DE508686C

DE508686C - Device for keeping the speed of drive machines constant, in particular electric motors

Info

Publication number: DE508686C
Application number: DEL69100D
Authority: DE
Inventors: Robert Herzog
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG; C Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG; C Lorenz AG
Priority date: 1927-07-05
Filing date: 1927-07-05
Publication date: 1930-10-01

Description

Einrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahl von Antriebsmaschinen, insbesondere Elektromotoren Die bekannten, nach dem Vibrationsprinzip arbeitenden Schnellregler zurKonstanthaltung der Umdrehungszahl von Antriebsmaschinen, insbesondere Elektromotoren, arbeiten; im wesentlichen .derart, daß ein die zu beeirn flössende Drehzahl bestimmender elektrischer Strom (Nebensch.l@ußstrotn.stärlce eines Gleichstromnebenschlußmotor s oder Stromstärke einer Wirbelstrombelastung eines beliebigen Antriebsmotors) durch periodisches zwangsläufiges Öffnen und Schließen eines geeignet zu wählenden. Widerstandes clauernirllen i periodischen Schwankungen um, einen Mittelwert unterworfen wird, .der sich schon. bei der geringsten Abweichung der konstant zu haltenden Drehzahl praktisch momentan auf einen neuen; dem. ursprünglichen Zustand wieder herbeiführenden: Wert einstellt.Device for keeping the speed of drive machines constant, in particular electric motors The well-known, working according to the vibration principle Fast regulators for keeping the number of revolutions of prime movers constant, in particular Electric motors, working; essentially. in such a way that the one to be inflicted Electric current that determines the speed (Nebensch.l@ußstrotn.starklce of a direct current shunt motor s or amperage of an eddy current load of any drive motor) periodic inevitable opening and closing of a suitable one to be chosen. Resistance claw-rounds i periodic fluctuations around, subject to a mean value, .he already. at the slightest deviation in the speed to be kept constant practically at the moment to a new one; to the. original condition inducing: Value adjusts.

Gemäß der Erfindung wird nun nicht der Mittelwert des im Regelstromkreis, z. B. Nebenschluß.kreis, fließenden Stromes perio-;lischen Schwankungen unterworfen, sondern. durch den Zentrifugalkontaktregler wird eine -±-Zusatzspannu-n,g je einer Regelperiode in den Regelstromkreis ein- .und ausgeschaltet, wodurch je nach der kürzeren oder längeren Einwirkung der Zusatzspannung nach der einen, oder arnd,eren. Seite eine den ursprünglichen Wert der konstant zu haltenden Grüße wieder herstellende Gleichstromregelkom.ponente auftritt.According to the invention, the mean value of the control circuit, z. B. shunt circuit, flowing current subject to periodic fluctuations, but. The centrifugal contact regulator creates a - ± additional voltage n, g each one Control period in the control circuit switched on and off, whereby depending on the shorter or longer action of the additional tension according to the one, or other, eren. Page one that restores the original value of the greetings to be kept constant DC control component occurs.

