DE1805098A1

DE1805098A1 - Impulssteuerung zur Regelung des Drehmoments von Gleichstrommotoren

Info

Publication number: DE1805098A1
Application number: DE19681805098
Authority: DE
Inventors: Risberg Robert L
Original assignee: Cutler Hammer Inc
Current assignee: Cutler Hammer Inc
Priority date: 1967-10-26
Filing date: 1968-10-25
Publication date: 1969-05-22
Also published as: FR1581950A; NL6815280A; BE722382A; US3538404A

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Häuser Dipl.-Ing. Gottfried Leiser ^ 4.

Patentanwälte "

8000 München - Posing Ernsbergerstrasse 1 9

Germany 1805098

Gas CGY

OUTIER-HAMMER, ING.

4201 ITorth 27th Street, Milwaukee, Wisconsin/V.St.Α.. Impulssteuerung zur Regelung des Drehmoments von Gleichstrommotoren.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Gleichstrommotoren mit zerhackten Strömen oder Impulsen, und zwar im besonderen die Impulssteuerung von mit Nutzbremsung arbeitenden Motoren, wie die an den Zufuhrspulen von Maschinen für die Behandlung von Stahlblechen benutzten abbrenisbaren Motoren.

Die am 10. Mai 1967 auf den Hamen von Robert 1· RISBBRG eingereichte amerikanische Patentanmeldung Nr. 637»530 beschreibt ein System zur Steuerung von mit zerhacktem Strom

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gespeisten Gleichstrommotoren, welches die zurückgewonnene Energie aufbraucht. Die vorliegende Erfindung benutzt eine ganz ähnliche Ausbildung in einem System zur Drehmoment steuerung für eine Anlage mit einem Gleichstrommotor, welches zur Aufnahme der zurückgewonnenen Energie benutzt werden kann, um den Wirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit der Anlage zu erhöhen.

Die Erfindung bezweckt die Herstellung einer mit Impulsen arbeitenden Steuervorrichtung für einen Gleichstrommotor, v/elcher einer Anordnung von mehreren gleichrichtergespeisten Motoren angehört.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Herstellung eines Steuersystems der obigen Art, bei welchem der zu steuernde Gleichstrommotor ein häufig mit Nutzbremsung arbeitender Motor ist, derart, dass die so erzeugte elektrische Energie auf das Speisenetz eines anderen Motors grösserer leistung übertragen werden kann.

Die obigen Aufgaben werden dadurch gelöst, dass für einen Hauptelektromotor eine Speisung mit veränderlicher - ί elektrischer Energie durch Gleichrichter vorgesehen wird. Die Stromquelle liefert ausserdem die Energie für eine zv/eiseitige Steuerung durch zerhackte Ströme für einen zweiten Gleichstrommotor geringerer Leistung, derart, dass die von dem zweiten Motor zurückgewonnene Energie zurückgeleitet und von dem ersten Motor benutzt werden kann. Ausserdem sind Steuereinrichtungen zur Überwachung des Drehmoments des zweiten Motors vorgesehen. In dem Sonderfall, dass der zweite Motor ein an einer Spule zur Speisung einer Maschine angebrachter abbremsbarer Motor ist, sind Steuereinrichtungen zur Peststellung der Spannung des gelieferten Bandes und zur überwachung des Drehmoments des Motors

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zur Regelung der Spannung dieses Bandes vorgesehen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Impulssteuerung zur Regelung des Drehmoments eines Gleichstrommotors mit einem durch eine Gleichstromquelle gespeisten Hauptmotor und einem geregelten Gleichstrommotor, dessen Leistung kleiner als die des Hauptmotors ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Teile enthält:

- einen ersten und einen zweiten Steuerdipol,

welche in Reihe an die Klemmen der Gleichstromquelle angeschlossen sind, wobei jeder dieser Dipole einen Gleichrichter mit gesteuerter Zündung und Umschalteinrichtungen enthält, welche einen der Gleichrichter sperren, wenn der andere gezündet ist}

- eine induktive Impedanz, welche in Reihe mit dem geregelten Motor in einen parallel zu dem zweiten Steuerdipol geschalteten Stromkreis eingeschaltet ist;

- einen Rückgewinnungskreis, welcher parallel zu dem ersten Steuerdipol geschaltet ist und nur in einer Richtung leitende Elemente enthält, deren Polarität der des ersten Gleichrichters entgegengesetzt ist;

- und Einrichtungen, welche abwechselnd die Zündung der Gleichrichter so steuern, dass beim Nutzbremsbetrieb des geregelten Motors der Strom desselben abwechselnd über den zweiten Steuerdipol und hierauf über den Rückgewinnungskreis fliesst, um dem Hauptmotor leistung zu liefern.

