DE1638097A1

DE1638097A1 - Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Elektromotors

Info

Publication number: DE1638097A1
Application number: DE1968O0013030
Authority: DE
Inventors: Krauer Otto Albert
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 1967-03-08
Filing date: 1968-02-09
Publication date: 1970-06-11
Also published as: GB1177601A; DE1638097B2; US3470438A; CA920248A; ES350219A1; BE710542A; NL162033C; DE1638097C3; BR6897414D0; CH477121A; FR1557983A; NL162033B; NL6803401A

Description

9 FEB

New fork, N.Y., V.St.A.

Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Elektromotors

Die Erfindung betrifft einen Motor-Drehzahlregler bzw. einen Regelkreis zur Regelung der Drehzahl eines Elektromotors mit variabler Drehzahl, bei schwankendem Lastmoment.

In der folgenden Beschreibung ist die Erfindung in Verbindung mit der Regelung des Betriebs eines Personen-Schnellaufzugs beschrieben, doch ist es dem Fachmann anhand der Beschreibung offensichtlich, daß sich die Erfindung gleichermaßen für die Verwendung bei anderen Systemen eignet.

Es sind bereits zahlreiche Anordnungen von Regelkreisen zur Motor-Drehzahlregelung bekannt. Eines dieser Systeme arbeitet mit einer Rückführung der Ankerspannung als Stellgröße. Sofern jedoch eine genaue Drehzahlregelung gewünscht wird, müssen etwa auftretende Lastäaderungen genau kompensiert werden, Eine solche KompeneawlQii ist jedoch in den Fällen schwer zn erzielen_f txt iveloii©» eich

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BAD

die Motorbelastung zeitweilig ändert. Ein anderes bekanntes System erreicht eine Drehzahlregelung durch Rückführung über einen Drehzahlgeber und vermeidet hierbei die Notwendigkeit einer Lastkompensation. Dieses System ist jedoch Stabilitätsproblemen unterworfen, deren Beseitigung bei Forderung nach einer schnellen und genauen Regelung schwierig und kostspielig ist.

Die Erfindung schafft dagegen eine Vorrichtung, die sowohl bei Verwendung der Ankerspannung als auch bei Verwendung der Drehzahl als Rückführgröße Anwendung findet, und zwar unabhängig davon, ob der Antriebsmotor Lastschwankungen unterworfen ist oder nicht. Bei Verwendung in einer Drehzahlgeber-Anordnung bietet die Erfindung eine Einrichtung zum schnellen und kostensparenden Stabilisieren dieser Anordnung für Anwendungsfälle mit hohem Verstärkungsfaktor, ohne die genaue Drehzahlregelung zu beeinträchtigen. Bei Verwendung der Ankerspannung als Rüokführgröße in einer Anordnung gewährleistet die Erfindung die Einhaltung genauer Drehzahlen ohne Beeinträchtigung der Stabilität bei Schwankungen und hohem Verstärkungsfaktor im Rückführungskreis.

Genauer gesagt;^ schafft die Erflniung ©ins Vö^r-iorfctL-ig aur !tessiü-'".¹ r.';.p Drehzahl eines Elektromotor _t *&

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BAO ORIGINAL ~ ^J"

Schwankungen unterworfen ist, in Abhängigkeit von der Größe der an die Motorwicklung des Motors in einem vorgegebenen Augenblick angelegten Klemmenspannung, wobei die Größe der Klemmenspannung von einer Steuereinrichtung bestimmt wird, die ihrerseits durch das Vergleichsresultat verschiedener Signale angesteuert wird, von denen eines ein die gewünschte Drehzahl des Motors angebendes Bezugs-Drehzahlsignal ist, ein anderes ein von einer drehzahlabhängigen Signalquelle geliefertes Signal ist, welches der augenblicklich erreichte! Drehzahl des Motors entspricht und weitere Signale die erste und zweite Ableitung der augenblicklichen Drehzahl nach der Zeit darstellen, wobei die Signale, welche diesen die Ableitungen bestimmenden Komponenten der Klemmenspannung entsprechen, durch einen darauf ansprechenden Steuerkreis erzeugt werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Steuerkreis einen parallel zur Motorwicklung geschalteten Stromkreis auf- . weist und durch· eine Übertragungsfunktion definiert ist, deren einer Ausdruck eine Punktion der Trägheit des Rotors und der von diesem angetriebenen Massen ist, wenn auf den Motor eine vorgegebene seiner verschiedenen Lastgrößen einwirkt, deren zweiter Ausdruck eine Punktion der Induktivität der Rotorwicklung des Motors und deren·dritter Ausdruck eine Punktion des Widerstands der Rotorwicklung des Motors ist, wobei bei vorgegebener Belastung des Motors

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der durch den Steuerkreis fließende Strom praktisch eine Analogie zur Beschleunigungskomponente des im gleichen Augenblick durch die Rotorwicklung fließenden Stroms darstellt.

