DE1463846A1

DE1463846A1 - Regelschaltung fuer dynamoelektrische Kupplungen

Info

Publication number: DE1463846A1
Application number: DE19631463846
Authority: DE
Inventors: Smith Aubrey Harris
Original assignee: Eaton Yale and Towne Inc
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1962-10-15
Filing date: 1963-10-15
Publication date: 1969-01-30
Also published as: DE1463846B2; GB993096A; ES292397A1; US3207950A

Description

1 L R ^ 8 L fi

TE ^⁰⁰⁰^ 8902 AUGSBURG-GOGGINGEN, den 23-9.68 FAMIC _v. Eidtendorff-Sfroöe 10

DR. ING. E. LIEBAU UnserZeichen DT.Lb/P Az 6 E 5114

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DIPLING.G.UEBAU Ihr Zeichen Ihre Nachricht vom

Eaton XaIe & Tovme Inc. 100 Erieview Plaza Oleveland/Ohio/ÜSA

Regelschaltung für dynamoelektrische Kupplungen

Die Erfindung betrifft eine Regelung für elektrische Kupplungen und insbesondere ein elektronisches System zur Regelung der Winkelgeschwindigkeit einer sich drehenden Welle.

Unter den verschiedenen Zielen der Erfindung sei erwähnt die Schaffung einer Regelung zur Erregung einer Feldwicklung der elektrischen Kupplung zur Stabilisierung der V/inkelgeschwindigkeit einer sioh drehenden Welle, die Schaffung einer Regelung, bei welcher ein oder mehrere Leistuigatransiatoren verwendet werden und bei welcher die Wärmeableitung in dieeen Transistoren wesentlich herabgesetzt ist, die Schaffung einer Regelung zur Stabilisierung der Drehzahl einer sich drehenden Welle mit stark verkürzter

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Ansprechzeit und bei welcher die Winkelgeschwindigkeit eines sieh drohenden Elementes genauer geregelt und stabilisiert wird, die Schaffung einer Regelung der beschriebenen Art, die als kritisch gedämpftes Servo- oder Regelsystem arbeitet, und die Schaffung einer Regelung für eine elektrische Kupplung, die billig, robust und zuverlässig im Betrieb ist»

Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem Nachfolgenden.

Im weiteren Sinne ist die Erfindung auf eine Regelung für elektrische Kupplungen mit einer sich drehenden Welle und einer Feldwicklung zur Veränderung der Winkelgeschwindigkeit dieser Welle gerichtet. Diese Regelung umfaßt einen Verstärker mit einem Transistor, der mit einem Steuerelement versehen ist, das zur Regelung der Leitfähigkeit dieses Transistors zwischen einem Leitungszustand und einem Sperrzustand dient. Die Feldwicklung wird durch den Verstärker erregt, wenn sich der Transistor in seinem Leitungszustand befindet, jedoch entregt, wenn der Transistor gesperrt ist. Ferner umfaßt die Regelung Mittel zum wiederholten Tasten des Transistors zwischen seinem Leitungs- und seinem Sperrzustand und zur Regelung des relativen Verhältnisses zwischen den Leitungs- und Sperrperioden, um hierdurch die Feldwicklung veränderlich zu erregen. Diese

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- 3 Tast- und Regeleinrichtung umfaßt:

1. einen Generator zum Abfühlen der Winkelgeschwindigkeit der zu regelnden Welle und zur Erzeugung eines elektrischen Signale mit einer Amplitude, die eine Punktion dieser Winkelgeschwindigkeit darstellt;

2. eine Einrichtung, welche mit dem erwähnten Generator verbunden ist und ein zusammengesetztes elektrisches ™ Signal liefert, das eine Wechselstromkomponente und eine Gleichstromkomponente besitzt, wobei die Größe der Gleichstromkomponente eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit der geregelten Welle ist;

3. eine Gleichspannungaquelle zur Lieferung einer Gleichspannung, deren Größe eine Funktion einer gewählten Winkelgeschwindigkeit der Welle ist.

