the associated value in each intermediate value of the busbar voltage.
The invention also has the advantage that overvoltages are avoided when the speed of the motor group is reduced or when it is stopped. If the control voltage were to be reduced more quickly than this corresponds to the decrease in the motor speed, the field of the associated motor would be increased via the individual controller 13. Since a current reversal is not possible, this field strengthening would result in an impermissible increase in the busbar voltage. The slave controller 17 ensures, however, that the cause of such an increase in busbar voltage cannot occur because the control voltage 15 always remains in a fixed relationship to the busbar voltage.