In der folgenden Beschreibung sind zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 ein Schaltbild eines Regelkreises vom Drehzahlgeber-Typ mit den Merkmalen der Erfindung und

Fig. 2 ein Schaltbild eines Regelkreises vom Ankerspannungssignal-Typ mit den Merkmalen der Erfindung.

Gemäß Pig. 1 ist eine Laufrolle TS für die Hebeseile Io einer Fahrstuhlkabine GA und deren Gegengewicht GW auf einer Welle montiert, welche mittelbar oder unmittelbar mit dem Anker 11 eines Gleichstrom-Fahrstuhl-Hebemotors ver-

"bunden ist. Eine durch den Bremsschuh BR angedeutete mechanische Bremse kann gegen eine nicht dargestellte, auf beliebige bekannte Weise an aer Welle des Ankers 11 montierte Bremstrommel angezogen werden. Die Erregerwicklung Ib des Fahrstuhl-Hebemotors ist an eine duroh eine Batterie 15 angedeutete KonstantSpannungsquelle angeschlossen. Der

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Stromkreis des Motorankers 11 wird durch einen Gleichstromgenerator gespeist, dessen Anker 16 auf der gleichen Uelie sitzt wie der Rotor 18 eines nicht weiter veranschaulichten Weehselstrom-Antriebsmotors. Die Erregerwicklung 20 des Gleichstromgenerators liegt in Reihe mit einem Widerstand BDG zwischen der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung eines Transformators 23 und dem Ausgang eines umkehrbaren einphasigen Gleichrichterkreisea mit Siliziumdioden in Vollwegschaltung. Der Eingang des Gleichrichte rkrei se s 22 liegt über Leitungen Sl und S2 an der Sekundärwicklung des Transformators 23, dessen Primärwicklung über Leitungen 01 und 02 an eine einphasige Weohselstromquelle angeschlossen ist. An die gleiche Stromquelle ist auch der Eingang einer Steuereinrichtung Zk angeschlossen, welche zweckmäßigerweise ein Magnetverstärker sein kann und deren Ausgang an die Steuerelektroden der

ist

Siliziumgleichrichter des Kreises 22 angeschlossen, d.h.

im Pail von GCS-GIeichrientern (Thyristoren) an deren G-PoIe. Die Ansteuerung der Steuereinrichtung 2ty erfolgt durch einen Treiberverstärker 26, an dessen Eingang ein Summationsglied 28 angeschlossen 1st, das zweckmäßigerweise einen mitHalbleitern bestückten Arbeiteverstärker aufweisen kann· An den beiden Eingängen des Summatsionsglieds 28 liegt einmal über einen Widerstand RGF das Potential der Generator-Feldspule 20 und zum anderen Uteei? sine

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Schaltung 3¹ zur Phasenstabilisierung (sinngemäß für verschiedene je nach Aufgabenstellung zur Anwendung kommende passive Netze dargestellt) der Ausgang eines Vergleichers 30. Dieser Vergleicher 30 kann ebenfalls einen mit Halbleitern bestückten Arbeitsverstärker beinhalten-und weist drei Eingänge auf, von denen der eine an eine Drehzahl-Programmsteuerung 33» der zweite über einen Widerstand RT ' an den Ausgang eines Tachometer-Generators kk und der dritte über den Verstärker 37 sowie über einen Widerstand ^BAF ¹^^{0- einen} parallel zu diesem liegenden Kondensator G.p an einen Steuerkreis ^8 angeschlossen ist, welcher seinerseits das Potential des Ankers 11 des Fahrstuhl-Hebemotors abgreift.