Bei einer beispielsweisen AusfUhrungsform umfaßt diese Gleichspannungsquelle ein Potentiometer mit einem festen Widerstand in Parallelschaltung zu einer Gleichstromquelle und einen beweglichen Kontakt, der entsprechend der gewählten Winkelgeschwindigkeit der Welle eingestellt werden kann. Die Regelung umfaßt ferner eine elektrische Schaltung, welche die Tast- und Regeleinrichtung mit dem Steuerelement

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des Transistors innerhalb des Verstärkers so verbindet, daß das relative Verhältnis zwischen den Leitungs- und Sperrperioden dieses Transistors eine Funktion der Differenz zwischen der Größe des erwähnten zusammengesetzten Signals und der Größe der durch die Gleichspannungsquelle gelieferten Gleichspannung ist· Das Ergebnis ist, daß der Mittelwert der der Feldwicklung zugeführten elektrischen leistung so geregelt wird, daß die 7/inkelgeschwindigkeit der sich drehenden Welle im wesentlichen gleich der gewählten oder bestimmten Winkelgeschwindigkeit gehalten wird.

In den beiliegenden Zeichnungen sind zwei von verschiedenen mögliohen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsforia der Erfindung;

- Fig. 2 ein Schaltbild einer zweiten AuafUhrungsform

der Erfindung;

Fig. 3 in schematischer Darstellung ein elektrisches Gerät, bei welohem die Winkelgeschwindigkeit einer sich drehenden Welle in der erfindungsgemäßen Weise geregelt wird und

Fig. 4a, 4b und 4c

Wellenforiaen zur Erläuterung der Erfindung.

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Einander entsprechende Bezugsziffern bezeichnen in den Zeichnungen einander entsprechende Teile.

In Pig. 3 ist eine elektrische Anlage mit einer sich drehenden Welle dargestellt, deren Winkelgeschwindigkeit in der erfindungsgemäßen Weise eingestellt oder geregelt werden soll. Diese Anlage umfaßt ein treibendes Element 11, ein getriebenes Element 13 und eine elektromagnetische Kupplung 15. Das treibende !Element 11 ist eine sich drehende Welle, die in geeigneter Weise, z.B. durch einen Elektromotor M, angetrieben wird. Die Kupplung 15 besitzt eine Feldwicklung PC, welche durch den Ausgang einer Regelschaltung -17 erregt wird. Die mittlere leistung, welche der Feldwicklung PO durch die Regelschaltung 17 zugeführt wird, regelt den Kupplungsgrad zwischen dem treibenden Element 11' und dem getriebenen Element 13 und bestimmt daher die Winkelgeschwindigkeit dieses getriebenen Elementes. Die Regelschaltung 17 umfaßt Elemente zum Wählen einer gewünschten Winkelgeschwindigkeit der Welle 13. Das Drehmoment wird über die Welle 13 auf eine mit 19 bezeichnete Last übertragen. Ein elektrischer Tachometer oder Generator G-, der durch die Welle 13 angetrieben wird, liefert ein elektrisches Signal entsprechend der Drehung dieser Welle mit einer zur Winkelgeschwindigkeit derselben proportionalen Amplitude. Dieses Signal wird als Eingangssignal der Regelschaltung

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zugeführt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Generator G ein Wechselstromtachometer, z.B. ein Dauermagnet-Synchrongenerator, während bei der AusfUhrungsform nach Pig. 2 dieser Generator ein Gleichstromgenerator ist. Bei jeder dieser AuBführungsformen spricht die Regelschaltung auf den Ausgang des Generators G an und erregt die Feldwicklung FC, um die Winkelgeschwindigkeit der Welle 13 auf dem gewählten bzw. eingestellten Wert unter Bedingungen veränderlicher Belastung usw. aufrecht zu erhalten.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein Wechselstromtachometer oder Generator G¹ vorgesehen. Dieser Tachometer fühlt die Drehung der sich drehenden Welle Rb, deren Winkelgeschwindigkeit geregelt werden soll, und erzeugt ein Wechselstromaignal mit einer Amplitude, die zu dieser Y/inkelgeschwindigkeit proportional ist. Der Ausgang des Generators G¹ v/ird durch einen Vollwegbrückengleichrichter 23 gleichgerichtet und durch ein RC-Glied 24 gefiltert, das durch zwei Widerstände 25 und 27 und einen Kondensator 29 gebildet wird. Die Parameter die ses Siebkreises sind so gewählt, daß der Y/elligkeitsanteil des gleichgerichteten Signals, das am Ausgang der Brückenechaltung 23 auftritt, nicht völlig ausgeschaltet ist. Mit anderen Worten, die Siebschaltung 24 ist so ausgebildet,

