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Steuerschaltanordnung für Motoren Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltanordnung für elektrische Motoren, welche es dem Motor gestatten soll, den Befehlen zur Änderung der Geschwindigkeit und Richtung so schnell als möglich zu folgen, wobei eine zu hohe Energiezufuhr an den Motor und somit eine überhitzung des Motors sowie Funkenübersprünge an den Kommu- tatoren vermieden werden sollen, welche normalerweise bei zu hoher Energiezufuhr auftreten.
Bei dem Betrieb von Gleichstrommotoren ist der Strom durch den Motoranker proportional zu der algebraischen Summe der Spannung, welche an dem Motor steht, und der Gegenspannung oder elektromotorischen Gegenkraft, welche in dem Anker erzeugt wird, während er sich in dem magnetischen Feld dreht, das durch die Feldspulen erzeugt wird. Normalerweise, d. h. wenn die angelegte Spannung den Motor in einer gegebenen Richtung dreht, wirkt die Gegenspannung der angelegten Spannung entgegen, so dass die algebraische Summe der an dem Motoranker liegenden Spannung sich in den Grenzen befindet, für welche der Motor entworfen wurde und der Motor auch bei der gewünschten Geschwindigkeit arbeitet. Wenn nun die anliegende Spannung langsam steigt oder fällt, beschleunigt oder verzögert sich der Motor.
Hierdurch steigt bzw. fällt jedoch auch die Gegenspannung bzw. die entgegengerichtete elektromotorische Kraft, oder sie kehrt ihre Polarität um, und zwar so lange, bis sich der Motor den neuen Bedingungen angeglichen hat und die Spannungen sich wieder das Gleichgewicht halten. Ändert sich jedoch die Spannung sehr schnell oder kehrt sie ihre Polarität schneller um, als der Motor ihr infolge seiner Trägheit folgen kann, kann sich auch die von der Geschwindigkeit und der Drehrichtung des Motors abhängige entgegengerichtete elektromotorische Kraft bezüglich ihrer Höhe und Polarität nicht schnell genug ändern, um der Änderung der anliegenden Spannung zu folgen.
Eine Folge hiervon ist, dass die an dem Motor erscheinende Spannung wesentlich zu hoch wird, und über den Betriebswert hinausgeht. In vielen Fällen wird die Spannung so hoch, dass der Motor überhitzt wird und Kurzschlüsse sowie Funkenüberschläge an den Kommutatoren auftreten.
Um diese Nachteile zu vermeiden, sind Steuersysteme verwendet worden, welche Mittel anwenden, die die anliegende Spannung verzögern und somit die Spannung davon abhalten, ihre Polarität oder ihre Höhe schneller zu ändern, als der Motor sie verarbeiten kann. Solche Verzögerungseinrichtungen besitzen jedoch bei allen ankommenden Signalen eine unveränderliche Verzögerungszeit, ohne zwischen denen zu unterscheiden, welche zu gross sind und welche zu schnell auftreten und solchen, welche der Motor ohne weiteres verarbeiten könnte.
Eine Folge hiervon ist, d'ass diese konstante Verzögerung die Empfindlichkeit und die Ansprechzeit des Steuersystems sehr stark reduziert, ferner wird das System träge und unempfindlich gegen- über schnellen Änderungen und nützt nicht die optimale Ansprechzeit des Motors aus. Eine Verstärkung dieser verzögerten Signale, um die Trägheit auszugleichen, löst dieses Problem nicht, da eine zu grosse Verstärkung sich in Instabilität äussert.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Steuerschaltanordnung für Motoren, wobei die Drehzahl in Abhängigkeit von einem ankommenden Signal gesteuert wird. Kennzeichnend für die vorliegende Erfindung ist, dass eine erste Einrichtung vorhanden ist, welche ein reversibles, von der augenblicklichen Geschwindigkeit des Motors abhängiges Signal erzeugt, sowie eine zweite Einrichtung, welche ein zweites Signal erzeugt, das sowohl von dem Eingangssignal als auch der augenblicklichen Drehzahl des Motors abhängig ist und den Motor steuert, wobei das reversible Signal das zweite Signal derart beeinflusst,
dass dessen maximale Amplitude nur so viel
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über das reversible Signal ansteigen kann, dass eine Überlastung des Motors infolge zu schneller Änderung des ankommenden Steuersignals vermieden ist.
