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Steuereinrichtung für transduktorgespeiste, lastseitig gekuppelte Gleichstromantriebe, insbesondere für Rotationsmaschinen Aus technologischen, antriebstechnischen, anlagetechnischen oder sonstigen Gründen ist es oft erforderlich, dass die Antriebsleistung einer Maschine oder Anlage unterteilt wird. Hierbei können die einzelnen Motoren entweder starr, z. B. über Getriebe, oder nachgiebig, z. B. über eine endlose Warenbahn, miteinander gekuppelt sein. Bei solchen Antrieben müssen besondere Vorkehrungen getroffen, sein, damit die lastseitig gekuppelten Motoren anteilmässig belastet werden.
Derartige Antriebsprobleme liegen beispielsweise bei Rotationsmaschinen vor. Um eine gleichmässige Lastverteilung der lastseitig gekuppelten Motoren zu erreichen, werden die zum Antrieb der Druckwerke beispielsweise verwendeten transduktorgespei- sten Gleichstromnebenschlussmaschinen mit einerAn- kerstromregelung versehen. Die Sollwerte für die einzelnen Stromreger werden hierbei vorzugsweise durch einen gemeinsamen Drehzahlregler vorgegeben.
Eine andere Möglichkeit der Lastverteilung wäre z. B. die Nachführung parallelarbeitender gesteuerter Antriebe mittels eines Dreipunktreglers nach einem Leitantrieb. Wegen der steilen Transduktorsteuer- kennlinie kann dies jedoch kritisch sein und kurzzeitig zu grossen Lastverschiebungen führen. Auch bei einer einfachen Parallelsteuerung ohne Stromausregelung würden sich wegen der Unterschiede der Transduktorsteuerkennlinien oder wegen verschiedener Erregerströme der Motoren stark unterschiedliche Motorströme einstellen, die einer ständigen Überwachung und Korrektur bedürfen. Neben Abhilfe dieser Misstände ist häufig noch eine einfache Umschaltmöglichkeit vom geregelten Betrieb auf eine Steuerung des gesamten Antriebes, insbesondere zur leichteren Inbetriebsetzung, wünschenswert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass jeder Transduktor vom eigenen Laststrom im gegenkoppelnden Sinne und vom Laststrom aller Transduktoren im mitkoppelnden Sinne beein- flusst wird.
Anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Steuereinrichtung dargestellt sind, soll die Erfindung näher erläutert werden.
In Fig. 1 ist das Prinzip einer bei Rotationsmaschinen üblichen Regelung eines Mehrfachantriebes für einen einzigen Motor dargestellt. Mit 1 ist ein Gleichstromnebemschlussmnotor bezeichnet, der von einem Transduktor 2 gespeist w ird. Der Transduktor 2 wird entweder unmittelbar oder über eine Trans- duktorvorstufe 3 von einem Ankerstromregler 4 gesteuert. Der Ankerstrom-Regelkreis wird von einem auch für die gekuppelten Antriebe gemeinsamen Drehzahlregelkreis geführt. Der Istwert JA des Ankerstromes wird beispielsweise über einen Stromwandler 6 und die Motondrehzahlen über eine Tachometermaschine 7 erfasst. Der Istwert der Drehzahl wird dem Drehzahlregler 5 zugeführt. Dem Drehzahlregler 5 wird die Solldrehzahl n* vorgegeben, der sodann ausgangsseitig den Sollwert JA* für den bzw. die Ankerstromregelkreise bereitstellt.
Auf diese Weise wird bei Regelbetrveb die .Last anteilig .auf balle Motorender Antriebsgruppe rverteilt.
Wise eingangs erwähnt, muss für jeden Transiduk- tor ein .Stromregelkreis vorgeas@chen sein. Die einzel- nen Motoren können auf eine gemeinsame Welle, z. B. auf idie durchgehende Welle einer Rotationsmaschine, arbeiten oder über eine unnachgiebige Waren- bahn miteinander gekuppelt sein.
Bei Rotationsma- schinen; können auf diese Weise beliebig viele Motoren parallel arbeiten.
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Um z. B. bei Ausfall eines Regelverstärkers den Betrieb weiterführen zu können, ist es zweckmässig, eine Steuerung für jede Gruppe vorzusehen, mit der alle Transduktoren gemeinsam gesteuert, oder mit der die gestörte Gruppe den anderen nachgefahren werden kann. Zu diesem Zweck besitzen die Trans- duktoren üblicherweise eine Vormagnetisierungswicklung i-k und zwei Steuerwicklungen a-b und c-d (Fig. 3) neben den üblichen Arbeitswicklungen und Gleichrichtern, welche in Fig. 3 nicht dargestellt sind.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Steuerung für eine beispielsweise aus drei Motoren bestehende Antriebsgruppe I, II, III. Von den Transdukto- ren gemäss Fig. 3 sind der besseren Übersichthalber nur die Steuerwicklungen i-k dargestellt. Die Schaltung ist hierbei so getroffen, dass in den einzelnen Vormagnetisierungswicklungen i1-k1, i2-k2, i3-k3 derselbe Strom fliesst, so dass die Transduktoren der Antriebsgruppen I bis III gleichmässig ausgesteuert werden. Jeder Antriebsgruppe I bis III ist ein Transformator 10, 11 bzw. 12 zugeordnet.
