DE1926980A1 - Verfahren und Anordnung zur Steuerung und Regelung eines fremderregten ueber einen Ankerstromrichter gespeisten Gleichstrommotors mit Reihenschlussverhalten - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Steuerung und Regelung eines fremderregten ueber einen Ankerstromrichter gespeisten Gleichstrommotors mit ReihenschlussverhaltenInfo
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Description
Licentia Patent-Verwaltungs-G. m.b.H. Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1
Grützmann/olf. Erf.-Nr. Gn 40/082
Verfahren und Anordnung zur Steuerung und Regelung
eines fremderregten über einen Ankerstromrichter gespeisten Gleichstrommotors mit Reihenschlußverhalten
Bei einem fremderregten Gleichstrommotor mit Reihenschlußverhalten
führt der Anker das Feld, d.h. der Ankerstrom-Istwert schreibt den Feldstrom-Sollwert vor. Dies geht solange, bis
der Ankerstrom seinen vollen Wert erreicht hat. Soll die Drehzahl des Gleichstrommotors weiter erhöht werden, so muß das
Feld geschwächt werden. Üblicherweise erfolgt die Feldschwächung ankerspannungsabhängig, indem die Motorspannung mit der
Netzspannung verglichen wird und über Kippstufen oder ähnliche Anordnungen durch Shuntung des Feldstrom-Sollwertes eine Schwächung
des Feldes in Stufen durchgeführt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit
dem es möglich ist, einen fremderregten Gleichstrommotor mit Reihenßclilußverhalten im Fsldsehwächbereich zu betreiben, ohne
daß eine Erfassung und ein Vergleich der Ankerspannung und der Netzspannimg erforderlich ist, und bei dem die IPeldsehwäehung
kontinuierlich Tonctatten geht.
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Demzufolge betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung
und Regelung eines fremderregten über einen Ankerstromrichter gespeisten Gleichstrommotors mit Reihenschlußverhalten. Sie
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerstrom-Istwert des Mators als Maß für den Feldstrom-Sollwert verwendet wird und
daß das Feld oberhalb eines einstellbaren Wertes des Aussteuergrades des Ankerstromrichters kontinuierlich geschwächt wird.
In Weiterbildung der Erfindung wird das Feld in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Ankerstromreglers geschwächt.
Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Ankerstrom-Istwertgebers
nicht nur mit dem Eingang des Ankerstromreglers, sondern auch mit dem Eingang eines ersten Verstärkers
verbunden ist, dessen Ausgang über einen in Abhängigkeit von der Aussteuerung des Ankerstromreglers veränderbaren Feldstrom-Sollwert-Widerstand
mit dem Eingang eines !Feldstromreglers verbunden ist.
An Hand eines in der Zeichnung dargestellten. Ausführungsbeispieles
sei die Erfindung erläutert.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung den Schaltungsaufbau
einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen Kennlinienverläufe der in fig« 1
verwendeten Regler und Verstärker.
Der Anker 1a eines Gleichstrommotors 1 wird üb-sr eisen nur
schematisch dargestellten steuerbaren AnfcesNstromrichter 2 g©~
speiet. Die Feldwicklung 1b des Gleichstrommotors wird über
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OftlGJNAL·
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einen ebenfalls nur schematisch dargestellten steuerbaren
Feldstromrichter 3 gespeist. Die Aussteuerung des Ankerstromreglers bzw. des Feldstromreglers wird durch einen Ankerstromregler
4 bzw. einen Feldstromregler 11, die jeweils Impulsgeneratoren
8 bzw. 13 aussteuern, bestimmt. Dem Eingang des Ankerstromreglers 4 wird einmal der von einem Sollwertgeber 7
gelieferte Ankerstrom-Sollwert und zum anderen der von einem Ankerstrom-Istwertgeber 9 gelieferte Ankerstrom-Istwert zugeführt.
