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Anordnung zur Speisung einer Gleichstrommaschine durch Stromrichter Es sind verschiedene Arten von Anordnungen zur Speistung von Gleichstrommaschinen durch Stromrichter bekanntgeworden. Wird an den Antrieb die Forderung gestellt, dass die Gleichstrommaschine sowohl Leistung abgeben als auch Leistung aufnehmen kann, und dlies mit einem kontinuierlichen Übergang zwischen den beiden Energierichtungen, so kommt von den möglichen Schaltungen zunächst eine Kreuzschaltung für den Anker- stromrichter bei konstant in einer Richtung erregtem Maschinenfeld in Frage. Diese Lösung ist mit einem grossen Aufwand verbunden.
Bekannt sind auch solche Antriebe, bei denen für den Ankerstrom nur ein Stromrichter vorgesehen ist. Da Stromriclhter mur in einer Richtung stromdurchlässig sind, so ist es in diesem Fall erforderlich, bei einer Umkehr der Drehrichtung oder beim Ü bergan g vonm Motorbetrieb zum Generatorbetrieb entweder den Ankerstromkreis umzuschalten oder das Erregerfeld der Maschine umzupolen.
Es ist ferner bekannt, für die umpolbare Felderregung der Maschine zwei gegensinnig parallel geschaltete Stromrichter (Kreuzschaltung) zu verwenden, von denen je nach der ,,ewünschten Richtung des Feldstromes entweder der eine oder der andere Stromrichter diesen Strom liefert.
Kennzeichnend für diese Anwendung der Kreuzschaltung bei den bisher bekannten An- ordnungen ist, dass zur Umkehrung des Feldstromes die Stromrichter plötzlich umgesteuert werden, dass aber im übrigen der Feldstrom - abgesehen von einer Feldschwächung bei hohen Drehzahlen - nicht. stetig geregelt wird. Die Zulässigkeit. der plötzlichen Feld- unipolung ist vom Betriebszustand im Ankerstromkreis abhängig. Die Umpolung wird dabei gewöhnlich durch ein polarisiertes Relais oder dergleichen bewirkt. Bei dieser Betriebsart ist ein kontinuierlicher Übergang vom Betrieb der Maschine als Motor zum Bremsen und beim Wechsel der Drehrichtung nicht möglich.
Erfindungsgemäss wird eine wesentliche und grundsätzliche Verbesserung solcher Anordnungen zur Speisung von Gleichstrommaschinen veränderlicher Drehzahl und Drehrichtung mit Stromrichtern für unv eränder- liehe Stromrichtung für den Ankerstrom und mit in Kreuzschaltung betriebenen Stromrichtern für wechselnde Stromrichtung für das Erregerfeld dadurch erzielt, dass die Stromrichter für den Ankerstrom und die Stromrichter für das Erregerfeld von getrennten, auf einem Vergleich zwischen Soll- und Istwert beruhenden Regeleinrichtungen gesteuert werden, deren Sollwerte von einer gemeinsainen Führungsgrösse abgeleitet sind, wobei Mittel vorgesehen sind, durch die der Feldstrom ein Abbild der Führungsgrösse nach Grösse und Richtung,
der Ankerstrom dagegen
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ein Abbild der Führungsgrösse nur nach ihrem Absolutwert ist.
Als Führungsgrösse kommt dabei vornehmlich eine Gleichspannung in Frage, deren Richtung durch ihr Vorzeichen bestimmt ist. Es ist aber auch möglich, z. B. eine Wechselspannung als Führungsgrösse zu verwenden, deren Richtung durch eine bestimmte Phasenlage definiert sein kann. Auch die Verwendung irgendeiner andern vektoriell darstellbaren Grösse beliebiger Art als Führungsgrösse ist denkbar.
Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgedankens sei zunächst auf die Fig.1 verwiesen, in welcher der Linienzug 1 den Verlauf des Ankerstromes und der Linienzug 2 den Feldstrom bzw. das Erregerfeld abhängig von der Führungsgrösse darstellt. Die Richtung der Führungsgrösse ist durch ein Plus- bzw. Minuszeichen angegeben.
