DE534923C

DE534923C - Device to keep the number of revolutions constant or to synchronize electric motors

Info

Publication number: DE534923C
Application number: DES86949D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johannes Herrmann
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1928-08-07
Filing date: 1928-08-07
Publication date: 1931-10-03

Description

Einrichtung zur Konstanthaltung der Umlaufzahl bzw. zur Synchronisierung von Elektromotoren Sehr viele elektromotorische Antriebe, beispielsweise für Einrichtungen der Bildtelegraphie, der Schnelltelegraphie usw., erfordern eine äußerst genaue Konstanthaltung der Umlaufzahl der Motoren unabhängig von Belastungschwankungen, Spannungs- oder Frequenzänderungen o. dg1. Dies hat man mit verschiedenen Mitteln -zu erreichen versucht. So ist es bekannt, in den Ankerstromkreis eines Motors einen Widerstand einzuschalten, der von einem- in einem bestimmten Rhythmus geöffneten und geschlossenen Kontakt überbrückt wird: -.In Reihe mit dieser Kontaktvorrichtung ist eine zweite Kontaktvorrichtung angeordnet, die von der Achse des zu überwachenden Motors angetrieben wird. Geben beide Kontaktvorrichtungen gleichzeitig Kontakt, so wird die Überbrückungszeit für den Vorschaltwiderständ und damit die Drehzahl ein Maximum. Geben beide Vorrichtungen abwechselnd Kontakt, so wird die überbrükkungszeit für den Vorschaltwiderstand und damit die Drehzahl ein Maximum. Geben beide Vorrichtungen abwechselnd Kontakt, 9ö wird der Vorschaltwiderstand überhaupt nicht überbrückt; die Drehzahl sinkt auf ihr Minimum. Die konstant zu haltende Drehzahl liegt zwischen beiden Grenzwerten.Device for keeping the number of revolutions constant or for synchronization of electric motors Very many electric motor drives, for example for facilities image telegraphy, high-speed telegraphy, etc., require extremely precise Keeping the number of revolutions of the motors constant regardless of load fluctuations, Voltage or frequency changes or similar 1. You can do this by various means -tried to reach. It is known to have one in the armature circuit of a motor To switch on resistance, that of an open in a certain rhythm and closed contact is bridged: -In series with this contact device a second contact device is arranged, which is from the axis of the to be monitored Motor is driven. If both contact devices make contact at the same time, this is the bridging time for the series resistor and thus the speed a maximum. If both devices alternately give contact, the bridging time becomes for the series resistor and thus the speed a maximum. Give both devices alternating contact, 9Ö the series resistor is not bridged at all; the speed drops to its minimum. The speed to be kept constant is between both limit values.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß der Regelbereich verhältnismäßig gering ist und die Regelung selbst langsam unter Pendelerscheinungen vor sich geht.This arrangement has the disadvantage that the control range is proportionate is low and the regulation itself is slow with pendulum phenomena.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß mindestens eine weitere, von der Motorachse gesteuerte Kontaktvorrichtung vorgesehen wird, die parallel zu der taktgebenden Vorrichtung liegt und derart mit den beiden anderen in Reihe liegenden Kontaktvorrichtungen zusammenarbeitet, daß bei Abweichungen des Motors von der Solldrehzahl die öffnungs- - bzw. - Schließungszeiten der Kontaktvorrichtungen im Sinne einer augenblicklichen Wiederherstellung -der ursprünglichen Drehzahl verändert werden. Die von der Motorachse gesteuerten Vorrichtungen haben unter sich und gegenüber der taktgebenden Vorrichtung verschieden lange Schließungs- bzw. Öffnungszeiten. Die Schaltanordnung der Kontakte hängt davon ab; ob Vor- oder Nebenwiderstände zur Regelung benutzt werden bzw. ob der Ankerstrom oder der Erregerstrom gesteuert werden soll. Die charakteristischen Merkmale des Erfindungsgedankens sind unabhängig von der Wahl der Widerstandsanordnung.This is avoided according to the invention in that at least one further, controlled by the motor axis contact device is provided, the parallel to the clocking device and so in series with the other two lying contact devices that cooperates in the event of deviations in the motor the opening and closing times of the contact devices from the target speed changed in the sense of an instant restoration of the original speed will. The devices controlled by the motor axis have below and opposite of the clock-generating device, closing or opening times of different lengths. The switching arrangement of the contacts depends on it; whether series or shunt resistors for Regulation can be used or whether the armature current or the excitation current are controlled target. The characteristic features of the inventive concept are independent of the choice of resistor arrangement.

