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Gleichlaufregelung auf Mehrmotoren-Antrieben Die Erfindung bezieht
sich auf eine Gleichlaufregelung von elektrischen Mehrmotoren-Antrieben, vorzugsweise
von fremderregten Gleichstrommotoren, welche eine gemeinsame Drehzahl-Führungsgröße,
jedoch jedem Motor getrennt zugeordnet eine Drehzahlmeßeinrichtung, einen Drehzahlregler
mit frequenzabhängigem Gegenkopplungs-Widerstand und eine Ankerstrombegrenzungseinrichtung
aufweist.
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Zur Rogelung der Drehzahl elektrischer Antriebe, vorzugsweise mit
fremderregter Gleichstrommaschine, ist es üblich de Regelkreis für die Drehzahl
eine Regelung des Ankerstroms als inneren Regelkreis zu unterlagern. Dieses Verfahren
bietet neben den Gewinn ar. Stabilität die Möglichkeit, den begrenzten Verstellbereich
des Drehzahl-Regelverstärkers zur Begrenzung des Ankerstroms auszunutzen.
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der Figur 1 der Zeichnung soll das bekannte Verfahren erläutert werden.
Es bezeichnet 1 den zu regelnden Antriebswsvor, 2 das Drehzahlmeßglied, 3 den Drehzahlregler(mit
31 Regelverstärker, 32, 33 Eingangswiderständen, 34 frequenzabhängiger
Gegenkopplung),
4 das Strommeßglied, 5 den Stromregler (mit 51 Regelverstärker, 52, 53 Eingangswiderständen,
54 frequenzabhängiger Gegenkopplung) und 6 das Stellglied.
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Das Stellglied kann ein elektronisches Bauteil, ein rotierender Umformer
oder eine Kombination beider sein Die aus Stabilitätsgründen frequenzabhängigen
Gegenkopplungs-Widerstände 34 und 54 werden zur Erzielung des gewünschten proportional-integralen
Verhaltens überlicherweise, wie dargestellt, als R-C-Reihenschaltungen ausgeführt.
Durch geeignete Bemessung der Widerstände 52, 53 wird erreicht, daß der Höchstwert
der Ausgangsspannung des Regelverstärkers 31 gerade dem zulässigen Höchstwert des
Ankerstromes entspricht.
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Es ist weiterhin bekannt und üblich, das Verfahren auf Gruppen mehrerer
Motoren zu erweitern, wobei alle Motoren der Gruppe von einem Sollwert als gemeinsamer
Drehzahl-Führungsgröße beaufschlagt werden. Diese Erweiterung des Verfahrens ist
in Figur 1 als Abgang II zu einem nicht dargestellten Antrieb II, welcher in gleicher.Weise
wie der Antrieb I aufgebaut ist angedeutet.
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Wenn die Aufgabe besteht, alle Motoren der Gruppe auf gleiche oder
verhaltnisgleiche Drehzahl zu regeln und dabei mit mechanischer Oberlastung gerechnet
werden muß, so weist das bekannte Verfahren den schwerwiegenden Mangel auf, daß
bei mechanischer Überlastung eines Motors dieser zwar elektrisch gescbitzt, aber
infolge des begrenzten elektrischen Moments der Gleichlauf der Gruppe gestört wird,
da der überlastete, mit renzstroa laufende Motor an Drehzahl verliert. Diese
Störung
des Gleichlaufs führt meist zu einer Beeinträchtigung der Q alität des erzeugten
Produktes und kann darüber hinaus die meckanische Zerstörung der Arbeitsmaschine
zur Folge haben.
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Diese Gefahr läßt sich durch ein weiteres bekanntes Verfahren vermeiden,
das darin besteht, die Motoren der Gruppen ankerseitig parallel zu schalten und
den durch eine Größtwert-Auswahl erhaltenen jeweils höchsten Ankerstrom der Einzel-Motore
dem Stromregler der Gruppe als Istwert zuzuführen. Bei diesem Verfahren geht jedoch
die Möglichkeit der Einzel-Drehzahl-Regelung verloren, und durch unterschiedliche
Belastung der Einzel-Motore kann es wiederum zu technologisch untragbaren Unterschieaen
der Einzel-Drehzahlen kommen.
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Ein weiteres bekanntes Verfahren versucht, diesen letztgenannten Mangel
durch Einzel-Regelung der Erregerströme und damit der magnetischen Kraftflüsse der
Motoren auszugleichen; damit wird aber lediglich der ursprungliche gefährliche Zustand
wieder hergestellt, indem durch die Uberlastung einzelner Motore zwar die gemeinsame
Ankerspannung vermindert wird, aber durch die Möglichkeit der Feld-Einzelregelung
den nicht überlasteten Motoren er Gruppe die Möglichkeit gegeben ist, durch Schwächung
ihrer Felder die Soll-Drehzahl zu halten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichlaufregelung
eben, welche es unter Beibehaltung der Einzel-Regelung es Prinzip der Anekrstrombegrenzung
gestattet, den Gleichlauf sämtlicher Motoren unabhängig von der Höhe der z£cliarischen
Belastung der einzelnen Motore aufrechtzuerhalten.
