DE2057492C3 - Einrichtung zum Regeln eines elektrischen Achswickel-Gleichstromantriebs - Google Patents

Description

3 4

signal des Verstärkers und ein der Drehzahl des wird hier der istweit gebildet durch das Produkt Antriebes proportionales Signal anliegt.

Hierdurch lassen sich auf relativ einfache Weise ' ^{n w}" ⁿ

rein elektronisch Wickeldurchmesser/Zugkraftkenn- unter Voraussetzung des konstanten Feldflusses linien beliebiger Steilheit fahren, und zwar auch dann, 5 (Φ = const.)· Unter der Bedingung des konstanten wenn die Bahngeschwindigkeit während des Wickel- Zuges Z in der Warenbahn 30 während des Wickelvorganges veränderlich ist. Als weiterer Vorteil wäre Vorganges muß die Bedingung V ■ Z — 1_A ■ η in der noch zu nennen, daß mit dem auf die vorbeschrie- Regelstrecke der Gleichstrommaschine 2 erfüllt bene Weise gebildeten Leistungssollwert nur in den werden.

Ank.rkreis des Motors eingegrifkn zu werden braucht io Der Leistungsistwert für diese Regelung wird in u/d eine Feldregehmg entfallen kann. einem Multiplizierglied 18 gebildet, das eine dem

Die Lage der vorgenannten Kennlinien kann da- Ankerstrom I_A entsprechende Größe vom Stromderch beliebig verändert werden, daß die Propor- wandler 27 und eine der Drehzahl proportionale tiuiialität zwischen dem Produkt aus Warenbahn- Größe von einer mit der Maschine 2 gekuppelten geschwindigkeit und Zugsollwert und der dem Lei- 15 Tachometermaschine 25 erhält. Der Leistungssollsijp.gsregler zugeführten Größe verändert wird. wert bei variabler Bahngeschwindigkeit V wird aus

An Hand einer Zeichnung sei die Erfindung näher dem Produkt einer konstanten Spannung k (Spanerläutert; es zeigt nungsquelle 19) und der der Bahngeschwindigkeit

Fig. 1 im wesentlichen die Schaltung eines Achs- analogen Spannung gebildet. Damit entspricht der w'-r'Klers und 20 Leistungssollwert dem Zugsollwert. Das Produkt

⁽ig2 die damit erreichbaren Zugkraft-Wickel- wird in einem Multiplikator 17 gebildet. Da die ti hrnesserkennünien. Bahngeschwindigkeit dem Sollwert für das Lieferte ein Lieferwerk 31 verlassende Warenbahn 30 werk 31 folgt, kann als V proportionale Spannung s.-Ι auf einem Wickler 32 aufgewickelt werden. Als die Sollspannung des Motors 1 benutzt werden. Das A :neb für das Lieferwerk 31 ist ein Gleichstrom- 25 Ausgangssignal des MdtipliziergHedes 17 wird über m wl vorgesehen, der seine Ankerspannung über ein Zugeinstellpotentiometer 16 als Sollwert dem ein Thyristorstellglied 4 erhält. Als Antriebsmotor des Leistungsregler 15 vorgegeben, der über den umge-Wvkiers 32 ist ebenfalls eine Gleichstrommaschine 2 "legten Schalter 14 dann die Führungsgröße fur den voi gesehen, die über einen Thyristorsteller 3 gespeist Stromregler 11 liefert. Je nach der Einstellung (Wmwird 30 kel \1) des Zugeinstellpotentiometers 16 lassen sich

Zur Vorgabe des Drehzahlsollwertes für die somit Züge bestimmter Größe während des Wickel-Gleichstrommaschine 1 dient ein Sollwertgeber 10, Vorganges konstant halten.

dessen Sollwert über einen an sich bekannten Hoch- Häufig ist es jedoch erwünscht, den Zug wahrend

laufintegrator 9 einem Drehzahlregler 8 zugeführt des Wickelvorganges zu verändern. Hierzu wird bei wird, der seinen Drehzahlistwert aus einer mit der 35 der vorliegenden Schaltung dem für den Zug repra-Maschine 1 gekuppelten Tachometermaschine 26 er- sentativen Wert k noch eine Korrekturgroße zugehält. Das Ausgangssignal des Drehzahlreglers 8 dient fügt, die aus Bahngeschwindigkeit und Wicklerdrenals Fuhrungsgröße für einen Stromregler 7, der sei- zahl gebildet wird. Hierbei soll die Bedingung gelten, nen Istwert aus einem im Ankerstromkreis liegenden daß der Zug mit zunehmendem Wickeldurchmesser Stromwandler 28 erhält. Das Ausgangssignal des 40 linear abnimmt.

