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Vorrichtung zur Regelung und Konstanterhaltung der Geschwindigkeit
einer Maschine. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung und
Konstanterhaltung der Geschwindigkeit einer Maschine.
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Es ist bekannt, die Geschwindigkeit einer Maschine unter Verwendung
einer Leitfrequenz zu regeln, welche von einer besonderen Stromquelle geliefert
wird. Diese Regelmaschine und die zu regelnde Maschine (oder ein mit der zu regelnden
Maschine verbundener Wechselstromerzeuger) sind so verbunden, daß eine Differentialwirkung
auf ein Relais herbeigeführt wird.
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Insbesondere ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Regelungsstromquelle
einen Mehrphasenstrom von der gewünschten Frequenz in den Stator einer Maschine
liefert, deren Rotor vom Hauptmotor angetrieben wird. Der Rotor sendet in ein Relais
einen Strom, dcssen Frequenz dem Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Hauptmotor
und der Regelungsmaschine proportional ist. Dieser Strom entsteht durch die Relativbewegung
des umlaufenden magnetischen Feldes, das von den dem Stator der Maschine zugeführten
Strömen hervorgerufen wird. Das im Rotor erzeugte Potential ist ebenfalls dieser
Relativbewegung proportional, so daß die das Relais betätigende Leistung der Maschine
mit der relativen Geschwindigkeit fällt. Es besteht daher ein bestimmter relativer
Geschwindigkeitsunterschied, unterhalb dessen das Relais nicht arbeitet.
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Nach der Erfindung wird ein Relais benützt, das mit einer Wechselstromquelle
sowie einem Wechselstromerzeuger verbunden ist, der mit der zu regelnden Maschine
gekuppelt ist. Sobald die Geschwindigkeit der zu regelnden Maschine um einen noch
so geringen Betrag von der durch die Wechselstromquelle vorgeschriebenen Geschwindigkeit
abweicht, wird eine Regelungsvorrichtung in Tätigkeit gesetzt.
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Das Relais besteht aus einem Synchronoskop bekannter Bauart mit zwei
voneinander unabhängigen Wicklungen, die an zwei Wechselstromquellen angeschlossen
sind, und einem beweglichen Teil, der mit einer dem Unterschied der Frequenz der
Ströme in den Wicklungen proportionalen Geschwindigkeit umläuft, sowie einer von
dem beweglichen Glied durch eine Gleitkupplung angetriebenen Kontaktvorrichtung.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Die zu regelnde Maschine A ist mit einem kleinen Wechselstromerzeuger
B gekuppelt. Die Stromquelle D liefert Wechselstrom von sehr gleichmäßiger Wechselzahl.
Das Synchronoskoprelais C hat zwei voneinander unabhängige, mit dem Wechselstromerzeuger
Bund der Stromquelle D verbundene Wicklungen. Der Rotor E läuft mit einer Geschwindigkeit
gleich dem Unterschied der Frequenz der von dem Erzeuger B und der Stromquelle
D gelieferten Ströme. Sein Drehungssinn richtet sich danach, ob die Frequenz
des Stromes aus dem Erzeuger B größer oder geringer ist als die des Stromes aus
der Stromquelle D. Die
den voneinander unabhängigen Wichlungen des
Synchronoskops zugeführten Ströme erzeugen umlaufende Felder, doch ist dies nicht
wesentlich. Die an den Wechselstromerzeuger B angeschlossene Wicklung ist in zwei
Teile 1,1,11 und W= unterteilt, von denen der eine W' über einen induktiven Widerstand
S, des andere über einen induktionsfreien Widerstand R mit B verbunden ist. Durch
diese Wicklung wird ein Drehfeld erzeugt, während die an D liegende Wicklung W3
nur ein Wechselfeld zu erzeugen braucht. In diesem Fall kann der Rotor in Gestalt
eines Eisenankers ausgebildet werden, der in einer Spule umläuft und an beiden Enden
entgegengesetzt gerichtete eiserne Flügel E hat. Dies ist eine bekannte Form eines
Synchronoskops (vgl. die in der deutschen Patentschrift 137042 beschriebene Vorrichtung).