Die Drehzahl-Programmsteuerung 33 kann jede beliebige Potentialquelle sein, deren Ausgangsgröße sich in einem vorbestimmten Ablauf ändert, so daß der Hebemotor auf beliebige V/eise gesteuert werden kann. Bei jedem Anlauf der Fahrstuhlkabine wird z.B. durch die programmgesteuerte Führungsgröße der Motor zunächst schnell aus dem Still-» stand auf seine Betriebsdrehzahl beschleunigt und dann auf dieser konstant gehalten, ohne hierbei gewisse Besohleunigungs- oder Verzögerungswerte zu ©rreiohen, welohe das Wohlbefinden der Fahrgäste beeinträchtigen könnten.

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Bei jedem Motor-Regelsystem ist das Ausmaß, in welchem der Motor der Stellgröße folgt, eine Punktion der Verstärkung von Führungsgröße und Rückführgröße - bzw. der Stellgröße. Im allgemeinen nimmt bei einem derartigen System die Stabilität bei Erhöhung des Verstärkungsfaktors ab. Sowohl mit direkter AnkerSpannungs-Rückführung als auch mit Rückführung über einen Tachometergenerator arbeitende Regelkreise werfen stets Schwierigkeiten entweder bezüglich der Betriebsgenauigkeit oder der Stabilität auf, wobei die Höhe des Verstärkungsgrads im Rückführungskreis den ausschlaggebenden Sektor darstellt. Die bei Tachometergenerator-Rückführsystemen auftretenden Stabilisierungsprobleme lassen sich lösen, wenn aus Beschleunigungswerten differenziert eine Rückführgröße gewonnen wird. Das Problem der Genauigkeit bei Ankerspannung-Rückführsystemen läßt sich lösen, wenn die Lastkomponente aus der Rückführgröße ausgeschaltet werden kann. Bei den beschriebenen Anordnungen · wird der Steuerkreis *J-8 zur Erfüllung dieser beiden Funktionen verwendet. Er stellt eine zweckmäßige Einrichtung zur Erzeugung von Signalen dar, die in Tachometergenerator-Rückführsystemen unmittelbar zur Stabilisierung des Systems und in Ankerspannungs-Rückführsystemen zur Erhöhung der Betriebsgenauigkeit des Motors im Betrieb unter veränderlicher Belastung Anwendung finden kann.

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Bei beiden Arten von Systemen "besitzen die Größen der Bauteile des Steuerkreises 48 feste, für die jeweilige Anlage charakteristische Werte. Wenn diese Größen auf die nachstehend erläuterte Weise einwandfrei ausgewählt werden, ist der im Steuerkreis bei einer bestimmten ausgewählten Belastung fließende Strom praktisch äquivalent der Beschleunigungskomponente des in der Ankerwicklung fließenden Stroms. Bei stabilen, anderen Belastungen als der einen ausgewählten, nimmt die Gleichartigkeit von Steuerstrom und Beschleunigungskomponente geringfügig ab, trotzdem gibt der im Steuerkreis 48 fließende Strom über einen verhältnismäßig weiten Bereich von Laständerungen, wie sie bei einem Fahrstuhl-Hebewerk auftreten, in ausreichendem Ausmaß die Beschleunigungskomponente des Ankerstroms wieder, so daß hierdurch die Arbeitsweise der vorher beschriebenen Regelsysteme wesentlich verbessert werden kann.

Bei einer Fahrstuhlanlage wird die Geschwindigkeitsänderung des Motorankers durch eine Komponente des Anker-Gesamtstroms bestimmt. Diese im folgenden als Besohleunigungskomponente bezeichnete Komponente ist eine Funktion des Widerstands und der Induktivität im Motoranker sowie der Trägheit sowohl des Motorankers als auch der duroh ihn angetriebenen Massen. Diese Komponenten des Widerstands _t

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der Induktivität und der Masse bilden ein elektromechanisches System, das mathematisch durch eine Differentials gleichung zweiter Ordnung beschrieben werden kann. Entsprechend diesem elektromechanischen System stellt auch ein "RLC"-Kreis ein allerdings rein elektrisches System dar, welches den mathematischen Gesetzen einer Ableitung zweiter Ordnung gehorcht.