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daß ein Teil des Wecheeletromwelligkeitsanteile im pulsierenden Gleichetromsignal, das am Ausgang des Gleichrichters 23 auftritt, hindurchtritt. Der am Widerstand 27 auftretende Ausgang der Siebschaltung ist daher ein zusammengesetztes Signal mit einer Gleichstromkomponente, deren Größe proportional der Winkelgeschwindigkeit der geregelten Welle 13 ist, und einer Wechselstromkomponente, deren Amplitude von dieser Winkelgeschwindigkeit im wesentlichen unabhängig ist. |

Außer dem Gleiohriohter 23 und dem Oiegkrois 24 umfaßt die in Pig. 1 dargestellte Sohaltung einen Transistorverstärker 31 * eine geregelte oder stabilisierte Gleichstromversorgung 33 und eine Vorspannungssohaltung 35» die als aus einem Potentiometer 37 mit einem beweglichen Kontakt 39 bestehend dargestellt ist· Die Feldwicklung FC ist an die Ausgangsklemmen des Verstärkerβ 31 angeschaltet. Wie nachstehend erläutert wird, wird eine gewünschte Winkelgeschwindigkeit der geregelten Welle dadurch gewählt, daß der bewegliche Kontakt 39 verstellt bzw. eingestellt wird, wobei der Verstärker 31 die Erregung der Feldwicklung FC so regelt, daß die Winkelgeschwindigkeit der Welle 13 im wesentlichen gleich der gewählten Winkelgeschwindigkeit gehalten wird. Die stabilisierte Stromversorgung 33 umfaßt zwei Gleichriohterdioden 41 und 43, welche über zwei Sicherungen 45 und 47 mit den jeweiligen Endklemmen einer Spule 49 mit

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Mittelanzapfung verbunden sind. Diese Spule kann entweder die Sekundärwicklung eines ieistungstransformatora sein oder eine Motorwicklung mit Mittelanzapfung des Antriebsmotors M. Die Mittelanzapfung dieser Spule ist mit einer gemeinsamen Erdleitung 51 für die dargestellte Schaltung verbunden. Die Dioden 41 und 43 bilden zusammen mit der Spule 49 einen Vollweggleichrichter, dessen Ausgang einer Glättungs- und Stabilisierungsschaltung zugeführt wird, die aus einem Widerstand 53 und einem Glättungskondensator 55 sowie aus einem Spannungsstabilisierungatransistor T1 mit einer Zenerdiode 59 besteht, welche zwischen dessen Basiselektrode und der Erde geschaltet ist, und mit einem Widerstand 57» der zwischen der Basiselektrode und den Kollektorelementen geschaltet ist· Der stabilisierte Gloiohetromausgang der Stromversorgung 33 tritt am Wid-erstand 61 auf.

Der Verstärker 31 ist ein dreistufiger Verstärker mit drei Transistoren T2, T3 und T4. Die Basis des Eingangstransistors T2 ist mit dem beliebigen Kontakt 39 des /orspannungspotentiometers 37 durch einen Kopplungewiderstand 63 verbunden. Die Kollektorelektroden der Transistoren T2 und T3 sind mit dem negativen Pol (der durch eine Leitung gebildet wird) der Stromversorgung 33 über Kollektorwiderstände 65 und 67 verbunden. Die Emitterelektroden der Transistoren T2 und T3 sind je mit einer gemeinsamen Erdleitung

verbunden, welche den positiven Pol der Stromversorgung 33 bildet. Der Emitter dee Ausgangs- oder Leistungstransistore T4 ist über eine Vorspannungsdiode 69 mit der Erde verbunden. In den Kollektorkreis dieses Ausgangstransistors ist die Feldwicklung PC der elektromagnetischen Kupplung im Nebenschluß mit einer den Stromfluß aufrechterhaltenden Diode 71 zur Beseitigung der Einschwingvorgänge geschaltet. Das am Ausgang der Siebschaltung 24 auftretende zusammengesetzte Signal wird zwischen der Basis bzw. dem Steuerelement des Transietore T2 und dessen Emitter durch einen Kopplungswiderstand 73 und eine Leitung 74 zugeführt.