In den beiliegenden Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, wobei zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild einer Steuerschaltanordnung, teilweise als Blockdiagramm und Fig. 2 das Schaltbild einer weiteren Steuerschalt- anordnung, ebenfalls teilweise als Blockschaltbild.
In Fig. 1 ist mit 10 ein schematisch dargestellter Gleichstrommotor bezeichnet, welcher mittels einer geeigneten Kupplung 11 mit einem mechanischen Verbraucher 12 verbunden ist, beispielsweise mit einem Schiffspropeller. Der Motor 10 kann eine Feldwicklung (nicht dargestellt) aufweisen, welche von einer Gleichspannungsquelle (nicht dargestellt) gespeist wird. Zur Messung der elektromotorischen Gegenkraft liegt an dem Motor bzw. dessen Anker ein Potentiometer 15, dessen. oberes und unteres Ende mit dem Motor mittels der Leitung 13 und der Erdleitung 14 verbunden ist.
Der bewegliche Ab- griff 16 dieses Potentiometers 15 ist mit einer Leitung 17 verbunden.
Die Ankerspannung ist bei Vernachlässigung des Ohmschen Spannungsabfalls am Ankerwiderstand praktisch gleich der im Anker erzeugten Ge- gen.-EMK; an dem Abgriff des Potentiometers 15 kann daher eine der Motordrehzahl praktisch pro- portionale Spannung abgenommen werden. Diese Spannungsdifferenz zwischen 16 und 14 wird über die Leitung 17 und die Erdleitung 14 algebraisch mit der Eingangsspannung bzw. der Signalspannung kombiniert, welche durch die Leitungen 18 und 19 übertragen und über eine Schaltung 20 in das Steuersystem eingegeben wird.
Das über die Leitungen 18 und 19 ankommende Signal ist ein Gleichstromsignal, dessen Polarität dem gewünschten Drehsystem und dessen Spannung porportional zu der gewünschten Geschwindigkeit sind. Die algebraische Summe des über die Leitungen 18 und 19 ankommenden Spannungssignals und des der Gegen- EMK proportionalen Signals an den Leitungen 17 und 14 gelangt nun in einen Verstärker 21, der die Erregung des Motorsystems zur Steuerung der Geschwindigkeit und der Drehrichtung des Motors 10 beeinflusst.
Es sei darauf hingewiesen, dass das resultierende Steuersignal, welches in das Steuersystem zur Steuerung der Geschwindigkeit und der Drehrichtung des Motors gelangt, die algebraische Summe der ankommenden Signalspannung, welche die gewünschte Geschwindigkeit und Drehrichtung des Motors vorschreibt und der Signalspannung ist, welche die augenblickliche Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung des Motors repräsentiert.
Der Verstärker 21 ist vorzugsweise als Gegentaktverstärker ausgebildet. Die Einzelheiten einer derartigen Schaltung sind allgemein bekannt. Der Verstärker erzeugt zwei Ausgangssignale, von denen eines positiv und das andere negativ bezüglich des Massenpotentials ist und deren Differenz proportional zu der an der Eingangsseite des Verstärkers stehenden Spannung ist. Bezogen auf die Zeichnung, gelangt das eine Signal nach oben auf Leitung 22 und das zweite Signal auf Leitung 22a. Jedes dieser Steuersignale wird auf einen Trennkreis, vorzugsweise je einen Kathodenverstärkerkreis 23 bzw. 23a übermittelt, von wo aus die Signale zu impulsbildenden Stromkreisen 24 bzw. 24a gelangen.
Diese impulsbildenden Stromkreise 24 und 24a erzeugen je eine Impulsfolge, deren Phasenlage bezüglich der Nulldurchgänge einer Bezugswechselspannung proportional zu der Höhe der jeweiligen Eingangsspannungen ist. Stromkreise dieser Art sind allgemein bekannt, so dass sich eine eingehendere Beschreibung erübrigt. In vorliegendem Fall ist die Bezugswechselspannung identisch mit der Wechselspannung der Energiequelle 38. Diese Impulse mit veränderlicher Phasenlage werden auf die Steuergitter von gasgefüllten Elektronenverstärkerröhren übertragen und steuern so die Leitfähigkeitszeit während jeder Halbwelle der Wechselspannung, so dass diese gasgefüllten Röhren den durch den Motor fliessenden Strom beeinflussen.