Das Produkt aus Ankerstrom und Erregerfeld, das bekanntlich dem Drehmoment proportional ist, wechselt, wie aus der Darstellung hervorgeht, mit dem Vorzeichen der Führungsgrösse seine Richtung. Durch die gemeinsame Beeinflussung der Regelung des Ankerstromes und der Regelung des Erregerfeldes durch die Führungsgrösse gemäss der Erfindung ist das Produkt beider, also das Drehmoment der Maschine, in eindeutiger Weise von der Führungsgrösse abhängig.
Bei der dargestellten Abhängigkeit ergibt sich also eine Regelung des Drehmomentes nach Grösse und Richtung durch die Führungsgrösse.
Hat bei einer Zunahme der Führungsgrösse im positiven oder negativen Sinn das Erregerfeld seinen vollen, mit Rücksicht auf Drehzahl und Ankerspannung zulässigen Wert erreicht, so darf eine weitere Zunahme der Führungsgrösse keine Erhöhung des Feldstromes mehr bewirken. Die Kennlinie für den Feldstrom soll also von diesen Werten, die in der Fig. 1 mit P bzw. P' bezeichnet sind, horizontal verlaufen. Zweckmässig wird dies durch die Einfügung einer Strombegrenzungseinrich- tung bekannter Art in die Regeleinrichtung des Stromrichters für den Feldstrom erreicht. Der Ankerstrom kann bei weiterer Zunahme der Führungsgrösse noch weiter ansteigen, bis auf Werte, die mit Rücksicht auf die Belastbarkeit des Motors und des Stromrichters für den Ankerstrom zulässig sind.
Eine Überschreitung dieser Werte wird zweckmässig wiederum durch eine Strombegren- zungseinriehtung in den Regler des Stromrichters für den Ankerstrom verhindert.
Im allgemeinen wird man die beiden Regeleinrichtungen so aufeinander abstimmen, dass die Strombegrenzung für den Feldstrom bei einem solchen Wert der Führungsgrösse eingreift, bei dem der Ankerstrom seinen Nennwert erreicht hat. An diesem Punkt arbeitet der Motor also mit seinem vollen Nenm- drehmoment. Es kann aber auch zweckmässig sein, den Feldstrom steiler ansteigen zu lassen, so dass dieser den durch seine Strombegrenzung bestimmten Höclhstwert bereits erreicht, bevor der Ankerstrom auf seinem Nennwert angelangt ist, wie dies beispielsweise durelh die striehpunktierte Linie in Fig.l angedeutet ist.
Aueh der umgekehrte Fall, dass die Feldstronmbegrenzung erst ein- g@reift, wenn dernkeiatrom seinen Nennwert bereits überschritten hat, ist möglich. Da wie gesagt jedem Wert der Fülirungs\grösse ein bestimmtes, danaeli sieh einstellendes Drehmoment zugeordnet ist, so muss die Ankerspannung bzw. die Drehzahl des Motors unabhängig von der Führungsgrösse sein. Der Motor wird also stets mit einer solchen Drehzahl laufen, bei der er das durch die Führungsgrösse vorgegebene Drehmoment zu leisten hat.
Die Spannung des Stromrichters für den Ankerstrom stellt sieh dabei auf einen Wert ein, bei dem der diesem Drehmoment entsprechenden Strom fliesst, das heisst auf einen Wert, der etwas über bzw. unter der EMK des Motors liegt.
Sollen mit der erfindungsgemässen Anordnung andere Werte als das Drehmoment, z. B. die Motordrehzahl, geregelt werden, so 0,e- sehieht dies mit Hilfe einer Regelung, die der bisher beschriebenen übergeordnet wird. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.
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Zunächst soll an Hand des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels die Erfindung grundsätzlich näher erläutert werden. In dieser Darstellung bedeutet 1 ein Drehstromnetz, aus dem über die Transformatoren 2 und 3 der Stromrichter 4 für den Ankerstrom und die Stromrichter 5 und 6 für den Feldstrom des Motors 7 gespeist werden.
