DE532018C - Einrichtung zur Regelung des Gleichlaufs zweier oder mehrerer einzeln angetriebener Maschinen mittels Differentialgetriebe - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
20. AUGUST 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 532018 KLASSE 60 GRUPPE

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin

Maschinen mittels Differentialgetriebe

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Oktober 1927 ab

Zur Regelung der Geschwindigkeit zweier oder mehrerer einzeln angetriebener Maschinen, die in absolutem oder relativem Gleichlauf betrieben werden sollen, werden vorteilhaft Differentialgetriebe mechanischer oder elektrischer Art verwendet. Solche Differentialgetriebe sind in den verschiedensten Ausführungsformen seit langem bekannt. Ihre Wirkung besteht darin, daß z. B. bei der

jo mechanischen Ausführung die Umlaufszahl jeder der anzutreibenden Wellen mit der Geschwindigkeit einer Leitwelle verglichen wird. Die Achse des zwischen den beiden angetriebenen Rädern befindlichen Planetenrades steht bei absolutem Gleichlauf räumlich still. Weicht die Geschwindigkeit der zu überwachenden Maschine von der Leitgeschwindigkeit ab, so bewegt sich die Achse des Planetenrades mit einer Geschwindigkeit, die der Umlaufszahldifferenz der beiden angetriebenen Räder entspricht. Diese Differenzbewegung wird auf das Regelorgan der zu überwachenden Maschine übertragen, um dadurch die Gleichlaufstörung auszugleichen.

Um pendelfreie Regelung zu erzielen, muß die Reglergröße und die Verstellgeschwindigkeit des Reglers auf das Trägheitsmoment der angetriebenen Massen und die Belastungscharakteristik der Antriebsmaschine sorg- fältig abgestimmt sein. Von ausschlaggebender Bedeutung ist hierbei, daß Größe und Geschwindigkeit der Reglerverstellung dem Drehwinkelfehler der zu überwachenden Antriebswelle direkt proportional sind. Zwischen Differentialgetriebe und Regelorgan ist daher eine bestimmte Übersetzung erforderlich. Diese ergibt pendelfreie Regelung jedoch nur für eine bestimmte Umlaufszahl.

Vielfach wird die Aufgabe gestellt, die Geschwindigkeit der in Gleichlauf zu haltenden Maschinen in weiten Grenzen, z. B. im Verhältnis von etwa 1: 3 oder 1:10 usw., veränderlieh einzustellen. Hierbei zeigt es sich störend, daß je nach der Arbeitsgeschwindigkeit die Empfindlichkeit der Regelung sehr verschieden ist. Angenommen, eine Antriebsmaschine, ζ. B. ein Elektromotor, sei zwischen 1000 und 100 U/Min, regelbar und solle in Abhängigkeit von einem anderen, von demselben Kraftnetz mit regelbarer Spannung gespeisten Führermotor in Gleichlauf gehalten werden. Die Übersetzung im Differentialgetriebe sei ι: 1 und die zwischen Differentialgetriebe und Regler sei 1: 5. Die Umlaufszeit der Reglerkurbel bei einer Drehzahlstörung des Motors von 1 °/₀ ist bei 100 U/Min, zehnmal so groß als bei 1000 U/Min., und zwar

60

• 5= 30 Sek. bei 1000 U/Min.,

• 5 — 300 -

100

1000 —

60 100 —

Im unteren Geschwindigkeitsbereich wirkt daher die Regelung sehr träge. Wird die

Übersetzung zwischen Differentialgetriebe und Regler z. B. I: ϊ gewählt, so ist die Verstellgeschwindigkeit der Reglerkurbel fünfmal so groß, also bei iöo U/Min. 60 Sek. fü eine Umdrehung. Die Regelung würde dabei vielleicht bei etwa 100 U/Min, des Motors gerade richtig, bei 1000 U/Min, dagegen zu schnell erfolgen und Pendelungen hervorrufen.

