DE2323100B2 - Gleichlaufregelung von Mehrmotoren-Antrieben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Gleichlaufregelung der Elektromotoren - vorzu||sweise fremderregter Gleichstrommotoren - eines Mehrmotoren-Antriebes entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Gleichlaufregelung ist aus »Technische Mitteilungen AEG-Telefunken« 58 (1968) 8,Seiten 467 bis 471 bekannt,

Zur Regelung der Drehzahl elektrischer Antriebe, vorzugsweise mit fremderregter Gleichstrommiaschine, ist es danach üblich, dem Regelkreis für die Drehzahl eine Regelung des Ankerstromes als inneren Regelkreis zu unterlagern. Dieses Verfahren bienet neben dem Gewinn an Stabilität die Möglichkeit, den begrenzten Verstellbereich des DrehzahlregelversUlrkers zur Begrenzung des Ankerstromes auszunutzen.

Anhand der Fig. 1 der Zeichnung soll das bekannte Verfahren erläutert werden. Es bezeichnet 1 den zu regelnden Antriebsmotor, 2 das Drehzahlmeßglied, den Drehzahlregler (mit 31 Regelverstärker, 32, ;)3 Eingangswiderständen, 34 frequenzabhängiger Gegenkopplung), 4 das Strommeßglied, S den Stromregler (mit Sl Regelverstärker, 52, S3 Eingangswiderständen, 54 frequenzabhängiger Gegenkopplung) und das Stellglied.

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 proportionalintegralen Verhaltens üblicherweise, wie dargestellt, als R-C-Reihenschaltungen ausgeführt. Durch geeignete Bemessung der Widerstände 52, 53 wird erreicht, daß der Höchstwert der Ausgangsspannung des Rt gelverstärkers 31 gerade dem zulässigen Höchstwert des Ankerstromes entspricht.

Es ist weiterhin durch die genannte Literaturstelle bekannt und üblich, das Verfahren auf Gruppen mehrerer Motoren zu erweitern, wobei alle Motoren der Gruppe von einem Sollwert als gemeinsamer Drehzahlführungsgröße beaufschlagt werden. Diese Erweiterung des Verfahrens ist in Fig. J als Abgang II zu einem nicht dargestellten Antrieb II, welcher in gleicher Weise wie der Antrieb I aufgebaut ist, angedeutet.

Wenn die Aufgabe besteht, alle Motoren der Gruppe auf gleiche oder verhältnisgleiche Drehzahl zu regeln und dabei mit mechanischer Überlastung gerechnet werden muß, so weist das bekannte Verfahren den schwerwiegenden Mangel auf, daß bei mechanischer Überlastung eines Motors dieser zwar elektrisch geschützt, aber infolge des begrenzten elektrischen Moments der Gleichlauf der Gruppe gestört wird, da der überlastete, mit Grenzstrom laufende Motor an Drehzahl verliert. Diese Störung des Gleichlaufs führt insist zu einer Beeinträchtigung der Qualität des erzeugten Produktes und kann darüber hinaus die mechanische Zerstörung der Arbeitsmaschine zur Folge haben.

Diese Gefahr läßt sich durch ein weiteres, aus der DE-OS 2024549 bekanntes Verfahren vermeiden, das darin besteht, die Motoren der Gruppe ankerseitig parallel zu schalten und den durch eine Größtwertauswahl erhaltenen jeweils höchsten Ankerstrom der EinzelmotoredemStromreglcrderürjppe als Istwert zuzuführen. Bei diesem Verfahren geht jedoch die Möglichkeit der Einzeldrehzahlregelung verloren, und durch unterschiedliche Belastung der Einzelmotore kann es wiederum zu technologisch untragbaren Unterschieden der Einzeldrehzahlen kommen.

Ein weiteres, durch die DE-PS 1513 627 bekanntes Verfahren versucht, diesen letztgenannten Mangel durch Einzelregelung der Erregerströme und damit der magnetischen Kraftflüsse der Motoren auszugleichen; damit wird aber lediglich der ursprüngliche gefährliche Zustand wieder hergestellt, indem durch die Überlastung einzelner Motore zwar die gemeinsame Ankerspahnung vermindert wird, aber durch die Möglichkeit der Feldeinzelregelung den nicht überlasteten Motoren der Gruppe die Möglichkeit gegeben ist, durch Schwächung ihrer Felder die Solldrehzahl zu erhalten.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichlaufregelung anzugeben, welche es unter Beibehaltung der Einzelregelung und des Prinzips der Ankerstrombegrenzung gestattet, den Gleichlauf sämtlicher Motoren unabhängig von der Höhe der mechanischen Belastung der einzelnen Motore aufrechtzuerhalten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung für eine Anordnung zur Gleichlaufregelung der eingangs angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in

den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Dadurch, daß die Gesamtverstärkung über den Gegenkopplungspfad so hoch ist, daß die Ausgangsspannung des Drehzahlregelverstärkers den Ansprechwert des Gegenkopplungspfades praktisch nicht überschreitet, wird erreicht, daß bei einer Überlastung des Mehrmotoren-Antriebes der jeweils am stärksten überlastete Motor die Führung übernimmt und die Drehzahlen aller Motoren auf die Drehzahl dieses Motors vermindert werden.

