DE1224820B - Anordnung zur Drehzahl- und Drehmomentregelung fuer Gleichstrommaschinen in Leonardschaltung - Google Patents

Description

• Anordnung zur Drehzahl- und Drehmomentregelung für Gleichstrommaschinen in Leonardschaltung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Drehzahl- und Drehmomentregelung für Gleichstrommaschinen in Leonardschaltung mit großen Schwungmassen, die auch veränderlich sein können, insbesondere für Werkzeugmaschinen und Prüfstände, mit einem zur Strombegrenzung und Ankerspannungsregelung gemeinsamen Zweipunktregler.
• Bei Leonardantrieben ist eine mit einem Zweipunktregler arbeitende Drehzahlregelanordnung bekannt. Hierbei hat der Magnetkern des Zweipunktreglers mehrere Erregerwicklungen, von denen eine an der Spannung des Motors liegt und eine andere vom Ankerstrom beim Überschreiten eines Maximalwertes des Ankerstromes beeinflußt wird. Eine Begrenzung des Ankerstromes auf einen bestimmten Wert, der ein Hochfahren und Abbremsen des Antriebsmotors mit konstantem oder nahezu konstantem Moment ermöglicht, ist dabei nicht möglich.
• Es ist ferner auch bekannt, im Stromkreis eines Leonardgenerators ein Stromrelais vorzusehen, welches bei Überstrom - vor allem bei Geschwindigkeitsänderungen - die Erregung des Leonardgenerators herabsetzt.
• Weiterhin ist es bereits bei drehzahlgeregelten Leonardantrieben bekannt, abhängig von den bei Drehzahländerungen auftretenden Überströmen den Drehzahlregler zu sperren. Eine derartige Stromregelung arbeitet aber verhältnismäßig träge und ungenau.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Steuerung mit einem gemeinsamen Zweipunktregler für Ankerspannungsregelung und Strombegrenzung derart auszubilden, daß auch während rascher und verhältnismäßig großer Drehzahländerungen der Ankerstrom möglichst genau auf einen bestimmten Wert gehalten wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter Verwendung einer Wheatstonschen Widerstands-Brückenschaltung die Ankerspannung und eine Zusatzspannung sowie eine der gewählten Drehzahl entsprechende Drehzahlsollwertspannung und die gleiche Zusatzspannung jeweils an den diagonal liegenden Punkten der Brückenschaltung angelegt ist, in deren einen Zweig die Spule des Zweipunktreglers in Reihe mit einem Ventil geschaltet ist und die Zusatzspannung bei motorischem Betrieb des Leonardmotors im Stromkreis der Drehzahlsollwertspannung und bei generatorischem Betrieb des Leonardmotors im Stromkreis der Ankerspannung periodisch zu- und abschaltbar ist.
• Auf diese Weise wird auch während des Überganges von einer Drehzahl auf eine andere das Moment genau auf einen konstanten Wert eingeregelt, da die Schaltfrequenz der Zusatzspannung und damit die des Zweipunktreglers unabhängig von der Trägheit der Regelstrecke ist.
• An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden: Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Antriebsmotor 4 eines Leonardsatzes mit konstantem Feld erregt. Bei konstantem Ankerstrom bleibt daher das Drehmoment des Motors 4 nahezu konstant. Der Umformersatz besteht aus einem Drehstrommotor 2 und dem mit ihm gekoppelten Leonardgenerator 3. Zur Erregung des Leonardgenerators 3 dient eine von einem Drehstrommotor S angetriebene Erregermaschine 6, deren Feldwicklung aus dem Wechselstromnetz über eine Gleichrichterbrücke 9 gespeist wird.
• Zur Drehzahlregelung und Strombegrenzung ist ein gemeinsames Spannungsregelrelais 36 vorgesehen; das in einer Widerstandsbrücke 1 angeordnet ist, die einerseits von der Ankerspannung, andererseits von einer einstellbaren Sollwertspannung (über Sollwertwiderstand 10) gespeist wird. Zur Strombegrenzungsregelung sind ferner zwei Stromrelais 37 und 39 vorgesehen, die in je zwei Spulenhälften 31, 33 und 34, 35 aufgeteilt sind, wobei die eine Spulenhälfte 31 des Stromrelais 37 parallel zu einem Meßwiderstand 32 im Leonardankerkreis und die andere Spulenhälfte 33 in einem Modellregelkreis liegt. Dasselbe gilt auch für die Spulenhälften 34 und 35 des Stromrelais 39. Bei normalem statischem Betrieb wird sowohl zu der Ankerspannung als auch zu der Sollwertspannung über Gleichrichterbrücken 11 und 12 eine Zusatzspannung gleicher Größe, beispielsweise von 100 Volt, addiert. Damit heben sich diese beiden Zusatzspannungen im Brückenkreis, in dem sich das Spannungsregelrelais 36 befindet, auf. Diese Spannungen haben also im statischen Betrieb keinen Einfluß auf die Regelung. Wird nun beispielsweise. der Sollwertwiderstand 10 um einen großen-Betrag verstellt, so kann das Spannungsrelais 36 beim überwiegen der Sollwertspannung infolge des in Sperrichtung wirksamen Ventils 7 im Brückenkreis nicht mehr anziehen. Der Kontakt des Spannungsregelrelais 36 bleibt daher geschlossen, und die Erregerspannung der Hilfserregermaschine 6 und demzufolge die des Generators 3 steigt entsprechend der Zeitkonstante an, so daß dadurch auch die Ankerspannung steigt und damit auch der Ankerstrom wächst. Nunmehr beginnt bei überschreiten des eingestellten Stromhöchstwertes das Stromrelais 37, dem die Relaiswicklüngen 31 und 33 zugeordnet sind, zu arbeiten. Sein Kontakt 38 öffnet, so daß die Zusatzspannung ins Sollwertkreis entfällt. Damit überwiegt die Ankerspannung in dem Brückenvergleichskreis-1. Dadurch öffnet das _ Spannungsregelrelais 36 --wieder; die Erregung der Hilfserregermaschine 6 und des Leonardge-nerators-3 nimmt ab, so daß durch das Absinken der Ankerspannung auch der Ankerstrom zurückgeht, wobei dann das Relais 37 wieder abfällt. Damit wird durch -das Schließen des Konfäktes 38 wiederum die Zusatzspannung in den Sollwertkreis eingeprägt. Dieser Vorgang wiederholt sich-.periodisch, so daß der Ankerstrom konstant gehalten wird, bis die neu eingestellte Drehzahl erreicht ist.