Die Arbeitsweise des in Pig. 1 dargestellten Gerätes ist wie folgt» Der Anker dea Weoheeletromgeneratore U¹ wird ■ durch die Welle 13 angetrieben, deren Winkelgeschwindigkeit geregelt werden soll, wodurch an den Ausgangsklemmen dieses Generators ein Wecheelstromsignal erzeugt wird, dessen Amplitude der Winkelgeschwindigkeit der Welle 13 proportional ( ist. Dieses Weohselstromausgangssignal wird der Gleichrichterbrücke 23 zugeführt, durch welche es in ein pulsierendes Gleichstromsignal umgewandelt wird, das seinerseits der RC-Siebschaltung 24 zugeführt wird. Wie erwähnt, sind die Parameter der Schaltung 24 bzw. insbesondere die Größe des Kondensators 29 so gewählt, daß der Wechselstrom- oder Welligkeitsanteil dieses pulsierenden Gleichstromsignals nicht völlig ausgeschaltet wird. Dies hat zur Folge, daß das

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am Ausgang der Siebschaltung 24 auftretende Signal ein BueammengiiBefcäBee Signal ict, das ein« Gleichstromkomponente und eine Wechseletrorakomponente besitzt. Dieses zusammengesetzte Signal iot in jeder der Piguren 4a, 4b und 4c bei 0 dargestellt. Der Kittelwert der Gleichstromkomponente dieses Signals ist durch die strichpunktierten Linien in Mg. 4b und 4c angegeben. Wegen der Wechselstrom- oder sich zeitlich verändernden Komponente des Signals 0 verändert sich der Augenblickswert bzw. die Augenblicksgröße der Welle G (längs der Ordinatenachse) von den Maxima bei G ^ zu den Minima bei C₂* dieses zusammengesetzte Signal wird der Basis des Transistors 22 über einen Widerstand 73 zugeführt.

Die gewünschte Winkelgeschwindigkeit der geregelten Welle wird durch das Vorspannungspotentiometer 37 gewählt. Der feste Widerstand dieses Potentiometers ist an den Ausgang der Stromversorgung 33 angeschaltet und hat, wenn der bewegliche Kontakt 39 entupreehend einer gewählten gewünschten Winkelgeschwindigkeit eingestellt wird, die an diesem Kontakt auftretende Gleichspannung mit Bezug auf die Erdleitung 51 eine Größe, die zu dieser gewählten Winkelgeschwindigkeit proportional ist. Diese Spannung bildet ein Bezugspotential für das System und ist in Pig. 4a, 4b und 4c bei R angegeben, hierbei ist zu erwähnen, daß, obwohl in Fig. 4a, 4b und 4o sowohl das susan-

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mengesetzte Signal O als auch das Bezugssignal R zur Erläuterung mit>der gleichen Polarität dargestellt sind, diese Signale mit Bezug auf die Erde eine entgegengesetzte Polarität habenι d. h., bei der in Pig. 1 dargestellten Anordnung ist das zusammengesetzte Signal C mit Bezug auf die Erdleitung 51 positiv, während das Bezugssi^nal R mit Bezug auf die Erdleitung 51 negativ ist· Das Bezugssignal R wird der Basis des Transistors T2 zugeführt, um dieoen vorzuspannen· Dies hat bei der dargestellten Aue- ™ führungsform zur Folge, daß der Transistor T2 nur leitet, wenn der Augenblickswert bzw. die Größe des zusammengesetzten Signals C unter der Größe des Bezugspotentials R liegt bzw. kleiner ale diese ist* Mit anderen Worten, es hat das zusammengesetzte Signal 0, da es οine positive Polarität besitzt, das Bestreben, den Transistor T2 in seinen Sperr- oder nioht-loitonden Zustand zu treiben, während das Bezugsaignal R, da es mit Bezug auf die Erde negativ ist, das Bestreben hat, den Transistor in seinen ( Einschalt- oder leitenden Zustand zu treiben. Der Transistor T2 ist daher nur leitend, wenn der Augcnblickswert des Signale C kleiner ist als die Große des Bezugasignals R. Die Resultierenden am Ausgang des Transistors T2 auftretenden Impulse werden durch den Transistor T3 verstärkt und der Basis bzw. dem Steuerelement des LeI-stungstraneistora T4 zugeführt, um diesen zwischen seinem

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Leitungszustand und Deinem Sperrzustand zu pulsen. Der Mittelwert der der Wicklung PG zugeführten elektrischen Leistung ist direkt proportional mit Hauer der Leitungsperioden des Transistors T4 mit Bezug auf die Periode' der Wechselstromkomponente dee zusammengesetzten Signals.

