CH319371A - Anordnung zur Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors - Google Patents

Description

  Anordnung zur Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors    Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf  eine Anordnung zur     Drehzahlregelung    eines       von    einer     Weehselstromquelle    über     Gleiehrieh-          ter        gespeisten    Gleichstrommotors, mit minde  stens einem Regelverstärker und Mitteln zur       Erzeugung    einer von der Motordrehzahl ab  liiingigen elektrischen Spannung.  



  In einer grossen Anzahl von bekannten  Anordnungen wird die Drehzahl so geregelt,  dass die momentane     141otordrehzahl    mit einer       Sollwertgrösse    verglichen wird. Letztere ist       öfters    eine stabilisierte     Gleichspannung.    Als       di-elizalilabliängige    Spannung wird zum Bei  spiel die Ankerspannung gewählt, die um eine       ileni    Ankerstrom proportionale Grösse     korri-          riiert    wird, die     dem    Spannungsabfall     ent-          sPricht.     



  Im stationären Zustand sind die in Frage       koni        nienden        llessspannungen    periodische Funk  tionen der Zeit, die in eine     Gleiehkomponente     und eine     Weeliselkomponente    zerlegt werden  können. Die Gleichkomponente ist das     arith-          inetiselie    Mittel der betrachteten     Messgrösse,     und die     Weehselkomponente    enthält eine  Reihe von Harmonischen.

   Die Grundfrequenz       dieser    Wechselkomponente ist zum Beispiel  gleich einem     llehrfaehen    der Frequenz des  Speisenetzes, oder sie kann der Drehzahl des       betreffenden    Motors proportional sein.     Fig.1     der Zeichnung zeigt schematisch ein Beispiel       des        Verlaufes    der über der Zeit t aufgetra  genen     Ankerspannung        ic    und des     Ankerstro-          nies    i eines über     Gleiehriehter    gespeisten    Gleichstrommotors für zwei verschiedene und  beliebig gewählte Zustände a und b.

   Die  Gleichkomponenten sind mit     u    bzw.<I>i</I> darge  stellt. Die Spannung e entspricht der     Gegen-          EMK    des Motors.  



  Bekanntlich verwendet man für die     Rege-          Jung    nur die Gleichkomponente. Die     Harmoni-          sehen    (1. Harmonische inbegriffen) stellen  eine Störung dar, die eliminiert oder wenig  stens stark abgeschwächt werden soll,     ansonst     das Regelsystem nicht funktioniert. Zu diesem  Zweck werden diese Harmonischen allgemein  durch ein oder mehrere     Tiefpassfilter    (inte  grierende Elemente) gesiebt, die aber den  grossen Nachteil haben, mindestens eine zu  sätzliche Zeitkonstante in den Regelkreis ein  zuführen, die um so grösser ist, je bessere Sie  bung     gewünscht    wird.

   Die Folge davon ist  eine Verminderung der     Regelgeschwindigkeit     und eine vermehrte Tendenz zur Instabilität.  



  Zwecks Vermeidung dieser Nachteile be  sitzt die Anordnung gemäss der Erfindung  einen aus mindestens einem     Hochpassfilter    be  stehenden Hilfsstromkreis und eine Phasen  u.mkehrstufe, die derart. angeordnet sind, dass  die in der von der Motordrehzahl abhängigem  elektrischen Spannung enthaltenen Harmoni  schen durch Kompensation aus dem Regelver  stärker eliminiert werden. Auf diese Weise  kann erreicht werden, dass die Zeitkonstante  des Regelverstärkers klein bleibt und dennoch  der     Störeffekt    der Harmonischen eliminiert  wird. Falls die drehzahlabhängige Spannung      sehr viele Harmonische enthält, ist die gleich  zeitige Kompensation aller Harmonischen  nicht ohne weiteres möglich.

   Es kann dann  erforderlich     werden.    zusätzliche     Phasenver-          sehiebunbsglieder    vorzusehen, um eine ein  wandfreie     Kompensation    zu erreichen. Es  kann der     Hilfsstromkreis    durch     entspre-          ehende    Bemessung seiner Einzelelemente eine  differenzierende     Wirkung    ausüben und damit  eine Grösse in den Regelkreis einführen, die  einem zeitlichen Differentialquotienten pro  portional. ist. Es wird hierdurch     möglich.    auf  die     Verwendung        zusätzlieher    Stabilisierungs  mittel zum Teil zu verzichten.  



  In der Zeichnung zeigen die     Fig.    2, 3 und       4-        scheinatiseh    drei Beispiele von Anordnun  gen zur     Drehzahlregelung    gemäss     Erfindung.     Nach     Fig.2    speist ein     Transformator    2,     der     an das Netz 1 angeschlossen ist, mit Hilfe von       gittergesteuerten        (Tleichriehterröhren    3 den  Anker 6 eines     (Tieiehstrommotors,    dessen     Er-          regung    5 getrennt ist.

   Der Anker 6 kann  durch einen Schalter 7 ein- oder     ausuesehaltet     werden. Ein     Potentiometer    8 liefert eine     Re-          ferenzgleichspannung    (Sollwert der Motor  drehzahl. An den Klemmen eines     Spannun;:s-          teilers    9 lieg . eine der     Ankerspannung    pro  portionale Spannung.

