DE342519C

DE342519C - Device for regulating electric motor drives

Info

Publication number: DE342519C
Application number: DE1919342519D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1919-03-21
Filing date: 1919-07-11
Publication date: 1921-10-20

Description

Einrichtung zur Regelung elektromotorischer Antriebe. Einrichtungen, die zur Drehzahleinstellung und Regelung bei Elektromotorantrieben dienen, sind mehrfach bekannt. Solche Einrichtungen zeigen z. B. die österreichischen Patente 3226o, 34954 und 76035. Die Regelung erfolgt dabei durch zwei Regelorgane, einerseits in Abhängigkeit von der Energie- oder Stromaufnahme und anderseits von der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors. Die Verwendung zweier Regelorgane, die getrennt auf die Schlupf- und Drehzahlrege'lwiderstände des Elektromotors wirken, hat nun grundsätzliche Nachteile, die unter Umständen die beabsichtige Wirkung in Frage stellen können.Device for controlling electromotive drives. Facilities, which are used for speed setting and control in electric motor drives known several times. Such facilities show z. B. the Austrian patents 3226o, 34954 and 76035. The regulation is carried out by two regulating organs, on the one hand depending on the energy or current consumption and on the other hand on the speed or engine speed. The use of two regulating organs, which are separate on the Slip and speed control resistances of the electric motor act, now has fundamental Disadvantages, which under certain circumstances can call into question the intended effect.

Ein Hauptnachteil dieser Einrichtungen liegt in der Schwierigkeit, die verschiedenen Kontaktgeber, die zur zeitgerechten Ein- und Ausschaltung der beiden getrennten Regelorgane dienen, befriedigend durchzubilden. Diese Kontaktgeber, die als Um- oder Ausschalter in Relaisbauart oder in anderer geeigneter Farm auszuführen sind, müssen einerseits sehr empfindlich, also mit tunlichst wenig Masse behaftet sein, um schon bei geringen Änderungen des Stroms und der Drehzahl des Hauptmotors anzusprechen; anderseits müssen-sie ziemlich kräftig ausgeführt werden, um die im allgemeinen nicht unerheblichen Ströme der Regelorgane im häufigen Wechsel ohne unzulässige Kontaktbeanspruchung schalten zu können. Diesen beiden sich widersprechenden Forderungen kann in befriedigendem Maße nur durch Zwischenrelais entsprochen, werden, die besondere hochempfindliche Vorrel'ais zur Steuerung erhalten. Die Anwendung einer Reihe von Vor- und Zwischenrelais bedingt aber eine Schaltun" «-elche die erforderliche Einfachheit missen läßt.A major disadvantage of these facilities is the difficulty in the various contactors that are used to switch the two separate regulatory bodies serve to train satisfactorily. These contactors, to be implemented as a changeover or off switch in relay design or in another suitable farm are, on the one hand, must be very sensitive, i.e. have as little mass as possible be able to with even small changes in the current and the speed of the main motor to address; on the other hand, they must be carried out fairly vigorously in order to achieve the im general not insignificant currents of the regulating organs in frequent change without to be able to switch impermissible contact stress. These two contradicting one another Requirements can only be met to a satisfactory extent by means of an intermediate relay, the special, highly sensitive pre-relays for control. The application a number of pre-relays and intermediate relays, however, require switching lacks the required simplicity.

Einen weiteren Nachteil bildet die Gefahr der zu weit reichenden Wirkung des Regelorgans in Abhängigkeit von der Energie oder Stromäufnahrne bei niederen Drehzahlen, bei welchen infolge der an und für sich größeren Widerstände -im Stromkreis des Hauptmotors, dessen Drehzahlabfälle, welche bei steigender Belastung vcen selbst eintreten, im allgemeinen ohnchi>> groß genug sind, um eine weitere Drehzahlerniedrigung durch das Regelorgan entbehrlich zu machen. Dieses Regelorgan kann unter Umständen den Hauptmotor bei niederer Drehzahl und vergrößerter Stromaufnahme bis zum Stillstand bringen, also sehr unerwünscht wirken.Another disadvantage is the risk of the effect being too far-reaching of the regulating organ depending on the energy or current consumption at lower Speeds at which as a result of the greater resistance in and of itself in the circuit of the main engine, its speed drops, which vcen itself with increasing load occur, generally wank >> are large enough to allow a further reduction in speed to make dispensable by the regulating body. This regulating body can under certain circumstances the main motor at low speed and increased power consumption until it comes to a standstill bring, so act very undesirable.