Vergleichsweise entspräche bei einer solchen "RLC"-Kombination der

elektrische Widerstand E dem elektrischen Widerstand des Motorankers,

die Induktivität L der Niederfrequenz-Induktivität des Hotorankers und

die Kapazität G der mechanischen Trägheit des Motorankers und der von ihm bei der vorgegebenen Belastung getragenen Hassen·

Unter der Annahme, daß die 'ausgewählte bzw. vorgegebene Belastung" der unbelastete, also der Zustand des Massenausgleichs der Fahrstuhlanlage ist, wird die Größe der Analog-Kapazitanz durch den Quotienten aus dem Gesamt-Trägheitsmoment sowohl des Motorankers als auch der von ihm bei Nichtbelastung angetriebenen ausgeglichenen Massen und dem Produkt von Drehmoment pro Ampere und der elektro-

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motorischen Kraft pro Bogeneinheit bzw. Winkelgrad der Drehung des Motors bestimmt. Die notwendige Größe der Analog-Induktiv!tat läßt sich durch einen Nlederfrequenz-Ansprechversuch des Motors bestimmen. Nach BODE kann der Logarithmus des Ampl-itudenverlauf s über dem Logarithmus der Frequenz aufgetragen werden. Aus dieser sogenannten "Bode-Kurve" kann in bekannter Weise aus dem Schnittpunkt der Asymptoten fürttf—>O bzw,W—> op die sogenannten "Eckfrequenz" ermittelt werden. In einem solchen System zweiter Ordnung, wie es das vorliegende darstellt, entspricht diese "Eckfreuenz" der ungedämpften natürlichen Frequenz des Motors. Die Größe der der Trägheit der rotierenden Motorteile äquivalenten kapazitiven Reaktanz ist bei "Eckfrequenz" gleich der Größe der induktiven Reaktanz des Motors. Bei bekanntem Trägheitsmoment des Motorläufers und bestimmter "Eckfrequenz" ist mithin der Wert der Induktivität des Ankers ohne weiteres bestimmbar. Die Größe der analogen induktiven Komponente für das vorgenannte elektromechanische System ist gleich der auf diese Weise bestimmten Induktivität. Die Größe der Analog-Widerstandskomponente ist selbstverständlich gleich dem gemessenen Widerstand des Motorankers.

Der Steuerkreis 48 enthält Widerstandselemente BF und RP₁ ein© Induktivität LF und eine Kapazitanz CF, deren Vierte

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vorzugsweise so gegenüber den wie vorstehend beschrieben ermittelten, analogen Widerstands-, Induktivitäts- und Kapazitanzwerten proportioniert sind, daß sich bei ausbalanzierten Massen von Fahrstuhl und Gegengewicht der durch den Steuerkreis kQ fließende, von, der abgegriffenen Motor-Klemmenspannung hervorgerufene Strom praktisch analog zum Strom durch den Motoranker 11 verhält. In diesem lastfreien Zustand erihält der Ankerstrom nur eine Beschleunigungs-

der
komponente und ist durch den Steuerkreis ^8 fließende Strom proportional zu dieser bzw. zur Beschleunigung oder Verzögerung des Motorankers.

Bei Auswahl der Größen der Widerstände RP und EP, der Induktivität LP und der Kapazitanz GP im Fall des unbelasteten Motors nach obigen Grundsätzen kann ein bekanntes Vorausregelverfahren angewandt werden. Zunächst wird die Größe der Induktivität LP so gewählt, daß sie in einem passenden Verhältnis auf die Induktivität des Motorankers 11 abgestimmt ist. Die Größe der Kapazitanz GP wird dann so gewählt, daß sie um den Reziprokwert dieses Paktors der Größe der Analog-Kapazitanz entspricht, welche der Trägheit des Motorankers H und der von ihm angetriebenen, aber ausbalanzierten Massen äquivalent ist. Das Produkt von Induktivität LP^JUid Kapazitanz CP ist dann gleich dem Produkt aus Induktivität LP 'und Kapazitaiiz CP ist dann

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gleich dem Produkt aus Induktivität und Kapazitanz des Analog-RLC-Kreises bei lastfreieni Motor,. Die Gesarntgrölie der Vfiderstände RF und RP wird so gewählt, daß sie sich im selben Verhältnis, wie es für die Auswahl der Induktivität benutzt wurde, zur Größe des Widerstandes des Motorankers 11 befinden, so daß das Produkt aus Kapazitanz GP und Gesamtgröße der Widerstände RF und RP gleich dem Produkt aus Kapazitanz und Widerstand des Analog-ROL-Kreises bei lastfreiem Motor ist.