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Diese aufgabe wird gemäß der Erfindung für eine Gleichlaufregelung
er eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß bei jedem der Drehzahlregler parallel
zum Gegenkopplungs-Widerstand ein erst bei Erreichen des zulässigen Ankerstrom-Grenzwertes
wirksa werdender zusätzlicher Gegenkopplungspfad geschaltet ist, dessen Ausgangssignal
außer dem eigenen auch allen übrigen Drehzahlreglern zugeführt ist und welcher aus
Verstärkurbausteir-er aufgebaut ist, die insgesamt so bemessen sind, daß er Stromsollwert
unabhängig von der Höhe der Regelabweichung der Drehzahl konstant gehalten ist.
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Die Verstärkerbausteine des zusätzlichen Gegenkopplungspfades sind
in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung rein ohmisch beschaltet.
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Dadurch daß die Gesamtverstärkung über den Gegenkopplungspfad so hoch
ist, daß die Ausgangsspannung des Drehzahl-Regelverstärkers den Ansprechwert des
Gegenkopplungspfades praktisch nicht überschreitet, wird erreicht, daß bei einer
Überlastung des Mehrmotoren-Antriebs der jeweils am stärksten überlastete Motor
die Führung übernimmt und die Drehzahlen aller Motoren af die Drehzahl dieses Motors
vermindert werden. Der Gleichlauf bleibt aber dabei stets, erforderlichenfalls sogar
bis zum Stillstand aller Motoren, erhalten.
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Anhand eines in der Figur 2 der Zeichnung im Prinzip dargestellten
Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden naser beschrieben werden. Es
bedeuten zusätzlich zu den bereits mit der Figur 1 erläuterten Bezifferungen: ?
den zusätzlichen Gegenkopplungspfad, bestehend aus
71, 72, 73: den
Verstärkerbausteinen, 711, 712, 721, 722, 731, 732 : den Eingangswiderständen der
Verstärkerbausteine, 713, 723, 733 : den Gegenkopplungs-Widerständen der Verstärkerbausteine,
35, 36 : den Ankopplungswiderständen an den eigenen und die fremden Drehzahl-Regelverstärker
31.
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Neben dem betrachteten Antrieb I ist ein Teil des Antriebs II stellvertretend
für alle weiteren Antriebe dargestellt, soweit dies zum Verstandnis der Wirkungsweise
erforderlich ist. Bauteile gleicher Funktion sind mit denselben Ziffern versehen.
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Die e Verstärker 71 (72) erhalten über die Widerstände 712 (722) einer
positiven (negativen) Eingangsstrom, der die Ausgänge bis an die negative (positive)
Endlage aussteuert. Diese Sridlage ist durch die Halbleiterdioden im Gegenkopplungszweig
auf - (+) 0,2...0,5 V, d.h. praktisch 0 V, festgelegt. Der Verstärker 73 erhält
den Mittelwert dieser Schwellwerte unterschiedlicher Polarität, d.h. sehr genau
0 V. Der gesamte Zweig 7 ist zunächst wirkungslos.
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erreicht die Ausgangsspannung des Drehzahl-Regelverstärkers 31 den
positiven (negativen) Ansprechwert, was gleichbedeutend damit ist, daß im Anker
des Motors der zugelassene Grenzstrom fließt, so kehrt infolge geeigneter Bemessung
der Widerstände 721 (711) er Eingangsstrom des Verstärkerbausteins 72 (71) seine
Vorzeichen um und der Ausgang des Verstärkerbausteins 71 (71) rückt von der Endlage
O V ab ins Negative (Positive).
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Damit erhält der Verstärkerbaustein 73 ein negatives (positives) Eingangssignal
und wird seinerseits positiv (negativ) im Ausgang.
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Dieses Ausgangssignal vom Verstärkerbaustein 73 wird über den Ank'opplungswiderstand
35 dem Regelverstärker 31 eingekoppelt und bewirkt, wegen der hohen Verstärkung
des zusävzlichen Gegenkopplungspfades 7,,ein Verharren der susgangsspannung des
Drehzahlregel-Verstärkers 31 in der Nähe des tasprechwertes. Beträgt die Verstärkung
des Gegenkopplungspfades 7 beispielsweise 100, so steigt der Ankerstrom zwischen
der Nenndrehzahl und Stillstand um 1 %. In jedem Fall muß der gesamte Sollwert,
der über den Eingangswiderstand 32 zugeführt wird, durch das Ausgangssignal des
Verstärkerbausteins 73 kompensiert werden. Da alle anderen Regler über die Ankopplungswiderstände
36 das gleiche Signal erhalten, wird auch den anderen Reglern der Sollwert weggenommen,
und die gesamte Gruppe bleibt Gleichlauf, notfalls bis zum Stillstand. Die Kleben
74 und 75 dienen dazu, in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung den zunächst
konstanten, durch den Eingangswiderstand 712 (722) vorgeschriebenen Sollwert des
Grenzstromes in Abahängigkeit von anderen Betriebsgrößen, wie z.B. Drehzahl, Drehrichtung,
Ankerspannung usw., zu beeinflussen.
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Außer in dem beschriebenen Fall der mechanischen Cberlastung in Motorbetrieb
wird durch die Erfindung der Gleichlauf auch dann aufrechterhalten, wenn beim Abbremsen
der Gruppe die Motoren generatorisch arbeiten und dabei von einzelnen Motoren der
möglicherweise verminderte Grenzwert des Bremsstromes erreicht wird.
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6 Seiten Beschreibung 3 Patentansprüche 2 Blatt Zeichnungen mit 2
Figuren