Stromreglers 7 liefert das Steuersignal für den Steuer- Zu diesem Zweck ist eine Rechenschaltung< u

satz 5, der seinerseits die entsprechenden Zünd- vorgesehen, die aus Multiplizierglied 24 und verimpulse für das Thyristorstellglied 4 liefert. Der da- stärker 23 besteht. Hierbei wird der Multiplizierbaubei zwischen Drehzahlregler 8 und Sollwertgeber 10 stein 24 in die Rückführung des Verstärkers ZJ gevorgesehene Hochlaufintegrator 9 dient dazu, plötz- 45 schaltet. Das Ausgangssignal/1 des Verstärkers ZJ liehe Sollwertänderungen, also Sollwertsprünge, wie wird damit im Multiplizierbaustein 24 mit dem drohne z.B. beim Anfahrvorgang auftreten können, in zahlanalogen Signal η der TachomaschineZ rnultifür die Maschine geeignete Sollwertänderungen um- püriert. An den Eingang des Verstärkers 23 wird die zuformen der Bahngeschwindigkeit V proportionale Spannung

Soll die Zugkraft in der Wickelbahn 30 während so gelegt. Damit ergibt sich die Rechenfunktion der Zunahme des Wickeldurchmessers D nach einer

hyperbolischen Funktion abnehmen, so muß - wie Verstärkerausgangssignal Aa-.

eingangs erläutert — der Ankerstrom I_A (Moment) 5 5 e _n

der Gleichstrommaschine 2 konstant gehalten werden. Hierzu wird dem Stromregler 11 der Maschine 2 55 ν

von einem Mornentensollwertgeber 12 über ein ein- Da V ~ η · D gilt also: A ~ D —.

stellbares Potentiometer 13 und einen Schalter 14
der gewünschte Stromsollwert vorgegeben; der Tst-

wert wird von einem im Ankerstromkreis der Ma- Das Ausgangssignal A des Verstärkers 23 ist also

schine 2 liegenden Ankerstromwandler 27 geliefert. 60 ein Maß für den Durchmesser D des Wickels 32. Das Ausgangssignal des Stromreglers 11 steuert den Dieses Ausgangssignal wird über ein einstellbares Steuersätze und damit den Thyristorsteller3 so aus, Potentiometer (Winkel «2) und Schalter 21 gefuhrt daß der Ankerstrom in der Maschine 2 konstant und dazu benutzt, um die Zuggröße k während des bleibt. Wickelvorganges zu verringern. Die Gesamtregelung

Im Gegensatz zur Erfassung des Leistungsistwertes 65 arbeitet dabei nach der Gleichung

durch das Produkt ι ν

[Η l_A{U_A-I_AR_A)

Wie bereits erwähnt, lassen sich auf diese Weise durch entsprechende Einstellung der Potentiometer 20 und 16 Kennlinien beliebiger Steilheit ζ = /(D) einstellen.

Um bei Ausgleichsvorgängen die notwendige Beschleunigungsleistung ohne Beeinträchtigung der Wickelleistung vorzugeben, werden zwei entspre

chende Einblendungen vorgenommen. Von der Kippstufe 91 des Hochlaufintegrators 9 wird ein D-Anteil im Vorzeichensinn des Stromsollwertes über Leitung 29 dem Stromregler 11 zugeführt. Ferner wird dem Summierverstärker 33 vorzeichenrichtig ein D-Anteil aufgeschaltet, der vom Stromistwert subtrahiert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

eines Achswickehnotors aus den Größen Drehzahl,

Patentanspruch: Zugspannung, Bahngeschwindigkeit und Motorstrom

gebildet werden, durch eine zusätzliche Rechenschal-Einrichtung zum Regeln eines elektrischen tung den Verlauf der Zugspannung während des Auf-Achswickel-Gleichstromantriebes auf einen vom 5 wickelvorganges im voraus bestimmbar zu machen Wickeldurchmesser abhängigen Verlauf des Zuges (vgl. Zeitschrift »Industrial Electronics«, September in der Wickelbahn, mit einer den Antrieb steuern- 1968, S. 350 bis 354, insbesondere Bild 14 und 16 den Leistungsregelung, deren Istwert eine der samt zugehöriger Beschreibung). Leistung des Antriebes proportionale Größe und Die bekannte Schaltung ist dabei so getroffen, daß