Der durch denSteuerkreis ^8 fließende Strom ist damit.unabhängig von den verschiedenen konstanten Größen der Listkomponente der Motoranker-Klemmspannungen, ändert sich aber mit der Beschleunigungskomponente dieser Spannungen. Mittels einer am Widerstand RP vorgesehenen Anzapfung wird über einen Widerstand R.™ ein dem durch den Steuerkreis 4-d fließenden Strom proportionales Signal geliefert, welches die Beschleunigung oder Verzögerung, also die erste Ableitung der Drehzahl des Motorankers 11 nach der Zeit wiedergibt.

Ein die Anderungsgeschwind!gkeit der Beschleunigung oder Verzögerung, d.h. die zweite Ableitung der Motordrehzahl nach der Zeit darstellendes Signal wird von einer zum Widerstand R._p parallelge schalte ten Kapazitanz C.™ geliefert.

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Auch Stromkreise anderer Konfiguration als der vorstehend beschriebenen können zur Nachbildung des Analog-RGL-jireises angewandt vier den. Jeder auf diese Weise nachgebildete Stromkreis läßt sich jedoch durch eine Übertragungsfunktion (Verhältnis von Amplitudenverlauf und Phasenverschiebung der Ausgangsgröße in Abhängigkeit von der Frequenz zur Eingangsgröße) darstellen, Vielehe der Übertragungsfunktion des Analog-RGL-Kreises entspricht. Mit anderen 'orten würde jede dieser Übertragungsfunktionen dieser nachgebildeten Stromkreise dieselbe Form wie diejenige des Analog-RCL-Kreises besitzen, so daß ihr einer Ausdruck proportional dem Ausdruck der Übertragungsfunktion des Analog-RGL-Kreises entspricht, welcher durch dessen !..apazitanz bestimmt wird, während ein zweiter Ausdruck aera durch dessen Induktivität bestimmten Ausdruck und ein dritter Ausdruck dem durch dessen Widerstand bestimmten Ausdruck proportional ist. Folglich wäre ein Ausdruck der übertragungsfunktion jedes nachgebildeten Stromkreises eine Funktion der Trägheit des Ankers des Motors und der von ihm angetriebenen ausbalanzierfcen Massen, während der zweite Ausdruck eine Funktion der Induktivität des Motorankers und der dritte Ausdruck eine Funktion des elektrischen VJi der stands des Motorankers wäre.

biß Arbeitsweise der Erfindung läßt sich am besten unter

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der Annahme erläutern, daß der Fahrstuhl an einem der Stockwerke Fl - $5 angehalten hat und die Fahrstuhlanlage ein Signal erhält, den Fahrstuhl in einer vorgegebenen Bewegungsrichtung in Bewegung zu setzen. Beim Schließen der Fahrstuhltüren beginnt die Drehzahl-Programmsteuerung 33 ihr vorgeschriebenes Signal zu erzeugen. Dieses Signal gelangt an das Summationsgliecl 30 und während der Fahrstuhl noch bewegungslos bleibt, wird es unbeeinflußt zur Schaltung 31 weitergeleitet. Das von ldzterer abgegebene Signal wird dann der Steuereinrichtung 24 aufgeprägt, wo es die Erzeugung von Sperr- oder Durchlaßimpulsen bewirkt, welche an die Steuerelektroden der Siliziumgleichrichter des Gleichrichterkreises 22 angelegt werden. Diese Impulse steuern die Entstehung und die i^auer des an die Erregerwicklung 20 des Gleichstromgenerators angelegten Gleichstroms. Ein diesem Strom proportionales Signal wird über den 'Widerstand RGF zum Summationsglied Za zurückgeführt, um die Zeitkonstaate der Haupt-Feldwicklung 20 zu kompensieren. Die Erregung des Generators hat eine Spannung am Generatoranker 16 zur Folge, so daß Strom über den Anker des Fahrstuhl-Hebemotors fließt und letzterer zum Bewegen der Fahrstuhlkabine in Drehung versetzt wird.

Die Amplitude und die Polarität des an die Steuereinrichtung 24 angelegten verstärkten Signals bestimmen den Zeit-

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"ounkt, zu welchem die Sperr- bzw. Durchlaßimpulse während jeder Periode des an den Gleichrichterkreis 22 angelegten 'echselstro^s erzeugt werden, und regeln somit die Zeitspanne, während welcher die Siliziumgleichrichter des üleichrichterkreises 22 leiten. Auf diese 'eise regelt das vom Vergleicher JO abgegebene Ausgangsignal die G-röße und die Polarität des über die Erregerwicklung 20 fließenden Stroms und steuert die Ausgangsspannung des Gleichstromgenerators und damit die Drehzahl des fahrstuhl-Hebemotors.