   Die Differenz     zwischen     diesen beiden     Spannungen        wird        durch    Wider  stände 10 und 11 gebildet und an den Ein  gangsleiter 22 eines     Regelverstärkers        2-I    über  einen Widerstand 12     gelegt.    Ein Hilfsstrom  kreis mit einem     Absehwäeher    13, einem aus  einem Kondensator 14 und einem Widerstand  18 bestehenden     Hochpassfilter,    einer Phasen  umkehrstufe, die aus einer Röhre 20, einem  Kathodenwiderstand 19 und einem Anoden  widerstand 17 besteht, und mit einem Netz  werk, umfassend einen Kondensator 16 und  einen Widerstand 15,

   ist an den     Eingang    22  des Verstärkers 24 angeschlossen. Leiter 0, 21  und 23 des Verstärkers 24 sind an eine     Hilfs-          stromquelle        angeschlossen.    Der     Ausgangslei-          ter    4 des     Regelverstärkers    24 führt zur Steuer  einrichtung der     Gleichriehterröhre    3.

   Die Har  monischen der     Ankerspannung    werden einer  seits über den     Spannungsteiler    9 und den aus  den Widerständen 11 und 1.2 bestehenden di-         rekten    Kreis und anderseits über den er  wähnten     Hilfsstron-Jzreis    geleitet, wo ihre Po  larität     umgekehrt    wird. Infolgedessen findet  am Verbindungsort beider     Stromkreise,    das  heisst am     Ein-ang    22 des Verstärkers 24, eine  Kompensation der Harmonischen statt. Diese  Kompensation muss nur einmal mittels eines       Potentiometers    13     eingestellt     -erden.  



       \acli        Fig.3,    die eine Variante des Bei  spiels in     Fig.    2 zeigt, wird die von der     Motor-          dreh7ahl        abhängige    Spannung     durch    die Dif  ferenz einer der     Ankerspannung    proportiona  len     Spannung-    und einer dem     Ankerstrom    pro  portionalen     Spannung    gebildet.

   Dieses zweite  Signal entspricht     dem\    durch die Belastung  entstehenden     Spannungsabfall.    Die dem An  kerstrom proportionale Spannung wird durch  einen Kreis geliefert, der aus einem Strom  wandler     :.'5    (von dem nur die     Sekundä        rwick-          lung        gezeigt        wird),    einem     (lleichriehter    26,  einem     Potentiometer    27 und einem Wider  stand 28 gebildet ist. Der     Spannungsteiler    9  wird bei dieser Schaltung dem     Potentiometer     27 angeschlossen.

   Die     Spannuno.,sabfallkom-          nensation    wird mittels des     Potentionieters    27       eingestellt.    Das     Potent.iometer    7.3 ist bei dieser  Variante an den     Mittelabgriff    des     Spannungs-          teilers    9     angesehlossen.    Diese     Anordnung    ist  nötig, damit die gleichen     Harmonischen    so  wohl in den direkten Kreis als in den Hilfs  stromkreis geleitet werden.  



       Naeli        Fig.    4, die eine weitere Variante des  Beispiels in     Fig.    \?     zeigt,    wird die von der       Motordrehzahl        abhängige        Spannung    durch  einen     Wecliselstrom-Taeliometer-(lenerator    29       reit    dem Gleichrichter 30 und dem Wider  stand 31     geliefert.    Die Kompensation der     Har-          monisehen    erfolgt auf die gleiche Art wie in       Fig.    2.  



  In der     Anordnung        gemäss        Erfindung    kann  die     Phasenumkehrstufe    auch ausserhalb des       Hilfsstromkreises    eingebaut     sein.  

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Anordnung zur Drehzahlregelung eines von einer Wechselstromquelle über Gleiehrieh- ter gespeisten Gleiehstrommotors, mit minde stens einem Re\telvei-stäi-ker und Mitteln zur 1':

   1'7.ellgilllg einer von der Motordrehzahl ab- hüni,en elektrischen Spannung. gekennzeieh- net durch einen aus mindestens einem Hoeh- liassfilter bestehenden Hilfsstromkreis und (lni'eli eine Phasenumkehrstufe, die derart an- ',l1( 'dnet sind, class die in der elektrischen ",

   liaiiiiurio' enthaltenen Harinonisehen durch Kompensation aus dein Regelverstärker eli- iuiniert werden. UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, da- (lni'eli g-elzennzeielniet, dass der Hoehpassfilter alle Frequenzen sperrt, die kleiner sind als diejenige der ersten Harmonischen der von der 3lotordrehzahl abhängigen Spanneng.

   ?.Anordnung naeli Patentanspruch und Unteransprueli 1., dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenumkehrstufe sieh im Hilfs stromkreis befindet. 3. Anorclnun- nach Patentansprueli und Unteranspruch 1, daclureli gekennzeichnet, (lass die Phasenumkehrstufe durch eine Stufe d(s Regelverstärkers gebildet wird.

   -, Anordnung nach Pa.tentansprueli und Unteranspruch 1, g'el:ennzeichnet durch Mittel zur Einstellung der Kompensation der Har- nionischen. 5. Anordnung nach Patentanspreeh und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch ein 2:nsätzlielies Phasenver:schiebungsglied. 6.

   Anordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, class der Hilfsstromkreis durch entsprechende Bemessung seiner Einzelelemente eine dif ferenzierende Wirkung ausübt. 7. Anordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Motordrehzahl abhängige Spanneng an den Klemmen des Motorankers abgegriffen wird. S. Anordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Motordrehzahl abhängige Spannung von einem Spannungsteiler gelie fert wird, der an die Klemmen des Motor ankers angeschlossen ist. 9.

   Anordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Motordrehzahl abhängige Spannung durch die Differenz. zwischen einer der Ankerklemmenspannung proportionalen Spannung Lind einer dem Ankerstrom propor tionalen Spannung gebildet wird. 10. Anordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als von der Motordrehzahl abhängige Spanneng die gleiehgeriehtete Spannung eines Weeliselstrom-Tacliometer-Cxenerators dient.