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Bei gleichen Frequenzen sucht die Reaktion zwischen dem umlaufenden
und dem wechselnden Feld den Rotor in einer bestimmten Lage zu erhalten. Sind die
Frequenzen aber verschieden, so läuft die Gleichgewichtslage des Rotors ständig
in einem oder dem anderen Sinne um, so daß der Rotor sich dreht. Bleiben die Ströme
in den Wicklungen konstant, so hängt das Drehmoment nur von der Verschiebung der
Felder und nicht von dem Frequenzunterschied der den Wicklungen zugeführten Ströme
ab. Sind die Frequenzen gleich, so nimmt eine Wicklung eine bestimmte Stellung gegenüber
der anderen ein. Ändert sich jetzt eine Frequenz um einen sehr geringen Betrag,
so ändert sich allmählich auch die relative Stellung der beiden Felder, und es entsteht
allmählich ein Drehmoment zwischen den Wicklungen, das zunimmt, bis die Felder etwa
go° voneinander abstehen oder bis der Widerstand gegen die Drehung des umlaufenden
Teils überwunden ist. Wenn auch der Frequenzunterschied der Wicklungen noch so gering
ist, stets steigt das Drehmoment allmählich, bis es das Relais in Gang setzen kann.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist im Vergleich zu der obengenannten bekannten
Vorrichtung sehr empfindlich. Bei letzterer ruft ein Unterschied in den Geschwindigkeiten
der beiden Maschinen eine elektromotorische Kraft hervor. Es gibt jedoch eine Grenze,
unterhalb deren das Relais bei dieser Vorrichtung nicht anspricht, d. h. die sich
ergebende elektromotorische Kraft wird zur Betätigung des Relais nicht genügen,
wenn der Unterschied der Geschwindigkeiten beider Maschinen sehr gering ist. Die
Vorrichtung nach der Erfindung dagegen wird stets arbeiten, da die Wirkung des Geschwindigkeitsunterschiedes
akkumulativ ist. Das Synchronoskop wird natürlich eine gewisse Zeit bis zur Betätigung
brauchen, die bei kleinem Geschwindigkeitsunterschied länger sein wird als bei großem
Geschwindigkeitsunterschied.
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Die Welle F des Rotors E ist durch eine Kupplung, beispielsweis° einen
Schleifring G, mit einem Hebel H verbunden, der so angeordnet ist, daß er, wenn
die Welle F in einem Sinne umläuft, beispielsweise gegen den Uhrzeiger, wie in der
Zeichnung angenommen, einen Strom durch Magnet I schließt. Wenn der Magnet erregt
wird, so schließt er einen Widerstand J im Feldstromkreis, z. B. des Elektromotors
K kurz, der in diesem Falle die Maschine A 'antreibt. Wenn diese zu schnell läuft,
so übersteigt die Frequenz des Stromwechslers B die von D, und der Rotor E läuft
infolgedessen mit einer Geschwindigkeit um, die sich mit dem Unterschied der Frequenzen
von B und D ändert. Wenn der Rotor beispielsweise gegen den Uhrzeiger
umläuft, so schließt der Hebel H die Kontakte X X
und damit den Strom
durch den Magneten I. Der Widerstand J wird kurzgeschlossen und Elektromotor K läuft
langsamer. Wenn die Maschine A zu langsam läuft, so dreht sich der Hebel H im umgekehrten
Sinne und schließt die Kontakte Y Y, wodurch der Widerstand J in den Feldstrom
des Elektromotors K geschaltet und der Motor beschleunigt wird.
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Die Reibung in der Kupplung G muß genügen, um den Hebel H zu betätigen,
darf aber nicht so groß sein, daß sie- die Drehung des Rotors E behindert, sondern
letztere vielmehr stets sicher dem aus - den den Wicklungen zugeführten Strömen
entstehenden resultierenden Feld folgen kann. Man kann mehrere Hebel H auf Welle
F anordnen, um verschiedene Regelungsgeschwindigkeiten zu erhalten. Als Antriebsmotor
kann auch ein anderer als ein Elektromotor dienen, dann ist die Regelungsvorrichtung
diesem anzupassen.
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Soll die Geschwindigkeit der geregelten Maschine sehr gleichförmig
sein, so muß die Stromquelle D sehr zuverlässig sein und konstante Frequenz liefern.
Irgendein -Wechselstromerzeuger kann verwendet werden, beispielsweise ein unabhängig
angetriebener Erzeuger oder ein vibrierender Stromunterbrecher. Sehr gut eignet
sich ein Vakuumventil von der Drei Elemente-Gattung.