Das Wesen der Erfindung sowie die damit gegenüber der bisherigen Arbeitsweise erzielten Vorteile gehen noch näher aus der Beschreibung eines praktischen Ausführungsbeispiels, -das .durch die Ahbild!ungen veranschaulicht wird, hervor. Es bedeutet r eine angetriebene Maschine, beispielsweise eine Hochfrequenzmaschine, die zwecks Erzielung einer konstanten, Frequenz auf äußerst konstanter Umndrebunigszahl, gehalten werden soll. 2 ist die Antriebsmaschine, im angenommenen Beispiel ein für Regelzwecke besonders geeigneter Gleichstromn ebenschlu.ßmotor, der von einer Gleichstromquelle 3 gespeist wird. Auf der Achse der beiden beispielsweise direkt gekuppelten Maschinen befindet sich gleichzeitig eine in vertikalerEbene rotierende Scheibe d., auf eler die Teile eines Zentrifugalschnellrerglers angeordnet sind. Der skizzierte Regler stellt den bekannten Sch.m,id,tschen, nach dem Tirrillprinzip arbeitenden Regler dar und besteht im 1"vesentlichen aus einer am Umfang der Scheibe angeordneten Feder die an ihrem: einen. Ende 6 fest eingeklemmt ist und an ihrem anderen frei schwingenden Ende ein Kontaktgewicht 7 trägt, dem. ein fest auf der Scheibe angeor dheter Gegenkontakt 8 zugeordnet ist. Die Wirkungsweise des Reglers besteht bekanntlich darin, daß infolge der auf das Kon:takigewich-t 7 einerseits wirkernden konstanten Zentrifugalkraft und der jed esmal während desjenigen Teils -ler Umdrehung, während der die Feder in den Bereich ihrer tiefsten Lage gelangt, in Richtung der Zentrifugal-kraft wirkenden Schwerkraft einmal während jeder Umdrehung, und zwar innerhalb eines ,gewissen, für die Regelwirkung gültigen, Gesch @winid!ig1ceitsbereiches ttnabh,ängi"" von der GeschwinIigkeit, eine kürzere oder längere Schließung <ler Kontakte 7 und 8 stattfindet. Diese sind bei der bisher üblichen. Ausführung über Schleifringe 9 nach: außen an die Endpunkte eines im Nebenscblußkreis der Maschine in Reihe mit der Erregerwicklung io -und einem weiteren Widerstanld i i liegenden Widertandes geführt, wodurch, -wie oben erwähnt, die um einen. sich entsprechend einstellenden Mittelwert -des Nebenschlußstromes stattfin, elenden Pulsationen auftreten. Gemäß der Erfindung werden nun! die Schleifringe über eine Stromqu.elie 12 mit der Wicklung eines Relais 13 verbundien, dessen schwingende Zunge 1.1 beim: öffnen und Schließen des Relaisstromkreises, hervorgerufen durch öffnen und Schließen der Kontakte 7 und 8 des Reglers, während je einer Umdrehung zwischen zwei GegenIco.n:takten 15 und 16 hin und her pendelt und auf diese Weise abwechselnd eine gleich große +-,Spannung einer Batterie 17 an diie Nebenschlußwicklung 18 einer Hilfsregeldynamo, .deren Anker i9 in den: Ne-benschlußkreis des Antriebsmotors eingeschaltet ist, anlegt. Die Zusatzregelrlynam,o 18, i9 wird durch irgendeine Stromquelle konstant angetrieben. Man kann auch :beispielsweise die Batterie 17 direkt in denNebenschlußl;reis des. Motors einschalten, doch wird in praktischen Fällen immer die Verwendung einer besonderen Regeldynamo vorzuziehen sein, da man ,dadurch mit einer verhältnismäßig kleinen Batterie 17 auskommt. Das .hat noch den besonderen -wichtigen Vorteil, daß mani jetzt ein Relais geringster Größe und höchster Empfindlichkeit mit einer Steuerspannung 1a von nur wenigen Volt oder darunter verwenden kann, wodurch die Beanspruchung der Reglerkontakte 7 und, 8, die durchschnittlich 5omal in der Sekunde geschlossen werden, praktisch auf ein unbedeutendes Maß heruntergesetzt wird, so daß Lichtbogenbildungen, die zu Metallwanderungen von einem Kontakt nach -dem anderen führen und somit den Kontaktabstand und dadurch wiederum die Drehzahl mit der Zeit verändern, praktisch nicht mehr auftreten. Erst hierdurch ist es möglich, einen. praktisch einwandfreien und zuverlässigen, mit höchster Genauigkeit arbeitenden Betrieb aufrechtzuerhalten.The essence of the invention and the way it works compared to the previous way of working The advantages achieved go even closer from the description of a practical embodiment, -which is illustrated by the images. It means r a powered one Machine, for example a high-frequency machine, which in order to achieve a constant, Frequency should be kept at an extremely constant Umndrebunigs number. 2 is the Drive machine, in the example assumed, a particularly suitable one for control purposes DC motor which is fed by a direct current source 3. On the axis of the two directly coupled machines, for example, is at the same time a disk d. rotating in the vertical plane, on which the parts of a Centrifugal speed regulator are arranged. The regulator sketched represents the known one Sch.m, id, tschen, controller working according to the Tirrill principle represent and essentially consists of a spring arranged on the circumference of the disk the one on hers: one. End 6 is firmly clamped and freely oscillating on her other End carries a contact weight 7, the. a fixed mating contact on the disc 8 is assigned. The mode of operation of the controller is known to be that as a result the constant centrifugal force acting on the contact weight 7 on the one hand and every time during that part of the revolution, during which the spring reaches the area of its lowest position, acting in the direction of the centrifugal force Gravity once during each revolution, within a certain for the rule effect valid, Gesch @winid! ig1ceitsbereiches ttnabh, ängi "" of the speed, a shorter or longer closing of contacts 7 and 8 takes place. These are the usual ones up to now. Execution via slip rings 9 to: outside to the end points of one in the sub-circuit of the machine in series with the excitation winding io - and a further resistance i i lying resistance led, whereby, -as mentioned above, the one. adjust themselves accordingly Mean value of the shunt current takes place, miserable pulsations occur. According to the invention will now! the slip rings via a Stromqu.elie 12 with the winding a relay 13 connected, the oscillating tongue 1.1 when: opening and closing of the relay circuit, caused by opening and closing the contacts 7 and 8 of the controller, during one rotation each between two counter icons: clocks 15 and 16 oscillates back and forth and in this way alternately an equal + -, voltage a battery 17 to the shunt winding 18 of an auxiliary regulating dynamo, .deren Armature i9 in the: shunt circuit of the drive motor is switched on, applies. The additional control rlynam, o 18, i9 is constantly driven by some current source. You can also: for example, the battery 17 directly into the shunt of the. Switch on the motor, but in practical cases always use a special one Regular dynamo should be preferred because you can use a relatively small Battery 17 gets by. That has the special, important advantage that mani now a relay of the smallest size and highest sensitivity with a control voltage 1a can use as little as a few volts or below, reducing the stress controller contacts 7 and 8, which are closed on average 5 times per second is practically reduced to an insignificant level, so that arcing, which lead to metal migration from one contact to the other and thus the Contact spacing and thereby in turn change the speed over time, practical no longer occur. Only then is it possible to create a. practically flawless and maintain reliable, highly accurate operation.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung :gestaltet sich nun folgendermaßen: Schwingt die Relaiszunge 14. nach beiden Seiten hin gleichmäßig, was :dann der Fall ist, wenn! der Regler gleichmäßig arbeitet, d. h. wenn die - Schließungszeiten. und Öffnungszeiten gleich sind, so entsteht im Anker i9 der Zusatzdynamo ein reiner Wechselstrom, der ohne Einfluß auf das Fehl der zu regelnden Maschine ist. Diese für .den Normalzustan,l günstigste Einstellung (Verhältnis von Schdießungszeit zu öffnunigszeit .der Kontakte = i-) kann praktisch: leicht durch entsprechende Einregelung des Widerstandes i i im NTebenschlußkreis der Maschine herbeigeführt werden. Ändert sich nun das Verhältnis von Kontaktschließung zu Kontaktöffnung, d'. h. wird beispielsweise infolge Zunehmens d`r Drehzahl über den! Normalwert das Verhältnis größer, so verändert sich entsprechend das Verhältnis, der Berührungszeiten der beiden Kontakte 15 und 16 durch die Zunge 1d, und im Felde der Zusatzmaschine tritt eine Gleichstromkomponente auf, die an den Ankerklemmen@ der Maschine i9 eine Gleichstromspannunäentsprechender Polarität hervorruft, somit das Feld bzw..die Drehzahl des Antriobsmotors z derart beeinflußt, daß er das Bestreben hat, seine normale Drehzahl aufrechtzuerhalten.The mode of operation of the device described: is now developing as follows: If the relay tongue 14. swings evenly to both sides, what: then the case if! the regulator works smoothly, d. H. if the - Closing times. and opening times are the same, the additional dynamo is created in the Anker i9 a pure alternating current, which has no influence on the failure of the machine to be controlled is. This setting is the most favorable for the normal state (ratio of the shooting time at opening times. der contacts = i-) can be practical: easily through appropriate Adjustment of the resistance i i brought about in the N shunt circuit of the machine will. If the ratio of contact closure to contact opening changes, d '. H. for example, as a result of the increase in speed, the! Normal value that If the ratio is larger, the ratio of the contact times changes accordingly of the two contacts 15 and 16 through the tongue 1d, and in the field of the additional machine if a direct current component occurs, which at the anchor terminals @ of the machine i9 a DC voltage causes corresponding polarity, thus the field or the Speed of the Antriobsmotors z influenced such that he has the tendency to his maintain normal speed.

Diese Vorgänge werden durch die Abb. z näher veranschaulicht. Darin ist die Spannung E der Zusatzmaschine in Abhängigkeit von; ihrem Erregerstrom i,n graphisch aufgetragen, d. 11. die Kurve ist die bekannte Leer-Iaufch@arakteristik. Die Punkte a, b stellen einen Intervall x von Regelpul:sationen des Erregerstromes dar, wenn, wie bei clom bisher üblichen Verfahren, mit einem Mittelwert des Erregerstromes gearbeitet lvird, um den herum die periodischen Schwankungen stattfinden, während die P'unl;te a' b' ein Regelintervall x' eingrenzen, das man erhält, wenn mit einer ±-Erregung gemäß der Erfindung gearbeitet wird. Wie man! leicht einsieht, ist die Empfindilichkeit im, letzteren Falle bedeutend erhöht, da auf .dem viel steileren Anfanigsteil der Kurve gearbeitet wird, so daß in diesem Falle bereits bei Dreh.zah:labweichungen, bei denen im. Falle der bekannten Regeleinrichtung (Punkte a, b) die Änderung der Stärke der Pulsationen nach der einen Seite, gegenüber denen nach. der anderen Seite eine merkliche Änderung des mittleren Regelstromwertes noch nicht ergibt, somit eine Regelwirkung daher praktisch noch nicht eintritt, sich bereits eine Gleichstro.m:zusatzkomponente einstellt und die Drehzahl der Antriebsmaschine entsprechend. beeinflußt. Der Vorteil der neuen Einrichtung liegt. also in einer, wie auch die Praxis bestätigt hat, wesentlichen. Steigerung der Regelgenauigkeit, was insbesondere für die Verwenidung von: Hochfrequenzmiaschinen, die in. Verbinlung mit Frequenzerhöhungstransformatoren zur Erzeugung verhältnismäßig kurzer elektrischer Wellen (beispielsweise solcher im Bereiche der Rundfunkwellen, bei denen mit abnelimen:d; r Wellenlänge an rlie Konstanz immer größere Anforderungen gestellt werleil) dienen, von ausschlaggebender Be.de-utung geworden ist.These processes are illustrated in more detail by Fig. Z. This is the voltage E of the additional machine as a function of; their excitation current i, n plotted graphically, d. 11. The curve is the well-known Leer-Iaufch @ arakteristik. The points a, b represent an interval x of control pulsations of the excitation current, if, as with the conventional methods up to now, work is carried out with an average value of the excitation current around which the periodic fluctuations take place, while the P'unl; te a 'b' limit a control interval x 'that is obtained when working with ± excitation according to the invention. How one! can easily be seen, the sensitivity is significantly increased in the latter case, since the work is carried out on the much steeper initial part of the curve, so that in this case there are already deviations in the rotational speed. In the case of the known regulating device (points a, b) the change in the strength of the pulsations on the one hand, compared to those on the one hand. On the other hand, a noticeable change in the mean control current value does not yet result, so a control effect is practically not yet achieved, a DC current additional component is already established and the speed of the drive machine accordingly. influenced. The advantage of the new facility lies. so, as practice has also confirmed, essential. Increase in control accuracy, which is particularly important for the use of: high-frequency machines which, in connection with frequency-increasing transformers, are used to generate relatively short electrical waves (for example, those in the area of broadcast waves, where the wavelengths are increasingly demanding on Constance ) serve, has become of decisive importance.

Eine weitere Verbesserung der -beschriebenen Einrichtung besteht darin., daß man: die Zusatzmaschint nicht unmittelbar in das Feld les Antriebsanotor s einschaltet, sondern für iieselbe eine eigene Nebenschluß.wicklung auf lein NZotor anbringt, die lediglich durch die Zusatzmaschine gespeist wird, wodurch letztere kleiner bemessen werden kann. Das Feld des :Motors setzt sich, dann zusammen aus einem konstanten Fell ul1,1 aus einem sich darüber lagernden pulsierenden Regelfeldi.A further improvement of the described facility is., that: the additional machine is not switched on directly in the field les drive motors, but attaches its own shunt winding to a single motor for the same, which is only fed by the additional machine, making the latter smaller can be. The field of: the motor is composed, then composed of a constant Fell ul1,1 from a pulsating control field above it.

Claims

PATENT CLAIMS: T. Device for Konstanthaltunä: the speed of drive @ maschineni, in particular electric motors by means of ground force contact regulators with intermediate relay, characterized in that the centrifugal governor is a dither relay (i3, 14) controls whose two mating contacts are each at the + - and the - pole of a power source (Battery i;) lie so that the + - and the - voltage periodically on the control circuit works.

2. Device according to claim i, characterized in that d lie periodic - and - voltage controls an additional control dynamo, which in a known manner on the Driving machine acts.

3. Set up after. Claim i, characterized in that that the -f- and-tension 'feeds a dynamo, which is in the circuit of a die Driving machine influencing electrical brake (eddy current brake) switched on is.