Der Ankerstrom-Istwert wird gleichzeitig dem Eingang eines ersten Verstärkers 6 zugeführt. Der Ausgang dieses ersten
Verstärkers 6 liefert den Feldstrom-Sollwert, der dem Eingang des Feldstromreglers 11 über eine Widerstands-Transistoranordnung
14,15,10 zugeführt wird. Der Feldstrom-Istwert wird dem
Feldstromregier von einem Feldstrom-Istwert-Geber 12 geliefert:
Der Ausgang des Ankerstromreglers 4 ist zusätzlich mit dem Eingang eines zweiten Verstärkers 5 verbunden, dessen Ausgang
an die Basiselektrode des Transistors 10 angeschlossen ist. Der Eingang dieses zweiten Verstärkers 5 ist über einen Vorwiderstand
16 negativ vorgespannt.
Die Funktionsweise dieser Anordnung ist folgende : Der Ankerstromrichter
2 wird über den Ankerstromregler 4 und den Impulsgenerator 8 entsprechend dem vorgegebenen Ankerstrom-Sollwert
I. ,, ausgesteuert. Da der vom Ankerstrom-Istwertgeber
9 gelieferte Ankerstrom-Istwert I. . . als Feldstrom-Sollwert
verwendet wird, wird der Feldstromrichter 3 über den Feldstromregler 11 und den Impulsgenerator 13 so ausgesteuert,
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daß der Gleichstrommotor 1 ein Beihenschlußverhalten zeigt.
Das bedeutet, daß der Feldstrom proportional zum Ankerstrom ansteigt. Der zweite Verstärker 5 wird über eine negative Vorspannung
solange gesperrt, bis die Ausgangsspannung des Ankerstromreglers 4 einen gewünschten Betrag erreicht hat. Solange,
wie dieser Verstärker gesperrt ist, ist der Transistor 10 voll leitend, so daß sein Innenwiderstand gering ist. Auf Grund
des dann relativ geringen Gesamtwiderstandes der Anordnung 14,15*10 steht der volle Feldstrom-Sollwert zur Verfugung.
Sobald die Ausgangs spannung des Ankerstromreglers 4 die gewünschte Größe erreicht hat, wird der zweite Verstärker 5 ausgesteuert.
Der durch die Verstärkerausgangsspannung gesteuerte Transistor 10 wirkt wie ein Schiebewiderstand, dessen Innenwiderstand
sich linear mit der Aus gangs spannung des Verstärkers 5 ändert. Das Feld kann somit in Abhängigkeit der Ausgangsspannung
des Ankerstromreglers 4 von seinem Maximum bis auf Null geschwächt werden. Durch den Parallelwiderstand 15
wird das Feld jedoch nicht auf Null, sondern bis auf einen bestimmten Minimal wert geschwächt. Wird der Ankerstrom-Sollwert verringert, dann wird auch die Aus gangs spannung des
Ankerstromreglers 4 und damit auch die Aus gangs spannung des zweiten Verstärkers 5 wieder kleiner, so daß der Transistor
10 wieder aufgesteuert wird und die Feldschwächung kontinuierlich abnimmt. Der Ankerst romregier 4 arbeitet in der vorstehend
beschriebenen Anordnung als Zweistufenregler. Die Figuren 2 bis 4, die die Kennlinienverläufe des Ankerstromreglers 4, des
zweiten Verstärkers 5 und des Feldstrom-Sollwertes zeigen,
lassen diese Zusammenhänge leicht erkennen. In Fig. 2 ist die
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Ausgangsspannung U^ des Ankerstromreglers 4 als Funktion der
Regelabweichung Xy dargestellt.
Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Verstärkers
5 von der Ausgangsspannung des Ankerstromreglers 4.
Fig. 4 gibt schließlich die Abhängigkeit des Feldstrom-Sollwertes von der Ausgangsspannung des Ankerstromreglers 4 wieder.
Man erkennt, daß der Ankerstromregler 4 im Kennlinienbereich P O bis P 1 den Ankerstromrichter 2 aussteuert und im Bereich
P 1 bis P 2 das Feld schwächt.