'ährend des Betriebs des Motors wird das vorn Vergleicher 30 gelieferte Signal aus den von der Drehzahl-Programmsteuerung 33 kommenden und den an den beiden anderen Eingängen des Vergleichers 30 anliegenden Signalen gebildete Der eine dieser beiden Eingänge ist über den Widerstand RT an den Tachometergenerator 44 angeschlossen und empfängt Signale, Vielehe der Drehzahl des Motorankers 11 proportional sind, während der andere Eingang über den Parallelkreis R.p-G.p und den Verstärker 37 ^an cLen Steuerkreis 4-8 angeschlossen ist, von welchem er Signale erhält, welche der ersten und zweiten Ableitung der Motoranker-Drehzahl nach der Zeit entsprechen. Die von diesen beiden Stromkreisen gelieferten Signale werden mit der entgegengesetzten Polarität des Signals der Drehzahl-Programmsteuerung an den Vergleicher 30 angelegt. Wenn der Vergleicher 30

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ein Signal abgibt, so zeigt dies an, daß die Drehzahl des Hotorankers nicht in Übereinstimmung mit der durch das Signal der Drehzahl-Programmsteuerung 33 geforderten Drehzahl steht, und bewirkt eine Erhöhung oder Verminderung der Ankerdrehzahl, bis eine Übereinstimmung hergestellt ist*

Der Eegelkreis gemäß Fig. 2 enthält die in den Steuerkreisen gemäß Fig. 1 enthaltenen Bauteile sowie einige zusätzliche Bauteile eines Regelsystems mit Ankerspannungsrückführung. Unter Vernachlässigung der Gerneinsamkeiten der beiden Anordnungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 sind folgende Unterschiede zwischen beiden Anordnungen zu berücksichtigen: Der Tachometer-Generator 44 ist bei der dargestellten Ausführungsform über einen Widerstand RT an den Eingang k-Z eines Summationsglieds 35 angeschlossen, während der Steuerkreis 4-8 ebenfalls über eine Parallschaltung E_AU-C,_U und einen Umkehrverstärker 50 an den zxieiten

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Eingang 4·6 des Summationsglieds 35 angeschlossen ist. Ein dritter Elingang kO des Summationsglieds 35 greift über einen parallel zum Anker 11 des Fahrstuhl-Hebemdtors geschalteten Spannungsteiler RDV 2 dessen Klemmenspannung ab.

Der Ausgangskreis des Summationsglieds 35 ist über einen Umkehrverstärker 38 und ein Filter 36 an den Eingang 3^

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des Vergleichers 30 angeschlossen, dessen zweiter Eingang 32 über den parallel zum Anker 11 des Fahrstuhl-Hebemotors geschalteten 'fiderstand RDVl dessen Klemmenspannung abgreift.

V/ie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird die Drehzahl des Motors auch bei dieser Ausführungsform durch das resultierende Ausgangsignal des Vergleichers 30 gesteuert, welches sich aus dem Signal der Drehzahl-Programmsteuerung 33 und den Signalen der an den beiden anderen Eingängen liegenden Rückführgrößeη zusammensetzt. Wie erwähnt, ist dabei der Eingang Jk über das Filter 36 und den Umkehrverstärker 38 an das Summationsglied 35 angeschlossen. Die am Eingang Jk erscheinenden Signale resultieren aus den an die drei Eingänge des Summationsglieds 35 angeschlossenen Signalspannungen. Der erste dieser Eingänge kö ist an den Spannungsteiler RDV2 angeschlossen und liefert Signale, welche maßstäblich verkleinerte Versionen der Klemmenspannung des Motorankers 11 darstellen. Bekanntlich enthält die Motoranker-Klemmenspannung Komponenten, welche die Drehzahl des Motors sowie die Ableitungen dieser Drehzahl nach der Zeit bestimmen, sowie eine Komponente, welche das Drehmoment erzeugt, wel ches zur Überwindung des auf den Motoranker infolge einer Belastung einwirkenden Drehmoments erforderlich ist, Dar-

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über hinaus wird ein 'i'eil der Anker-KleraiueMspannung zur Deckung von Leistungsverlusten benötigt. Die durch den Spannungsteiler RDV2 erzeugten und dem Suniiationsglied ei agegebenen Rückführsignale enthalten komponenten, Vielehe die Drehzahl des Ankers, die Ableitung dieser Drehzahl nach der Zeit, die vom Motor angetriebene Last und die wotorverlus te angeben.