Der impulsbildende Stromkreis 24, welcher als Vorwärtsimpulserzeu- ger bezeichnet werden soll, besitzt zwei Ausgangsanschlüsse 25 und 26, wobei die Leitung 25 mit dem Steuergitter 27 einer Gasröhre 28 verbunden ist, und die Leitung 26 mit dem Steuergitter 29 einer Gasröhre 30. In ähnlicher Weise besitzt der Stromkreis 24a, welcher mit Rückwärtsimpuls- erzeuger bezeichnet werden soll, zwei Ausgänge 31 und 32, wobei die Leitung 31 mit dem Steuergitter 33 der gasgefüllten Röhre 34 und die Leitung 32 mit dem Steuergitter 35 einer Gasröhre 36 verbunden ist.
Die Gasröhren 28 und 30 sind in der gleichen Weise gepolt und mit den Enden der Sekundärwicklung eines Leistungstransformators 37 verbunden, wobei die Mittelanzapfuna dieser Wicklung geerdet ist. Die Primärseite dieses Transformators ist mit der Wechselstromquelle 38 verbunden. Sind die beiden Röhren 28 und 30 leitend, fliesst der Strom von den Anoden zu den Kathoden zu der linken Seite des Motorankers 10, durch diesen hindurch und zu der Mittelanzapfung des Transformators 37. Wenn demnach die Röhren 28 und 30 leitend sind, wird der Motor mit einem durch eine ZweiweQegleichrichtung erzeugten Gleichstrom in einer bestimmten Richtung erregt, so dass sich der Motor in dieser Richtung dreht.
Das Zeitintervall, in dem diese gasgefüllten Röhren leitend sind, bestimmt nun die Energiemenge, mit welcher der Motor erregt wird. In gleicher Weise sind die gasgefüllten Röhren 34 und 36 gleich gepolt und' mit den einander gegen- überliegenden Enden der Sekundärwicklung des Transformators verbunden. Die Polung dieser Röhren ist jedoch derjenigen der Röhren 28 und 30 entgegengesetzt, so dass der Strom durch diese Röhren von links nach rechts durch den Anker 10 fliesst,
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wodurch eine Drehung des Motors in der entgegen- gesetzten Richtung hervorgerufen wird.
Als Antwort auf den übermittelten Strom reguliert sich der Motor selbst so lange, bis die Gegen- EMK im wesentlichen gleich, aber entgegengesetzt gepolt ist wie die ankommende Signalspannung, zu welchem Zeitpunkt die Beziehung zwischen den Gegentaktsignalspannungen derart ist, dass die Leitfähigkeit durch die Gleichrichterröhren gerade so lange dauert, als notwendig ist, um den Motor mit der gleichen Geschwindigkeit weiterlaufen zu lassen.
Sobald eine Gegentaktsignalspannung ansteigt, bewirkt dies bei der gasgefüllten Röhre einer Polarität eine längere Leitfähigkeitsperiode, so dass der Motor seine Drehzahl steigert. Wenn hingegen die Spannung des zweiten Gegentaktsignals ansteigt, werden die in der Gegenrichtung arbeitenden Röhren leitend und erzeugen somit einen Strom in der entgegengesetzten Richtung, so dass der Motor seine Drehzahl verringert und seine Drehrichtung infolge der Polumkehr der an dem Motor stehenden Spannung ändert. Wegen der Trägheit des rotierenden Motorankers ist jedoch ein bestimmtes Zeitintervall erforderlich, um den Motor bis zum Stillstand zu bringen und anschliessend in der Gegendrehrichtung wieder zu beschleunigen.
Während dieses Zeitintervalls bleibt die Spannung an dem Anker von der gleichen Polarität, die dem Motor zuteilwerdende Energie hat sich jedoch infolge der Steuerung durch das entsprechende Gegentaktsignal in seiner Richtung umGekehrt. Ein Ergebnis hiervon ist, dass die elektromotorische Kraft nicht mehr der angelegten Spannung entgegenwirkt, sondern diese unterstützt, so dass ein wesentlich höherer Strom durch den Anker fliesst, als dieser bewältigen kann. Diese ausserordentlich hohe Übererregung kann sich in Überhitzung, Bildung von Lichtbögen und Funkenüberschlägen an dem Kommutator äussern.