An dem an einer Gleichspannung liegen- den, als Geber dienenden Widerstand 8 wird mit seinem Gleitkontakt eine positive oder negative Spannung abgegriffen, die für die rorgesehene Anordnung als Führungsgrösse dient. Das Richtelement 11 dient dazu, die Führungsgrösse in eine ihr der Grösse nach proportionale, jedoch der Richtung nach von ihr unabhängige Sollwertvorgabe für den l Re gler 9 des Stromrichters 4 umzuwandeln. Der in diesem Regler mit dem Sollwert zu vergleichende Istwert des Ankerstromes im Motor 7 wird durch einen Gleichstromwandler 10 bekannter Art gewonnen. Der Regler 9 regelt also einen von demn absoluten Betrag der jeweiligen Führungsgrösse abhängigen Ankerstrom ein.
Das Riehtelement 11 kann, wie dargestellt ist, aus in Brüickensclhaltung angeordneten elektrischen Ventilen bestehen. Statt dessen kann aber auch als Richtelement zum Beispiel ein Magnetverstärker dienen, bei dem die Ausgangsgrösse unabhängig von der Richtung der Eingangsgrösse ist.
Der Gleichstromwandler 10 dient gleichzeitig zur Speisung einer Strombegrenzungseinrichtung bekannter Art, durch die ein Ansteigen des Ankerstromes des Motors auf unzulässig hohe Werte verhindert wird.
Der Regler 12 der Stromrichter 5 und 6 wird im Beispiel die Führungsgrösse unmittelbar nach Grösse und Richtung als Sollwertvorgabe zugeleitet. Der mit dem Sollwert zu vergleichende Istwert wird wiederum durch einen Gleichstromwandler gewonnen, der mit 13 bezeichnet ist..
Der Regler 12 regelt also einen Feldstrom ein, der ein Abbild der Führungsgrösse nach Grösse und Richtung ist. Der Gleichstromwandler 13 dient auch hier gleichzeitig zur Speisung der Begrenzungseinrichtung für den Feldstrom.
Die beschriebene Regelanordnung gestattet einen vollkommen kontinuierlichen Übergang von der einen Drehrichtung zur andern sowie vom Motor- zum Generatorbetrieb, und zwar - was für die Betriebssicherheit der Anlage sehr wesentlich ist - ohne die Verwendung irgendwelcher Relais oder Schaltkontakte.
Eine stetige Änderung des Feldstromes, abhängig von der Führungsgrösse, wäre auch zu erreichen, wenn die Führungsgrösse nicht als Sollwertvorgabe für eine Regelung, sondern zur unmittelbaren Verstellung der Steuerimpulse des Stromrichters für den Feldstrom verwendet würde. Dabei würde sich jedoch infolge der magnetischen Trägheit des Erregerfeldes eine erhebliche Verzögerung in der Auswirkung eines Steuerbefehls ergeben.
Dadurch, dass auch für den Feldstromrich- ter erfindungsgemäss eine auf Vergleich von Soll- und Istwert beruhende Regelung vorgesehen ist, lässt sich in Verbindung mit. einer spannungsmässigen Überbemessung der Stromrichter eine sehr schnelle Änderung des Feldstromes erzielen, Bei einer Änderung des Stromsollwertes gegenüber dem Istwert stellt dieser Regler zunächst eine sehr starke Spannungsänderung im Sinne einer Wiederherstellung der Gleichheit beider Werte ein, so dass die magnetische Trägheit der Feldwicklung schnell überwunden wird (Stosserregung).
Dadurch, dass bei einer Veränderung der Führungsgrösse gleichzeitig mit der Regelung des Feldstromes auch die Regelung des Ankerstromes einsetzt, folgt. der Betriebszustand des Motors mit der grösstmöglichen Schnelligkeit den Änderungen der Führungsgrösse.
Um auch bei plötzlichen, sehr starken Ver- änderungen der Führungsgrösse, z. B. bei einer plötzlichen Umsteuerung von Rechtslauf mit höchstem Drehmoment in den Linkslauf mit höchstem Drehmoment, eine auch nur kurzzeitige Überschreitung des zulässigen Ankerstromes zu vermeiden, ist es wesentlich, Regeleinrichtungen zu verwenden, bei denen die Verstellung der Steuerimpulse praktisch trägheitslos den entsprechenden Steuerbefehlen
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folgt. Derartige Einrichtungen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt und vorgeschlagen worden. Sie benutzen zum Beispiel die bekannte Technik der Elektronik und Magnetik bzw. eine Kombination beider.
