DE1077760B

DE1077760B - Anordnung zur Begrenzung der von Tachomaschinen erzeugten Rueckfuehrungsspannung bei Regeleinrichtungen

Info

Publication number: DE1077760B
Application number: DEL21841A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Meyer; Dr-Ing Alfred Lang; Dipl-Ing Peter Kratz; Dipl-Ing Gerhard Zappe
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-04-27
Filing date: 1955-04-27
Publication date: 1960-03-17

Description

DEUTSCHES

Bekanntlich ist es für viele Zwecke in der Regelungstechnik notwendig, eine mehr oder weniger starke Rückführung, vor allem zum Zwecke der Stabilisierung des Regelvorganges, anzuwenden. In verschiedenen Fällen jedoch wäre es wünschenswert, wenn diese Rückführung nicht konstant wäre. So erfordert beispielsweise die Regelung des Elektrodenvorschubes bei elektrischen Lichtbogenofen mit integral wirkendem Regler bei kleinen Regelabweichungen eine starke Rückführung, um ein Pendeln des Stellmotors zu vermeiden. Bei großen Regelabweichungen jedoch muß zur Erreichung der erforderlichen Regelgeschwindigkeit, die Einwirkung der Rückführung reduziert werden. Diese verschiedenen Anforderungen sind aber mit einer der. Drehzahl des Stellmotors proportionalen. Rückführung nicht zu beherrschen. Gerade im Falle der Elektrodenregelung verwendet man für die Rückführung eine Tachomaschine, die eine drehzahlproportionale Spannung abgibt und somit eine der Drehzahl des Stellmotors proportionale Rückführung liefert.

Es ist zwar schon eine Rückführung bekannt, bei der nichtlineare Schaltelemente als Übertragungsmittel für die Rückführungsgröße verwendet werden. Diese Schaltelemente besitzen jedoch eine solche Charakteristik, daß eine eindeutige Begrenzung der Rückführungsspannung nicht möglich ist. Außerdem ist es für bestimmte Aufgabengebiete von elektrischen Lichtbogenofen erforderlich, daß die Rückführungskraft drehrichtungsunabhängig ist. Dies kann jedoch durch gewöhnliche nichtlineare Schaltelemente nicht erreicht werden.

Eine Rückführung, die den gestellten Anforderungen entspricht, erhält man erfindungsgemäß dadurch, daß in den Erregungskreis der Tachomaschine ein magnetischer Verstärker eingeschaltet ist, der ein sprunghaftes Verhalten in der Kennlinie des Ausgangsstromes in Abhängigkeit vom Steuerstrom aufweist, und daß ferner die Rückfuhrungsspannung drehrichtungsunabhängig ist. Magnetische Verstärker zur Schwellwertbildung sind zwar grundsätzlich bekannt, jedoch ist der besondere Verwendungszweck für die Begrenzung der Rückführungsspannung von Tachomaschinen mit Hilfe von magnetischen Verstärkern mit Sprungcharakteristik besonders vorteilhaft. Damit erhält man ein Rückführungsorgan, dessen Rückführungsspannung bei kleinen Regelabweichungen proportional der Drehzahl der Tachomaschine ist und von einer gewissen Spannung ab die Rückführung völlig unterbindet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Die Tachomaschine 1 in Fig. 1 liefert bei konstanter Erregung eine drehzahlproportionale Spannung, die an den

Anordnung zur Begrenzung

der von Tachomaschinen

erzeugten Rückführungsspannung

bei Regeleinrichtungen

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Dr.-Ing. Karl Meyer, Bad Nauheim,

Dr.-Ing. Alfred Lang, Eßlingen/Neckar,

Dipl.-Ing. Peter Kratz, Endersbach (Württ),

und Dipl.-Ing. Gerhard Zappe, Stuttgart-Bad Cannstatt,

sind als Erfinder genannt worden

Klemmen A und B abgenommen und zum Zwecke der Rückführung den nachfolgenden Schaltelementen zugeführt wird. Wird diese Rückführung genügend stark ausgeführt, so erhält man ein stabiles Verhalten des zu regelnden Umsteuermotors. Bei größeren Regelabweichungen wirkt sich jedoch diese konstante und starke Rückführung sehr hemmend auf die Regelgeschwindigkeit aus. Aus diesem Grunde wird nun die drehzahlproportionale Spannung über einen Gleichrichter 2 der Steuerwicklung 3 eines magnetischen Verstärkers 4 zugeführt. Dieser magnetische Verstärker besitzt außerdem noch eine Steuerwicklung 5, die konstant erregt ist und deren Steuerstrom durch den Widerstand 6 eingestellt werden kann. Eine Einstellmöglichkeit für den durch die Steuerwicklung 3 fließenden Strom ist durch den Widerstand 7 gegeben. Der Ausgangsstrom des mit Gleichstromausgang versehenen magnetischen Verstärkers 4 speist die Erregerwicklung 8 der Tachomaschine.