Wenn der Motor in einer gegebenen Richtung rotiert und ein Signal sehr grosser Amplitude auftritt, wird der Motor in ähnlicher Weise dahingehend gesteuert, seine Geschwindigkeit in dieser Richtung ganz wesentlich zu erhöhen, und zwar gegebenenfalls auf einen Wert, der oberhalb der Geschwindigkeit liegt, welche bezüglich der Trägheit des Motors als zulässig betrachtet werden kann. Auch hier ist eine Zeitspanne erforderlich, bevor der :Motor die dem ankommenden Signal entsprechende Geschwindigkeit erreicht. Während dieser Zeit gelangt demnach ebenfalls wesentlich zuviel Energie auf den Anker, was wiederum eine überhitzung und Überlastung des Ankers hervorruft.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind nun Mittel vorgesehen; die derartig starke Signaländerungen oder sehr steile Signale zur Änderung der Drehrichtung des Motors nur langsam wirksam werden lassen, während schwächere oder weniger schnelle Signale zur Umkehr der Drehrichtung durch diese Mittel praktisch unverändert weitergegeben werden. Durch die Veränderung lediglich der unerwünscht starken lind schnellen Signale bzw. Befehle zur Geschwin- digkeits- oder Drehrichtungsänderung verleiht man dem System eine grössere Empfindlichkeit, die ermöb licht, die grösste von dem Motor gerade noch zu verarbeitende Geschwindigkeitsänderung weiter zu geben.
Um dies zu erreichen, ist eine kontinuierlich arbeitende Reguliervorrichtung vorgesehen, welche verhindert, dass die Gegentaktsignale an den Leitungen 22 und 22a eine Änderung bzw. eine Polumkehr hervorrufen, die wesentlich schneller verläuft, als sie der Motor verarbeiten kann. Diese Reguliereinrichtung besteht aus zwei Dioden bzw. Gleichrichtern 39 und 40, wobei die Anoden überkreuzt mit den Steuergittern der Trennröhren 23 und 23a verbunden sind.
Die Anode des Gleichrichters 39 ist dabei mittels der Leitung 41 mit dem Steuergitter der Röhre 23 verbunden und bildet somit einen Nebenschluss für das Gegentaktsignal der Leitung 22, wohingegen die Anode des Gleichrichters 40 mittels der Leitung 42 mit dem Steuergitter der Trennröhre 23a verbunden ist und somit einen Nebenschluss für das zweite Gegentakt- signal auf der Leitung 22a bildet.
Die Kathoden dieser Gleichrichterröhren werden mit veränderli, chen Spannungen gespeist, wobei, wie noch ausgeführt werden soll, deren Differenzspannung pro- portional zu der jeweiligen Drehzahl des Motors, und deren Polarität abhängig von der Drehrichtung ist. Läuft der Motor beispielsweise vorwärts, so ist das Potential an der Kathode des Gleichrichters 39 höher als das Potential der Kathode des anderen Gleichrichters 40, wobei die Differenz zwischen diesen beiden Potentialen proportional zu der Drehzahl des Motors ist.
Es sei angenommen, dass eine Steuersignalspannung über die Leitungen 18 und 19 übermittelt wird, welche so bemessen ist, dass der Motor seine Drehzahl erhöht; in diesem Fall wird dieses Signal durch die Schaltanordnung 20 und den Gegentaktverstärker 21 übertragen und erzeugt in der Leitung 22 eine positivere Spannung und in Leitung 22a eine negativere Spannung. Obwohl nun die Spannung in Leitung 22 stark anzusteigen bestrebt ist, verbleibt das Potential an der Kathode des Gleichrichters 39 im wesentlichen konstant, da der Motor seine Drehzahl nicht mit der gleichen Geschwindigkeit ändern kann.