Fig. 1 und 6 bilden zusammen eine Schaltung eines erfindungsgemässen Steuersystems für Elektromotoren.

Fig. 2 zeigt einen Abschnitt des Systems bei seiner Anwendung auf eine durch eine Spule gespeiste Maschine.

Fig. 3, 4 und 5 zeigen Schaubilder der Stromregelung unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

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Die dargestellte Ausführung umfasst einen Gleichstromhauptmotor 2 und einen abbremsbaren Gleichstrommotor J. Xn einer typischen Anlage kann das ¥erhältnis der Leistungen dieser Motoren etwa 10:1 betragen. So kann z.«B. der Hauptmotor 2 eine Leistung von 250 PS und der abbremsbare Motor eine Leistung von 25 PS haben.

Die elektrische Energie für das Motorsystem wird einer Drehstromquelle mit den Netzleitern L^, Lg und L~ entnommen« Eine gesteuerte Drehstromgleichrichterbrücke üblicher Bauart ™ mit Gleichrichterdioden 4, 5 und 6 und Thyristoren 7, 8 und 9 liefert einem positivem Leiter 10 und einem negativen Leiter 11 Gleichstrom*

Eine dreiphasige regelbare Zündschaltung 12 üblicher Bauart ist mit den Zündelektroden der Thyristoren 7, 8 und 9 durch Leiter 13, 14 und 15 verbunden· Ein Leiter 16 verbindet die Zündkreise mit den Kathoden der Thyristoren 7, 8 und 9. Die Zündschaltung 12 ist so regelbar, dass die Thyristoren in jeder Phase mit dem gewünschten Phasenwinkel gesteuert werden, k so dass sie während regelbarer Abschnitte der Stromhalbwellen in jeder Phase des Drehstromeingangs leiten, wodurch die Ausgangsgleichspannung nach Belieben verändert wird.

Eine sogenannte"I^lreilaufdiode^u17 schützt die

Gleichrichterbrücke gegen die Rückwärtsspannungen und trägt zum . Schutz der Thyristoren 7, 8 und 9 gegen unzeitige Zündungen bei« Eine Drosselspule 18 verbindet den Leiter 10 mit einem positiven Leiter 19. Der Hauptmotor 2 ist zwischen die Leiter 19 und 11 geschaltet. Ein Kondensator 20 ist parallel zu dem Motor 2 geschaltet und dient in Verbindung mit der Drosselspule 18 zur Glättung der Ausgangsgleichspannung der dreiphasigen Gleichrich-

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terbrücke.

Der abbremsbare Motor 3 ist an die leiter 19 und 11 über eine Schaltung angeschlossen, welche einen zerhackten Strom liefert und ein Paar von Thyristoren 21 und 22 enthält. Eine Drosselspule 23 ist mit dem Motor 3 in Reihe geschaltet. Bin Widerstand 24 zur Feststellung des Stromflusses ist mit dem Motor 3 und dem anderen Hauptspeiseleiter 11 desselben in Reihe geschaltet. Der Speisekreis des Motors 3 enthält also 4* den Leiter 11, den Widerstand 24, den Motor 3 und die Drosselspule 23 und endigt an dem Mittelpunkt 25 der Schaltung zur Erzeugung eines zerhackten Stroms. Dieser Mittelpunkt 25 ist die Mittelanzapfung einer Umschaltdrossel 26 mit auf einen gemeinsamen Kern aufgewickelten Wicklungen 26a und 26b. Die Drosselspule braucht natürlich nicht unbedingt mit einer Mittelanzapfung versehen zu sein, und die Wicklungen 26a und 26b können getrennte Wicklungen sein. Ausserdem können sich die Wicklungen 26a und 26b auf der anderen Seite der mit diesen Wicklungen in Reihe geschalteten Thyristoren 21 und 22 befinden. So kann im besonderen die Wicklung 26a mit der Anode des Thyristors 21 und die Wicklung 26b_ mit der Kathode des Thyristors 22 verbunden sein.

Wie dargestellt, verläuft vorzugsweise ein Zweig des Speisekreises von dem positiven leiter 19 über eine Diode 27, den Thyristor 21, eine sättigbare Drossel 28 und die Wicklung 26a zu dem Mittelpunkt 25. Der andere Zweig verläuft von dem Mittelpunkt 25 über die Wicklung 26b, eine sättigbare Drossel 29, den Thyristor 22 und eine Gleichrichterbrücke 30 zu dem negativen leiter 11.

