DE1116774B

DE1116774B - Aus einem Magnetverstaerker bestehender Sollwertgeber

Info

Publication number: DE1116774B
Application number: DEL18609A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenter Brumby
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-04-20
Filing date: 1954-04-20
Publication date: 1961-11-09

Description

Aus einem Magnetverstärker bestehender Sollwertgeber Die Erfindung betrifft einen aus einem Magnetverstärker bestehenden Sollwertgeber, bei dem elektrische Schaltelemente mit bestimmtem zeitlichem Verhalten vorgesehen sind.
Derartige Anordnungen sind bekannt; beispielsweise wird bei Magnetverstärkern durch einen in Reihe mit einer Steuerwicklung des Magnetverstärkers geschalteten Kondensator gewährleistet, daß die Wirkung der Vorinagnetisierung nur langsam einsetzt. Hierzu wird das natürliche Zeitverhalten der Magnetverstärker ausgenutzt, d. h. die nach einer e-Funktio ' n verlaufende Ausgangsgröße bei Änderung der Eingangsgröße: Der Anstieg der Ausgangsgröße, der ohne Verwendung zusätzlicher Schaltelemente im Anfangsteil sehr steil und im Endteil asymptotisch weich ist, wird mit Hilfe der Kondensatoren im Anstiegsteil abgeflacht, d. h., die Zeitkonstante, wird vergrößert. Nicht erreicht wird dagegen mit diesen Anordnungen ein linearer Verlauf der Ausgangsgröße.
Es sind weiterhin Sollwertgeber in Form von Widerständen, besonders in Potentiometerschaltung, bekannt. Die Widerstände werden bei großen Schaltleistungen im allgemeinen über eine Meisterwalze geschaltet; bei kleineren Leistungen werden Potentiometer, insbesondere Kollektorpotentiometer, verwendet. Bekannt ist auch die Verwendung von Ringtransformatoren, die als Einstelltransformatoren ausgeführt sind. Bei diesen Anordnungen werden Schleifkontakte benötigt. Will man ohne Schleifkontakte auskommen, so kann man Drehregler vorsehen. Bei diesen Sollwertgebern ist es unter Umständen nachteilig, daß mechanisch sich bewegende Teile vorhanden sind und sie nur unvollkommen eine lineare und stetige Änderung des Sollwertes ermöglichen. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich bei handbetätigten Gebern außerdem dadurch, daß sie bei zu schneller Betätigung eine, überlastung, z. B. der Maschine, bewirken, besonders dann, wenn die Maschine - wie bei der Ausregelung von Störungen - sehr schnell und starr folgen soll.
Weiterhin bekannte Anordnungen zur Regelung mit Hilfe eines Leonardgenerators und einem geeigneten Vorverstärker, wie Verstärkerinaschine, magnetischer Verstärker, ermöglichen zwar die Verwendung einer selbständigen Strombegrenzungseinrichtung, verhindern jedoch nicht momentane überlastungsspitzen. Um diese Spitzen zu vermeiden, kann man entweder motorisch angetriebene Regler vorsehen oder den Maschinensatz so auslegen, daß er im ganzen weicher folgt, was jedoch auf Kosten der dynamischen und unter Umständen auch der statischen Genauigkeit der Regelung geht. In Anlagen mit großer Schalthäufigkeit, z. B. bei Aufzugssteuerungen, ist ein motorisch angetriebener Sollwertgeber nicht mehr erwünscht.
Die Erfindung betrifft einen Sollwertgeber, bei dem die angegebenen Nachteile vermieden sind. Er ist dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetverstärker in an sich bekannter Weise durch Anwendung einer differenzierenden Rückführung ein integrales Verhalten erhält, so daß bei jeder Änderung der Spannung am Eingang des Magnetverstärkers seine Ausgangsspannung als Sollwert eines nachgeschalteten Regelkreises linearverläuft. DieAuslegungdes Sollwertgebers kann dabei derart sein, daß die Ausgangsspannung bei einer Vergrößerung der Eingangsspannung in demselben Maße ansteigt, wie sie bei einer Verkleinerung der Eingangsspannung fällt. Es ist jedoch auch möglich, den Sollwertgeber so auszulegen, daß das Ansteigen der Ausgangsspannung bei Vergrößerung der Eingangsspannung in einem anderen Maße erfolgt als das Fallen der Ausgangsspannung bei Verkleinerung der Eingangsspannung, was besonders für die Anwendung in Aufzügen zweckmäßig ist, bei denen die negative Beschleunigung größer gewählt wird als die positive Beschleunig gung.
Der lineare Verlauf der Ausgangsspannung, der auch bei sprunghafter Änderung der Eingangsspannung auftritt, wird z. B. dadurch gewährleistet, daß am Ausgang des Verstärkers frequenzempfindliche Glieder vorgesehen werden. Es ist auch möglich, diese Glieder am Eingang oder Eingang und Ausgang des Verstärkers anzuordnen. Derartige Glieder können aus Ohmschen Widerständen und Kapazitäten oder Induktivtäten aufgebaut sein oder die Gestalt eines Transformators haben.
Eine schärfere Begrenzung der Ausgangsgröße kann durch zusätzliche Anordnung von an sich bekannten amplitudenbegrenzenden -nichtlinearen Gliedem, z. B. von Gleichrichtem (Trockengleichrichtern), erzielt werden, die entweder am Ausgang oder Eingang oder am Aus- und Eingang des Magnetverstärkers zur Beeinflussung der Ausgangsspannung vorgesehen sein können. - Unter Umständen kann die Charakteristik der Ausgangsspannung des Magnetverstärkers dem Temperatureinfluß unterliegen, so daß der vorgegebene Verlauf beeinträchtigt werden kann. -Um diese Temperaturabhängigkeit auszuschalten, kann man die Gleichrichter des Magnetverstärkers shunten. Man kann diesen Temperatureinfluß auch durch die Anordnung von temperaturempfindlichen Widerständen am Eingang und/oder Auscrang des Magnetverstärkers kompensieren.