Ein Ergebnis hiervon ist, dass die Spannung an der Anode des Gleichrichters 39 nur geringfügig höher ist als die Spannung an der Kathode, so dass durch den parallel geschalteten Gleichrichter 39 ein Strom fliesst und die Spannung an der Leitung 22 nicht zu schnell ansteigen kann. Wenn sich jedoch die Drehzahl des Motors bereits etwas erhöht hat, steigt auch die Spannung an der Kathode des Gleichrichters 39 an. Da sich die Drehzahl des Motors immer weiter steigert, steigt auch das Potential an der Kathode des Gleichrichters 39 entsprechend, so dass immer weniger von dem, Strom der Leitung 22 durch den Parallelpfad, d. h. durch den Gleichrichter 39 fliesst.
Hierdurch wird auch die Spannung der Leitung 22 immer höher, und zwar im gleichen Sinne wie die von der Geschwindigkeit
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des Motors abhängige Begrenzung, wobei auch das auf der Leitung 22 vorhandene Signal immer weiter ansteigt und der Motor mehr Energie erhält. Mittels dieses veränderlichen Begrenzens des Signals wird verhindert, dass der Motoranker zuviel Energie enthält, so dass auch LUberhitzungen von Motorwick- lungen und Schäden an den Kommutatoren nicht mehr auftreten können.
Wenn jedoch anderseits dio gewünschten Geschwindigkeitsänderungen nicht zu schnell auftreten, d. h. so langsam, dass der Motor ohne weiteres folgen kann, so ändern sich auch die die Signale begrenzenden Spannungen an den Kathoden der Röhren 39 und 40 mit derselben Geschwindigkeit, wie die steuernden Signale an den Leitungen 22 und 22a.
Eine Folge hiervon ist, dass durch die begrenzenden Gleichrichterröhren keine Nebenschlussströme fliessen, so dass die Signalspannungen der Leitungen 22 und 22a direkt auf die die impulserzeugenden Schaltkreise 24 und 24a gelangen, eine Erhöhung der Leitfähigkeitszeiten der gas- gefüllten Elektronen-Gleichrichterröhren bewirken und somit die Geschwindigkeit des Motors gemäss den Signalen an den Leitungen 22 und 22a ändern.
Es sei angenommen, dass der Motor vorwärts läuft und sein linkes Anschlussende sich auf einem höheren Potential als das rechte Anschlussende befindet, dass ein ansteigendes Signal über die Leitungen 18 und 19 übermittelt wird, dieses Signal durch die Schaltanordnung 20 fliesst und mit der entgegengerichteten elektromotorischen Kraft, welche zwischen den Leitungen 17 und 14 auftritt, verglichen wird; in diesem Fall wird die resultierende Differenzspannung in dem Gegentaktverstärker 21 verstärkt, so dass die Spannung der Leitung 22 in positiver Richtung ansteigt und die Spannung der Leitung 22u absinkt.
Das anwachsende Potential auf der Leitung 22 gelangt anschliessend durch den Trennkreis 23 zu dem die Vorwärtsimpulse erzeugenden Schaltkreis 24, so dass an den Leitungen 25 und 26 Impulse mit sich ändernder Phasenlage erscheinen. Diese Impulse bewirken, zufolge der sich ändernden Phasenlage, dass die gasgefüllten Röhren 28 und 30 bei jeder Halbwelle des Wechselstromes früher leitend werden, womit auch ein höherer Gesamtstrom durch den Anker der Wicklung 10 fliesst und die Motordrehzahl erhöht wird. In gleichem Masse, wie sich die Drehzahl des Motors erhöht, steigt auch die Gegen-EMK an dem Anker 10 an.
Dieser Spannungsanstieg erscheint an dem Spannungsteiler 43 und gelangt von dessen einstellbarem Abgriff zu dem Steuergitter 44 einer Doppeltriode 45; welche als Differenzverstärker geschaltet ist. Wenn nun die Spannung des Steuergitters des rechten Röhrenteils des Differenzverstärkers in positiver Richtung ansteigt, fliesst durch diesen Röhrenteil ein höherer Strom, welcher das Potential an dessen Kathodenwiderstand 46, der beiden Systemen gemeinsam ist, erhöht. Dies vermindert jedoch die Leitfähigkeit des linken Röhrenteils, so dass deren Anode 47 ein höheres Potential erhält. Anderseits erniedrigt die erhöhte Leitfähigkeit des rechten Röhrensystems der Röhre 45 das Anodenpotential dieses Systems.
