DE1082664B - Stell- oder Regelantrieb mit durchlaufendem Drehstrommotor - Google Patents

Stell- oder Regelantrieb mit durchlaufendem Drehstrommotor

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DE1082664B
DE1082664B DES55849A DES0055849A DE1082664B DE 1082664 B DE1082664 B DE 1082664B DE S55849 A DES55849 A DE S55849A DE S0055849 A DES0055849 A DE S0055849A DE 1082664 B DE1082664 B DE 1082664B
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DE
Germany
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control
drive
amplifier
speed
clutch
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Pending
Application number
DES55849A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Wilhelm Kafka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of DE1082664B publication Critical patent/DE1082664B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/0016Control of angular speed of one shaft without controlling the prime mover

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Description

  • Stell- oder Regelantrieb mit durchlaufendem Drehstrommotor Zur Einsteuerung beliebiger Drehzahlen bei Stell-oder Regelantrieben ist es bekannt, an einem mit konstanter Drehzahl durchlaufenden Drehstrommotor die Arbeitswelle über steuerbar erregte elektromagnetische Kupplungen anzuschließen. Man erzielt auf diese Weise den Vorteil, daß die Ansprechzeit der Einrichtung wesentlich geringer wird, als wenn man zum Zweck der Drehzahländerung den Motor selbst steuert.
  • Für derartige Antriebe hat man Wirbelstrom- und Magnetpulverkupplungen verwendet. Beide weisen jedoch im Betrieb empfindliche Nachteile auf.
  • Die Wirbelstromkupplung ist als reine Schlupfkupplung nicht imstande, im Stillstand ein Drehmoment zu übertragen. Ebenso wenig ist es möglich, die Arbeitswelle auf die gleiche Drehzahl wie den Antriebsmotor zu bringen oder sie durch Kuppeln mit einer festen Welle stillzusetzen.
  • Die Voraussetzungen für einen solchen Betrieb sind nun zwar bei Magnetpulverkupplungen und anderen magnetisch betätigten Reibungskupplungen gegeben, und es sind auch schon entsprechende Stehantriebe gebaut worden, bei denen eine Arbeitswelle mittels zweier Kupplungen in der jeweils gewünschten Drehrichtung an einen durchlaufenden Motor angeschlossen wird. Bei solchen Antrieben ist man jedoch auf kleine Leistungen beschränkt, da die Magnetpulverkupplung eine längere Dauererregung wegen des Verschleißes und der dabei auftretenden Erwärmung nicht zuläßt. Besonders kritisch sind die Verhältnisse bei sehr kleinen Drehzahlen, die während längerer Zeit aufrechterhalten werden sollen, da hierbei eine besonders große Reibungserwärmung auftritt. Es ist bisher nicht gelungen, Antriebe größerer Leistung auf diesem Prinzip aufzubauen.
  • Es sind an sich verschleißfreie Kupplungen für Umkehrantriebe bekannt, bei denen die Kupplungsteile im Stillstand axial gegeneinander verschoben werden, so daß Reibscheiben zum Eingriff kommen und die getriebene Welle angehalten werden kann. Diese Reibscheiben sind jedoch wiederum der Abnutzung unterworfen. Nach anderen Vorschlägen kann man Kupplungen nach Art einer Synchronmaschine mit verteilten Polen aufbauen, die auch im Stillstand ein gewisses Drehmoment übertragen können. Das Grenzdrehmoment liegt jedoch für die meisten Anwendungsfälle zu niedrig, insbesondere bei den hier betrachteten Stell- und Regelantrieben, die geeignet sein müssen, große Massen mit beträchtlichem Schwungmoment festzuhalten.