Die Transformatoren 10, 11 und 12 liegen primärseitig an Wechselspannung und sekundärseitig an Einer Gleichrichterschaltung 13, 14 bzw. 15, an der gleiehstromseitig über Widerstände 16, 17 bzw. 18 eine von der Einstellung des Widerstandsabgriffes abhängige Spannung abgegriffen werden kann. Die Abgriffe der Widerstände 16 bis 18 können beispielsweise durch Stellmotoren 19 bis 21 verstellt werden. Diesen Stellmotoren kann eine Druckknopfsteuerung zugeordnet sein. Die Abgriffe der Widerstände 16 bis 18 sind über die Vormagnetisierungswicklungen i1-k1, i2-k2, bzw. i,-k3,denen Vorwiderstände 22, 23 bzw. 24 zugeordnet sind, mit der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des jeweils nachfolgenden Transformators 10, 11 bzw. 12 derart verbunden, dass sich die an den Widerständen 16 bis 18 abgegriffenen Gleichspannungen addieren.
Auf diese Weise wird erreicht, dass unabhängig von der Einstellung der einzelnen Widerstände 16, 17 und 18 in den Magnetisierungswicklungen i-k derselbe Strom fliesst, d. h. die den Motoren zugeordneten Transduktoren gleich- mässig ausgesteuert werden Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann die Schaltung auf beliebig viele Antriebsgruppen ergänzt oder beschränkt werden, was durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
Trotz gleicher Steuerströme können sich aber wegen der unterschiedlichen Kennlinien der Trans- duktoren immer noch stark unterschiedliche Trans- duktorströme ergeben. Um bei Steuerung den Motoren bei konstantem Transduktorsteuerstrom eine fallende Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie zu geben, wird eine dem Transduktorstrorn proportionale Grösse auf eine Steuerwicklung der Transduk- torstufe im gegenkoppelnden Sinne gegeben. Hierzu kann beispielsweise die mit Hilfe des Stromwandlers 6 gewonnene, dem Ankerstrom proportionale Grösse auf die Transduktorstufe 2 oder auf die Transduktor- vorstufe 3 gegeben werden, was in Fig. 1 mit gestri- chelten Linien angedeutet ist.
Die Grösse der Gegenkopplung kann beispielsweise durch Widerstände 25 bzw. 26 eingestellt werden. Die stromabhängige Grösse kann gleichstromseitig auch z. B. durch Einschaltung von Widerständen in den Ankerstromkreis oder Verwendung von Wendepolwicklungen bzw. wechselstromseitig, z. B. mit Hilfe von Stromwandlern gewonnen werden.
Durch die zuvor beschriebene Massnahme der Stromgegenkopplung können die Motorkennlinien entsprechend weich gehalten werden. Die Stromverteilung wird um so besser, je steiler die einzelnen Kennlinien verlaufen. Dies ist aber wieder nachteilig, weil beim Fahren der Antriebsgruppe mit niedriger Drehzahl, insbesondere bei stark schwankender Belastung der Antrieb zum Stehenbleiben neigt.
Es kann nun eine wesentliche Verbesserung dadurch erzielt werden, dass über eine zweite Rückkopplungswicklung eine Beeinflussung im Sinne einer Aufrichtung und besseren gegenseitigen Anpassung der Kennlinien vorgenommen wird. Bei zwei Transduktoren kann das beispielsweise dadurch erfolgen, dass jeder Transduktor von zwei Grössen beeinflusst wird, nämlich einmal vom eigenen Strom im gegenkoppelnden Sinne und zum anderen vom Strom des anderen Transduktors im mitkoppelnden Sinne. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei Lastzunahme des eigenen Tranaduktors die Stromaufnahme desselben vermindert wind, während der Strom des anderen Transduktors erhöht und damit die Differenz der beiden Ströme verringert wird.