Auf diese Weise arbeitet der Differenzverstärker der Röhre 45 als ein Gegentaktsignalgenerator, welcher in Abhängigkeit von den an dem Steuergitter des rechten Systems auftretenden Signalspannungen ein Gegentaktausgangssignal bildet, welches proportional zu der elektromotorischen Gegenkraft ist, die von dem Motor erzeugt wird, wobei die gegenseitige Polarität dieses Gegentaktsignals proportional zu der Drehrichtung des Motors ist.
Das absinkende Potential an der rechten Anode 48 wird auf einen mit 49 bezeichneten Spannungs- tei#ler, von hier aus zu einem Trennkreis, welcher vorzugsweise wie dargestellt aus einem Kathodenverstärker besteht und anschliessend über die Leitung 51 zu der Kathode des begrenzenden Gleichrichters 40 übertragen. Das positivere Potential an der Anode 47 des linken Teils der Röhre wird durch einen ähnlichen Spannungsteiler 52 sowie über einen Trennkreis 53, der vorzugsweise wie dargestellt aus einem Kathodenverstärker besteht und hierauf mittels einer Leitung 54 auf die Kathode des begrenzenden Gleichrichters 39 übertragen.
Die Kathoden dieser begrenzenden Gleichrichter 39 und 40 erhalten somit eine Gegentaktspannung, welche proportional zu der Gegen-EMK ist, die in dem Motor 10 erzeugt wird. Die Gleichrichter begrenzen dabei die maximale Amplitude des Gegentaktsignals an den Leitungen 22 und 23a derart, dass Spannungssprünge von einem Ausmass verhindert werden, dem der Motor nicht mehr folgen kann.
Es wird somit eine Begrenzung erzielt, die dafür sorgt, dass keine zu starke Erregung des Ankers 10 hervorgerufen wird, wobei dem Motor die Signale zur Änderung der Geschwindigkeit oder Drehrichtung nur so schnell übertragen werden, wie dieser die Signale verarbeiten kann.
Der Unterschied zwischen dem gezeigten Steuersystem und früheren Systemen, bei denen eine konstante Verzögerung oder eine konstante Begrenzung des kombinierten Steuersignals erfolgt, liegt darin, dass bei der vorliegenden Erfindung die Drehgeschwindigkeit des Motors selbst den Zeitpunkt und das Ausmass einer Begrenzung des Signals steuert, wobei also keine zum voraus bestimmten Verzögerungen wie in früheren Systemen verwendet werden.
Um die Wirkungsweise der Steuereinrichtung anhand einer schnellen Polumkehr des Steuersignals nochmals zu erläutern, sei angenommen, dass das durch die Leitungen 18 und 19 übermittelte Steuersignal plötzlich seine Polarität ändere, was eine Verminderung der Motordrehzahl und anschliessend eine Änderung der Drehrichtung hervorrufen soll. Das Potential der Leitung 22 soll dabei negativ und das der Leitung 22a positiv werden. Da sich der Motor zu diesem Zeitpunkt nach Vorwärtsrichtung dreht, ist die Begrenzungsspannung an der Kathode des Gleichrichters 39 noch positiv und die begrenzende Span-
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nung an der Kathode des Gleichrichters 40 noch negativ.
Das ansteigende positive Potential auf der Leitung 22a ist daher wesentlich höher als die negative Spannung an der Kathode des begrenzenden Gleichrichters 40, so dass von der Leitung 22a durch den Gleichrichter 40 ein Parallelstrom fliesst, welcher verhindert, dass das Potential auf der Leitung 22a zu schnell ansteigt und somit eine zu schnelle Umkehr der Spannung an dem Motor 10 bewirkt.
Anderseits bewirkt das verringerte Potential an dem Vorwärtspulserzeuger 24 - da das Signal auf der Leitung 22 weniger positiv ist -, dass die den Steuergittern 27 und 29 der Gasröhren 28 und 30 übermittelten Im- pulse verkürzt werden, wodurch die den Motor 10 erregende positive Energie vermindert wird. Der Motor vermindert daher seine Drehzahl, so dass auch die Gegen-EMK abnimmt, was wiederum das Potential an der Kathode des begrenzenden Gleichrichters 39 vermindert und das Potential an der Kathode des begrenzenden Gleichrichters 40 erhöht.