  • Die Erfindung betrifft einen Stell- oder Regelantrieb mit durchlaufendem Drehstrommotor, der über ein Umkehrgetriebe und zwei elektromagnetische verschleißfreie Kupplungen zur Steuerung der Drehzahl mit der Arbeitswelle verbunden ist. Die angeführten Nachteile der bekannten Umkehrgetriebe und der hierbei verwendeten Kupplungen werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß zum Stillsetzen der Arbeitswelle eine als Bremse wirkende, an sich bekannte Hysteresekupplung dient, die sofort bei Auftreten einer Regelabweichung mittels eines vom Regelverstärker gesteuerten magnetischen Hilfsverstärkers gelöst wird.
  • Bei Hysteresekupplungen ist zwischen den umlaufenden Teilen eine Zwischenlage aus Rotationskörpern zur Führung des Flusses für die DrehmomentÜbertragung vorgesehen. In der Regel handelt es sich bei diesen Rotationskörpern um Rollen, die zugleich ein Rollenlager darstellen. Wegen näherer Einzelheiten sei auf die bekanntgemachten Unterlagen der deutschen Patentschrift 970 895 verwiesen.
  • In Verbindung mit einem magnetischen Hilfsverstärker gestattet eine derartige als Bremse verwendete Hysteresekupplung den Aufbau eines Umkehrantriebes mit Wirbelstromkupplungen od. dgl. für praktisch beliebige Leistungen, ohne daß auf die Möglichkeit zum Festhalten der Arbeitswelle verzichtet werden muß. Soll die Arbeitswelle mit dem Antriebsmotor synchron laufen können, was bei manchen Anwendungsfällen vorteilhaft ist, kann man alle Kupplungen als Hysteresekupplungen ausführen.
  • Der Antrieb nach der Erfindung ist gleich gut geeignet für den reinen Steuerbetrieb und für den Regelbetrieb mit Vergleich zwischen einer eingestellten Solldrehzahl und der Istdrehzahl. Bei einem Regelantrieb ist es möglich, sämtliche Kupplungen über einen einzigen Gegentaktverstärker zu erregen, der als Regelverstärker von der Regelabweichung gesteuert wird. Um die -Ablösung der einzelnen Kupplungserregerkreise zu erleichtern, kann man Ventile bzw. Schwellwertglieder heranziehen oder eine oder mehrere Kupplungen über einen Zwischenverstärker erregen.
  • Im folgenden sei ein Ausführungsbeispiel der-Erfindung an Hand der schematischen Zeichnung näher beschrieben, das sich auf einen Regelantrieb mit umkehrbarer Drehrichtung und gesteuertem Stillstand bezieht. In der Zeichnung ist .mit 1 ein Drehstrommotor bezeichnet, der an die Netzklemmen R, S, T angeschlossen ist. Er steht über eine Wirbelstromkupplung 3 mit der an die Arbeitswelle -angeschlossenen Last 2 in Verbindung. Zur Umkehrung der Drehrichtung dient in an sich bekannter Weise ein Umkehrgetriebe aus den Zahnrädern 4, 5, 6, 7 und 8 und einer zweiten Wirbelstromkupplung 9. Zum Bremsen und Stillsetzen der Arbeitswelle ist eine Hysteresekupplung 10 vorgesehen, welche die Verbindung mit einer feststehenden Welle 11 herstellt.
  • Zum Abfühlen des Drehzahlistwertes dient ein Tachometergenerator 12, dessen Spannung an einem Potentiometer 13 mit der konstanten Sollspannung 14 verglichen wird. Durch Verschieben des Abgriffes am Potentiometer ist die gewünschte Drehzahl einstellbar. Die Regelabweichung wird mit Hilfe eines Gegentaktverstärkers 15 verstärkt und über ein Ventil 16 der Erregerwicklung 17 der Wirbelstromkupplung 3 zugeführt. Parallel dazu liegt der Erregerkreis der Wirbelstromkupplung 9 mit der Erregerwicklung 19 und den Ventilen 18, die gegebenenfalls zugleich als Schwellwertgeber dienen können.
  • Der Gegentaktverstärker 15 gibt je nach der Richtung der Regelabweichungen Ausgangsspannungen verschiedener Polarität ab. In einem Gleichrichtersatz 20 wird darauf ein immer gleichgerichtetes Signal für die Erregerwicklung 21 eines magnetischen Verstärkers 23 gebildet, dem ein konstantes Signal über die Wicklung 22 entgegenwirkt. Der Ausgangskreis des Magnetverstärkers speist die Erregerwicklung 24 der Hysteresekupplung 10. Das Ventil soll andeuten, daß es sich um einen magnetischen Verstärker mit Gleichstromausgang handelt, beispielsweise um einen solchen in Brückenschaltung.
  • Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung beruht darauf, daß die Erregerwicklungen der einzelnen Kupplungen je nach der vorhandenen Regelabweichung selbsttätig erregt werden. Sie soll im folgenden für den Fall einer Regelung der Elektrodenstellung bei Lichtbogenöfen erläutert werden, wofür die Einrichtung nach der Erfindung insbesondere geeignet ist. Der Drebzahlsollwert wird dann meist von einer Impedanzregelung vorgeschrieben.
  • Bei richtiger Stellung der Elektroden, d. h. im Ruhezustand des Antriebes, sind die Kupplungen 3 und 9 gelöst, dagegen die Kupplung 10 erregt. Dies folgt daraus, daß die Regelabweichung gleich Null ist, so daß die Erregerwicklungen 17 und 19 stromlös bleiben, während der Magnetverstärker 23 wegen seiner konstanten Erregung durch die Wicklung 22 Strom an die Wicklung 24 liefert. Bei Eintritt einer negativen Regelabweichung gibt der Verstärker 15 eine Ausgangsspannung ab, die über das Ventil 16 und die Erregerwicklung 17 zum Ansprechen der Kupplung ,führt. Dadurch steigt die Drehzahl der Arbeitswelle"sehr rasch, bis die Regelabweichung Null erreicht ist. Steigt die Drehzahl noch weiter an, so kehrt der Verstärker 15 seine Polarität um, die Kupplung 3 wird entregt und die Kupplung 9 spricht an, so daß die Überdrehzahl abgebremst wird. Analoge Vorgänge treten im umgekehrten Falle sowie bei Änderungen des Drehzahlsollwertes am Potentiometer auf. Die Kupplung 10 wird sofort gelöst, sobald der Verstärker 15 eine nennenswerte Spannung abgibt.
  • Es wurde bereits -anderweitig vorgeschlagen,. bei der Elektrodenregelung ohne mechanisches Gegengewicht zu arbeiten und das Eigengewicht der Elektroden für die Absenkung. auszunutzen. Auch für diese Betriebsweise ist die eben besprochene Einrichtung anwendbar; wobei entweder das Umkehrgetriebe mit der Kupplung 9 fortfallen kann oder man dafür sorgt, daß in Sonderfällen, in denen die Beschleunigung in Senkrichtung durch das Elektrodengewicht -allein nicht ausreicht, der Motor hilfsweise auch zum Antrieb in Senkrichtung benutzt wird.
  • Die Einrichtung nach der Erfindung ist jedoch auch für andere Stell- oder Regelantriebe geeignet, wobei die Drehzahl durch den Abgriff am Potentiometer 13 eingestellt werden kann. Sind Antriebe mit großem Drehzahlbereich aufzubauen, so kann es zweckmäßig sein, polumschaltbare Drehstrommotoren zu verwenden. Die Polumschaltung kann vorzugsweise über Schütze vom Sollwerteinsteller gesteuert werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Stell- oder Regelantrieb mit durchlaufendem Drehstrommotor, der über ein Umkehrgetriebe und zwei elektromagnetische verschleißfreie Kupplungen zur Steuerung der Drehzahl mit der Arbeitswelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Stillsetzen der Arbeitswelle eine als Bremse wirkende, an sich bekannte Hysteresekupplung (10) dient, die sofort bei Auftreten einer Regelabweichung mittels eines vom Regelverstärker (15) gesteuerten magnetischen Hilfsverstärkers (23) gelöst wird.
  2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der einzelnen Kupplungen Ventile dienen, die in den Erregerkreisen angeordnet sind.
  3. 3. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für große Drehzahlbereiche die Antriebsmotoren polumschaltbar ausgeführt sind und die Umschaltung vorzugsweise vom Sollwerteinsteller über Schütze gesteuert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 826397; britische Patentschriften Nr. 545 975, 612 320, 650 873, 665 837, 677 229; USA.-Patentschrift Nr. 2 583 523.
DES55849A 1957-11-12 1957-11-12 Stell- oder Regelantrieb mit durchlaufendem Drehstrommotor Pending DE1082664B (de)

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