Aiii Eingang 4-2 des Summationsglieds 35 liegen Signale, welche die Drehzahl des Ankers wiedergeben. Die Signale am Eingang k-6 entsprechen der ersten und zweiten Ableitung der Ankerdrehzahl nach der Zeit. Die Signalspannungen an diesen beiden Eingängen weisen entgegengesetzte Polarität auf wie die am Eingang 40 liegende Spannung. Auf diese Weise werden durch das Summationsglied 35 diejenigen Komponenten der am Eingang ^O liegenden Signalspannung unterdrückt, welche der Drehzahl und deren erster und zweiter Ableitung nach der Zeit entsprechen. Die vom Summationsglied 35 abgegebenen Signale enthalten demnach nur diejenigen Komponenten der am Eingang 40 liegenden Signale, welche die vom Motor angetriebene Last und die Motorverluste darstellen. Diese Komponenten gelangen durch den Umkehrverstärker 3Ö und das Filter 36 an den Eingang 3^Ll· des Vergleichers 30.

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Der Vergleicher 30 erhält am Eingang 32 weiterhin die Anker-KlemmenSOanTLungssignale vom Spannungsteilerkreis BDVl. ^trie die vom Spannungsteiler BDV2 gelieferten Si- ^.!iale enthalten auch diese Signale Komponenten, Vielehe die Drehzahl des Ankers, die Ableitungen dieser Drehzahl nach der Zeit, die vom Motor angetriebene Last und die Motorverluste darstellen. Durch Anlegung dieser beiden Rückfuhrsignale mit entgegengesetzter Polarität an den Vergleicher 30 löschen die am Eingang 3^ liegenden Signale diejenigen Komponenten der am Eingang 32 ankommenden Signale, Vielehe die vom Motor angetriebene Last und die Motorverluste darstellen. Das Ergebnis besteht darin, daß die an den Vergleicher 30 angelegten, aus den Eingängen 32 und 3k resultierenden Rückführsignale nur die Drehzahl und deren erste und zweite Ableitung nach der Zeit angeben. Diese Signale erscheinen im Vergleicher 30 mit einer Polarität, welche der von der Drehzahlprogrammsteuerung 3-3 gelieferten Bezugsspannung entgegengesetzt ist, Jedes vom Vergleicher 30 abgegebene Ausgangssignal bedeutet, daß die Drehzahl des Motorankers nicht..in Übereinstimmung mit der durch die Drehzahlprogrammsteuerung 33 geforderten Drehzahl int, so daß die Ankerdrehzahl erhöht oder vermindert wird, bin eine solche Übereinstimmung vorliegt.

Selbstverntän'll ich sind dem Fachmann gewisse Änderungen

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undAbwandlungen der vorstehend beschriebenen speziellen Ausführungsformen der Erfindung möglich, ohne dai3 der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Aus diesem Cirund soll die Erfindung keinesfalls auf die genauen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern vielmehr alle innerhalb des erweiterten Schutzumfangs liegenden Änderungen und Abwandlungen mit einschließen.

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Claims

Patentansprüche

/orrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Elektromotors, dessen Belastungen Schwankungen unterworfen ist, in Abhängigkeit von der Größe der an die Bptorwicklung des Motors in einem vorgegebenen Augenblick angelegten Klemmenspannung, wobei die G-röße der Klemmenspannung von einer Steuereinrichtung bestimmt wird, die ihrerseits durch das Verp^leichsresultat verschiedener Signale angesteuert wird, von denen eines ein die gewünschte Drehzahl des Motors angebendes Bezugs-Drehzahlsignal ist, ein anderes ein von einer drehzahlabhängigen Signalquelle geliefertes Signal ist, welches der augenblicklich erreichten Drehzahl des Motors entspricht und weitere Signale die erste und zweite Ableitung der augenblicklichen Drehzahl nach der Zeit darstellen, wobei die Signale, welche diesen die Ableitungen bestimmenden Komponenten der illemmenspannung entsprechen," durch einen darauf ansprechenden Steuerkreis erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (^b, 37, RAF, GAF) einen parallel zur Rohrwicklung geschalteten Stromkreis (RF, RP, GF, LF) aufweiist und durch eine übertragungsfunktion'definiert int, deren einer Ausdruck eine Funktion da? Trägheit des Rotors und der von diesem angetriebenen Massen ist_r