Ein Umsehaltkondensator 31 ist zwischen die Anode des Thyristors 21 und den Mittelpunkt 25 geschaltet. Ebenso ist ein Umschaltkondensator 32 zwischen den Mittelpunkt 25 und die

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!Cathode des Thyristors 22 geschaltet.»

Bin S-tromkreis zur Yorladaag der Kondensatoren 31 und 32 ist mit der Mno&e des Thyristors 21 sand der Kathode des Thyristors 22 verbunden· Dieser Torladekreis gewährleistet eine geeignete ladung der Kondensatoren 31 und 32 -bei beliebiger Spannung der leiter'19 aai 11· Die Primärwicklimg eines Transformators 33 wird durch die Heizleiter L₉ und ü™ gespeist. Die Se™ kundärwioklung dieses Transformators 33. ist an die Eingangsklem°» men einer Gleichrichterbrücfce 34 augeschiossen, deren positive Aiisgangsklemme über einen Widerstand 35 mit der Anode des Shy» riators 21 verbunden ist, wäixrend ihre negative ilusg&ngsklemme an die Kathode des Thyristors 22 angeschaltet ist· Die Polaritäten der Diode 27 und der Crleiohrlehterbrucke 50 sind so gewählt, dass der von der Brücke 34 kommende Yorlaäestrom nicht die leiter 19 und 11 erreichen kann.

Bin Widerstand 36 und.eine Mode 37 sind in Heihe zwischen den Mittelpunkt 25 und den Leiter 19 geschaltet· Ebenso sind ein Widerstand 38 und eine Diode 39 zwischen den Mittelpunkt 25 und den Leiter 11 geschaltet.

Damit der abbremsbare Motor 3 mit umgekehrter Drehrichtung und geringer Drehzahl arbeiten kann., wird ein© Gleichspannung zwischen die Kathode des Thyristors 22 und den Leiter 11 eingeführt. Die ¥irkung dieser Schaltung ist weiter unten genauer erläutert. Die negative Klemme der Brücke 30 ist mit der Kathode des Thyristors 22 und ihre positive Klemme mit dem Leiter 11 verbunden. Die Wechselstromeingangsklemmen der Brücke 30 sind mit der Sekundärwicklung eines Transformators verbunden, dessen Primärwicklung über einen Schalter 41 von einer Wechselstromquelle 42 gespeist wird* Wenn der Schalter

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offen ist, verhält sich offenbar die Brücke 30 einfach wie ein nur in einer Richtung leitendes Glied, wie die Diode 27. Herrn der Schalter 41 geschlossen ist, liefert die Brücke 30 ausserdem an ihren Klemmen eine Gleichspannung.

Fig. 6 zeigt eine den Strom regelnde Zündschaltung zur Steuerung der Thyristoren 21 und 22.

Sine Gleiehstromenergiequelle 43 besitzt eine mit einem negativen Leiter 44 verbundene negative Klemme a, eine mit einem positiven leiter 45 für 20 Volt verbundene positive Klemme e, für 20 YoIt und eine mit einem positiven leiter 46 für 10 YoIt verbundene positive Klemme b für 10 YoIt. Zwischen die leiter 45 und 44 ist ein Glattungskondensator 48 geschaltet*

Ein veränderliches Potentiometer 49 zur Regelung des Drehmoments ist in Reihe mit einem Widerstand 50 zwischen die leiter 44 und 45 geschaltet. Wie in Pig. 2 dargestellt, kann der Schieber 51 mechanisch mit einer tänzerwalze 52 gekuppelt werden, um die Spannung eines Werkstoffbandes 53, z.B. eines Stahlbandes in einer Maschine zur Bearbeitung des Stahls, festzustellen· IBLe in Fig. 2 dargestellt, treibt der Hauptmotor 2 ein Walzenpaar 54 an, welches an dem Band 53 zieht, so dass es über eine Walze läuft. Eine Schleife des Bandes umschlingt die lanzerwalze 52» Das Band 53 wird durch Zug von einer Speisespule 55 abgezogen, welche mechanisch mit dem abbremsbaren Motor 3 gekuppelt ist. Bei einer Zunahme der Spannung des Bandes 53 wird die Tänzerwalze 52 unter Spannung einer Feder 56 angehoben· Ein mit einer Riemenscheibe 58 verbundener Hebel 57 verdreht diese und über einen Riemen 59 den Schieber 51. Bei einer Zunahme der Spannung des Bandes 53 dreht sich offenbar der Schieber 51 im Uhrzeigersinn.