Das Tastverhältnis (duty cycle) des Auisgangstransistcro T4-, d. h. das relative Verhältnis der Leitungs- und 3perrperioden dieses Transistors, hängt von der eingestellten Winkelgeschwindigkeit der Welle 13 und der Last 19 ab. Dieses Tastverhältnis verändert sich von einem niedrigen Wert unter Bedingungen verhältnismäßig niedriger eingestellter Winkelgeschwindigkeit und geringer Belastung auf einen hohen Wert bei hoher Drehzahl unter schweren Belastungen. Zur Erläuterung sein angenommen, daß die gewählte Drehzahl der Welle 13 und die Belaotungsbedingun^en derart sind, daß ein Tastverhältnis von 50 i» zur Aufrechterhaltung der Winkelgeschwindigkeit der Welle 13 auf dieaon besonderen gewählten Wert erforderlich ist. Unter diesen Bedingungen ist, wenn die Gleichstromkomponente oder der Mittelwert des zusammengesetzten Signals C gleich der Bezugsgröße R ist (was anzeigt, daß die geregelte Welle sich mit der gewählten Winkelgeschwindigkeit dreht), der Transistor T2 während des ganzen negativen Teils einer Periode der Wechselstromkomponente des Signale C leitend, jedoch während des positiven Teils dieser Periode gesperrt

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oder nicht-leitend. Der Transistor T2 iot daher die halbe Zeit leitend und die halbe Zeit gesperrt, so daß der Leiatungatransistor T4 ein Ta8tverhältnis von 50 Je hat, um die richtige Menge mittlerer Leistung an die Feldwicklung FC zur Aufrechterhaltung der Drehzahl der geregelten Welle auf den eingestellten Wert zu liefern. Diese Bedingungen sind in jf'ig. 4a dargestellt, in welcher der Mittelwert dea Signals G und der Bezugowert R ζ us amiacnf allen. Die schraffierten üaroiche zeigen die Leitungsperioden % der 'Transistoren T2 und T4 an, welche icftner bestehen, wenn der Außonblickawert de3 Signals 0 unter den Wert H geht.

Andererseits ist, wenn die Winkelgeschwindigkeit der geregelten Welle größer ist als der gewählte Wert, der Mittelwert oder die Gleichstromkomponente des Signals .C größer ala der Bezugawert R. Unter diesen Bedingungen geht das Signal C unter den Bezugowert H nur während einoa Teils des negativen Teils der ^/echselstrorakoniponente des Signals , C und wird der Transistor T2 nur während dieses Teils de3 negativen Teils leitend gemacht. Das relative Verhältnis der leitungs- und üporrperioden des Transistors T4 wird daher verringert, so daß die auf die Feldwicklung PC übertragene mittlere Leistung verringert wird. Dios hat zur Folge, daß die Welle auf die gewünschte Winkelgeschwindigkeit verlangeiinit wird, üieoo Bedingungen sind in i'ig. 4b df.r^e-

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stellt» in welcher die strichpunktierte Linie, die die Gleichstromkomponente dee zusammengesetzten Signale darstellt, oberhalb des Bezugswertes R gezeigt ist. Auch in diesem Falle stellen die schraffierten Bereiche die leitungaperioden des Transistors T2 dar.

Schließlich ist, wenn die Winkelgeschwindigkeit der geregelten Welle kleiner ist als der gewünschte Wert, die Gleichstromkomponente des zusammengesetzten Signals geringer als der Bezugswert R, so daß das zusammengesetzte Signal wührond deo ganzen negativen ΤθΙΙθ einer 'Voohoelstromperiode sowie v/ährend oines Teils des positiven Teil3 dieser Periode unter die Bezugsspannung geht. Fig. 4c zeigt diese Bedingungen, unter welchen der Transistor T2 mehr als die halbe Zeit leitend gemacht wird, was zu einer Zunahme des relativen Verhältnisses der Leitungs- und Sperrperioden des Transistors T4 führt. Unter diesen Bedingungen ist die der Feldwicklung FO zugeführte mittlere Leistung erhöht, so daß die geregelte Welle auf die gewünschte oder gewählte Winkelgeschwindigkeit beschleunigt Mrd.