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wenn, auf den Motor eine vorgegebene seiner verschiedenen Lastgröi3en einwirkt, deren zweiter Ausdruck eine Funktion der Induktivität der Rotorwicklung des Lotors und deren dritter Ausdruck eine funktion des •Widerstands der Rotorwicklung des Motors ist, wobei bei vorgegebener Belastung des Hotors der durch den Jteuerkreis fließende Strom praktisch eine Analogie zur 3eschleunigungskomponente des im gleichen Augenblick durch die Rotorwicklung fließenden Stroms darstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vergleicher (30) zum differenzierten Vergleich des Signals der Dreh zahl ο rogramms teue rung (33) iait de-n drehzahlabhängigen Signal aw uiderstand (RT) und den durch den Steuerkreis (^Ki, 37, BAF, CAP) erzeug ben Signalen zwecks Lieferung eines Signals zur Steuerung der (J-rö'ße der an die Rotorwicklung angelegten n.lemuen~ spannung.

3. Vorrichtung nach.Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Spannungsteiler (RDV2, RDVl), von denen jeder zur Abnahme eines Signals, welches der an die Rotorwicklung angelegten Kleraraenspan liuig entspricht, parallel zur .Rotorwicklung geschaltet ist, durch ein Summabioiisglied (35) zum differenzierten Kombinieren des vom

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ersten Spannungsteiler (RDV2) gelieferten Signals mit den drehzahlabhängigen Signal am Eingang (42) und den durch den Steuerkreis (48, 50, EAF, CAF) erzeugten Signalen am Eingang (46) zwecks Lieferung eines der augenblicklichen Motorbelastung ansprechenden Signals (34) und durch einen /ergleicher (30) zum differenzierten Vergleich des vom zweiten Spannungsteiler (EDVl) gelieferten Signals mit dem Lastsignal am Eingang (3*0 und dem Bezugssignal der Drehzahlprogrammsteuerung (33) zwecks Lieferung eines Signals zur Steuerung der Größe der an die Botorwicklung angelegten Klemmenspannung .

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der tfotor ein Gleichstrommotor ist, daß die Rotorwicklung die Ankerwicklung des liotors ist und daß die drehzahlabhängige Signalquelle ein mit dem Wotor— anker gekoppelter Drehzahlgeber (44) ist.

5» Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (RP, RF, LF, CF) eine elektrische Nachbildung des elektromechanischen Systems ist, welches den Motoranker und die von diesem angetriebenen Massen bei Einwirkung, auf die vorgegebene Last enthält.

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6. Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (EP, RF, C?, LF) einen Widerstand (BP, EF), eine Induktivität (LF) und eine kapazitans (CF) auf tie ist, die in Reihe miteinander geschaltet sind, und daß die Große -des 'Widerstands auf den Widerstand des Motorankers, die Größe der Induktivität auf die Induktivität des Hotorankers und die Größe der Kapazitanz auf die Trägheit des Motorankers und der von diesem angetriebenen Massen bei vorgegebener Belastung abgestimmt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt aus Induktivität (LF) und Kapazitanz (CF) des Steuerkreises (RP, RF, LF, CF) praktisch gleich dem Produkt aus der Größe der Induktivität des Motorankers und der Größe einer Kapazitanz ist, welche dor Trägheit des Motorankers und der von diesen bei vorgegebener Belastung angetriebenen Massen äquivalent ist.

ü. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt aus Widerstand (RP, RF) und Kapazitanz (CF) des Steuerkreises (RP₁ RF, CF, LF) praktisch gleich dem Produkt aus der Größe des Widerstands des Motorankers und der Größe der Kapazitanz ist, welche

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der Trägheit des Hοtorangers und der von diesem bei vorgegebener Belastung angetriebenen Massen äquivalent ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis einen Rü-Parallelkreis (RAF, (JAJ?) aufweist, welcher mit dem Ausgang des aus der Reihenschaltung des ■.:iclerstands, der Induktivität und der riapazitanz bestehenden Stromkreises (RP, RF, GF, LF) in Reihe geschaltfit ist.

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