DE2326239B2

DE2326239B2 - Anordnung zur erzeugung einer drehzahlabhaengigen gleichspannung ohne restwelligkeit

Info

Publication number: DE2326239B2
Application number: DE19732326239
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl.-Ing. 7823 Bonndorf Vacek
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1973-05-23
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1977-06-23
Also published as: US3893014A; DE2326239A1; IT1012712B; CH570623A5; NL7406790A

Description

Die Anmeldung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung einer drehzahlabhängigen Gleichspannung. Derartige Anordnungen werden beispielsweise für die Drehzahlregelung von elektromotorischen Antrieben benötigt, wobei die drehzahlabhängige Regelgleichspannung als Istwert bei der Regelung verwendet wird.

Es ist bekannt, für die Erzeugung der drehzahlabhängigen Regelgleichspannung einen Wechselspannungstachogenerator zu verwenden, dessen umlaufendes Teil mit dem in der Drehzahl zu regelnden Antrieb gekoppelt und dessen in der Frequenz und Amplitude drehzahlabhängige Ausgangswechselspannung gleichgerichtet ist. In bekannter Weise entsteht bei der Gleichrichtung dieser Ausgangswechselspannung — wie bei der Gleichrichtung einer jeden Wechselspannung — nicht nur die gewünschte Gleichspannung, sondern auch eine dieser überlagerte Wechselspannung, welche auch als Brummspannung bezeichnet wird. Es ist zwar bekannt, die erzeugte Gleichspannung in an sich bekannter Weise durch LC- bzw. RC-Siebglieder weitgehend zu glätten, jedoch ist die vollkommene Glättung — wenn überhaupt — nur mit erheblichen Mitteln möglich, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen.

Das Vorhandensein einer Restwelligkeit in der Regelgleichspannung hat zunächst den Nachteil, daß die überlagerte, mehr oder minder hohe Wechselspannung als Störsignal selbst auf den Regelkreis einwirkt und die Regelung verfälschen kann. Etwa vorhandene LC- bzw. RC-Siebglieder weisen außerdem den Nachteil auf, daß durch sie eine Zeitkonstante in den Regelkreis eingefügt ist. Insbesondere bei niedrigen Drehzahlen macht sich diese Zeitkonstante sehr störend bemerkbar, so daß für die Anwendung der bekannten Anordnungen mit Siebgliedern bei der Drehzahlregelung eine Grenze bei niedrigen Drehzahlen gegeben ist. 6c

Es ist auch eine andere Vorrichtung bekannt, mit der eine drelizahl&bhängige Gleichspannung von einem Wechselspannungsgenerator erzeugt wird, dessen Ausgangswechselspannung gleichgerichtet wird (DT-AS 11 83 725). Bei dieser bekannten Vorrichtung sind mit dem die wellige Gleichspannung erzeugenden Tachogenerator mehrere Wechselspannungsgeneratoren gekoppelt, von denen jeder eine oder mehrere Wechselspannungen erzeugt, die derart umgeformt werden, daß sie jeweils eine Oberwelle der welligen Gleichspannung kompensieren. Für jede Oberwelle, die kompensiert werden soll, ist somit ein Wechselspannungsgenerator erforderlich, so daß die Zahl der Zusatzmaschinen beliebig groß sein kann.

Diese bekannte Vorrichtung ist sehr aufwendig, welches ihre Anwendungsmöglichkeit stark einschränkt

Der Anmeldung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine weniger aufwendige Anordnung zur Erzeugung einer drehzahlabhängigen Regelgleichspannung ohne Restwelligkeit und zusätzliche Zeitkonstante anzugeben, welche mittels Wechselspannungsgeneratoren, deren Ausgangsweciiselspannung gleichgerichtet ist, erzeugt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei Wechselspannungsgeneratoren derart miteinander gekoppelt sind, daß die gleichgerichteten Wechselspannungen frequenz- und phasensynchron sind und addiert werden, so daß ihre Summe eine Steucrgleichspannung ohne Restwelligkeit ergibt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden als Wechselspannungsgeneratcren umlaufende Wechsektromgeneratoren verwendet, von denen der eine tine Zweiphasenstatorwicklung und einen zweipoligen Permanentmagnetläufer und der andere einen Einphasenstator und einen vierpoligen Permanentmagnetläufer besitzt, und die Läufer derart starr miteinander gekoppelt sind, daß die Maximalwerte der in beiden Generatoren induzierten Spannungen zum gleichen Zeitpunkt erreicht werden.

Weitere Einzelheiten und andere mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Entstehen der Brummspannung bei einem Dreiphasenwechselspannungsgenerator mit gleichgerichteter Ausgangsspannung,

Fig.2 die Schaltungsanordnung der neuen Anordnung und

Fig.3 die Ausgangsspannungen der Wechselspannungsgeneratoren A und B gemäß Fig.2 und das Entstehen der Gleichspannung.

