DE1072705B

DE1072705B - Arrangement for constant acceleration of a Leonard engine

Info

Publication number: DE1072705B
Application number: DENDAT1072705D
Authority: DE
Inventors: Aage Garde und Ingmair Ofverholm Västeräs Carl Petterson (Schweden)
Original assignee: Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeräs (Schweden); Viertr.: Dipl.-Ing. H. Missling, Pat.-Anw., Gießen
Publication date: 1960-01-07

Description

Anordnung zur konstanten Beschleunigung eines Leonardmotors Beim Anlassen von elektromotorisch angetriebenen Maschinen mit großer Schwungmasse erreicht man die gewünschte Endgeschwindigkeit in der kürzesten Zeit mit dem zulässigen Motorstrom, wenn dieser Strom während der ganzen Anlaßzeit konstant gehalten wird. Bei Leonardantrieb mit konstanter Erregung des Motorfeldes bedeutet dies, daß der Leonardgenerator so geregelt werden muß, daß er dem Motor eine mit der Zeit linear wachsende Spannung liefert.Arrangement for constant acceleration of a Leonard engine when starting by electric motor driven machines with a large flywheel mass can be achieved the desired top speed in the shortest possible time with the permissible motor current, if this current is kept constant during the entire starting time. With Leonard drive with constant excitation of the motor field, this means that the Leonard generator must be regulated in such a way that it gives the motor a voltage that increases linearly with time supplies.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur konstanten Beschleunigung eines konstant erregten Leonardmotors. Nach der Erfindung wird die Spannung des Leonlrdgenerators mit Hilfe eines mit konstantem Strom geladenen Kondensators auf die jeweilige Höhe der linear mit der Zeit anwachsenden Spannung des Kondensators geregelt. Der konstante Ladestrom des Kondensators wird nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung dadurch erhalten, daß im Ladestromkreis des Kondensators in Reihe mit einem konstanten ohmschen Widerstand eine konstante Gleichspannungsquelle und die mit entgegengesetzter Richtung zur Kondensatorspannung eingeführte Spannung des Leonardgenerators liegt. Der Ladestrom des Kondensators wird deshalb konstant bleiben, und die Spannung am Kondensator sowie die geregelte Spannung des Leonardgenerators werden mit der Zeit linear wachsen.The invention relates to an arrangement for constant acceleration of a constantly excited Leonard motor. According to the invention, the voltage of the Leonlrdgenerators with the help of a capacitor charged with constant current the respective level of the voltage of the capacitor, which increases linearly with time regulated. The constant charging current of the capacitor is according to a further characteristic the invention obtained in that in the charging circuit of the capacitor in series with a constant ohmic resistance a constant DC voltage source and the voltage introduced in the opposite direction to the capacitor voltage of the Leonard generator lies. The charging current of the capacitor therefore becomes constant stay, and the voltage on the capacitor and the regulated voltage of the Leonard generator will grow linearly over time.