Somit ergibt sich nun folgende Wirkungsweise der

*5 erfindungsgemäßen Anordnung. Die konstant erregte Steuerwicklung 5 wird so geschaltet, daß durch sie der magnetische Verstärker geöffnet und damit die Tachomaschine voll erregt wird. Wird nun bei Auftreten einer Regelabweichung die mit dem Stellmotor gekuppelte Tachomaschine in Umdrehung versetzt, so liefert sie eine drehzahlproportionale Gleichspannung an den Gleichrichter 2, der in diesem Falle lediglich die Aufgabe einer elektrischen Weiche hat, so daß der die Steuerwicklung 3 durchfließende Strom unabhängig

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von der Polarität der Gleichspannung an den Klemmen A₁ B₁ also unabhängig von der Drehrichtung dieser Maschine, stets die gleiche Richtung einnimmt. Die Steuerwicklung 3 wirkt nun der Steuerwicklung 5 entgegen. Erreicht die Steuerdurchflutung in der Wicklung 3 eine gewisse Größe, so wird dadurch der magnetische Verstärker geschlossen, wodurch der Erregerwicklung 8 der Tachomaschine 1 nur noch eine geringe Spannung zugeführt wird. Infolge der scharf geknickten Kennlinie des magnetischen Verstärkers (s. Fig. 2) wird auch die Rückführung ein sprunghaftes Verhalten zeigen. Wählt man beispielsweise die Größe der Grunderregung in der S teuer wicklung 5 zu Q-, so wird eine ganz bestimmte Größe der Gegendurchflutung <9₃ erforderlich, damit der Sättigungsknick des magnetischen Verstärkers erreicht wird, der seinerseits eine sprunghafte Änderung der Rückführung ergibt. Damit ist also durch die Größe der Steuerdurchflutung ©₅ und von der drehzahlabhängigen Durchflutung <9₃ bestimmt, bei welcher Durchflutung der Sättigungsknick erreicht wird und die Rückführungsbegrenzung einsetzt. Mit Hilfe der Widerstände 6 und 7 kann die entsprechende Drehzahl eingestellt werden. Bei weiterer Erhöhung der Durchflutung Θ₃ wird die Rückführung weiter verkleinert.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung erreicht man nun das gewünschte Drehzahlverhalten bei einer gegebenen Regelabweichung. Bei kleinen Regelabweichungen ist der magnetische \^erstärker geöffnet und damit die Tachometermaschine voll erregt. Die sich so ergebende starke Rückführung gewährleistet ein stabiles, pendelfreies Verhalten der zu regelnden Maschine. Bei Überschreiten einer gewissen festzulegenden Regelabweichung wird die Drehzahl der Tachomaschine so groß, daß der magnetische Verstärker durch die Wirkung der Steuerwicklung 3 wieder geschlossen wird. Die dadurch bedingte kleine Rückführung ergibt für diese Regelabweichungen die gewünschte große Regelgeschwindigkeit.

An Stelle des in Grätzschaltung gezeichneten Gleichrichters 2 kann auch gemäß Fig. 3 eine Gleichrichterweiche in Einwegschaltung verwendet werden, die so auf zwei Steuerwicklungen geführt wird, daß unabhängig von der Polarität an den Klemmen A und B, also drehrichtungsunabhängig, stets eine der beiden Steuerwicklungen im sperrenden Sinne durchflossen wird und somit dieselbe Wirkung wie die Steuerwicklung 3 des magnetischen Verstärkers in Fig. 1 besitzt. Mit Hilfe der Widerstände 9 und 10 gemäß der Schaltung in Fig. 3 ist es nun möglich, die Rückführungsänderung bei verschiedenen Drehrichtungen verschieden zu gestalten. Sind diese Widerstände ungleich, so wird sich auch ein ungleiches Drehzahlverhalten des zu regelnden Motors infolge der verschiedenen Rückführungen ergeben. Im Extremfall wird man eine der beiden Steuerwicklungen mit zugehörigem Widerstand und Gleichrichter ganz weglassen. Damit hat man bei der einen Drehrichtung eine veränderliche Rückführung in der bereits beschriebenen Weise, in der anderen Drehrichtung wird" die Rückführung nicht beeinflußt, da der Gleichrichter vor der zugehörigen Steuerwicklung die Stromzufuhr sperrt. Die Unterschiede in der Drehrichtung sind unter Umständen erforderlich, da die Arbeitsbedingungen des Antriebsmotors, beispielsweise bei der Regelung des Elektrodenvorschubes, in den verschiedenen Drehrichtungen stark voneinander abweichen.

Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet somit eine jeder Lage angepaßte Rückführung und gewährleistet somit ein betriebssicheres, stabiles und schnelles Regelverhalten.

Claims

Patentansprüche·.

1. Anordnung zur Begrenzung der von Tachomaschinen erzeugten Rückführungsspannung bei Regeleinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregungskreis der Tachomaschine ein magnetischer Verstärker eingeschaltet ist, der ein sprunghaftes Verhalten in der Kennlinie des Ausgangsstromes in Abhängigkeit vom Steuerstrom aufweist, und daß ferner die Rückführungsspannung drehrichtungsunabhängig ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Erregerwicklung speisende magnetische Verstärker einmal durch eine im öffnenden Sinne wirkende Steuerwicklung ausgesteuert wird, zum andern durch eine zweite Steuerwicklung, die von einem der Rückführung proportionalen Strom durchflossen ist, im sperrenden Sinne beeinflußt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der der zweiten Steuerwicklung zugeführte drehzahlabhängige Gleichstrom über eine Gleichrichterweiche geführt wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterweiche in Brückenschaltung ausgeführt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet., daß die Gleichrichterweiche in Einwegschaltung auf zwei Steuerwicklungen wirkt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Steuerwicklungen einstellbare Widerstände vorgeschaltet werden.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur bei einer Drehrichtung der die Erregerwicklung der Tachomaschine speisende magnetische Verstärker im sperrenden Sinne ausgesteuert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 296151;
AEG-Mitteilungen Jg. 1951, S. 250.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

909 760/323 3.60