F i g. 1 zeigt die Ausgangsspannung eines Wechselspannungstachogenerators, der eine dreiphasige Statorwicklung und einen zweipoligen Permanentmagnetläufer besitzt, nach Doppelweggleichrichtung. Es entsteht eine Gleichspannung U, der die Wechselspannung u_Hr überlagert ist. Die überlagerte Wechselspannung u_Br. ist trotz einer gegebenenfalls vorgenommenen Siebung mehr oder minder hoch, wodurch sich die bereits erwähnten Nachteile ergeben.

Aus F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Anordnung zur Erzeugung einer Regelgleichspannung ersichtlich. Sie besteht aus dem Wechselspannungsgenerator A mit einer Zweiphasen-Statorwicklung und einem zweipoligen Permanentmagnetläufer und dem Wechselspannungsgenerator B mit einer Einphasen-Statorwicklung und einem vierpoligen Permanentmagnetläufer. Die Ausgangswechselspannung des Generators A wirkt über Doppelweggleichrichter auf den Arbeitswiderstand Ra, an dem die Spannung u_A abfällt. Die Ausgangswechselspannung des Generators B wirkt über einen Doppelweggleichrichter auf den veränderlichen Arbeitswiderstand Rb, an dem die Spannung Ub abfällt.

Die Permanentmagnetläufer der Generatoren A und B sind mit dem Läufer des in der Drehzahl zu regelnden

Motors fest gekoppelt. Zwischen den Abgriff des Widerstandes Rh und den oberen Anschluß des Widerstandes Ra ist der Widerstand Rc geschaltet. An ihm fällt die Spannung u_L = u_A— u_flab.

In Fig.3 ist der Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannungen Ua und ub zum Vergleich übereinandergezeichnet. Durch die Wahl der entsprechenden Wechselspannungsgeneratoren und den richtig eingestellten Phasenwinkel zwischen den Läufern der Generatoren A und B ist sichergestellt, daß die Wechselspannungsanteile der Spannungen ua und Ub frequenz- und phasensynchron zueinander sind. Wenn dann am Widersland Äßdie Amplitude der Spannung üb derart eingestellt wird, daß u \ = u 2, dann ist, wie aus F i g. 3 ersichtlich Ul = Uu d. h. eine reine Gleichspannisng, welche als drehzahlabhängige Regelgleichspannung ohne Restwelligkeit verwendet wei Jen kann.

Nach dem aus Fi g. 3 ersichtlichen Prinzip arbeitende Anordnungen können auch in anderer Weise als die Generatoren A und S in Fig. 2 aufgebaut sein. Wenn beim Generator B an der Einphasenstatorwickiung festgehalten wird, dann sind als Generator A alle Wechselstromgeneratoren mit einer m-phasigen Siatorwicklung und einem n-poligen Permanentmagnetläufer verwendbar, wenn die Polzahl des Permanentmagnetläufers des Generators Bm · η beträgt. Der Phasenwinkel zwischen den gleichnamigen Permanentmagnetpolen der Läufer der Generatoren A und B muß jeweils so eingestellt werden, daß die Maximalwerte der Spannungen Ua und Ue in Phase sind.

Anstelle des umlaufenden Wechselspannungsgenerators B kann aber auch ein elektronischer Wechselspannungsgenerator verwendet werden, dessen Frequenz drehzahlabhängig elektronisch geregelt wird.

In jedem Fall aber kann mit der neuen Anordnung eine Regelgleichspannung ohne Restwelligkeit und Zeitkonstante erzeugt werden.

Der technische Vorteil der neuen Anordnung zur Erzeugung einer Regelgleichspannung ist darin zu sehen, daß der Regelbereich der mit diesen Tachogeneratoren ausgerüsteten Motoren insbesondere zu niedrigen Drehzahlen hin vergrößert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

'i Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erzeugung einer drehzahlabhängigen Gleichspannung ohne Restwelligkeit mittels Wechselspannungsgeneratoren, deren Ausgangswechselspannungsgeneratoren derart miteinander gekoppelt sind, daß die gleichgerichteten Wechselspannungen frequenz- und phasensynchron sind, und addiert werden, so daß ihre Summe eine Regelgleichspannung ohne Restwelligkeit ergibt ι ο

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wechselspannungsgeneratoren umlaufende Wechselstromgeneratoren verwendet werden, von denen der eine (A) eme Zweiphasenstatorwicklung und einen zweipcügen Permanentmagneiläufer und der andere (B) eine Einphasenstatorwicklung und einen vierpoligen Permanentmagnetläufer besitzt, und die Läufer derart starr miteinander gekoppelt sind, daß die Maximalwerte der Ausgangsspannungen (ua, Ub) in Phase sind.