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Bei einer Abnahme der Spannung des Bandes dreht sich der Schieber 51 im Gegenuhrzeigersinn. Das Potentiometer 49 und sein Schieber 51 dienen somit zur Feststellung der Spannung, des Bandes 53.

Der Schieber 51 ist durch einen leiter 60 (Mg. 6) mit dem den abbremsbaren Motor 3 mit dem Widerstand 24 (Mg. 1) verbindenden leiter verbunden· Das andere Ende des Widerstands 24 ist an einen Leiter 61 angeschlossen, welcher über einen Widerstand 62 mit dem Mittelpunkt 63 eines Spannungsteilers ver-™ bunden ist. Dieser Spannungsteiler wird durch einen Widerstand 64, ein Potentiometer 65, ein Potentiometer 66 und einen Widerstand 67 gebildet und ist zwischen die leiter 46 und 44 (Pig.6) geschaltet. Bin Kondensator 68 liegt zwischen dem Mittelpunkt 63 und dem leiter 44* Die Kombination des Widerstands 62 und des Kondensators 68 dient zur Filterung der vorübergehenden Störerscheinungen oder des von dem Signal des Stroms des Motors in dem Leiter 61 herrührenden Grundgeräuschs.

Der Schieber 69 des Potentiometers 65 ist über

t einen Widerstand 70 mit der Basis eines Transistors 71 des !Typs PHP verbunden. Der Emitter des Transistors 71 ist an die Verbindungsstelle zwischen in Reihe zwischen die leiter 44 und 46 (Fig· 6) geschalteten Widerständen 72 und 73 angeschlossen. Ein Belastungswiderstand 74 ist zwischen den leiter 44 und den Kollektor des Transistors 71 geschaltet. Ein Widerstand 75 vereinigt den Kollektor des Transistors 71 mit der Zündelektrode eines Thyristors 76.

Der Schieber 77 des Potentiometers 66 ist über einen Basiswiderstand 78 mit der Basis eines Transistors 79 des Typs NPlT verbunden. Der Emitter des Transistors 79 ist mit der

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Verbindungsstelle der Widerstände 80 und 81 verbunden, welche in Reihe zwischen die leiter 44 und 46 geschaltet sind. Ein Belastungswiderstand 82: vereinigt den Kollektor des Transistors 79 mit dem leiter 46. Der Kollektor des Transistors 79 ist noch mit der Basis eines Transistors 83 des Typs PNP zur Umkehr des ■ Signals des Transistors 79 verbunden. Der Emitter des Transistors 83 ist über einen Widerstand 84 mit dem Leiter 46 verbunden. Ein Belastungswiderstand 85 ist zwischen den Kollektor des Transistors 83 und den leiter 44 geschaltet. Ein Widerstand

86 vereinigt den Kollektor des Transistors 83 mit der Zündelektrode eines Thyristors 87.

Die Thyristoren 76 und 87 und die ihnen zugeordneten Stromkreise bilden eine Umschaltkippschaltung bekannter Bauart, in welcher die Thyristoren 76 und 87 abwechselnd leitend gemacht werden. Die Anoden der Thyristoren 76 und 87 sind mit dem leiter 45 über Belastungswiderstände 88 bzw. 89 verbunden. Die Kathoden der Thyristoren 76 und 87 sind miteinander und mit dem Leiter 44 über eine Diode 90 verbunden. Ein Widerstand 91 ist zwischen den leiter 45 und die Kathoden der Thyristoren 76 und 87 geschaltet. Der Widerstand 91 und die Diode 90 liefern den Stromkreisen Kathode - Zündelektrode der Thyristoren 76 und

87 eine geringe Vorspannung in der Rückwärtsrichtung. Ein Umschal tkondensat or 92 und ein Reihenwiderstand 93 sind zwischen die Anoden der Thyristoren 76 und 87 geschaltet»

Bekanntlich ermöglicht die obige Schaltung, die leitfähigkeit eines der Thyristoren 76 und 87 in dem Augenblick zu unterbrechen, in welchem der andere gezündet wird. Wenn sich. z.B. der Thyristor 76 in leitendem Zustand und der Thyristor im Sperrzustand befindet, lädt sich der Kondensator 92 über den

