-
Regelungsanordnung für dynamoelektrische Maschinen Die Erfindung bezieht
sich auf elektrische Regler und insbesondere auf Systeme zur Regelung der Frequenz
oder der Geschwindigkeit von dynamoelektrischen Maschinen.
-
Es ist vorgeschlagen worden, einen Detektor durch elektrische Variationen
beeinflussen zu lassen; die Änderungen der Betriebsgröße einer dynamoelektrischen
Maschine, beispielsweise der Geschwindigkeit, entsprechen. Es wurde ferner vorgeschlagen,
den Detektorstrom zu verstärken und den verstärkten Strom zur Steuerung der erwähnten
Betriebsgröße bzw. zur Konstanthaltung derselben zu verwenden. Dabei wurde vorgeschlagen,
bei einem Gleichstrommotor eine stabilisierende Rückwirkung von der Ausgangsquelle
des Detektors oder Verstärkers zur Eingangsquelle des Detektors zu erzeugen.
-
Die Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung für dynamoelektrische
Maschinen mit einem Detektor und Mitteln, um dem Detektor eine vom Wert der Maschinengeschwindigkeit
abhängige elektromotorische Kraft aufzudrücken, bei welcher erfindungsgemäß zur
Verhinderung des Pendelns der Detektor mit einem Transformator derart verbunden
ist, daß dem Detektor eine der Geschwindigkeitsänderung der Maschine proportionale
und entgegenwirkende, zusätzliche, elektromotorische Kraft aufgedrückt wird.
-
In der Zeichnung zeigt: Abb. i schematisch ein Regelungssystem gemäß
der Erfindung, Abb. z an Hand von Kurven das Verhältnis zwischen der Frequenz des
Generators oder der Geschwindigkeit des Motors und der dem Detektorgitter aufgedrückten
Spannung.
-
Der Wechselstrom-Repulsionsmotor 5, der über die Leitung 6 gespeist
wird, ist in Abb. i in Verbindung mit einem Stromkreis für die Geschwindigkeitsregelung
gezeigt. Die Motorgeschwindigkeit wird geregelt durch Änderung des Spannungsabfalles
über einer Drosseleinrichtung, _ die im Zufuhrstromkreis 6 liegt. Diese Drosseleinrichtung
besteht aus einem dreischenkligen magnetischen Modulator mit Wechselstromwicklungen
7 und 8 an den äußeren Schenkeln, die über die äußeren Klemmen eines als-Abschluß
für den Zufuhrstromkreis 6 dienenden Autotransformators 9 in Reihe geschaltet sind.
Eine Gleichstromwicklung io am mittleren Schenkel dient zur Änderung des Spannungsabfalles
über der Drosseleinrichtung.
-
In dem Regelungssystem ist ein Wechselstrom-Induktionsgenerator vorgesehen,
der
einen verzahnten Rotor i i besitzt, welcher von der Ankerwelle
des Motors 5 angetrieben wird. Dieser Generator hat ein Feldstück oder einen Feldkörper
12, der eine Feldspule 13 und eine Generatorspule 14 trägt. Wenn die Zähne des Rotors
an beiden Teilen des Feldkörpers vorbeigleiten; so ändert sich die Reluktanz des
magnetischen Stromkreises, wodurch elektrische Schwingungen von hoher Frequenz in
der Wicklung 14 erzeugt werden. In einem besonderen Fall, der hier als Beispiel
angegeben wird, wurde bei 1200 Umdrehungen je Minute in der Wicklung ein Strom mit
einer Frequenz von 216o Perioden erzeugt. Der Motor 5 arbeitete dabei mit normaler
Geschwindigkeit.
