Anordnung zur Regelung des Stromes von Motoren hezw. des Erregerstromes von Generatoren. An einen neuzeitlichen Regler werden im wesentlichen folgende Anforderungen ge stellt: Grösste Regelgenauigkeit bei vollkom mener Stabilität, das heisst Pendelungsfrei- heit und grösste Regelgeschwindigkeit. Durch ein Verstärkungsglied (des Reglers kann prak tisch fast jede .gewünschte Regelgenauigkeit erzielt werden.
Für die Regelgeschwindigkeit sind jedoch die Trägheiten des gesamten zu regelnden .Systems von grossem Einfluss. Bei elektrischen Maschinen ist zum Beispiel die mechanische und elektrische Zeitkonstante hierfür bestimmend. Man wird daher Mass nahmen ergreifen, um die Auswirkung sol cher Trägheiten herabzusetzen. So lässt sich bekanntlich die r4eldträglheit eines Generators durch Anlegen einer hohen Spannung (Stoss erregung, Tirrill-Prinzip) verkleinern.
Nach denselben Gesichtspunkten kann verfahren werden bei der Schnellregelung der Drehzahl von Motoren. Bei einem Belastungs- stoss sinkt -däe Drehzahl eines Gleichstrom- motors wegen der Vergrösserung des Span nungsabfalles exponentiell ab.
Die Spannung muss daher entsprechend erhöht werden, um den Sollwert der Drehzahl wieder zu erhal ten, und zwar muss sich diese Erhöhung mög lichst trägheitslos vollziehen, weswegen sich hierfür gesteuerte Stromrichter; beispiels- weioe Quecksilberdampfgleichrichter als ver änderliche Stromquelle besonders eignen. Die Drehzahl steigt dann ebenfalls exponentiell wieder an.
Die Grösse der maximalen<B>Ab-</B> weichung vom Sollwert ist ausser von den übrigen Abmessungen des gesamten Systems und der Höhe des Belastungsstosses wesent lich von der Steilheit des Ankerstroman- stieges abhängig. Bei rechteckigem Strom anstieg wäre theoretisch die Drehzahlabwei chung gleich Null.
Um die Steilheit des tat sächlichen Ankerstro.manstieges zu vergrö ssern, wird -die Gleichrichterspannung daher vorübergehend stärker erhöht, als zur Dek- kung des Abfalles erforderlich ist. Mit Hilfe eines Elektronenröhrenverstärkers lassen sich schon bei kleinster Drehzahlabweichung grosse Ankerspannungsveränderungen vor nehmen, allerdings ist das nur bei entspre chender Ausbildung einer elastischen Rück führung möglich.
Infolge der Spannungs überhöhung wird der Ankerstrom wesentlich steiler ansteigen und daher auch erheblich über seinen endgültigen Wert hinaus schwin gen. Das kann für den Gleichrichter unzu lässig sein, insbesondere dann, wenn wie zum Beispiel im Walzwerksbetrieb an sich schon mit erheblicher Überlastung gearbeitet wird.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie betrifft eine Anordnung zur Regelung des Ankerstromes von Motoren bezw. des Erre gerstromes von Generatoren unter Benutzung von über einen gesteuerten Gleichrichter ge lieferten Stromstössen. Nach der Erfindung sind zur Vermeidung von Überlastungen des Gleichrichters Mittel vorgesehen, die durch Einwirken auf die Gleichrichtersteuerung bewirken, dass,der von dem Gleichrichter ge lieferte Strom einen eingestellten Grenzwert nicht überschreiten kann.
Hierdurch ist es möglich, zur Erzielung eines besonders steilen Stromanstieges eine gegenüber der Spannung von Stosserregiingsgleichrichtern üblicher Be messung hohe Gleiehspanung zu verwenden, ohne dass dabei der Gleichrichter überlastet werden kann.
Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Netz 1 speist über den Transformator 2 und das Gleichrichtergefäss 3 den Anker 4 eines Gleichstrommotors. Die Drehzahl dieses Gleichstrommotors soll kon stant gehalten werden. Auf der Welle des Motors sitzt eine Tachometermaschine 5, deren Spannung der Drehzahl proportional ist. Diese Spannung (Istwert) wird mit dem Sollwert, der Spannungsquelle 6 verglichen und die Differenz dieser Spannungen wird dem Eingangskreis de-, Reglers zugeführt, der aus einem Verstärker 7 und einem Gitter steuergerät 8 beseht.
Auf diese Weise lässt sich die Drehzahl des Motors sehr genau kon stant halten. Zur Verwirklichung der Erfin dung wird nun zur Ankerstrombegrenzung in den Eingangskreis des Reglers eine zusätz liche Spannung eingeführt, die jedoch erst . bei Überschreiten eines bestimmten Gleich stromes wirksam wird. Dann geht .die Kon- stantdrehzahlregelung in eine Xonstantstrom- regelung über.
Die Einfügung dieser Hilfsspannung ge schieht mit Hilfe der Sättigungsdrossel 9 und des Hilfsgleichrichters 10. Die Schaltung des Hilfsgleichrichters 10 zeigt Fig. 2. Die Sätti gungsdrossel 9 (Gleichstromwandler) liegt in Reihe mit der Wechselstromzuleitung eines Hilfsgleichrichters<B>11, 12,13.</B> Der vom Trans formator 11 und dem Gleichstromwandler 9 erhaltene rechteckige Wechselstrom wird in der Röhre 13 gleichgerichtet und mittels eines RC-Gliedes 14, 15, 16 geglättet. Am Widerstand 17 liegt daher eine Gleichspan nung, die vom Strom des Hauptgleichrichters abhängig ist.