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Widerstand 89, den Widerstand 93, den thyristor 76 und die Diode 90» Wenn der Thyristor 87 gezündet wird, erzeugt die Entladung des Kondensators 92 einen plötzlichen Spannungsabfall an der Anode des Thyristors 16_$ welcher fur seine Sperrung ausreichte

Die Anoden der Thyristoren 76 und 87 sind mit den Emittern von Einschienttransistoren 94 und 95 durch Dioden 96 bzw. 97 verbunden^ um das Arbeiten eines entsprechenden Paares von identisohen Kippschwingern mit Einschichttransistor bekannter Bauart zu steuern«, Ein mit dem Leiter 44 verbundener Kondensator 98 lädt sich über einen mit dem Leiter 45 verbundenen Widerstand 99. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 99 und dem Kondensator 98 ist mit dem Emitter des Einschichttransistors 95 verbunden. Der Basiskreis verläuft von dem Leiter 45 zu dem Leiter 44 über einen Widerstand 1QOj, die Basis zwei und die Basis eins des Binschichttransistors 95 und die Primärwicklung eines Impulstransformator 101. Wenn sich der Kondensator 98 soweit auflädt, dass der Emitter des Einschichttransistors 95 die kritische Spannung erreicht, entlädt sich der Kondensator 98 über den ) Emitter, und ein Strom durchfliesst die Primärwicklung des Transformators 101, wodurch ein Impuls durch die Sekundärwicklung des Transformators 101 auf ein Paar von leitern 102, 103 übertragen wird. Die Leiter 102, 105 sind mit der Zündelektrode bzw. der Kathode des Thyristors 22 verbunden, welchen sie die Zündimpulse zuführen. Der obige Schwinger liefert weiter Zündimpulse, bis der Thyristor 87 leitend gemacht wird, woäurdider Kondensator 98 überbrückt und der Schwinger angehalten wird.

Ebenso empfängt der Thyristor 21 durch Leiter 104 und 105Zünt>impulse von einem gleichen Kippschwinger mit einem Widerstand 106, einem Kondensator 107, einem Widerstand

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108 und einem Impuls -transformator 109. Dieser Schwinger liefert Zündimpulse, solange der Thyristor 76 gesperrt bleibt.

nachstehend ist die Arbeitsweise des gesamten Systems beschrieben.

In dieser Beschreibung ist der Strom des Motors 3 als positiv angesehen, wenn er als Motor und nicht als Bremsgenerator arbeitet. Anders ausgedrückt, ein positiver Motorstrom fliesst von dem Mittelpunkt 25 über die Drossel 23, den Motor 3 und den Widerstand 24 zu dem negativen Leiter 11. Dieser Strom erzeugt ein Spannungssignal an den Klemmen des Widerstands 24, welches den Leiter 60 gegenüber dem Leiter 61 positiv macht. Der in entgegengesetztem Sinn fliessende oder negative Motorstrom ist der Ruckgewinnungsstrom. Jede Bezugnahme auf einen wachsenden Strom bezeichnet eine Stromänderung in dem .positiven Sinn, selbst wenn der Strom zu diesem Zeitpunkt in dem negativen Sinn fliesst.

Wenn der Motor 3 als Motor in der Vorwärtsrichtung arbeitet und ein positives Moment erzeugt, fliesst der in dem Motor fliessende Strom von der Drossel 23 zu dem Widerstand 24. Die Leistung wird ihm durch Zündung des Thyristors 21 geliefert. Der Thyristor 22 ist dann gesperrt, und der Strom fliesst von dem Leiter 19 über den Thyristor 21 zu dem Mittelpunkt 25 und von dort über die Drossel 23, den Motor 3 und den Widerstand 24 zu dem Leiter 11. Dieser Motorstrom nimmt mit einer Geschwindigkeit zu, welche zu der Reaktanz des Stromkreises umgekehrt proportional ist. Der Thyristor 21 kann daher als Zunahmethyristor bezeichnet werden.