Alle diese Nachteile vermeidet die Einrichtung nach vorliegender Erfindung, bei der zur Einstellung und selbsttätigen Regelung der Drehzahl einerseits -und zur selbsttätigen Einstellung von Drehzahlabfällen in Abhängigkeit vom Hauptm:otorstrom (Leistung) anderseits nur ein einziges Regelorgan verwendet wird, dessen Stromkreis von Relais zweckmäßig gänzlich frei bleiben kann. Eine beispielsweise Ausführungsform einer solchen Einrichtung zeigt die Abb. i. Ein kleiner, von der Hauptmotorwelle angetriebener Gleichstromerzeuger g dient als Regler. Er speist den Betätigungsmotor m des Schlupfregelwiderstandes F. Seine Erregung wird mit Hilfe des Regelwiderstandes r verändert bzw. eingestellt. Bei der höchsten Drehzahl des Hauptmotors 1,1 hat dieser Widestand r seinen größten und der Schlupfwiderstand F seinen kleinsten Wert. Soll die Drehzahl des Motors M erniedrigt werden, so ist der Widerstand r zu verkleinern. Die Erregung der Dynamo g und daimit ihre Spannung und das Drehmoment des Motors rat steiäen dadurch. Das vergrößerte Drehmoment des Motors in überwiegt dann das entgegenwirkende, gleichbleibende, beispielsweise durch ein Gewicht -- gegebene Moment. Dadurch wird der Schlupfwiderstand so lange geändert bzw. vergrößert, bis durch Sinken der Hauptrnotordr ehzahl und damit der Spannung des Stromerzeugers g und des Drehtnomentes des Motors in ein neuer Gleichgewichtszustand hergestellt ist, bei dem der Hauptmotor 11 mit der entsprechenden niedrigeren Drehzahl läuft. Bei Ab,-#veichtingeri von der jeweils durch den Widerstand r eingestellten Grunddrehzahl des Hauptmotors 1T wird die Spannung der Dynamo g und damit (Jas Drehmoment des Motors in und der Schtupfwiderstand F so geändert, daß die Drehzahl des Hauptmotors wieder den eingestellten Wert erreicht. Durch Verwendung eines Gleichstromhauptschlußmotors ira, dessen Drehrn:oment sich mit seiner Klemmenspannung in weit höherem Maße als diese selbst ändert, werden kräftige Regelwirkungen erzielt.The device according to the present invention avoids all these disadvantages, in the setting and automatic control of the speed on the one hand -and for the automatic adjustment of speed drops depending on the main motor current (Power) on the other hand only a single control element is used, its circuit can expediently remain completely free of relays. One example An embodiment of such a device is shown in FIG. A small one from that Main motor shaft driven direct current generator g serves as a controller. He is dining the actuating motor m of the slip control resistor F. Its excitation is with the help of the rheostat r changed or adjusted. At the highest speed of the Main motor 1.1, this resistance r has its greatest and the slip resistance F its smallest value. If the speed of the motor M is to be reduced, then is decrease the resistance r. The excitation of the dynamo g and with it its tension and the torque of the motor rat increase thereby. The increased torque of the Motor in then outweighs the counteracting, constant, for example by a weight - given moment. This changes the slip resistance for so long or increased until the main motor speed drops and thus the voltage of the generator g and the torque of the engine in a new state of equilibrium is made, in which the main motor 11 with the corresponding lower speed runs. At Ab, - # veichtingeri from the one set by the resistance r The basic speed of the main motor 1T is the voltage of the dynamo g and thus (Yes torque of the motor in and the drag resistance F changed so that the speed of the main motor reaches the set value again. By using a direct current main circuit motor ira, the rotation of which is far greater with its terminal tension than changes this itself, powerful control effects are achieved.