Um diese Mangel zu beheben, wird erfindungsgemäß eine selbsttätig und je nach der Arbeitsgeschwindigkeit der Antriebe stetig veränderliche Übersetzung zwischen den Differentialgetrieben und den mit ihnen verbundenen Regelorganen angeordnet. Diese veränderlichen Übersetzungsgetriebe können Reibungsgetriebe oder Stufengetriebe von genügender Stufenzahl in verschiedener, an sich bekannter Ausführung sein. Statt dieser selbsttätig veränderlichen Getriebe könnten auch Zahnrad- oder Kettenübertragungen in der bisher üblichen Ausführung verwendet werden. Hierbei müßten jedoch, um je nach der Arbeitsgeschwindigkeit das Übersetzungsverhältnis zu ändern, die Zahn- bzw. Kettenräder ausgewechselt werden. Diese unständliche Maßnahme bedingt Zeitverluste und ihre Anwendung erfordert aufmerksame Bedienung.

Die Anordnung des Erfindungsgegenstandes sei an dem in beiliegender Zeichnung dargestellten Beispiel erläutert. Hier sind drei Maschinen dargestellt, deren Geschwindigkeit z. B. durch Änderung des Druckes in der gemeinsamen Speiseleitung 1 in weiten Grenzen einstellbar ist. Um diese Maschinen in bekannter Weise in Gleichlauf zu halten, wird die Umlaufszahl der Maschinen M₂, M₃ in Abhängigkeit von M₁ mittels mechanischer Differentialgetriebe 4 überwacht, die bei Gleichlaufstörungen durch Einwirkung auf die Regelorgane 3 den Gleichlauf wieder herstellen. Die Differentialgetriebe 4 sind einerseits über die Räder T₁ durch die Leitwelle 5 mit der Geschwindigkeit der Maschine M₁,' andererseits über die Räder r₂ mit der Geschwindigkeit der zugehörigen Maschinen M₂ bzw. M₃ angetrieben. Soll nicht ein absoluter, sondern ein relativer Gleichlauf der Maschinen erzielt werden, so können veränderliche Übersetzungsgetriebe K₁, K₂ zwischen die zu regelnde Maschine und die ' Räder r₂ eingefügt werden. r₃- ist das das Gehäuse tragende Planetenrad des Differentialgetriebes 4. Zwischen dem Differentialgetriebe 4 und den Regelorganen 3 sind die einstellbar veränderlichen Übersetzungsgetriebe Ji₃, K₁ geschaltet. Das Einstellorgan dieser Übersetzungsgetriebe steht z. B. unter dem Einfluß der Fliehkraftvorrichtung 6. Durch diese wird erreicht, daß bei niedriger Arbeitsgeschwindigkeit der Maschinen M₁, M₂, M_s das kleinste, und bei höchster Arbeitsgeschwindigkeit das größte Übersetzungsverhältnis in den Getrieben K₂, K₄₁ selbsttätig eingestellt wird.

Die Einstellung der Getriebe K₃, K_A kann erfindungsgemäß statt von der Umlaufszahl der Maschinen oder der Leitwelle auch von anderen, die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschinen bestimmenden Betriebsgrößen abhängig gemacht werden. So z. B. können die Einstellorgane der Getriebe K₃, K₁ statt von den Fliehkraftvorrichtungen 6 durch Druckmesser oder elektromagnetische Einwirkung in Abhängigkeit von dem Druck in der Speiseleitung 1 bzw. der Spannung oder Frequenz eines der Speiseleitung entsprechenden elektrischen Kraftnetzes oder eines der Welle 5 entsprechenden Leitnetzes verstellt werden.