Je nach der Energiequelle, die für die Bildung der Führungsgrösse zur Verfügung steht, kann es zweckmässig sein, die Führungsgrösse vor Ableitung der Reglersollwerte aus ihr über einen Verstärker beliebiger Art zu leiten. Dies kann besonders dann wertvoll sein, wenn die Führungsgrösse selbst - wie im folgenden näher beschrieben wird -- die Differenz zwischen Ist- und Sollwert einer übergeordneten Regeleinrichtung ist. In diesem Fall bewirkt die Verstärkung eine Verkleinerung der Regelstatik, die dadurch entsteht, dass zur Erzielung eines bestimmten Drehmomentes die Führungsgrösse, also die Differenz zwischen Soll- und Istwert der übergeordneten Regelung, einen entsprechenden Wert haben muss. Durch genügend hohe Verstärkung kann eine nahezu astatiselhe Kennlinie der übergeordneten Regelung erzielt werden.
In der Fig. 3 ist ein Beispiel einer solchen übergeordneten Regelung dargestellt, und zwar für den Fall einer Drelizalilreehuig. g Die Bezugszeichen l-13 sind darin die gleichen wie in der Fig. 2.
Zusätzlich ist ein drehzahlabhängiges Organ (Tachometerdynamo) 14 vorgesehen, dessen Spannung als Istwert der am Widerstand 8 abgegriffenen Sollwertspannung entgegengeschaltet ist. Die Differenz beider Spannungen wird nach Verstärkung durch einen Verstärker 15 dem Regler 9 über das Richtele- ment 17 und dem Regler 12 unmittelbar als Führungsgrösse zugeleitet.
Je nach der am Widerstand S abgegrif- f enen Spannung stellen die Regler 9 und 12, eine solche Drehzahl ein, bei der die Führungsgrösse dem bei dieser Drehzahl zu leistenden Drehmoment entspricht. Durch eine entsprechende Verstärkung der erwähnten Differenzspannung im Verstärker 15 kann dabei erreicht werden, dass sieh bereits bei sehr kleinen Werten der Differenzspannung ein genügend hoher Wert dler Führungsgrösse ergibt, so dass die von dem Regler eingestellte Motordrehzahl nahezu unabhängig von dem dabei zu leistenden Last- oder Bremsmoment ist.
Jeder am Widerstand S abgegriffenen Spannung entspricht also nach Grösse und Richtung eine bestimmte Motordrehzahl, die sieh bei ,jeder Veränderung der abgegriffenen Spannung auf schnellstem Wege einstellt.
Bei jeder so erzielten Drehzahlregelung können die Drehzahlen bzw. Drehzahländerungen in beliebiger Weise, z. B. nach einem vorgegebenen Programm, von Hland oder selbsttätig mit Hilfedes Widerstandes 8 eingestellt werden.
An Stelle des Regelwiderstandes 8 kann natürlich auch irgendeine andere veränder- liclhe Spannungsquelle dienen, deren Spannteng nach Grösse und Richtung als Sollwertvorgabe dient.
In sinngemäss gleicher Weise kann auch eine. Leistungsregelung erzielt werden. Als Istwert der übergeordneten Regelung kann dabei eine durch eine geeignete Mlesseinrichtung gebildete Spannung dienen, die dem Produkt i aus Ankerstrom und Ankerspannung bzw. Anker-EMK des Motors proportional ist und mit einer Sollwertspannung verglichen wird.
Zur Bildung einer dem erwähnten Produkt proportionalen Spannung können zum Beispiel zwei Magnetverstärker dienen, deren Steuerwieklungen mit je einer der als Produkt darzustellenden elektrischen (-Trölen erregt werden, wobei die Ausgangswechselspannung des einen als Speisespannung des andern 11Ia- gnetreglers dient. Durch geeignete Abstim- mung der Ver;stärkerkennlinien lässt sieh dann erreichen, dass die Ausgangsspannung des zweiten Reglers dem Produkt der beiden Eingangsgrössen proportional ist.