Der Gleichlauf bleibt aber dabei stets, erforderlichenfalls sogar bis zum Stillstand aller Motoren, erhalten.

Anhand eines in der Fig. 2 der Zeichnung im Prinzip dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden näher beschrieben werden. Es bedeuten zusätzlich zu den bereits mit der Fig. 1 erläuterten Bezifferungen:

7 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 Anköpplungswiderständen an den eigenen und die fremden Drehzahl-Regelverstärker 31.

Neben dem betrachteten Antrieb I ist ein Teil des Antriebs II stellvertretend für alle weiteren Antriebe dargestellt, soweit dies zum Verständnis der Wirkungsweise erforderlich ist. Bauteile gleicher Funktion sind mit denselben Ziffern versehen.

Die Verstärker 71 (72) erhalten über die Widerstände 712 (722) einen positiven (negativen) Eingangsstrom, der die Ausgänge bis an die negative (positive) Endlage aussteuert. Diese Endlage 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.

Erreicht die Ausgangsspannung des Drehzahl-Regelverstärkers 31 den positiven (negativen) Ansprechwert, das gleichbedeutend damit ist, daß im Anker des Motors der zugelassene Grenzstrom fließt, so kehrt infolge geeigneter Bemessung der Widerstände 721 (711) der Eingangsstrom des Verstärkerbausteins 72 (71) seine Vorzeichen um und der Ausgang des Verstärkerbausteins 72 (71) rückt von der Endlage 0 V ab ins Negative (Positive). Damit erhält der Verstärkerbaustein 73 ein negatives (positives) Eingangssignal und wird seinerseits positiv (negativ) im Ausgang.

Dieses Ausgangssignal vom Verstärkerbaustein 73 wird über den Ankopplungswiderstand 35 dem Regelverstärker 31 eingekoppelt und bewirkt, wegen der hohen Verstärkung des zusätzlichen Gegenkopplungspfades 7, ein Verharren der Ausgangsspannung des Drehzahlregel-Verstäirkers 31 in der Nähe des Ansprechwertes. Beträgt die Verstärkung des Gegenkopplungspfades 7 beispielsweise 100, so steigt der Ankerstrom zwischen der Nenndiviizahl und Stillstand um 1 %. In jedem FaLI muß der gestalte Sollwert, der über den Eingangswiderstand 32 zugeführt wird, durch das Ausgangssignal des Verstärkerbausteins 73 kompensiert werden. Da alle anderen Regler über die Ankopp'ungswiderstände 36 das gleiche Signal erhalten, wird auch den anderen Reglern der Sollwert weggenommen, und die gesamte Gruppe bleibt im Gleichlauf, notfalls bis zum Stillstand. Die Klemmen 74 und 75 dienen dazu, in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung den zunächst konstanten, durch den Eingangswiderstand 712 (722) vorgeschriebenen Sollwert des Grenzstromes in Abhängigkeit von anderen Betriebsgrößen, wie z. B. Drehzahl, Drehrichtung, Ankerspannung usw.. zu beeinflussen.

Außer in dem beschriebenen Fall der mechanischen Überlastung im Motorbetrieb wird durch die Erfindung der Gleichlauf auch dann aufrechterhalten, wenn beim Abbremsen der Gruppe die Motoren gen&ratorisch arbeiten und dabei von einzelnen Motoren der möglicherweise verminderte Grenzwert des Bremsstron.es erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Gleichlaufregelung der Elektromotoren — vorzugsweise fremderregter deichstrommotoren — eines Mehrmotorenantriebs, mit einer gemeinsamen Drehzahlführungsgröße, die einer jedem der Motoren zugeordneten Drehzahlregeleinrichtung mit überlagerter AnkerstroEiregelung, bestehend aus einer Drehzahlmeßeinrichtung, einem Drehzahlregler mit frequenzabhängigem Gegenkopplungs-Widerstandszweig und Ausgangsankerstrombegrenzungseinrichtung, zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Drehzahlregler (3), parallel zu seinem Gegenkopplungs-Widerstandszweig (34), ein erst bei Erreichen des zulässigen Ankerstromgrenzwertes wirksam werdender zusätzlicher, aus Verstärkerbausteinen (71,72,73) aufgebauter Gegenkopplungspfad (">) geschaltet ist, der insgesamt so bemessen ist, daß das den AnkerstromsoHwert bildende Ausgangssignal des Drehzahlreglers unabhängig von der Größe der Drehzahlregelabweichung konstant gehalten ist, und daß das Ausgangssignal des zusätzlichen Gegenkopplungspfades auch allen anderen Drehzahlreglern (3) eingangsseitig zugeführt ist.

2. Anordnung zur Gleichlaufregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerstromgrenzwert in Abhängigkeit von den !Betriebsgrößen drehzahl, Ankerspannung, Erregerstrom und Richtung des Ener,<neflusses veränderlich einstellbar ist.

3. Gleichlaufregelung nach e«nem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerbausteine (71,72,73) des zusätzlichen Gegenkopplungspfades (7) rein ohmisch beschältet sind.