In dem Masse wie der Strom des einen Transduktors steigt, fällt also der Stromdes anderen Transduktors.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel mit mehreren Antrieben dargestellt. Entsprechend Fig. 2 sollen ebenfalls drei A ntriebsgruppen I bis III vorgesehen sein. Von den Transduktoren 27, 28 und 29 der einzelnen Antriebsgruppen sind nur die Steuerwicklungen a-b, c-d, gemäss Fig. 3 dargestellt, wobei die Bezeichnungsweise der Steuerwicklungen entsprechend der Bezeichnungsweise gemäss Fig. 2 und 3 vorgenommen ist. Die Schaltung gemäss Fig. 4 ist so getroffen, dass die Steuerwicklungen a1-b1, a2-b2 und a3-b3 der einzelnen Transduktoren im gegenkoppelnden Sinne in Abhängigkeit vom eigenen Strom und die Steuerwicklungen c1-d1, c2-d2 und c3-d3 im mitkoppelnden Sinne in Abhängigkeit von dem Mittelwert aller Transduktorarbeitsströme beeinflusst werden. :Die Erfassung des Stromes erfolgt z.
B. auf -der Wechselstromseite der Transduktoren 27 bis 29. Zu diesem Zweckwind .in die Zuleitung der Transduktoren Stromwandler 30 eingeschaltet, deren isolierte :Sekundärwicklungen über je eine Gleichrich- teranord#n:ung 31, 32 bzw. 33,auf Widerstände 34, 35, 36 geschaltet sind, wobei diese Widerstände als Grundbürden ,der Stromwandler 30 zu :betrachten sind.
An den Widerständen 34, 35 -und 36 können somit den Transduktorströmen proportionale Span- nungen. U1, U2, U3 abgenommen werden. Die Steuerwicklungen a,-b" a2-b2, a3-b. sind nun so ge-
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schaltet, dass sich - wie zuvor -eine fallende Dreh- zahl-Drehmoment-Klennlinie ergeben würde. An den Widerständen 37, 38 und 39 kann die Grösse des Gegenkoppelstromes I1 bis I3 eingestellt werden.
Zur Mitkopplung sind die mit Vorwiderständen 40, 41 und 42 versehenen Steuerwicklungen c1-d1, c2-d2, c3-d3 in Reihe mit den Spannungen U1, U2 und U3 geschaltet. Unter der Voraussetzung, dass die Steuerwicklungen a1-b1, a2-b2, a3-b3 sowie die Steuerwicklungen c1-d1, C2-d2, c3-d3 und die Widerstände 40 bis 42 sowie 37 bis 39 untereinander gleich sind, und das Verhältnis der Steuerwicklungen c-d zu den Widerständen 40 bis 42 gleich dem Verhältnis der Steuerwicklungen a-b zu den Widerständen 37 bis 39 ist, ferner, dass die bei Nennstrom in den einzelnen Transduktoren auftretenden Spannungen U1, U2, U3 gleich sind, ergibt sich, dass die resultieren- ,den Rückkoppeldurchflutungen adereinzelnen Trans- duktoren gleich Null werden.
Die A ntriehsgruppe zeigt demnach als Ganzes gesehen keinen zusätzlichen Drehzahlabfall infolge der Rückkopplung. Sobald jedoch der auf den Nennwert bezogene Strom eines Transduktors, z. B. 27, vom Mittelwert aller bezogenen Ströme abweicht, wird die Rückführdurchflutung des Transduktors 27 um .den Betrag der Abweichung vermindert, während die Rückführdurchflutung der Transduktoren 28 mit 29 je um den halben Betrag der Abweichung angehoben wird. Eine Zusatzlast auf den eristen Antrieb wird also auf alle Transduktoren gleichmässig verteilt, ohne dass hierzu eine Drehzahländerung erforderlich ist. Dies bedeutet eine wesentliche Verbesserung der bisherigen Lösungen.
Bei in ihren Nennleistungen stark unterschiedlichen Transduktoren, kann - unter Beibehaltung des Ausgleichsprinzips für anteilige Lastverteilung - die Schaltung dadurch verbessert werden, dass die Ein- flussfaktoren der Stromrückkopplung den Nennleistungen angepasst werden. Dies kann z. B. dadurch geschehen, dass die Rückkopplungswicklungen entsprechend den Nennleistungen dimensioniert werden. Dadurch wird erreicht, dass z. B. bei geringfügigen Überlastungen eines grossen Antriebes ein gekuppel- ter kleiner Antriebt nur einen seiner Nennleistungen entsprechenden Ausgleichsstrom zu übernehmen hat.
Aus Fig. 4 ist erkenntlich, dass beliebig viele Antriebe auf diese Weise verknüpft werden können, ohne das Durchflutungsgleichgewicht zu stören. Dies ist mit gestrichelten Linien angedeutet.
Der Erfindungsgedanke der gegenseitigen Stromverkopplung kann im Prinzip auch bei Leonard-An- trieben Verwendung finden, wobei dann die gegenseitige Beeinflussung, z. B. über entsprechend geschaltete Zusatzmaschinen erfolgt.