Der Feldschwächbeginn läßt sich durch Änderung des Widerstandes 16 leicht einstellen. Man kann somit die Ansprechschwelle der ·
Feldschwächung beliebig ändern und somit auch in den Bereich legen, in dem der Ankerstromrichter noch nicht voll ausgesteuert
ist. Der Grad der Feldschwächung kann durch Änderung der Widerstände 14 und 15 ebenfalls leicht eingestellt werden.
Damit sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung voll
auswirken, ist es erforderlich, daß die maximale Ausgangsspannung des Ankerstromreglers so groß ist, daß der Ankerstromrichter
bereits vorher voll ausgesteuert ist. Günstig ist es beispielsweise, die maximale Ausgangsspannung des Ankerstromreglers
so zu wählen, daß der Ankerstromrichter bereits bei 90 Prozent dieser maximalen Ausgangsspannung voll ausgesteuert ist. Mit den übrigen 10 Prozent der Ausgangsspannung
kann dann der bis dahin blockierte Verstärker 5 ausgesteuert werden.
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Im Gegensatz zu den bisher üblichen Arten der Feldschwächung, die auf einen Vergleich der Hotorspannung mit der Netzspannung
beruhen, kann bei der vorstehend beschriebenen Anordnung auf eine Erfassung und einen Vergleich dieser Größen verzichtet
werden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Feldschwächung kontinuierlich und nicht in Stufen durchgeführt
wird. Darüber hinaus wird der Schaltungsaufbau vereinfacht.
6 Seiten Beschreibung,
8 Patentansprüche und
1 Blatt Zeichnungen mit 4 Figuren
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Claims (7)
1.\ Verfahren zur Steuerung und Regelung eines fremderregten
über einen Ankerstromrichter gespeisten Gleichstrommotors mit Reihenschlußverhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ankerstrom-Istwert des Motors (1) als Maß für den FeIdstrom-Sollwert
verwendet wird und daß das Feld oberhalb eines einstellbaren Wertes des Aufsteuergrades des Anker—
Stromrichters (2) kontinuierlich geschwächt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Ankerstromreglers
(4) geschwächt wird.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen
1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Ankerstrom-rlstwertgebers (9) nicht nur mit dem Eingang
des Ankerstromreglers (4-), sondern auch mit dem Eingang eines ersten Verstärkers (6) verbunden ist, dessen
Ausgang über einen in Abhängigkeit von der Aussteuerung des Ankerstronreglers (4-) veränderbaren Feldstrom-Sollwert-Uiderstand
(10,14,15) mit dem Eingang eines Feldstromreglers
(11) verbunden ist.
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4. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß
der Feldstrom-ßollwert-Widerstand aus einen ohmschen
Widerstand (14) und einem dazu in Reihe liegenden Transistor (10) in Emitterschaltung besteht, dessen Basiselektrode
an den Ausgang eines eingangseitig mit dem Ausgang des Ankerstromreglers (4) verbundenen zweiten
Verstärkers (5) geschaltet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Reihenschaltung aus ohmschen Widerstand (14) und Transistor (10) ein Nebenwiderstand (15) parallel geschaltet
ist, der einen Minimalwert des Feldstrom-Sollwertes
gewährleistet.
6. Anordnung nach den Ansprüchen 4 und 5i dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Verstärker (5) durch eine über einen Vorwiderstand (16) zugeführte Vorspannung solange
gesperrt ist, bis die Ausgangsspannung des Ankerstromreglers
(4) einen bestimmten Wert erreicht hat.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand (16) zur Einstellung des gewünschten
Feldschwächbeginns einstellbar ist.
B. Anordnung nach den Ansprüchen 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet,
daß die ohmschen Widerstände (14,15) des FeIdstroBl·
"Ollwert-Viderstandes zur Einstellung dee gewünschten
ϊίidschwächgrades einstellbar sind.
CC9848.0978
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