Die Erfindung erstreckt sich- ferner auf die Anwendung der vorerwähnten selbsttätig einstellbaren Übersetzungsgetriebe bei solchen Regeleinrichtungen, wo durch Gleichlaufstörungen die Verstellung motorisch betriebener Regelorgane bewirkt wird. Dabei sind die Übersetzungsgetriebe zwischen die Verstellmotoren und die von ihnen angetriebenen Regelorgane zu schalten.

Ein Ausführungsbeispiel für diese Anordnung zeigt Abb. 2. Die in Gleichlauf zu haltenden Maschinen sind Elektromotoren M₁, M₂ und M₃, die vom Netz P₁N₁ gespeist werden. Der Leitmotor M₁ treibt einen kleinen Drehstromgenerator G an, welcher das Hilfsnetz RST mit einer der Umlaufszahl des Motors M₁ entsprechenden Frequenz speist. An diesem Netz liegen die Ständer der elektrischen Differentiale D. Der Motor Ai₂ bzw. M₃ ist mit dem Rotor des elektrischen Differentials D über ein veränderliches Übersetzungsgetriebe A B verbunden. Die Ständer der Differentialgetriebe sind drehbar angeordnet und können zwischen zwei Kontaktstellen hin und her pendeln, durch deren Schließen der Regelmotor V in der einen oder anderen Drehrichtung angetrieben wird. Der Regelmotor V steuert über ein Übersetzungsgetriebe K L, welches durch den Zugmagneten Z in Abhängigkeit von der Spannung des Netzes P₁N₁ geändert wird, den Regulierwiderstand TV₂ bzw. W₃ des Motors M₂ bzw. M₃. Die Wirkungsweise dieser Anlage ist folgende:

Entspricht die RotordrehzahKdes Differentials D der durch den Generator G erzeugten Frequenz des Netzes RST₁ so steht der Ständer des Differentials still. Wird dieses Gleichgewicht beispielsweise dadurch gestört, daß sich die Drehzahl der Maschine M₂ ändert, dann überträgt sich diese

Geschwindigkeitsänderung über A B auf den Rotor des Differentials D₁ so daß das Gleichgewicht gestört wird und der Ständer ausschlägt und einen Kontakt im Stromkreise des Regelmotors V schließt. Der Regelmotor V bewegt dann über das Getriebe K L den Regulierwiderstand W₂ so lange, bis der Motor M₂ wieder die Geschwindigkeit hat, die der Geschwindigkeit des Leitmotors M₁

ίο entspricht. Damit für verschiedene Betriebsdrehzahlen des Leitmotors M₁ die Regelgeschwindigkeit geändert wird, ist der Zugmagnet Z angeordnet, welcher das Übersetzungsverhältnis des Getriebes K. L entsprechend der Spannung des Netzes P₁N₁ ändert. Da die Netzspannung ein Maß für die Drehzahl der Motoren ist, wird durch diesen Zugmagneten Z die Regelgeschwindigkeit der Anlage entsprechend der Betriebsgeschwindigkeit abgeändert.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι . Einrichtung zur Regelung des Gleichlaufs zweier oder mehrerer einzeln anas getriebener Maschinen oder Antriebswellen mittels mechanischer oder elektrischer Differentialgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Differentialgetriebe (4) und die von ihnen beeinflußten Regelorgane (3) Übersetzungsgetriebe (K ₃ i?₄) mit betriebsmäßig verschieden einstellbarer Übersetzung eingeschaltet sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis der Übersetzungsgetriebe (K₃ K₄) in Abhängigkeit von den die Geschwindigkeit der zu überwachenden Maschinen bestimmenden Betriebsgrößen oder von der Geschwindigkeit der Maschinen selbst selbsttätig veränderlich ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätig veränderlich einstellbaren Übersetzungsgetriebe (K L) zwischen die Verstellmotoren (V) und die von ihnen angetriebenen Regelorgane (JV₁, W₂, W_s) solcher Regeleinrichtungen geschaltet sind, bei denen in Abhängigkeit von Gleichlaufstörungen motorisch betriebene Regelorgane verstellt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen