DE366548C

DE366548C - Elektrisch synchrone Fernsteuerung

Info

Publication number: DE366548C
Application number: DEM74907D
Authority: DE
Original assignee: CARL MEYER DIPL ING
Current assignee: CARL MEYER DIPL ING
Publication date: 1923-01-08

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische synchrone Fernsteuerung, wie sie z. JB. bei Rudermaschinen zum Antrieb der Steuerorgane von Dampfrudermaschinen oder der Regler und Anlasser von elektrischen Rudermaschinen dienen kann, wo größere Kräfte absolut sicher und eindeutig übertragen werden müssen.

Die vorliegende Fernsteuerung stellt nun

ίο eine elektrische Synchronsteuerung dar, die in bezug auf sichere Einstellung und hohes Drehmoment Vorteile gegenüber den bislang bekannten Systemen bietet.

Die Anlage ist in beiliegender Zeichnung veranschaulicht. Abb. ι zeigt eine elektrische Ruderanlage mit der neuen Fernsteuerung des Reglers. Abb. 2 zeigt den Aufbau des Empfängers. Abb. 3 veranschaulicht das Zusammenwirken eines Drehstromstatorfeldes und

ao eines Einphasenrotorfeldes. Abb. 4 zeigt den Geber.

In Abb. ι wird der Rudermotor R, der hier als Elektromotor dargestellt ist, von dem Anlasser C gesteuert. Die Betätigung des Anlassers erfolgt nach der neuen Fernsteuerung vom Steuerrad aus mittels der vom Geber A auf den Empfänger B elektrisch übertragenen Bewegung. D deutet die hierbei übliche Rückdrehvorrichtung an.

Der Empfänger B besteht aus zwei miteinander gekuppelten Empfängersystemen B₁ und B₂.

In den Empfängern B₁ und B₂ wird die Richtkraft eines Wechselfeldes in einem Drehfeld zur Einstellung benutzt, und zwar stellt sich der Rotor mit dem einphasigen Wechselstrom in die zur Zeit des Wechselfeldmaximums vorhandene Lage des Drehstromfeldes ein. Bei einer zeitlichen Verschiebung des Wechselstrommaximums wird die Einphasenrotorspule sich dann in die zu diesem Zeitpunkt vorhandene Lage des Drehfeldes einstellen. Die Lage des Rotors ist also von der zur Zeit des Wechselstrommaximums vorhandenen jeweiligen Drehfeldlage abhängig. Durch den Geber wird nun die Wechselfeldphase geändert, und der Anker des Empfängers folgt dieser Phasenverschiebung. Bei der Einwirkung des Wechselfeldes auf das Drehfeld gibt es nun periodische Schwankungen in der Richtung und der Stärke der Richtkraft des Ankers. Die neue Fernsteuerung will die Rfchtkraft verbessern, und zwar dadurch, daß ein Doppelempfänger mit zwei Systemen angeordnet wird, deren Rotoren miteinander gekuppelt werden und in denen die Maxima der Wechselfelder zeitlich verschieden auftreten. Die zugehörigen Statorwicklungen sind dabei so angeordnet, daß die Richtkräfte der Rotoren gleichgerichtet werden. Daher ist der Geber so eingerichtet, daß hier zwei Wechselströme mit gegenseitiger zeitlicher Phasenverschiebung erzeugt werden, mit denen der Empfänger gespeist wird. Der in Abb. 1 dargestellte Geber A erhält auf dem Rotor zwei um 90 ° versetzte Einphasenwicklungen, wie aus Abb. 4 ersichtlich, denen die zeitlich gegeneinander verschobenen Wechselströme entnommen werden. Die Statorwicklungen der beiden Empfängersysteme B₁ und B₂ sind örtlich um 90⁰ derart gegeneinander verschoben, so daß die Richtkräfte der mechanisch miteinander, gekuppelten Empfängeranker in gleicher Richtung wirken, die Maxima der Richtkräfte der beiden Anker aber zeitlich verschoben sind.

Abb. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Empfängers mit den Statorwicklungen und den Einphasenrotorspulen. ⁿ Die Statorwicklungen können auch in Stern geschaltet sein.