Wenn die von dem Widerstand 24 festgestellte Grosse des Stroms den gewünschten oberen durch die Einstellung

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des Potentiometers 65 bestimmten Grenzwert erreicht, bewirkt der Zündkreis der Pig. 6 die Zündung des Thyristors 22, welcher als Abnahmethyristor bezeichnet werden kann. Weiter unten ist . das Arbeiten der Schaltung zur Pegelfeststellung und Zündung genauer beschrieben. Die Zündung des Abnahmethyristors 22 er-· zeugt die Entladung des Kondensators 32 über die Wicklung 26b der Umschaltdrossel. In der Wicklung 26a wird eine Spannung induziert, welche dem Zunahmethyristor 21 eine negative Torspannung gibt, um ihn zu sperren. Der Über den Motor 3 und die Drossel 23 induzierte Strom fliesst dann in einem geschlossenen Stromkreis über den Widerstand 24, die Diode 39 und den Widerstand 38. Der S^trom-wird in dem Widerstand des Stromkreises verbraucht und nimmt unter Peststellung durch den Widerstand 24 bis auf einen durch die Einstellung des Potentiometers 66 bestimmten Kleinstwert ab. Der Zunahmethyristor 21 wird dann gezündet. Der Kondensator 31 wird über die Wicklung 26a, entladen, und die in der Wicklung 26t> induzierte Spannung sperrt den Abnahmethyristor 22· Der Motorstrom nimmt dann wie oben beschrieben zu. Der Vor-) gang dauert an, und der Motorstrom nimmt abwechselnd sägezahnformig zwischen durch die Einstellungen der Potentiometer 65 und 66 bestimmten Grenzen um einen durch das Potentiometer 49 eingestellten Mittelwert zu und ab, wie in Fig. 3 dargestellt.

Menn der Motor 3 im Bremsbetrieb arbeitet, kehrt sich die Stromrichtung in dem Motor 3 um, wie in Pig. 4 darge- .

^ stellt. Wenn angenommen wird, dass der Abnahmethyristor 22 lei-

μ. tend ist, fliesst der Bremsstrom von dem Motor 3 über die Drossel ^ 23, den Mittelpunkt 25, die Abnahmethyristor 22, die Brücke 30, ο

den Widerstand 24 zu dem Motor 3. Der Strom nimmt ab, d.h. sein

Wert nimmt in dem negativen Sinn bis zu einem durch das Potentiometer 66 bestimmten unteren Grenzwert zu. In diesem Augen-

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blick wird der Zunahmethyristor 21 gezündet. Der Abnahmethyristor 22 wird daher gesperrt. Die gegenelektromotorisciie Kraft an den Klemmen des Motors 3 tritt zu der in der Drossel 23 in-.duzierten Spannung hinzu, und die Gesamtspannung ist grosser als die Spannung der Energiequelle zwischen den Leitern 19 und 11► Der Strom fliesst daher zu der Speisung des Motors 2 über den Widerstand 36 und die Diode 37 zurück. Dieser Strom nimmt dem Absolutwert nach ab, was einer Zunahme des Motorstroms (Änderung in dem positiven Sinn) bis zu einem durch das Potentiometer 65 eingestellten Höchstwert entspricht. Der Abnahmethyristor 22 wird dann wieder gezündet, der Thyristor 21 wird gesperrt, und der Vorgang beginnt von neuem. Auf diese Weise wird der Motor gemass einem sägezahnförmigen Diagramm um einen negativen Mittelwert geregelt, und die zurückgewonnene Energie wird über den Widerstand 36 und die Diode 37 zurückgeschickt. Man erreicht normalerweise mit dem Zunahmethyristor 21 und dem Abnahmethyristor 22 bis zu 400 Hz gehende "ümschaltfrequenzen.

Die Schliessung des Schalter 41 füir^eine verhältnismässig geringe Gegenspannung in die den Abnahmethyristor

22 enthaltende Schleife ein, damit sich der abbremsbare Motor 3 langsam im Gegensinn drehen oder im Stillstand ein negatives Moment liefern kann, um in dem das Band bildenden Werkstoff vor der Inbetriebsetzung der mit dem Band gespeisten Maschine eine Spannung zu erzeugen. Die Arbeitsweise dieser Schaltung ist ebenfalls in der genannten Patentanmeldung Nr."637·530 beschrieben.

Nachstehend ist die Arbeitsweise der Pegelfeststellung und des in Pig. 6 dargestellten Zündkreises beschrieben.

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Die Potentiometer 65 uaä 66 dienen zur Einstellung der oberen und unteren Grenze der Zone_s in welcher der Strom oder das Moment des Motors geregelt wird« Das Potentiometer 49 dient zur Einstellung des Mittelpunkts der-Zone, oäer anders ausgedrückt zur Wahl des gewünschten Mittelwerts des Moments. Das Potentiometer 49 kann zur Eegelung der Spanntffig mechanisch mit einer Tänzerwalze 52 gekuppelt werden, wie im Pig» 2 dargestellt.