Auch andere Vorrichtungen, z. B. Wälz- sektorregler mit wattmetrischem Antriebs- systein können zur Abbildung des Produktes zweier elektrischer (;,rössen zu dem voi-liegeri- den Zweck verwendet werden.
Schliesslich kann in derselben Weise auch eine Drehmomentregelung erzielt werden, wenn als Istwert der übergeordneten Regelung
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eine dem Produkt aus Ankerstrom und Feldstrom proportionale Spannung dient, die mit einer entsprechenden Sollwertspannung verglichen wird. Die Istwertspannung kann in sinngemäss der gleichen Weise gebildet werden, wie bei der Leistungsregelung beschrieben ist.
Sowohl bei der Leistungsreglung wie bei der Drehmomentregelung können die vorgegebenen Werte ebenso wie bei der Drehzahlregelung in beliebiger Weise nach einem Programm geändert werden.
Die beschriebene Art der Drehmomentregelung bietet den besonderen Vorteil, dass ausser dem Produkt aus Ankerstrom und Feldstrom auch noch irgendwelche andern Grössen für das einzuregelnde Motordrehmoment massgebend gemacht werden können.
Ausser den beschriebenen Regelungen lässt sieh im Rahmen der Erfindung nach dem dargestellten Prinzip mit Hilfe einer übergeordneten Regelung, welche die Führungsgrösse für je eine vollständige, auf dem Vergleich zwischen Soll- und Istwert beruhende Regeleinrichtung für den Anker- und Feldstrom bildet, jede beliebige andere Regelung in ein- faelier und vollkommener Weise verwirklichen.
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Arrangement for supplying a DC machine with power converters Various types of arrangements for supplying DC machines with power converters have become known. If the drive is required to be able to both output and absorb power, and if there is a continuous transition between the two energy directions, one of the possible connections is initially a cross connection for the armature converter with constant in one direction excited machine field in question. This solution is associated with a great deal of effort.
Such drives are also known in which only one converter is provided for the armature current. Since Stromriclhter are only permeable to current in one direction, it is necessary in this case either to switch over the armature circuit or to reverse the polarity of the machine's excitation field when the direction of rotation is reversed or when the motor is switched to generator operation.
It is also known to use two power converters connected in parallel in opposite directions (cross connection) for the reversible field excitation of the machine, of which either one or the other converter supplies this current depending on the desired direction of the field current.
A characteristic of this application of the cross connection in the previously known arrangements is that the converters are suddenly reversed to reverse the field current, but that the field current is not otherwise - apart from a field weakening at high speeds. is constantly regulated. The admissibility. the sudden unipolarity of the field depends on the operating state in the armature circuit. The polarity reversal is usually effected by a polarized relay or the like. In this operating mode, a continuous transition from operating the machine as a motor to braking and changing the direction of rotation is not possible.
According to the invention, a substantial and fundamental improvement of such arrangements for supplying DC machines of variable speed and direction of rotation with converters for unchangeable current direction for the armature current and with cross-connected converters for alternating current direction for the excitation field is achieved in that the converters for the armature current and the converters for the excitation field are controlled by separate control devices based on a comparison between the setpoint and actual value, the setpoints of which are derived from a common reference variable, whereby means are provided through which the field current is an image of the reference variable according to size and direction,
the armature current against it
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an image of the reference variable is only based on its absolute value.
A direct voltage, the direction of which is determined by its sign, is primarily used as the reference variable. But it is also possible, for. B. to use an alternating voltage as a reference variable, the direction of which can be defined by a certain phase position. It is also conceivable to use any other variable of any kind that can be represented vectorially as a guide variable.
For a more detailed explanation of the concept of the invention, reference is first made to FIG. 1, in which the line 1 shows the course of the armature current and the line 2 shows the field current or the excitation field depending on the reference variable. The direction of the reference variable is indicated by a plus or minus sign.