-
Der Regelungsstromkreis enthält einen Vakuumröhrendetektor 15 und
ein Paar Vakuumröhrenverstärker 16 und 17. Ein aus dem Kondensator 18 und der Induktanz
i9 bestehender abgestimmter Stromkreis ist mit der Wicklung 14 des Wechselstromgenerators
verbunden, und der Eingangsstromkreis des Detektors 15 ist über die Induktanz i9
geführt. Die Gitter der Röhren 16 und 17 sind miteinander verbünden, und für !den
Eingangsstromkreis der Röhren 16 und 17 sowie für den Ausgangsstromkreis der Röhre
15 ist ein gemeinsamer Kupplungswiderstand 2o angeordnet.
-
Die Betriebssicherheit des Regelungssystems ist dadurch, erhöht, daß
keine örtlichen Stromquellen vorhanden sind. Die Zufuhr von Energie zu dem Detektor
und den-Verstärkerröhren erfolgt über die Wechselstromleitung 6. Die Anodenspannung
für die Verstärker 16 und 17 wird der Sekundärwicklung 21 des Transformators 9 entnommen,
und der Heizstrom für die Detektorröhre 15 sowie für die Verstärker 16 und 17 wird
von den Sekundärwicklungen 22 bzw. 23 zugeführt. Eine Hilfsgleichrichterröhre 26
ist vorgesehen, um das Gitter der Röhre 15 zu polarisieren, um Anodenspannung an
diese Röhre zu liefern und um die Generator-Feldwicklung ,3 zu erregen. Die Anode
und der Heizfaden der Gleichrichterröhre 26 sind über die Transformatorwicklungen
24 und 25 mit dem Zufuhrstromkreis 6 verbunden. Die Erregerwicklung 13 wird mit
gleichgerichtetem Wechselstrom magnetisiert, welcher von dem Heizfaden der Röhre
26 durch den Widerstand 29, die Wicklung 13, den Widerstand 27 und die Wicklung
24 zur Anode der Röhre 26 fließt. Der durch diesen Strom erzeugte Spannungsabfall
über den Widerstand !27 dient als Verspannung für das Gitter der Röhre 15.
-
Die Gleichstromwicklung io der Drosseleinrichtung ist mit einer Abzapfstelle
in der Mitte der Sekundärwicklung 21 verbunden, die in dem Ausgangskreis der Verstärkerröhre
16 und 17 liegt. Diese Röhren 16 und 17 beeinflussen beide Hälften der Wechselstrom-'
welle und wirken als Selbstgleichrichterverstärker, indem sie die der Wicklung i
o der Drosseleinrichtung zugeführte Energie erhöhen. Wenn der Motor 5 mit einer
Geschwindigkeit umläuft, die unterhalb der normalen Geschwindigkeit liegt, so wird
in der Spule 14 ein Strom erzeugt, dessen Frequenz unterhalb der normalen Frequenz
liegt, so daß die Spannung in der Induktanz i9 des abgestimmten Stromkreises unterhalb
des normalen Wertes liegt. Die dem Gitter der Detektorröhre 15 aufgedrückte Spannung
ist deshalb niedrig, und es fließt kein Strom durch die Detektörröhre oder durch
den Kupplungswiderstand 2o. Aus diesem Grunde haben die Gitter der Verstärkerröhren
16 und 17 ein etwas höheres positives Potential als die Heizfaden der Verstärker.
Als Folge hiervon fließt ein starker Raumstrom durch den Ausgangsstromkreis dieser
Röhren: Da dieser Strom durch die Wicklung io am mittleren Schenkel der Drosseleinrichtung
fließt, ist die Impedanz der Drosseleinrichtung gering, und dex Motor 5 erhält eine
hohe Spannung. Der Motor 5, dessen Geschwindigkeit von Anderungen in der zugeführten
Spannung abhängig ist, erfährt eine Beschleunigung, bis die Geschwindigkeit so groß
geworden ist, daß der Strom in der Generatorwicklung i 4 die Resonanzfrequenz des
abgestimmten Stromkreises 18, i9 annimmt. In diesem Punkt nimmt die Spannurig über
der Induktanz i9 rasch zu und bewirkt eine Zunahme des: Stromes in dem Kupplungswiderstand
2o; so daß die Gitter der Verstärkerröhren 16 und 17 negativ werden. Hierdurch
wird der Strom verringert; der durch die Wicklung iö der Drosseleinrichtung fließt;
weshalb die Impedanz der Drosseleinrichtung zunimmt und die dem Motor 5 zugeführte
Spannung entsprechend verringert wird. Eine weitere Zunahme der Geschwin-,di.gkeit
des Motors wird deshalb verhindert. Die Kondensatoren 30, 31, 32 und 33 dienen zur
Stabilisierung des Stromes.