Dieser Spannung ist eine Ver gleichsspannung 18 entgegengeschaltet, die zusammen mit dem gleichrichtenden Element 19 bewirkt, dass durch den Widerstand 20 nur dann Strom fliesst, wenn die dem Anker strom proportionale Spannung den Wert der Vergleichspannung 18 übersteigt. Der Wider stand 20 liegt im Reglereingangskreis.
In Fig. 3 ist gezeigt, wie die Aufgabe des gleichrichtenden Elementes 19 in Bild 2 von der Hilfsgleichrichterröhre 13 mitübernom- men werden kann. Im übrigen entsprechen die Bezugszeichen der Fig. 3 denjenigen der Fig. 2.
Überbrückt man das gleichrichtende Element 19 in Fig. 2 mit einem Kondensa tor 21 bezw. die Gleichrichterröhre 13 in Fig. 3 mit Kondensatoren 22 und 23, so kann das Strombeggrenzungsglied ausserdem zur Stabilisierung des Reglers dienen, weil .es dann die Wirkungsweise einer nachgiebigen Rückführung erhält, da bei auftretenden Pendelungen in den Verstärkereingangskreis eine Spannung eingefügt wird, die einer Ver grösserung der Pendelungen entgegenwirkt.
Arrangement for regulating the current of motors hezw. the excitation current from generators. The following requirements are essentially made of a modern controller: Greatest control accuracy with complete stability, that means freedom from oscillation and maximum control speed. By means of a reinforcement element (of the controller, almost any desired control accuracy can be achieved.
However, the inertia of the entire system to be controlled has a major influence on the control speed. In the case of electrical machines, for example, the mechanical and electrical time constants are decisive for this. Measures will therefore be taken to reduce the effects of such inertia. As is well known, the inertia of a generator can be reduced by applying a high voltage (surge excitation, Tirrill principle).
The same principles can be used for rapid control of the speed of motors. In the event of a load surge, the speed of a DC motor decreases exponentially due to the increase in the voltage drop.
The voltage must therefore be increased accordingly in order to obtain the setpoint of the speed again, and this increase must be carried out without inertia as possible, which is why controlled converters are used for this purpose; For example, mercury vapor rectifiers are particularly suitable as a variable power source. The speed then increases again exponentially.
The size of the maximum <B> deviation </B> from the nominal value is dependent, apart from the other dimensions of the entire system and the level of the load surge, on the steepness of the armature current rise. With a square current increase, the speed deviation would theoretically be zero.
In order to increase the steepness of the actual increase in armature current, the rectifier voltage is temporarily increased more than is necessary to cover the drop. With the help of an electron tube amplifier, large changes in armature voltage can be made even with the smallest speed deviation, but this is only possible with the appropriate formation of an elastic return.
As a result of the increase in voltage, the armature current will rise significantly more steeply and will therefore also fluctuate significantly above its final value. This can be inadmissible for the rectifier, especially if, for example, considerable overload is already being used in rolling mill operations.
The invention avoids these disadvantages. It relates to an arrangement for controlling the armature current of motors BEZW. of the excitation current from generators using current surges supplied by a controlled rectifier. According to the invention, means are provided to prevent overloading of the rectifier, which, by acting on the rectifier control, ensure that the current supplied by the rectifier cannot exceed a set limit value.
This makes it possible to use a high DC voltage to achieve a particularly steep rise in current compared to the voltage of surge rectifiers customary Be measurement without the rectifier being overloaded.
Fig. 1 shows an embodiment of the invention. The network 1 feeds the armature 4 of a direct current motor via the transformer 2 and the rectifier vessel 3. The speed of this DC motor should be kept constant. On the shaft of the motor sits a tachometer machine 5, the voltage of which is proportional to the speed. This voltage (actual value) is compared with the setpoint value of the voltage source 6 and the difference between these voltages is fed to the input circuit de-, controller, which consists of an amplifier 7 and a grid control unit 8.
In this way, the speed of the motor can be kept constant very precisely. To implement the inven tion, an additional voltage is now introduced into the input circuit of the controller to limit the armature current, but this only takes place. becomes effective when a certain direct current is exceeded. Then the constant speed control changes into a constant current control.
This auxiliary voltage is inserted with the help of the saturation choke 9 and the auxiliary rectifier 10. The circuit of the auxiliary rectifier 10 is shown in FIG. 2. The saturation choke 9 (direct current converter) is in series with the alternating current feed line of an auxiliary rectifier 11, 12, 13. The rectangular alternating current obtained from the transformer 11 and the direct current converter 9 is rectified in the tube 13 and smoothed by means of an RC element 14, 15, 16. At the resistor 17 there is therefore a DC voltage that is dependent on the current of the main rectifier.
This voltage is counteracted by a comparison voltage 18 which, together with the rectifying element 19, causes current to flow through the resistor 20 only when the voltage proportional to the armature current exceeds the value of the comparison voltage 18. The resistance was 20 in the controller input circuit.
FIG. 3 shows how the task of the rectifying element 19 in FIG. 2 can also be taken over by the auxiliary rectifier tube 13. Otherwise, the reference numbers in FIG. 3 correspond to those in FIG. 2.
If you bridged the rectifying element 19 in Fig. 2 with a capacitor 21 respectively. the rectifier tube 13 in Fig. 3 with capacitors 22 and 23, the current limiting element can also be used to stabilize the controller, because it then has the effect of a flexible feedback, since when oscillations occur in the amplifier input circuit a voltage is added that a Ver counteracts the increase in oscillations.