Bei Überschreiten des zulässigen Hauptmotorstromes wird der Kontaktgeber k betätigt und dadurch der Regelwiderstand r kurzgeschlossen, so daß die Erregung des Stromerzeugers g und damit seine Spannung plötzlich größer werden. Infolge dieser Spannungssteigerung wird das Drehmoment des :Motors in soweit erhöht, daß es das Moment der Kraft Z überwiegt und auf den Schlupfwiderstand F im Sinne einer Drehzahlverminderung des Hauptmotors wirkt. Diese Wirkung kann durch geeignete Bemessung der Widerstände im Erregerstromkreis des Stromerzeugers g so stark gemacht werden, daß sie während des Schlupfvorganges die Drehzahlregelwirkung überwiegt. Hört die Überschreitung des. zulässigen Hiauptmotorstromes auf, so wird der Widerstand r durch Offnung des Kurzschließers K wieder eingeschaltet und die Einrichtung wieder als Drehzahlregler zur Geltung kommen. Bei höchster Grunddrehzahl des Hauptmotors 11, also bei größtem Widerstande im Erregerstromkreise der Maschine g, wirkt der Kurzschließer k beim Überschreiten des zulässigen Strcines am stärksten auf den Motor in. Mit der Verringerung der Grunddrehzahl des Motors 1I, also der Verkleinerung des Widerstandes r, nimmt diese Wirkung ab. Wird schließlich der Widerstand r zwecks Einstellung der niedersten Drehzahl kurzgeschlossen, so werden Dynamo g und Motor m durch Ansprechen des Relais k bei Überströmen überhaupt nicht mehr beeinflußt. Unerwünschte Schlupfeinstelllungen durch den Motor in hei ermäßigter Hauptmotordrehzahl werden also sicher vernnieden. Der Drehzahlregelbereich, in dein der Motor in zur Schlupfeinstellung in Abhängigkeit von der Strom- und Energie aufnahine herangezogen werden soll und rler zweckmäßig mit der Grunddrehzahl des Hauptmotors änderbar ist, kann durch einen Parallefwiderstand p in beliebigem hfaße eiiigescliränkt werden. Durch eine zwangläufige Verbindung der Widerstände r und p kann die Veränderung des Regelbereiches der Einrichtun; für die'Begrenzung der Stromaufnahme des Motors 17 gleichzeitig mit der Einstellung der Grunddrehzahl erzielt werden.If the permissible main motor current is exceeded, the contactor k actuated and thereby the rheostat r short-circuited, so that the excitation of the generator g and thus its voltage suddenly increase. As a result of this The increase in voltage increases the torque of the: motor to such an extent that it Moment of the force Z predominates and on the slip resistance F in the sense of a speed reduction of the main motor works. This effect can be achieved by appropriately dimensioning the resistances in the excitation circuit of the generator g are made so strong that they during of the slip process the speed control effect predominates. Hear the transgression of the permissible main motor current, the resistance r is increased by opening the Short-circuiter K switched on again and the device again as a speed controller come for retribution. At the highest basic speed of the main motor 11, that is, at the highest If there is resistance in the excitation circuit of the machine g, the short-circuiter k acts at Exceeding the permissible Strcines most severely on the engine. With the reduction the base speed of the motor 1I, i.e. the reduction in resistance r, increases this effect. Finally, the resistance r is used to set the lowest Speed short-circuited, so dynamo g and motor m are activated by the relay k is no longer influenced at all in the event of overcurrents. Unwanted slip settings by the engine in a hot, reduced main engine speed are therefore safely avoided. The speed control range in which the motor is dependent on the slip setting from the current and energy consumption should be used and more appropriate can be changed with the basic speed of the main motor, can be done by a parallel resistor p can be adjusted in arbitrary terms. Through an inevitable connection the resistances r and p can change the control range of the device; for the limitation of the current consumption of the motor 17 at the same time as the setting the base speed can be achieved.

Gemäß der Abb. a kann durch Verwendung eines geeigneten, vom Hauptmotorstrom beeinflußten Einstelhviderstandes e die Srhiupfwirkung auch vom Maß des Überschreitens des Hauptmotorstromes abhängig gemacht werden.According to Fig. A, by using a suitable, from the main motor current Adjustment resistance also influenced the cracking effect from the extent to which it was exceeded the main motor current can be made dependent.

Die Drehzahl- und Schlupfregeleinrichtung, die in der Abb. i in der Verwendung für einen Drelistre#masynchronmotor dargestellt ist, kann selbstverständlich auch bei Gleichstromznotoren oder Wechselstrom- bzw. Drehstromkonmnut.atormotoren verwendet werden. Auch die Regeleinrichtung selbst ist in ihrer Ausführung nicht auf eine bestimmte Stromart beschränkt. Statt der in der Abb. i angedeuteten Gleichstrommaschinen g und m können gemäß den Abb. 3 bis 5 auch Wechselstrom- oder Drehstrommasehinen angewendet werden. Die Erregung des Drehstrorrierzeugers d kann dabei entweder nach Abb. 3 von einer unabhängigen Stromquelle oder gemäß den Abb. q. und 5 von einem durch die Hauptmotorwelle angetriebenen Stromerzeuger s erregt werden. Die günstigsten elektrischen Verhältnisse für die Bemessung der Drehstrommaschinen d und a ergeben sich bei Anordnung nach Abb.5 mit einer von der Hauptmotorwelle angetriebenen Erregermaschine s und einem durch einen Hilfsmotor h mit gleichbleibender Drehzahl angetriebenen Stromerzeuger. Gemäß Abb.6 kann dieser Drehstromerzeuger d auch durch ein vom Hauptmotorstrom erzeugtes Drehfeld erregt werden; der Drehsinn dieses Feldes und der des vom Hauptmotor angetriebenen Läufers müssen dabei entgegengesetzt sein. Zur Einstellung der Grunddrehzahl dient bei der zuletzt genannten Anordnung ein Parallelwiderstand w.The speed and slip control device shown in Fig. I in the Use for a Drelistre # asynchronous motor is shown, of course also with DC or AC or three-phase converter motors be used. The control device itself is not designed either limited to a certain type of current. Instead of the DC machines indicated in Fig. I According to FIGS. 3 to 5, g and m can also be AC or three-phase phases be applied. The excitation of the three-phase generator d can either after Fig. 3 from an independent power source or according to Fig. Q. and 5 of one Generators driven by the main motor shaft are excited. The cheapest electrical conditions for the dimensioning of the three-phase machines d and a result 5 with an exciter driven by the main motor shaft s and one driven by an auxiliary motor h at a constant speed Power generator. According to Fig.6, this three-phase generator d can also be powered by one of the main motor current generated rotating field are excited; the direction of rotation of this field and that of the rotor driven by the main motor must be opposite. In the latter arrangement, a is used to set the basic speed Parallel resistance w.