Es ist bei Leoriardaggregaten bereits bekannt, Kondensatoren zu verwenden. Bei einer der bekannten Schaltungen haben diese Kondensatoren nicht die Aufgabe, durch Vergleich der am Kondensator liegenden Spannung mit der Spannung des Leonardgenerators eine Geschwindigkeitsregelung zu bewirken. Aufgabe der Kondensatoren ist es vielmehr, eine Phasenverschiebung zu erzielen, Pendelungen zu verhüten, die Regelung empfindlicher zu machen, harmonische Schwingungen zu unterdrücken oder Ausgleichsspannungen aufzunehmen. Bei einer anderen bekannten Schaltung wird der Leonardgenerator durch Vergleich der Spannung eines mit dem Leonardmotor gekuppelten Tachogenerators mit der Spannung eines Kondensators gesteuert. In diesem Falle wird der Kondensator von einer einstellbaren Spannung über einen ohmschen Widerstand geladen, so daß die Spannung am Kondensator nach einer Exponentialfunktion wächst, wobei die Zeitkonstante hauptsächlich durch die Größe des Kondensators und die Größe des vorgeschalteten ohmschen Widerstandes gegeben ist. Da diese Kondensatorspannung unter Gegenschaltung der Spannung des Tachogenerators für die Drehzahlregelung benutzt wird, ändert sich also auch die Drehzahl nach einer Exponentialfunktion, d. b. schneller am Anfang und langsamer am Schluß. Die Beschleunigung ist also nicht konstant, und die Zeit, die zur Einstellung auf . die neue Drehzahl benötigt wird, ist bedeutend länger als bei konstanter Beschleunigung. Läßt man in beiden Fällen, d. h. bei Ladung des Kondensators nach einer Exponentialfunktion und bei Ladung mit konstantem Strom gemäß der Erfindung den gleichen Ankerstrom zu, so wird bei der Ladung gemäß der Erfindung die .gewünschte Motordrehzahl nach einem Drittel bis einem Fünftel der Zeit erreicht-, die erforderlich wäre, wenn die Spannung am Kondensator nach einer Exponentialfunktion steigt -oder fällt.It is already known to use capacitors in Leoriard units. In one of the known circuits, these capacitors do not have the task of by comparing the voltage across the capacitor with the voltage of the Leonard generator to effect a cruise control. Rather, the task of the capacitors is to to achieve a phase shift, to prevent oscillations, the regulation to be more sensitive to make, to suppress harmonic oscillations or to absorb compensating voltages. In another known circuit, the Leonard generator is determined by comparison the voltage of a tachometer generator coupled to the Leonard motor with the voltage controlled by a capacitor. In this case the capacitor is adjustable Voltage charged across an ohmic resistor, so that the voltage across the capacitor according to an exponential function grows, the time constant mainly through the size of the capacitor and the size of the upstream ohmic resistor given is. Since this capacitor voltage is counter-connected to the voltage of the Tachometer generator is used for speed control, so the changes too Speed according to an exponential function, d. b. faster at the beginning and slower at the end. So the acceleration is not constant, and the time it takes to adjust on . the new speed is required is significantly longer than with constant acceleration. If one leaves in both cases, i. H. when the capacitor is charged according to an exponential function and when charging with constant current according to the invention, the same armature current to, the .desired engine speed after the charge according to the invention a third to a fifth of the time that would be required if the voltage across the capacitor rises or falls according to an exponential function.