Im Vorangehenden v/urde angenommen, daß die gewählte Drehzahl der Welle 13 und die Belastungsbedingungen derart sind, daß ein Tastverhältnis des Transistors T4 von 50 ^Lß> erforderlich ist, um die Winkelgeschwindigkeit der Welle

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gleich dieser gewählten Drehzahl zu halten. Hierbei ist zu erwähnen, daß bei jeder besonderen Regelanordnung das TaatVerhältnis des Tranaletore T4 sich mit der Drehzahleinstellung und alt den BelastongsSchwankungen verändert.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt eich, daß mit der in Fig. 1 dargestellten Anlage durch eine Regelung des re- · lativen Verhältnisses tischen den Leitungsperioden und den Sperrperioden dee Leistungstransietors T4 die Winkelgeschwindigkeit der geregelten Welle gleich oder im weaentliohen gleioh der gewählten duroh die Einstellung dee beweglichen Kontaktee 39 bestimmten Winkelgeschwindigkeit gehalten werden kann· Ba die Transistoren des Verstärkers und insbesondere der Ausgangstransistor T4 getriggert oder ein- und ausgeschaltet werden und das Tastverhältnis bzw. das Verhältnis der Leitungs- und Sperrperloden dieser Transistoren sur Modifizierung der Feldwicklungserregung verändert wird, let die Wärmeableitung in diesen Transistoren je auf die Feldwicklung Übertragene Leistungseinheit stark verringert· Dies ergibt einen höheren Wirkungsgrad der Leistungsübertragung auf die Feldwicklung, so daß Leietungetranaietoren mit geringerer Bauerbelastbarkeit

verwendet werden können. Hierdurch werden wiederum die Kosten der Regelvorrichtung herabgesetzt und ferner eine höhere Zuverlässigkeit sichergestellt. Außerdem ist, da die Siebschaltung 24 so ausgelegt let, daß ein Teil des

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v/elligkeitaanteile des gleichgerichteten an Ausgang dee Gleichrichters 23 auftretenden Signals hindurchtritt, die Zeitkonetante diener Schaltung viel kleiner, als wenn gefordert wird, daß diese Schaltung den Welligkeitsanteil völlig ausschaltet, um einen konstanten Gleichstromausgang eu erzielen. Hierdurch wird die Ansprechzeit der Regelung wesentlich herabgesetzt, was zu einer enteren und genaueren Drehzalilstabilisierung der geregelten Welle führt· Ferner kann wegen der kleineren Zeitkonstante der Siebschaltung 24- die Regelung so ausgelegt werden, daß sie als kritisch gedämpftes Servo- oder Regelsystem arbeitet. Dieses letztere Merkmal ermöglicht eine maximale Stabilisierung der geregelten Welle unter Vermeidung der !Instabilitäten der bisherigen Systeme, welche nicht kritisch gedämpft sind. Bei einer besonderen Ausführungsform der in Pig. 1 dargestellten Regelung konnte beobachtet werden, daß die Winkelgeschwindigkeit einer getriebenen Welle mit einer Stabilisierung von 2 ^ über einen Drehzahlbereich von 1600 ü/min bis 50 U/min, d. h. mit einem Regelbereich von 32 ι 1 geregelt wird.

Eine sweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser Ausführun£3form wird ein dreistufiger Verstärker, eine stabilisierte Gleichstromversorgung und eine der in Fig. 1 gezeigten ähnliche Vorspannun_ü's-

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schaltung verwendet. Gleiche Elemente der Schaltanordnung nach Pig. 2 sind mit gleiohen Bezugeziffern bezeichnet. Bei der Auaführungaform nach Fig. 2 wird statt eines Wechselstromtachometers ein Gleichstromtachometer oder -generator G" verwendet, der die Drehung der Welle abfühlt, deren Winkelgeschwindigkeit geregelt werden soll. Der Ausgang des Generators G", der am Widerstand 75 auftritt, ist ein Gleichstromsignal, dessen Größe dieser Winkelgeschwindigkeit proportional ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Ausgang eines Schwingkreises 77 mit diesem Gleichstromsignal kombiniert, um das zusammengesetzte Signal C zu erhalten. Der Schwingkreis 77 kann ein beliebiger geeigneter Wechselstromschwingkreis sein und ist als Sägezahn-oder Kippgenerator mit drei Widerständen 79, 81 und 83, einem Kondensator 85 und einer Diode 87 dargestellt. Der auf der Leitung Ö9 auftretende Ausgang des Schwingkreises 77 ist mit dem Ausgang des Generator G" durch einen Kopplungskondensator 91 gekoppelt oder kombiniert. Das erhaltene zusammengeoetzte Signal wird dann der Basis bzw. dem Steuerelement des Transistors Ϊ2 zugeführt.