-
Abb.2 zeigt eine Kennzeichenkurve für den abgestimmten Stromkreis
18, i g. Die Ordinaten stellen die Spannung der Induktanz i9 bzw. die dem Detektorgitter
aufgedrückten Wechselstromspannungen dar; während die Abszissen die Geschwindigkeit
in Umdrehungen pro Minute bzw. die Ausgangsfrequenz des Wechselstromgenerators bezeichnen.
Der Maßstab wurde so gewählt, daß, die Neigung der Kurve kleiner erscheint, als
sie in der Wirklichkeit ist. Die Kurve A ist die normale Resonanzkurve des abgestimmten
Stromkreises bei einer bestimmten aufgedrückte, Spannung und P, der Arbeitepunkt
dieser
Kurve für einen bestimmten Zustand. Nimmt nun z. B. die Leitungsspannung 6 zu, so
daß eine Geschwindigkeitserhöhung des Motors stattfindet, so stellt der Punkt P2
die Gitterspannung dar, die dieser Geschwindigkeitszunahme entspricht und die notwendig
ist, um eine weitere Geschwindigkeitszunahme zu verhindern. Durch die Zunahme der
Leitungsspannung entsteht aber auch eine höhere Generatorspannung, weil der Strom
durch die Gleichrichterröhre 26 zunimmt. Für diese erhöhte Generatorspannung hat
der abgestimmte Stromkreis eine neue Resonanzkurve B mit einer neuen Geschwindigkeit,
die durch P3 dargestellt ist und eine ähnliche Gitterspannung wie P2 ergibt. Diese
Gitterspannung ist, unter Vernachlässigung von Wirkungen zweiten Grades:, die Gitterspannung,
die notwendig ist, "um bei der erhöhten Leistungsspannung die verlangte Geschwindigkeit
des Motors aufrechtzuerhalten.
-
Um das Pendeln zu verhindern, ist erfindungsgemäß ein Transformator
28 vorgesehen, dessen Primärwicklung im Anodenkreis und dessen Sekundärwicklung
im Gitterkreis der Röhre 15 liegen. Die Wicklungen der Spule 28 sind in einer
solchen Richtung gewunden, daß, wenn der Raumstrom der Detektorröhre Neigung zu
Schwankungen zeigt, eine elektromotorische Kraft in der Sekundärwicklung der Spule
erzeugt wird, die proportional der Schnelligkeit ist, mit welcher die Änderung des
Raumstromes stattfindet. Diese EMK ist vollständig unabhängig von dem absoluten
Wert des Raumstromes. Wenn deshalb der Raumstrom der Detektorröhre 15 sich ändert,
so drückt die übertragergpule 28 dem Gitter der Röhre eine EMK auf, die in einer
solchen Richtung wirkt, daß der Beschleunigungsänderung entgegengewirkt wird.
-
Mittels des Regelungssystems gemäß dieser Erfindung werden Veränderungen
in der Geschwindigkeit des Motors 5 verhindert, die durch Belastungsänderungen,
durch Änderungen in- der Spannung des zugeführten Wechselstromes oder durch andere
Ursachen hervorgerufen werden. Wenn eine Änderung der Leitungsspannung eintritt,
so wird eine Teilberichtigung dadurch zustande gebracht, daß die von der Gleic;hrichterröhre
26 abgegebene Spannung sich ändert. Diese Teilberichtigung findet statt, bevor eine
Änderung der Motorgeschwindigkeit eingetreten ist.