In der Zeichnung bezeichnet 1 die Ankerwicklung des Leonardmotors und 2 seine Erregerwicklung, die von konstantem Strom durchflossen wird. 3 ist der Antriebsmotor für den Anker 4 des Leonardgenerators, dessen Erregerwicklung 5 an den Ausgangsklemmen eines Verstärkers 6 angeschlossen ist. Von den beiden Eingangsklemmen dieses Verstärkers ist die Klemme 7 mit der positiven Leitung 8 der Leonardmaschinen verbunden und die Klemme 9 über Klemme 10 mit dem positiv aufzuladenden Belag eines Kondensators 11. Der negativ aufzuladende Belag des Kondensators ist über Anschluß 12 mit der negativen Leitung 13 der Leonardmaschinen verbunden. Zwischen der positiven Leitung 8 der Leonardmaschinen und Klemme 10 des Kondensators 11 ist über den Schalter 14' eine Batterie 14 in Reihe mit einem ohmschen Widerstand 15 einzuschalten. In Parallelschaltung zu dem Kondensator 11 liegt ein Sperrventil 16. Außerdem ist der Kondensator 11 über ein Sperrventil 17 zu einem Spannungsteiler 18 parallel geschaltet, der an einer konstanten Gleichspannung angeschlossen ist. Die Anordnung wirkt in folgender Weise: Zum Anlassen des Leonardmotors wird der Schalter 14' in die untere Stellung gelegt. Der Kondensator 11 wird dann im Stromkreis 14' - 15 -- 11 - 4 bzw. 1 - 14' von der Stromquelle 14 geladen. Zwischen den Klemmen 8 und 10 entsteht eine Spannung. Diese Spannung liegt an den Eingangsklemmen 7 und 9 des Verstärkers 6 und läßt einen Strom durch die Erregerwicklung 5 des Leonardgenerators fließen. Die von der Ankerwicklung 4 des Generators abgegebene Spannung steigt dann an. Wenn sie nahezu den Wert erreicht hat, den die Spannung an den Klemmen 10 und 12 des Kondensators 11 besitzt, ist der Potentialunterschied zwischen den Klemmen 8 und 10 sehr klein, und die Regelung wäre im Gleichgewicht, wenn die Kondensatorspannung den gerade vorhandenen Wert behielte. Nun ist aber während der Ladung des Kondensators die Spannung am Kondensator nicht konstant, sondern steigt proportional der Zeit von Null aus gleichmäßig an.In the drawing, 1 denotes the armature winding of the Leonard motor and 2 its excitation winding through which a constant current flows. 3 is the Drive motor for the armature 4 of the Leonard generator, the field winding 5 of which is connected the output terminals of an amplifier 6 is connected. From the two input terminals this amplifier is the terminal 7 with the positive line 8 of the Leonard machines connected and the terminal 9 via terminal 10 with the coating to be positively charged Capacitor 11. The negatively charged coating of the capacitor is via connection 12 connected to the negative line 13 of the Leonard machines. Between the positive Line 8 of the Leonard machines and terminal 10 of the capacitor 11 is via the switch 14 'to connect a battery 14 in series with an ohmic resistor 15. In A check valve 16 is connected in parallel with the capacitor 11 Capacitor 11 connected in parallel to a voltage divider 18 via a shut-off valve 17, which is connected to a constant DC voltage. The order acts in the following way: To start the Leonard engine, switch 14 'is in placed the lower position. The capacitor 11 is then in the circuit 14'-15 - 11 - 4 or 1 - 14 'are charged from the power source 14. Between terminals 8 and 10 a tension arises. This voltage is applied to input terminals 7 and 9 of the Amplifier 6 and lets a current through the excitation winding 5 of the Leonard generator flow. The voltage delivered by the armature winding 4 of the generator then rises at. When it has almost reached the value that the voltage at terminals 10 and 12 of the capacitor 11 is the potential difference between the terminals 8 and 10 very small, and the scheme would be in equilibrium if the capacitor voltage would retain its current value. But now it is during the charging of the capacitor the voltage across the capacitor is not constant, but increases proportionally with time evenly from zero.

In dem obengenannten Ladestromkreis liegen nämlich außer der treibenden Spannung der Stromquelle 14 zwei einander entgegengerichtete und auf Grund der Regelwirkung des Verstärkers 6 in jedem Augenblick einander nahezu gleiche Spannungen, und zwar die am Kondensator 11 und die am Anker 4 des Generators. Da diese Spannungen sich in jedem Augenblick fast aufheben. ist der im Ladestromkreis fließende Strom im Grunde nur durch die Spannung der Stromquelle 14 und den konstanten Widerstand 15 bestimmt. Dieser Strom ist daher konstant. Die Spannung eines mit konstantem Strom geladenen Kondensators steigt aber, wie bekannt, proportional der Zeit an.In the above-mentioned charging circuit there are in addition to the driving Voltage of the power source 14 two opposing and due to the control effect of the amplifier 6 at each moment almost equal voltages, namely the one on the capacitor 11 and the one on the armature 4 of the generator. As these tensions arise almost cancel out at every moment. is the current in the charging circuit Basically only due to the voltage of the current source 14 and the constant resistance 15 certainly. This current is therefore constant. The voltage of a constant current charged capacitor increases, as is known, proportionally to the time.