Die Arbeitsweise der in Pig. 2 dargestellten Steuerschaltung ist der in Fig. 1 dargestellten ähnlich. Der Generator G" fühlt die Drehung der geregelten Welle ab und erzeugt ein Wechselstromauagangssignal (über den Y/idorstand 75). Dieses Signal ist die Gleichstromkomponente des zusammen-

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gesetzten Signals O und in Pig, 4b und 4c durcli die strichpunktierten Linien angegeben. Die Wechselstrorakoraponente de3 Signals C, v/elche durch die oinuswellen in Pig. 4a, 4b und 4c dargestellt ist, wird durch den Schwingkreis 77 erzeugt und mit der Gleichstromkomponente über den Kopplungskondensator 91 kombiniert. Hierbei ist zu erwähnen, daß der Ausgang des Oszillators 77 irgendeine periodische, sich zeitlich verändernde Welle sein kann und nicht unbedingt eine Sinuswelle zu sein braucht, wie dargestellt. Pur die Zwecke der Erläuterung ist er jedoch in Pig. 4a, 4b und 4c durch die Sinuswellen dargestellt. Die gewählte Drehzahl der geregelten Welle wird durch die Einstellung des beweglichen Kontaktes 39 bestimat, der die Vorspannung des Transistors T2 regelt. Wie in Verbindung mit Pig. 1 erläutert, ist der Transistor T2 nur leitend und·wirkt die Feldwicklung PC durch den leistungstransistor T4 nur erregt, wenn der Augenblickswert des zusammengesetzten \ Signals C unter den Bezugswert E geht. Es sei wiederum zur Erläuterung angenommen, daß die besondere gewählte Drehzahl der Welle 13 und die Belastungsbedingungen derart sind, daß ein Tastverhältnis von 50 # des Transistors T4 die Winkelgeschwindigkeit der Welle 13 auf diesen gewühlten V/ert hält. Unter diesen Bedingungen ist, wenn die jeregelte Welle sich mit der gewünschten Winkelgeschwindigkeit dreht, die durch G" erzeugte Gleichstromkomponente genau gleich dem Bezugswert R und hat der Ausgangstransistor 24

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•in Tntfttrhältnl* ton 50 i> (eieha Mg. 4a), eo dafl auf die ?«l4«ieftUüai FC ausreichend Leiotung übertragen wird» um dit JBNÄ|»W. <1·Γ c«rofi«lten Welle auf diedeia gewünaohttn Wert zu halten. Y/enn die Drehzahl der geregelten Welle größer ist als gewünscht, leitet der transistor Ϊ2 während eines Zeitraums, der kürzer ist als 50 ^ einer Periode der Wechaelitroaicomponente der zusammengesetzten ./eile (siehe fig. 4b), so dal eine geringere mittlere Leistung auf die j Feldwicklung übertreten wird, wodurch die Drehzahl der Well· PMOh nuf den gewählten V/ert Terlangsamt wird. Schliefilioh hat, wenn οich die geregelte Welle langsam als gewüneaht dreht, der verringerte Wert des Oleichetromausgänge de» Oener»tore G" tür PοIge, daß der Transistor T2 während «inte Zeitraums leitet, der größer ist als 30 ^ einer Periode der '.VechselBtromlcomponente des Signals C (siehe Fig. 4o), so daß der Feldwicklung eine höhere mittler« LeietUftg augeführt wird* Hierdurch wird die Kupplung »wieohen dem getriebenen Kleaent und der geregelten '

Welle Yemtärkt, so tmä die Welle rasch auf den gewünsch-

ten Wert beschleunigt wird.

i . ■ i. .■..'■■

Sie AusführunfsfortÄ nach Fig. 2 weist die wesentlichen Torteile der vorangehend beschriebenen Auerührungeform nach Pig. 1 «tit. Da die Trane ie tor en und insbesondere der Ausgangetrnneistor T4 des Verstärkers 31 nur einen Teil

der Zeit leitend sind, ist der Betrag der Y/ärmeableitung in diesen Transistoren je auf die Feldwicklung übertragene Leistungseinheit wesentlich verringert. Da bei der Ausführungsform nach Fit,'· 2 eine Siebschaltung (wie die Siebschaltung 24 in Fig. 1) völlig fehlt, ist die Ansprechzeit der Regelung stark verringert. Auch in diesem Falle kann daa System so ausgelegt werden, daß es als kritisch gedämpftes Regelsystem arbeitet und eine Stabilisierung der geregelten Welle auf innerhalb 2 "/■> des gewählten Wertes liefert. Der Drehzahlbereich des Systems nach Fig. 2 ist, da keine Gleichrichter- oder Siebschaltung bei der Urzeugung des zusammengesetzten Sigmls verwendet wird (d. h., da der Ausgang des Generators G" den Schwellenwert der Gleichrichterdioden für die durchzuführende Drehzahlstabilisierung nicht zu überwinden oder eu überschreiten braucht), aogar gröi3er als derjenige dor Ausführungsforra nach Fig. 1 und beträgt etwa 150 : 1.