• Für das Stromrelais 37 mit dem Kontakt 38 und den Wicklungen 31 -und 33 sowie für das Relais 39 mit dem Kontakt 43 und den Wicklungen 34 und 35 ist je ein Modellregelkreis, der aus der Gleichrichteranordnung 40 einer Induktivität 41 und einem Widerstand 42 -besteht, vorgesehen. Der -Mödellregelkreis ist so abgestimmt, daß die Stromrelais 37 bzw. 39 eine -möglichst hohe Schaltfrequenz bekommen. Der Widerstand 42 im Modellregelkreis ist so eingestellt, däß das Stromrelais 37 bzw: 3ß beim Unterschreiten des eingestellten Ansprechstromes abgefallen ist. Beispielsweise kann der Modellregelkreis auf einen Dauerstrom von 130 mA bei einem Ansprechstrom von 150 mA eingestellt werden. Durch' diesen Modellregelkreis gelingt es, die durch die Erregerzeitkonstante sowie die Ankerzeitkonstante bedingte Verzögerung in bezug" auf die Schaltfrequenz des Stromrelais 37 auszuschalten.
• Wird bei Betrieb mit einer hohen Drehzahl in umgekehrter Weise die Sollwertspannung plötzlich verringert, so würde ebenfalls ein hoher Ankerstrom auftreten, wobei der Antriebsmotor generatorisch und der Leonardgenerator motorisch läuft. Hierbei beginnt dann das Stromrelais ", wie vorher für das Stromrelais 37 beschrieben, zu arbeiten, wobei jedoch in diesem Fall die Zusatzspannung im Istweitkreis durch den Kontakt 43 des Stromrelais " periodisch geschaltet wird, so lange, bis die Drehzahl erreicht ist.
• Zur weiteren Verbesserung der Regeleigenschaften - Erhöhung der Schaltfrequenz - ist im Erregerkreis der Erregermaschine 6-ein Differenziertransformator 8 vorgesehen, dessen Sekundärwicklung eine zusätzliche Wicklung des als Zweipunktregler arbeitenden Spannurigsregelrelais 36 speist.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Drehzahl- und Drehmomentregelung für Gleichstrommaschinen in Leonard= Schaltung mit großen Schwungmassen, die auch veränderlich sein können@insbesondere für Werkzeugmaschinen und Prüfstände, mit einem zur Strombegrenzung und Ankerspannungsregelung gemeinsamen Zweipunktregler, d a d u r c h g e = kennzeichnet, daß unter Verwendung einer Wheatstonschen Widerstands-Brückenschaltung (1) die Ankerspannung und eine Zusatzspannung sowie eine der gewählten Drehzahl entsprechende Drehzahlsollwertspannung und die gleiche Zusatzspannung jeweils am den diagonal liegenden Punkten der Brückenschaltung (1) angelegt ist, in deren einen Zweig die Spüle des Zweipunktreglers (36) in Reihe mit einem Ventil (7) geschaltet ist und die Zusatzspannung bei motorischem Betrieb des Leonardmotors (4) im Stromkreis der Drehzahlsollwertspannung und bei generatorischem Betrieb des Leonardmotors im Stromkreis der Ankerspannung periodisch zu- und abschaltbar ist. ' 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an eine zweite Spule des Zweipunktreglers (36) die Sekundärwicklung eines Differenziertransformators (8) angeschlossen ist, dessen Primärwicklung im Erregerkreis des Leonardgenerators (3) liegt. -3. Anordnung nach Anspruch 1 mit einem Meßwiderstand im Ankerkreis, dadurch gekennzeichnet, daß einzeln parallel zu dem Meßwiderstand (32) zwei Stromrelais (37, 39) geschaltet sind, von denen das eine bei motorischem Betrieb des Leonardmotors und das andere bei generatorischem Betrieb des Leonärdmotors anspricht. In. Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr.-380 394; schweizerische Patentschrift Nr. 212 272; USA.-Patentschrift Nr. 2 433130.