Da die Spannung am Kondensator 11 proportional zur Zeit wächst, steigt auch die von der Ankerwicklung 4 des Leonardgenerators angegebene Spannung in gleicher Weise an, da sie ja durch den Verstärker 6 in jedem .Augenblick mit der Kondensatorspannung verglichen wird. Die beiden Spannungen weichen nur so viel voneinander ab, daß der an den Klemmen 8 und 10 verbleibende Potentialunterschied groß genug ist, um den erforderlichen Strom durch die Erregerwicklung 5 zu erzeugen.Since the voltage across the capacitor 11 increases proportionally with time, it increases also the voltage indicated by the armature winding 4 of the Leonard generator in the same way Way, because it is through the amplifier 6 in every instant with the capacitor voltage is compared. The two tensions differ only so much that the at the terminals 8 and 10 remaining potential difference is large enough to the to generate the required current through the excitation winding 5.

Die höchste Spannung am Kondensator 11 wird von der am Spannungsteiler 18 abgegriffenen Spannung bestimmt, weil, wenn diese Spannung erreicht wird, die Spannungsquelle 14 einen Strom über das Ventil 17 und den Spannungsteiler 18 treibt, so daß der Kondensator nicht höher aufgeladen wird.The highest voltage on capacitor 11 is different from that on the voltage divider 18 tapped voltage is determined because when this voltage is reached, the Voltage source 14 drives a current through valve 17 and voltage divider 18, so that the capacitor is not charged any higher.

Will man die Drehzahl des Leonardmotors senken, muß die Spannung des Leonardgenerators verkleinert werden. Dies erfolgt dadurch, daß der Schalter 14' nach oben gelegt wird. Daraufhin wird der Kondensator 11 entladen. Auch diese Entladung erfolgt aus den obengenannten Gründen mit einem konstanten Strom. Um zu verhindern, daß die Kondensatorspannung durch Null geht und einen negativen Wert annimmt, der die T-fmpolung des Leonardgenerators und die Richtungsänderung des -Motors zur Folge hätte, ist das Ventil 16 vorgesehen. Dieses Ventil, das beim Anlassen des Aggregates unwirksam war, wird nämlich stromleitend, sobald das Potential an der Klemme 10 niedriger wird als das an der Klemme 12. Es überbrückt also in diesem Falle den Kondensator und verhindert dessen LTinpolung.If you want to reduce the speed of the Leonard motor, the voltage of the Leonard generator can be reduced in size. This is done in that the switch 14 ' is placed on top. The capacitor 11 is then discharged. This discharge too takes place with a constant current for the reasons mentioned above. To prevent, that the capacitor voltage goes through zero and takes a negative value, the the T-fmpolung of the Leonard generator and the change of direction of the engine result the valve 16 is provided. This valve, which is activated when the unit is started was ineffective, namely becomes conductive as soon as the potential at terminal 10 becomes lower than that at terminal 12. In this case it bridges the Capacitor and prevents its reverse polarity.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for constant acceleration of a Constantly excited Leonard motor, characterized in that the voltage of the Leonard generator with the help of a capacitor charged with constant current to the respective height the voltage of the capacitor, which increases linearly with time, is regulated.

2. Arrangement according to Claim 1, characterized in that in the charging circuit of the capacitor a constant DC voltage source in series with a constant ohmic resistance and the voltage introduced in the opposite direction to the capacitor voltage of the Leonard generator lies.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the capacitor to limit the capacitor voltage one with an electrical Valve connected in series DC voltage source is connected in parallel.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that to prevent the polarity reversal of the capacitor when the polarity is reversed of the constant DC voltage source for the purpose of discharging the capacitor, an electric valve is connected in parallel to the capacitor, which avoids recharging of the capacitor with reversed polarity. Documents considered: German Patent No. 655 482; British Patent Nos. 631892, 521663.