In Abb. 3 ist die Wirkungsweise des neuen Empfängers an einem Empfängersystem veranschaulicht. Zur Erläuterung möge die Ein-

phasenspule als festgehalten angenommen sein. Das Wechselfeld habe* die Richtung des Pfeiles i. Die Zeit t möge von dem Zeitpunkte ab gewählt werden, in- dem das Wechselfeld den Wert Null hat und beginnt, im Sinne des Pfeiles ι anzuschwellen. Eine Viertelperiode

später, also zur Zeit w L = — oder L = ——

* 2 2 ω

erreicht das Wechselfeld seinen Höchstwert ίο im Sinne des Pfeiles I. In diesem Zeitpunkte möge das Drehfeld die Lage des Pfeiles 2 einnehmen und die Lage des Pfeiles ι bereits um den Winkel α überschritten haben. Zwischen einem beliebigen Zeitpunkte t und dem eben

untersuchten Zeitpunkt t_x = — liegt ein Zeitintervall t —, in dem das Drehfeld den

2 ω

Winkel w t — durchläaft. Dementsprechend

ist in der Abbildung der Pfeil 3 und die Winkelbezeichnung eingetragen. Zur Zeit t ist daher das Drehfeld gegenüber der als positiv angenommenen Richtung 1 des Wechselfeldes um einen Winkel Iω t -J- α —J voraus. Das Wechselfeld hat dann die Größe C · sin tu t, worin C eine Konstante bedeutet. Die beiden Felder erzeugen in diesem Zeitpunkte ein auf die Spule wirkendes, rechtsdrehendes Moment von der Größe:

d = C₁ · C · sin w t - sin I ω t + a — J.

Durch Integration über eine volle Periode ergibt sich daraus das resultierende Drehmoment (analog der resultierenden Wattleistung bei phasenverschobenem Strom):

°- J

d· dt = Co · cos

Dieser Wert wind gleich Null für a = 0 und für a. == i8o°. Beide Fälle müssen daher eine Gleichgewichtsbedingung für die drehbare Spule ergeben. Es ist aber leicht einzusehen, daß α = i8o° nur ein labiles Gleichgewicht erzeugt. Nur «. = ο ergibt ein stabiles Gleichgewicht.

Um die periodischen Schwankungen des Drehmomentes auszugleichen und die labile Gleichgewichtslage des Empfängersystems sicher zu vermeiden, wird nun nach vorliegender Erfindung mit diesem einen Empfängersystem ein zweites gekuppelt, dessen maximale Richtkraft zu einem anderen, zweckmäßig um verschobenen Zeitpunkt auftritt.

Wie aus der Gleichung über das Drehmoment ersichtlich, ist di'e Größe des Drehmomentes abhängig von der Feldstärke. Da ein geringer Stromverbrauch erwünscht ist, so ist noch ein Vorschaltwiderstand in der Statorspeisung vorgesehen, der beim Antreiben der Fernsteuerung durch den Arbeitsstrom selbsttätig etwa nach der Arbeitsweise eines Maximalautomaten kurzgeschlossen wird, wie in Abb. 1 angedeutet ist. Dies ist deswegen angängig, da ein Drehmoment nur während der Arbeits-, nicht aber während der Ruhelage erforderlich ist.

Dabei ist es in manchen Fällen zweckmäßig, die Rotorwicklungen der Geber und zugehörigen Empfänger für eine kleine Differenzspannung zu wickeln, so daß auch in der Nullage ein geringer Strom in den Rotorleitungen auftritt, der die Nullage sicher festhält und aperiodische Einstellung sicherstellt.

^ *

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Elektrisch synchrone Fernsteuerung für Drehstrom, bei der als Empfänger ein in einem Drehfeld drehbar angeordnetes, in der Phase durch den Geber verschiebbares Wechselfeld als Richtkraft benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger als Doppelsystem gebaut ist mit derart örtlich verschobenen Statorwicklungen und zeitlich so gegeneinander verschobenen Rotorströmen, daß sich die Richtkräfte der beiden addieren.

2. Elektrisch synchrone Fernsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Arbeiten auftretenden Arbeitsströme die zum Zwecke der Stromersparnis in der Nullage in die Speiseleitung eingeschalteten Widerstände kurzschließen.

3. Elektrisch synchrone Fernsteuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch in der Nullage Ausgleichsströme zwischen den Rotoren von Geber und Empfänger fließen, die eine aperiodische Einstellung] der Empfänger sicherstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.