Das Potentiometer 65 regelt den oberen Grenzwert der Zone. Me Werte der Widerstände 72 und 75 und die Einstellung des Potentiometers 65 können so gewählt werden* dass 'der Transistor 71 leitend wird, wenn die Spannung an dem Punkt 65 auf einen Wert von 4 Volt fällt, wie dies der Pail wäre, wenn das Motormoment zunehmen würde«. Wenn z.B® angenommen wird, class an dem Schieber 51 eine positive Regelung ύοά 4*5 folt gewählt wird, würde eine Zunahme des Moments oder des Stroms des Motors einen Spannungsabfall an dem Widerstand 24 erzeugen, welcher sich von den 4,5 Volt abziehen wurde und den Punkt 63 ggfs· auf ein positives Potential von 4 Volt bringen wurde*. Wenn dies erfolgt, wird ein positives Zündsignal an den Thyristor 76 angelegt, um ihn leitend zu machen. Hierdurch wird das Potential des Emitters des Einschichttransistors 94 festgelegt» um das Schwingen des zugehörigen Kippschwingers und die Zündung des Zunahmethyristors 21 zu verhindern. Gleichzeitig wird der thyristor 87 gesperrt, um das Schwingen des den Einschiebttransistor 95 enthaltenden Kippschwingers zu gestatten. Infolgedessen werden dem Abnahmethyristor 22 Zündimpulae geliefert, um den S>brom und das Moment des Motors zu verringern, wie oben beschrieben. . . . - .. -.-.-■. - - -.■■-..-.. ■'.■.-"

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Das Potentiometer 66 regelt andererseits die untere Grenze der Zone. Die Regelung kann so getroffen werden, dass der Transistor 79 leitend wird, wenn die Signalspannung an dem Punkt 63 infolge einer Abnahme des Motorstroms bis auf einen Wert von 5 ToIt steigt. Der Transistor 83 kehrt das Ausgangssignal des Transistors 79 um, um einen Zündstrom an den Thyristor 87 anzulegen und inn leitend zu machen. Das Potential des Emitters des Sinschichttransistors 95 wird so blockiert, so dass die dem Abnahmethyristor 22 gelieferten Zündimpulse aufhören» Gleichzeitig wird der Thyristor 76 gesperrt, um den den Einschiehttransistor 94 enthaltenden Kippschwinger freizugeben. Dem Zunahmethyristor 21 werden dann Zündimpulse geliefert, was eine Zunahme des Motorstroms in der oben beschriebenen Weise erzeugt.

Das Potentiometer 49 dient zur Einstellung des Moments auf den gewünschten Wert. Die Potentialdifferenz an den Klemmen des Potentiometers 49 beträgt 9 Volt. Wenn die Potentiometer 66 und 65 für eine Signalzone von 4 bis 5 Volt eingestellt sind, wie oben beschrieben, liefert die Einstellung des Potentiometers 49 auf seinen Mittelpunkt 4,5 Volt und ist mit der Einstellung des Moments auf den Wert null gleichbedeutend, da der Steuerkreis den Motorstrom auf einen Mittelwert null einstellt, um einen mittleren Spannungsabfall null an den Klemmen des Widerstands 24 aufrechtzuerhalten, so dass sich eine mittlere Signalspannung von 4j5 Volt an dem Punkt 63 ergibt.

Die Drehung dee Schiebers 51 nach rechts hat eine Zunahme des eingestellten Werts des Moments zur Folge, während umgekehrt eine Drehung des Schiebers in entgegengesetztem Sinn eine Einstellung des Moments im negativen Sinn erzeugt.

Wenn z.B. die Spannung an dem Schieber über 4,5 ToIt hinaus
zunimmt, ist ein positiver mittlerer Strom des Motors erforderlich, um die Spannung an dem Punkt 63 auf den erforderlichen
Mittelwert von 4,5 Volt zurückzufuhren. Pig. 5 zeigt den Motorstrom für drei Einstellungen d_, e,, f_ des Schiebers 51 .

Die in Pig. 2 dargestellte Anordnung dient also
zur Regelung der Spannung des Bandes 53. ¹HeWi die Spannung über den gewünschten Wert hinaus zunimmt, wird die Tänzerwalze 52
angehoben, die Riemenscheibe 58 dreht sich nach rechts, und der Schieber 51 verstellt sich nach rechts, um eine Zunahme des Moments zu erzeugen. Gemass den obigen Definitionen erfolgt diese Zunahme des Moments .in dem Motorsinn, was eine Abnahme der
Spannung zur Polge hat. Umgekehrt bewirkt eine Senkung der Tänzerwalze 52 eine Zunahme der Spannung.