Wird der Sollwertgeber an ein Netz angeschlossen, so empfiehlt es sich, zur Kompensation der Netzspannungsschwankungen einen z. B. magnetischen Spannungskonstanthalter vorzusehen.
Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung werden in der Zeichnung näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei verschiedenartig ausgelegte Sollwertgeber.
Fig. 3 zeigt eine schaltungstechnische Einzelheit. Der Sollwertgeber nach den Fig. 1 und 2 besteht aus einem Magnetverstärker 1, der die an seinen EingangE gelegte Spannung UE in die Ausgangsspannung l#,1, die den Sollwert darstellt, umwandelt, und zwar derart, daß bei sprunghafter Änderung der Eingangsspannung Ur. der Sollwert UA einen linearen Verlauf bekommt. An den Klemmen 2 wird in bekannter Weise die Wechselspannung zugeführt. Zur Beeinflussung des Sollwertes UA ist an der Ausgangsseite A ein frequenzempfindliches Glied in Gestalt eines Transforinators3 vorgesehen zur Erzielung der Rückführung 4.
In der Schaltung nach Fig. 1 dient der Transformator 3 zur Spannungsrückkopplung, in der Schaltung nach Fig. 2 zur Stromrückkopplung.
An Stelle des Transformators 3 kann auch ein RC-oder LC-Glied verwendet werden, Der Endwert der Ausgangsgröße ist abhängig von der Höhe des Eingangswertes (Spannung bzw. Strom). Will man eine schärfere Begrenzung der Ausgangsgröße erzielen bzw. einen stärkeren Knick im Endverlauf der Ausgangsgröße erzielen, so sind zusätzliche vorgespannte Gleichrichter angebracht.
Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 3 im Prinzip dargestellt. Der Gleichrichter5 wird durch die Gleichspannungsquelle 6 vorgespannt. überschreitet die Ausgangsspannung die Vorspannung, so bewirkt diese Kombination eine Begrenzung der Höhe der Ausgangsgröße.
Der Sollwertgeber nach der Erfindung kann in allen Antrieben in der Industrie angewendet werden. Mit besonderem Vorteil ist er beim Antrieb von Hebezeugen, Walzwerksanlagen, Werkzeuginaschinen und Textil- und Papiermaschinen verwendbar, insbesondere dann, wenn es sich hierbei um Antriebe handelt, die durch einen Regelkreis überwacht werden, der eine relativ große Trägheit besitzt, z. B. eine Trägheit, die größer ist als die eines elektronischen Gerätes.
Die Anwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten Sollwertgebers ist auch von Vorteil bei der Lösung von Aufgaben der Verfahrenstechnik. Die Regelgröße kann Drehzahl, Geschwindigkeit, Drehmoment, Leistung, Leistungsfaktor, Impedanz oder eine Längenausdehnung sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Aus einem Magnetverstärker bestehender Sollwertgeber, bei dem elektrische Schaltelemente mit bestimmtem zeitlichem Verhalten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetverstärker in an sich bekannter Weise durch Anwendung einer differenzierenden Rückführung ein integrales Verhalten erhält, so daß bei jeder Änderung der Spannung (UE) am Eingan ' g' (E) des Magnetverstärkers (1) seine Ausgangsspannung (UA) als Sollwert eines nachgeschalteten Regelkreises linear verläuft.
2. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung (UA) bei einer Vergrößerung der Eingangsspannung (Ul,) in demselben Maße ansteigt, wie sie bei Verkleinerung der Eingangsspannung (Up) fällt. 3. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieAusgangsspannung(UA)bei einer Vergrößerung der Eingangsspannung (UE) in einem anderen Maße ansteigt, als sie bei einer Verkleinerung der Eingangsspannung (UF ID ) fällt. 4. Sollwertgeber nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet, daß am Eingang (E) dadurch g und/oder Ausgang(A) des Magnetverstärkers(1) an sich bekannte frequenzempfindliche Glieder(3) vorgesehen sind. 5. Sollwertgeber nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang (E) und/oder Ausgang (A) des Magnetverstärkers (1) an sich bekannte amplitudenbegrenzende nichtlineare Glieder, z. B. Gleichrichter, vorgesehen sind. 6. Sollwertgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Eingang des Magnetverstärkers (1) ein vorgespannter Gleichrichter (5) vorgesehen ist. 7. Sollwertgeber nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter des Magnetverstärkers (1) geshuntet sind. 8. Sollwertgeber nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingano, (E) und/oder Ausgano, (A) des Magnetverstärkers (1) temperaturempfindliche Widerstände vorgesehen sind. 9. Sollwertgeber nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch die Verwendung bei Hebezeugen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 671133, 764 830, 902 638; deutsche Patentanmeldung St 1187 VIII c / 21 g (bekanntgemacht am 3. 6. 1953); USA.-Patentschrift Nr. 2 625 677; VDI-Zeitschrift, Bd. 96 (1954), S. 337 bis 340; Oppelt, Kleines Handbuch technischer Regelvorgänge, 1954, Verlag Chemie G. in. b. H., Weinheim, S. 180 und 181..