Obwohl in Fig. 1 und 2 ein dreistufiger Verstärker mit uinern üingangstransiütor Ϊ2 und einen leiütungs- oder Au.;-gangstransi3tor T4 dargestellt ist, handelt es sich hier im wesentlichen um eine bauliche Gestaltung und hän_cit '„.:i jeder besonderen Ausführungsform die Zahl der vor.-ende ccn Stufen von der Bemessung der Feldwicklung, der Amplitude des Generatorausgangssignal3 usw. ab. Bei bestirnten

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Systemen kann beispielsweise ein einziger Transistorverstärker geeignet sein. V/enn ein mehrstufiger Verstärker verwendet wird, umfaßt die Bezeichnung Verstärker die Tieiatunr;sTorntärkerstufe oder -stufen, wobei der Eingangytr^nsistor T2 sich in einer elektrischen Schaltung befindet, welche di<5oe Ausrjanssatufen wiederholt pulüt. 'Yonn andererseits ein einziger Transistorverstärker verwendet wird, umfaßt die Bezeichnung Verstärker diesen ⁿranaistor, während die elektriHChe Schaltung, welche das zusammengesetzte ä

Signal und da3 Bo3ui;spotential der Basis l>z\·/. dom Steuerelement dieses oinssi^on Transistors zuführt, um diesen wiederholt au pulsen, lediglich die verochiedenon Lcituni^en und passiven 'Jchaltungselenente, z.B. den '."iderytand 73 in Pig. 1 , urif.-i.ßt.

Obv/ohl dio darsestellton Transistoren vom pnp-Typ sind, können natürlich auch Transistoren vom npn-T;,^rp verwendet worden, vory.uo^esetzt, daß die Polaritäten der verschiedenen si.^nalo entsprechend ungekehrt sind. Vföhrond dor ochv/i;:.;kr.jis 77 in Pi;.;. 2 als Sü£ozahn£cncrator dargestellt ist, können auch andere ^eeif;netG Λι-ten, s.B. cinBte-senschiobcrooKillritor, ein Oszillator in \7einbrid£c-3ch.altung oder irgendeiner der LC-Ossillatorön, d. h. ein Oszillator in Hnrtle.y-Sclialtun^, in Colpitts-Hchaltun^ usv/. verv/endet werden. 1'orner kann, obv/ohl die PcIdv/icklun,~ TC ^Is un:::lttelbar durch den Ausgang des Verstärkers 31 erregt dargestellt

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ist, diese Wicklung auch indirekt gesteuert v/erden, z.B. über einen magnetischen Verstärker oder eine andere ähnliche Steuervorrichtung.

Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß die verschiedenen Ziele der Erfindung erreicht und weitere vorteilhafte Ergebnisse erzielt wurden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.

Patentansprüche;

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Claims

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- 25 -Patent ansprüch«

1, legal schaltung für dynamoelektrische Kupplungen, bat dar ein dia Iatdreheahl dar Aoagangswelle anzeigende« Gleich» spsmnaigssigj&sl alt «inar dar SolldrehBahl entsprechenden Besugsgleichepsmiung rarglichen wird und das Tergleichssignsl WfX ainan Terstftrkar dam Strom in der faldviokXimg dar Kupplung ragalt, dadurch gakanneeichntt, daS de· Targlalchaaignal ein in dar Japlitu&a praktisch drahnahlwisJhihHngl gea Wachsalspsrowrngssigjial ül>erlagert f

wird «ad das koaibinlerte Signal sin Polaen das Trtnaiator-Tarat&rkars Tarvandet wird·

2.Begelachalttmg nach Anaprach 1, dadurch g a k a η a seichnet, daB sur Bawaadlung das Vecheelapasnangaeignale •in Doppelwaggleichrichter und sin FilternetEwerk rerwendet wird, das das gleichgerichtete Jusgsngseignal nur teilweise glättet, so daß as eine Merkliche Velligkeit aufweist.

!.,.^ Unterlagen tArt7S1 Ab8.2Nr.1Satz3desÄndenjn9eges.v.4.£ .

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