The product of the armature current and the excitation field, which is known to be proportional to the torque, changes its direction, as can be seen from the illustration, with the sign of the reference variable. Due to the joint influencing of the regulation of the armature current and the regulation of the exciter field by the reference variable according to the invention, the product of the two, i.e. the torque of the machine, is clearly dependent on the reference variable.
In the dependency shown, the control variable regulates the torque according to its magnitude and direction.
If, with an increase in the reference variable in a positive or negative sense, the excitation field has reached its full value, which is permissible with regard to speed and armature voltage, a further increase in the reference variable must no longer cause an increase in the field current. The characteristic curve for the field current should therefore run horizontally from these values, which are denoted by P and P 'in FIG. 1. This is expediently achieved by inserting a current limiting device of a known type in the control device of the converter for the field current. The armature current can increase even further if the reference variable increases further, except for values that are permissible for the armature current with regard to the load capacity of the motor and the converter.
Exceeding these values is expediently prevented in turn by a current limiting device in the regulator of the converter for the armature current.
In general, the two control devices will be coordinated with one another in such a way that the current limitation for the field current intervenes at a value of the reference variable at which the armature current has reached its nominal value. At this point, the motor is working with its full nominal torque. However, it can also be useful to let the field current rise more steeply so that it already reaches the maximum value determined by its current limitation before the armature current has reached its nominal value, as indicated, for example, by the dash-dotted line in FIG.
The opposite case is also possible, in that the field current limitation does not come into effect until the current has already exceeded its nominal value. Since, as I said, each value of the control variable is assigned a certain, danaeli see adjusting torque, the armature voltage or the speed of the motor must be independent of the control variable. The motor will always run at a speed at which it has to provide the torque specified by the reference variable.
The voltage of the converter for the armature current is set to a value at which the current corresponding to this torque flows, that is to say to a value that is slightly above or below the EMF of the motor.
If with the arrangement according to the invention values other than the torque, e.g. B. the engine speed, can be regulated, so 0, this sees this with the help of a control that is superordinate to the previously described. This will be discussed in more detail below.
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First of all, the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in FIG. In this illustration, 1 denotes a three-phase network from which the converters 4 for the armature current and the converters 5 and 6 for the field current of the motor 7 are fed via the transformers 2 and 3.
A positive or negative voltage is tapped with its sliding contact at the resistor 8, which is connected to a direct voltage and is used as a transmitter, which serves as a reference variable for the intended arrangement. The straightening element 11 serves to convert the reference variable into a setpoint value specification for the controller 9 of the converter 4 that is proportional to its size but independent of its direction. The actual value of the armature current in the motor 7 to be compared with the setpoint value in this controller is obtained by a direct current converter 10 of a known type. The controller 9 thus regulates an armature current that is dependent on the absolute value of the respective reference variable.
The directional element 11 can, as shown, consist of electric valves arranged in a bridge position. Instead, however, a magnetic amplifier, for example, can also serve as the directional element, in which the output variable is independent of the direction of the input variable.
The direct current converter 10 serves at the same time to supply a current limiting device of a known type, which prevents the armature current of the motor from increasing to impermissibly high values.
In the example, the controller 12 of the converters 5 and 6 is supplied with the reference variable immediately after the size and direction as a setpoint specification. The actual value to be compared with the setpoint is in turn obtained by a DC converter, which is denoted by 13 ..
The controller 12 thus regulates a field current that is an image of the reference variable according to size and direction. The direct current converter 13 is also used here at the same time to supply the limiting device for the field current.
The control arrangement described allows a completely continuous transition from one direction of rotation to the other and from motor to generator operation, namely - which is very important for the operational safety of the system - without the use of any relays or switching contacts.
A constant change in the field current, depending on the reference variable, could also be achieved if the reference variable were not used as a setpoint specification for a regulation, but rather for the direct adjustment of the control pulses of the converter for the field current. However, due to the magnetic inertia of the excitation field, there would be a considerable delay in the effect of a control command.