deren Sollwert eine dem Produkt aus Wickelbahn- jo ein der gewünschten Zugspannung proportionales geschwindigkeit und gewünschtem Zug propor- elektrisches Signal mit einem dem Ankerstrom des tionale Größe ist, dadurch gekennzeich- Motors proportionalen Signal verglichen wird und net, daß einem auf den Ankerkreis des Antrie- abhängig davon die Ankerspannung des Motors gebes (2) einwirkenden Leistungsregler (15) ein in regelt wird und daß die Ankerspannung des Motors einem elektronischen \ Multiplikator (18) aus i_{5 m}it der Bahngeschwindigkeit verglichen wird und strom- und drehzahlproportionalen elektrischen abhängig davon das Motorfeld ausgesteuert wird. Größen gebildeter Leistungsistwert und ein eben- Das jeweils benötigte, vom Durchmesser des Wickels falls elektronisch aus gewünschtem Zug und n_near abhängige Zugspannungssignal wird dadurch Bahngeschwindigkeiten proportionalen Größen erzeugt, daß in einer elektromechanischen Brückengebildeter Leistungssollwert zufuhrbar ist, und 30 rechenschaitung ein Potentiometer für die gewünschte daß als Größe für den Zug (Z) die Differenz Anfangsspannung, ein Potentiometer für die gezwischen einer konstanten Spannung (A) und wünschte Endspannung und ein weiteres Potentioeinem einstellbaren Anteil (Winkel *2) eines _meter für den Durchmesser angeordnet wird, dessen Ausgangssignals (A) eines Verstärkers (23) dient, Abgriff entsprechend dem jeweiligen Durchmesser an dessen Eingang ein der Bahngeschwindig- as verschoben wird. Das dem Durchmesser proportiokeit (v) proportionales Signal liegt und in dessen nale Signal kann dabei durch eine weitere Potentio-Rückfühmng ein weiterer elektronischer Multi- meter-Sechenschaltung aus Regeldrehzahl und Bahnplikator (24) angeordnet ist, an dessen Eingängen geschwindigkeit ermittelt werden. In diesem Zusamdas Ausgangssignai des Verstärkers (23) und ein mcnhang sei erwähnt daß es zur Bildung eines dem der Drehzahl (n) des Antriebes proportionales 30 Durchmesser proportionalen Wertes auch rein elek-Signal anliegt. tronisch arbeitende Einrichtungen gibt, bei denen auf

digitale Weise aus entsprechenden Pulsfrequenzen

der Wickeldurchmesser bestimmt wird (vgl. deutsche

Auslegeschrift 1 241 895). Die am Abgriff des Durch-35 messerpotentiometers abnehmbare Spannung dient

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung dann als Zugsollwert für die Regelung, zum Regeln eines elektrischen Achswickel-Gleich- Bei dieser vorbekannten Schaltung arbeitet die

Stromantriebes auf einen vom Wickeldurchmesser Regelung über zwei Regelkreise, nämlich Feld- und abhängigen Verlauf des Zuges in der Wickelbahn, Ankerkreis, wobei die Multiplikationsfunktion, d. h. mit einer den Antrieb steuernden Leistungsregelung, 40 die Ermittlung der Leistung durch die Maschine zuderen Istwert eine der Leistung des Antriebes pro- stands kommt Diese Regelung ist an und für sich portionale Größe und deren Sollwert eine dem relativ ungenau; hinzu kommt noch die Ungenauig-Produkt aus Wickelbahngeschwindigkeit und ge- keit der Potentiometer-Rechenschaltungen. Ferner ist wünschtem Zug proportionale Größe ist' diese vorbekannte Schaltung infolge der elektro-

Bei elektrischen Achswickelantrieben, wie sie z. B. 45 mechanischen Bauteile relativ aufwendig und ctöfür Gewebeverstreckanlagen, Folienwickler od. dgl. rungsanfällig.

verwendet werden, ist es bereits bekannt, den Anker- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht

strom oder das Drehmoment der Gleichstrom- darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art maschine während des Aufwickelvorganges konstant so auszubilden, daß ein entsprechend den Anfordezu halten. Man erhält hierdurch einen hyperbolischen 50 rungen des Wickelvorganges linear zu verändernder Verlauf der Zugspannung in der Warenbahn während echter Leistungssollwert auf einfache Weise durch des Aufwickelvorganges. elektronische Schaltungen mit hoher Genauigkeit

Es ist fernerhin auch bekannt, den Zug in einem analog gebildet werden kann.

Achswickler dadurch konstant zu halten, daß man Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

die dem elektrischen Wickelantrieb zugeführte Lei- 55 löst daß einem auf den Ankerkreis des Antriebes stung konstant hält. Der Istwert der Leistung kann einwirkenden Leistungsregler ein in einem elektrodabei aus dem Produk*. von Ankerspannung Ua und nischen Multiplikator aus strom- und drehzahlpro-Ankerstrom la ermittelt werden; der verlangte Lei- portionalen elektrischen Größen gebildeter Leistungsstungssollwert ist dann gleich dem Produkt aus Zug istwert und ein ebenfalls elektronisch aus gewünsch-Z · Bahngeschwindigkeit V. Es gilt also die Regel- 60 ten Zug- und Bahngeschwindigkeiten proportionalen bedingung Z · V δ l_A (Ua-IaRa), wobei R_A den Größen gebildeter Leistungssollwert zuführbar ist, Ankerwiderstand der Gleichstrommaschine bedeutet. und daß als Größe für den Zug die Differenz zwi-Aus technologischen Gründen wird nun heute sehen einer konstanten Spannung und einem einstellhäufig verlangt, daß der Zug in der Bahn während baren Anteil eines Ausgangssignals eines Verstärkers des Wickelvorganges — also in Abhängigkeit vom 63 dient, an dessen Eingang ein der Bahngeschwindig-Wickeldurchmesser — veränderbar sein soll. keit proportionales Signal liegt und in dessen Rück-

Es ist bereits bekannt, bei einer Einrichtung, bei führung ein weiterer elektronischer Multiplikator der die Soll- und Istwerie für eine Leistungsregelung angeordnet ist, an dessen Eingängen das Ausgangs-