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Claims

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Pat entanspräche

1·) Vorrichtung zur Impulssteuerung zur Regelung des Drehmoments eines Gleichstrommotors mit einem durch eine Gleichstromquelle gespeisten Hauptmotor und einem geregelten Gleichstrommotor, dessen Leistung kleiner als die des Hauptmotors ist, gekennzeichnet durch:

- einen ersten und zweiten Steuerdipol, welche in Reihe an die Klemmen der Gleichetromquelle (4 "bis 9) angeschlossen sind, wobei jeder Dipol einen Gleichrichter (21, 22) mit gesteuerter Zündung und Umschalteinrichtungen enthält, welche einen der Gleichrichter sperren, wenn der andere gezündet ist;

- eine induktive Impedanz (23), welche in Reihe mit dem geregelten Motor (3) in einen parallel zu dem zweiten Steuerdipol (22) geschalteten Stromkreis eingeschaltet ist;

- einen Rückgewinnungskreis, welcher parallel zu dem ersten Steuerdipol (21) geschaltet ist und nur in einer Richtung leitende Elemente enthält, deren Polarität der des ersten Gleichrichters entgegengesetzt ist;

- und Einrichtungen, welche abwechselnd die Zündung der Gleichrichter (21, 22) so steuern, dass beim Nutzbremsbetrieb des geregelten Motors (3) der Strom desselben abwechselnd über den zweiten Steuerdipol und hierauf über den Rückgewinnungskreis fliesst, um dem Hauptmotor (2) Leistung zu liefern.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Absorptionskreis, welcher zu dem zweiten Steuerdipol (22) parallel geschaltet ist und nur in einer Richtung leitende Elemente (39) aufweist, deren Polarität der des zweiten Gleich-

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richters entgegengesetzt ist, derart,, dass bei Motorbetrieb des geregelten Motors (3) der Strom desselben abwechselnd über den ersten Steuerdipol (21) und den Absorptionskreis fliesst.

3·) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen, welche den. den geregelten Motor (3) durchfliessenden Strom feststellen und in Funktion desselben die Steuereinrichtungen für die Zündung der Gleichrichter (21_f22) steuern.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-_ kennzeichnet, dass die Gleichrichter mit gesteuerter Zündung Thyristoren (21, 22) sind, und dass die Umschalteinrichtungen zwei induktive Wicklungen (25a, 25Ja) enthalten^ welche magnetisch gekoppelt und je in Reihe mit einem Thyristor (21, 22) eines jeden Steuerdipols liegen, wobei zu. jedem Steuerdipol Kondensatoren (311 32) parallel geschaltet sind«

5.) Vorrichtung nach Anspruch 4 mit einer regelbaren Gleichstromquelle, gekennzeichnet durch eine Hilfsgleichstromquelle (34) zur Ladung der Umsehaltkondensatoren (31, 32), und nur in einer Richtung leitende Sperrelemente (37_S 39), deren Polarität so gewählt ist, dass der von dieser Hilfsgleichstromquelle gelieferte Strom nicht in die Hauptgleichspannungsquelle gelangen kann.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 1 für eine mit einem auf eine Spule aufgewickelten Materialband gespeiste Maschine, wobei der Hauptmotor das Band antreibt und der geregelte Motor ein mit der Spule gekuppelter abbremsbarer Motor ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Steuerung der Zündung der Gleichrichter folgende Teile enthalten:

- einen Detektor zur Feststellung des Drehmoments 909Ö2 1 /0808

des abbremsbaren Motors (3)»

- linrictLtungen zur Messung der mechanischen

Spannung in dem Materialband und zur Lieferung eines elektrischen Signals in Funktion des Unterschieds zwischen dem Istwert dieser Spannung und ihrem Sollwert,

- und Einrichtungen zur abwechselnden Steuerung der Zündung der Gleichrichter (21, 22) derart, dass das Moment des abbremsbaren Motors (3) so eingestellt wird, dass die mechanische Spannung in dem Materialband gleich ihrem Sollwert ist.

7·) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor zur feststellung des Drehmoments des abbremsbaren Motors Einrichtungen zur Peststellung des Stroms in diesem Motor enthält.

8·) Torrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Messung der mechanischen Spannung eine von dem Materialband (53) getragene Tänzerwalze (52) enthalten.

909821/0808