The fact that, according to the invention, a control based on a comparison of setpoint and actual value is also provided for the field converter, can be used in conjunction with. A voltage-related oversizing of the converters can achieve a very rapid change in the field current.If the current setpoint changes compared to the actual value, this controller initially sets a very strong voltage change in the sense of restoring the equality of both values, so that the magnetic inertia of the field winding is quickly overcome ( Shock excitation).
Because when the reference variable changes, the control of the armature current also starts at the same time as the control of the field current. the operating state of the engine with the greatest possible speed to the changes of the reference variable.
In order to ensure that even with sudden, very strong changes in the command variable, e.g. B. in the event of a sudden reversal from clockwise rotation with the highest torque to anti-clockwise rotation with the highest torque, to avoid even a brief exceeding of the permissible armature current, it is essential to use control devices in which the adjustment of the control pulses is practically inert to the corresponding control commands
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follows. Such devices are known and proposed in various designs. For example, they use the well-known technology of electronics and magnetics or a combination of both.
Depending on the energy source that is available for the formation of the reference variable, it can be expedient to pass the reference variable via an amplifier of any type before deriving the controller setpoints from it. This can be particularly valuable if the reference variable itself - as will be described in more detail below - is the difference between the actual and setpoint of a higher-level control device. In this case, the amplification causes a reduction in the statics of the control, which results from the fact that the reference variable, i.e. the difference between the setpoint and actual value of the higher-level control, must have a corresponding value in order to achieve a certain torque. With a sufficiently high gain, an almost astatic characteristic of the higher-level control can be achieved.
In Fig. 3 an example of such a higher-level control is shown, specifically for the case of a Drelizalilreehuig. The reference symbols l-13 therein are the same as in FIG. 2.
In addition, a speed-dependent organ (tachometer dynamo) 14 is provided, the voltage of which is connected as an actual value to the setpoint voltage tapped at the resistor 8. After amplification by an amplifier 15, the difference between the two voltages is fed directly to the regulator 9 via the straightening element 17 and to the regulator 12 as a reference variable.
Depending on the voltage tapped at the resistor S, the regulators 9 and 12 set such a speed at which the reference variable corresponds to the torque to be achieved at this speed. By appropriately amplifying the above-mentioned differential voltage in amplifier 15, it can be achieved that even with very small values of the differential voltage, a sufficiently high value of the reference variable results, so that the engine speed set by the controller is almost independent of the load or output to be performed Braking torque is.
Each voltage tapped at the resistor S corresponds to a certain motor speed in terms of magnitude and direction, which, see at every change in the tapped voltage, is set as quickly as possible.
With each speed control achieved in this way, the speeds or speed changes can be in any way, for. B. be set according to a predetermined program, by Hland or automatically with the help of the resistor 8.
Instead of the regulating resistor 8, any other variable voltage source can of course also be used, the voltage of which, depending on its size and direction, serves as a setpoint specification.
In a similar manner, a. Power control can be achieved. A voltage formed by a suitable measuring device can serve as the actual value of the higher-level control, which is proportional to the product i of armature current and armature voltage or armature EMF of the motor and is compared with a setpoint voltage.
Two magnetic amplifiers, for example, can be used to generate a voltage proportional to the product mentioned, the control signals of which are each excited by one of the electrical drips to be represented as a product, with the output AC voltage of one serving as the supply voltage for the other magnetic regulator The amplification characteristics then make it possible to achieve that the output voltage of the second regulator is proportional to the product of the two input variables.
Other devices, e.g. B. Rolling sector controllers with a wattmetric drive system can be used to map the product of two electrical (;, values for the intended purpose.
Finally, a torque control can also be achieved in the same way if the actual value of the higher-level control system
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a voltage proportional to the product of armature current and field current is used, which is compared with a corresponding setpoint voltage. The actual value voltage can be generated in the same way as is described for power control.
Both with power control and with torque control, the specified values can be changed in any way according to a program, just like with speed control.
The type of torque control described offers the particular advantage that in addition to the product of armature current and field current, any other variables can also be made decisive for the motor torque to be regulated.
In addition to the described controls, within the scope of the invention according to the principle shown, any other control can be used with the help of a higher-level control which forms the reference variable for a complete control device for the armature and field current based on the comparison between the setpoint and actual value to realize in a simple and perfect way.