Wenn die Änderungen des Steuersignals, welche eine Änderung der Drehrichtung bewirken sollen, zu schnell auftreten, werden die Impulse des Vorwärtsimpuls- gebers so weit zurückgehalten, dass die gasgefüllten Röhren 28 und 30 praktisch nicht mehr leitend werden.
Wenn der Motor seine Geschwindigkeit verringert, wird das an die Kathode des begrenzenden Gleichrichters 40 gelangende Signal immer positiver, so dass sich auf der Leitung 22a eine immer höhere positive Spannung ausbilden kann, welche über die Trennröhre 23a zu dem Rückwärtsimpulserzeuger 24a gelangt. Die in dem Rückwärtsimpulserzeuger 24 erzeugten Impulse erhöhen somit langsam die Leit- fähigkeitszeiten der gasgefüllten Röhren 34 und 36, wodurch der Motor eine Spannung erhält, welche ihn in Gegenrichtung dreht.
Während der Umkehr der Drehrichtung des Motors tritt wie bekannt eine Bremswirkung auf, da der Motor als Generator arbeitet und somit ein zusätzlicher Strom durch seinen Anker und durch die Gleichrichter 34 und 36 in- duziert wird.
Erfolgt die Umschaltung jedoch kontinuierlich, vermindert der Motor seine Drehzahl zu langsam, als es seine Trägheit und die Bremswirkung gestatten, bis er zum Stillstand gelangt, wonach er in der entgegengesetzten Richtung über die gasgefüllten Röhren 34 und 36 angetrieben wird.
Während diese Änderung erfolgt, kehrt sich auch die Polarität der Gegentaktspannung an den Kathoden der begrenzenden Dioden 39 und 40 um, wonach sich die Begrenzung der auf den Leitungen 22 und 22a liegenden Steuersignale nach und nach vermindert. Die Leitfähigkeitszeiten der der Gegendrehrichtung des Motors zugehörigen gasgefüllten Röhren 34 und 36 erhöhen sich dabei so schnell, wie der Motor 10 die hinzukommende Energie verarbeiten kann. Der Motor wird anschliessend in der umgekehrten Drehrichtung solange beschleunigt, bis er die dem Eingangssignal entsprechende Geschwindigkeit erreicht hat.
Zweites Ausf ührungsbeispiel Bei der eben beschriebenen Steuereinrichtung wurde angenommen, da es sich bei dem Motor um einen mechanischen Verbraucher handelt, bei dem der Motoranker beim Ab- und Umschalten nur Massenträgheitskräfte übermittelt. Es ist jedoch auch möglich, dass der Motor einen Verbraucher antreiben soll, der nur geringe Massenträgheit besitzt, jedoch eine Last darstellt, welche beim Ab- oder Umschalten auf den Motor ein Drehmoment im gleichbleibenden Sinn ausübt. Dieser Fall tritt beispielsweise ein, wenn der Motor eine Pumpe antreibt, welche ein unter Druck stehendes Medium fördert.
Wenn bei einem derartigen Verbraucher die Drehrichtung des Motors umgekehrt wird, kann der Fall eintreten, dass der Verbraucher den Motor noch in der gleichen Richtung antreibt, womit die Entstehung eines ausreichend grossen Signals in dem Begrenzungskreis zur überwindung des Drehmomentes der Last vorübergehend verhindert ist.
Um diesen Effekt zu überwinden, wird vorzugsweise das an den begrenzenden Gleichrichtern sich einstellende, begrenzende Potential künstlich erhöht, und zwar unabhängig von der durch den Motor erzeugten entgegengerichteten elektromotorischen Kraft.
Wenn der Motor von einem Strom durchflossen wird, der bestrebt ist, ihn vorwärts zu drehen, jedoch nicht stark genug ist, um den Motor gegen das von dem Verbraucher ausgeübte Drehmoment tatsächlich in Vorwärtsrichtung zu drehen, muss die Be- grenzungsspannung künstlich so weit gesteigert werden, dass die gasgefüllten Röhren über längere Zeitintervalle positive elektrische Energie durch den Motoranker schicken, um so die zusätzliche Wirkung des Verbrauchers zu -überwinden.