Die im. vorstehenden beschriebene Drehzahl- und Schlupfregeleinrichtung kann auf verschiedene Art so ergänzt werden, daß sie neben den geschilderten Wirkungen auch die einer Begrenzung der niedersten Hauptmotordrehzahl ausübt. Ein A.usführungsl:eispiel einer geeigneten Ergänzung zeigt die Abb. r. Dort ist ein Relais b angegeben, das zufolge Speisung mit der Läuferspannung des Hauptmotors M von dessen Drehzahl abhäni,g ist. Bei zu tiefer Drehzahl, also zu hoher Läuferspannung, spricht das Relais b an und schwächt durch Einschalten eines Widerstandes v die Erregung des Strornerzetigers g und in weiterer Folge das Drehmoment des Motors m so weit, daß durch die überwiegende Wirkung der Kraft Z der Schlupf- und Drehzahlregel'widerstand F im Sinne einer Erhöhung der Hauptmotordrehzahl geändert wird.The in. speed and slip control device described above can be supplemented in various ways so that they are in addition to the effects described also exercise a limitation of the lowest main engine speed. A working example Fig. r shows a suitable addition. There is a relay b indicated, the according to the supply with the rotor voltage of the main motor M depending on its speed, g is. If the speed is too low, i.e. the rotor voltage is too high, relay b speaks and weakens the excitation of the current generator by switching on a resistor v g and subsequently the torque of the motor m so far that by the predominant Effect of the force Z of the slip and speed control resistance F in the sense of an increase the main engine speed is changed.

Im vorstehenden sind nur einige Ausführungsbeispiele der Erfindung für die Drehzahl- und Schlupfregeleinrichtung angegeben. Wesentlich für die Erfindung ist die Verwendung nur eines einzigen Reglers, der einerseits sowohl von Schwankungen der Drehzahl des Hauptmotors als auch anderseits und zwar zweckmäßig in einem von der jeweils eingestellten Grunddrehzahl abhängigen einstellbaren Maße von Überschreitungen des zugelassenen Hauptmotorstromes (Leistung) beeinflußt werden kann. Durch zusätzliche Einrichtungen kann die Unterschreitung einer bestimmten Drehzahl verhindert werden.The foregoing are just a few exemplary embodiments of the invention specified for the speed and slip control device. Essential to the invention is the use of only a single controller, the one hand from both fluctuations the speed of the main motor as well as on the other hand, and expediently in one of The adjustable amount of overshoot depending on the set basic speed the permitted main motor current (power) can be influenced. By additional Facilities can be prevented from falling below a certain speed.

Claims

PATENT-AN spRt1 cHE: i. Device for regulating electronically Drives (z. B. a main anotors 111), characterized in that a single Organ. (g) both for automatic control of the speed of the main motor and for automatic adjustment of its speed drop depending on its Energy absorption is used. z. Device according to claim i, characterized in that that an auxiliary machine (g) driven by the main engine (lII) is used as an organ, the control of the motor (M) takes place through their field or power change. 3. Device according to claim i and 2, characterized by one by the auxiliary (aschine (g) powered auxiliary motor (in,) or the like, e.g. B. Series engine, the control force of which changes to a greater extent than its cause. .4. Device according to claim i and 2, characterized in that the auxiliary machine (g) is automatic and such depending on the respective size of the current or the power of the main motor (11) it is regulated that the strength: the influencing of the regulating organ (g) at. Exceeding a prescribed main rotor current from the extent of this exceeding is made dependent, in that a setting resistor (e) as a parallel resistor is switched to the rheostat (r) of the auxiliary machine (g). 5. Set up after Claims i and 2, characterized by the compulsory connection of the resistors (p and y) for current limitation on the one hand and speed control on the other. G. Establishment according to claims i to 5, characterized by one of the rotor voltage of the main motor (1-T) influenced relay (b), which when a certain speed is exceeded of the main motor (1b7) an additional resistance (v) in the excitation circuit of the Auxiliary machine (g) switches on, whereby the slip and speed regulating resistance (F) of the main engine is changed so that the main engine is running at a higher speed runs.