Um die begrenzenden Spannungen, welche den Kathoden der Gleichrichter 39 und 40 übertragen, wird, zu erhöhen, um dadurch an den Leitungen 22 und 22a höhere Spannungen zu erhalten und um die dem Motor übermittelte elektrische Energie zu erhöhen, wird zu den Gleichrichtern ein Signal übermittelt, welches auch eine Komponente enthält, die proportional zu dem jeweils durch den Motor 10 fliessenden Strom ist.
Wenn sich die Spannung dieser Komponente erhöht, kann sich die Gegentaktspannung, die von dem Steuersignal abgeleitet ist, in der Gegenrichtung schneller ausbilden, und zwar bevor irgendeine Begrenzung auftritt, so dass ein grösserer positiver Stromanteil durch den Motor fliesst und somit das Drehmoment des Verbrauchers überwindet.
Fig. 2 zeigt eine Abänderung des ersten Beispiels, wobei jedoch eine Kompensation für die nachteiligen Folgen des von einem Verbraucher der letztgenannten Art (z. B. Pumpe) ausgehenden Drehmomentes vorgesehen ist. Hierbei liegt in Serie mit dem Anker des Motors ein Potentiometer 56, durch welches der gesamte Ankerstrom fliesst. An dem Abgriff 57 dieses Potentiometers wird eine Spannung abgenommen, die proportional zu dem durch den Wider-
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stand fliessenden Strom ist.
Diese Spannung wird über einen Widerstand 58 zu einem Anschluss eines Kondensators 59 übertragen, dessen anderer Anschluss geerdet ist. Der Kondensator 59 lädt sich somit auf eine Spannung auf, welche proportional zu dem durch den Motor fliessenden Strom ist. Diese Spannung addiert sich zufolge der Verbindung zwischen dem Kondensator 59 und dem Potentiometer 43 zu dem Potential, welches durch die elektromotorische Gegenkraft des Motors am Potentiometer 43 erzeugt wird. Der Abgriff des Potentiometers 43 befindet sich somit auf einem Potential, welches zu der Summe aus der elektromotorischen Gegenkraft und einer dem durch den Motor fliessenden Strom proportionalen Spannung ist.
Es sei angenommen, dass die Drehrichtung des Motors 10 umgekehrt werden soll, wobei der Motor bei der Verringerung der Drehzahl einen Punkt erreicht, von welchem aus eine weitere Verminderung der Drehzahl wegen eines von dem Verbraucher ausgehenden Drehmomentes nicht möglich ist.
Das Potential an dem Potentiometer 43 ist jedoch eine Kombination aus der elektromotorischen Gegenkraft des Motors, welche die Drehrichtung anzeigt, und dem Strom, welcher durch den Motor fliesst und welcher ebenfalls von der Drehrichtung abhängig ist, wobei diese beiden Signale einander entgegenwirken mit dem Ergebnis, dass die an den Kathoden der Gleichrichter 39 und 40 erscheinende Signalspannung eine Höhe aufweist, welche einer bereits wesentlich weiter herabgeminderten Motordrehzahl, einem Motorstillstand oder- einer Drehung in Gegenrichtung entspricht.
Aus diesem Grunde wird ein grösserer Teil der Gegentaktspannung an den Leitungen 22 und 22a durch die Gleichrichter 39 und 40 nicht begrenzt, wobei diese Spannungen zu den Impulsgeneratoren 24 und 24a gelangen, und somit einen grösseren Stromfluss durch den Motor in einer Richtung verursachen, welche nach und nach das von der Last ausgeübte Drehmoment überwindet, bis der Motor mit der gewünschten Geschwindigkeit läuft.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einer speziellen Schaltungsanordnung zur Steuerung der Erregung eines Gleichstrommotorankers mittels eines Steuersignals beschrieben wurde, wobei der Erregungsgrad in Übereinstimmung mit der jeweils vorhandenen Drehzahl des Motors gesteuert wurde, um somit eine Überbeanspruchung des Ankers und der Kommutatoren zu verhindern, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die speziellen Schaltkreise der beschriebenen Art begrenzt ist.