Bei der neuen Einrichtung ist es ohne Schwierigkeiten möglich, die Drehzahl beim Anlassen bis in die Nähe des Synchronismus zu bringen.- Nach Einschalten der Kontaktvorrichtungen läuft der Motor augenblicklich in den Synchronismus. Im Synchronismus übernimmt die taktgebende Kontaktvorrichtung das Ein- oder Abschalten des Regelwiderstandes. Die von dem zu überwachenden Motor gesteuerten Kontaktvorrichtungen kommen im Gegensatze zu den bisher bekannten Anordnungen erst bei Abweichungen der Drehzahl von ihrem Sollwert zur Wirkung, unterliegen daher im Synchronlauf keinem Verschleiß.With the new establishment, it is possible without any difficulties Bring the engine speed close to synchronism when starting - after switching on of the contact devices, the motor runs instantly in the Synchronism. In synchronism, the clock-generating contact device takes over this Switching the rheostat on or off. Those controlled by the motor to be monitored In contrast to the previously known arrangements, contact devices are only coming if the speed deviates from its setpoint to the effect, are therefore subject no wear in synchronous operation.

Sollen mehrere Motoren mit einem Führermotor synchron laufen, so muß die taktgebende Kontaktvorrichtung jedes zu überwachenden Motors mit einer der Drehzahl des Führermotors proportionalen Leitgröße (Frequenz, Spannung o. dgl.) erregt werden.If several motors are to run synchronously with one driver motor, then must the clock-generating contact device of each motor to be monitored with one of the speed of the driver's motor proportional control variable (frequency, voltage or the like) are excited.

In der Abbildung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens dargestellt: Ein Nebenschlußmotor M mit dem Anker A und der Feldwicklung F ist an das Gleichstromnetz i, z angeschlossen. Im Erregerstromkreis der Feldwicklung F liegt ein konstanter, einstellbarer Widerstand Rz, der von einem durch ein Relais Rw und einer auf der Achse des Motors liegenden Kontaktvorrichtung b gebildeten Stromkreis überbrückt wird. Das Relais Rw wird durch einen Wechselstrom konstanter Frequenz erregt, so daß sein Anker 3 in der Frequenz dieses Wechselstromes schwingt. Eine weitere Kontaktvorrichtung a ist ebenfalls auf der Achse des Motors angebracht und liegt parallel zum Kontakt 3 des Relais Rw. Bei den Vorrichtungen a und b bedeuten die Segmente c bzw. cl leitende Teile, die mit den Bürsten q. bzw. 4 verbunden sind, so daß bei Berührung der Segmente c bzw. cl mit den Bürsten 5 bzw. 5' Stromschluß entsteht. Während des Anlaufs (untere Stellung des Umschalters) werden durch den Umschalter U die vom Motor gesteuerten Kontaktvorrichtungen abgeschaltet, so daß nur das Relais Rw zur Wirkung kommt. Sobald der Synchronismus. nahezu erreicht ist, werden beide Vorrichtungen gleichzeitig zugeschaltet (obere Stellung des Umschalters).The figure shows an embodiment of the inventive concept: A shunt motor M with the armature A and the field winding F is connected to the direct current network i, z. In the excitation circuit of the field winding F there is a constant, adjustable resistor Rz, which is bridged by a circuit formed by a relay Rw and a contact device b located on the axis of the motor. The relay Rw is excited by an alternating current of constant frequency, so that its armature 3 oscillates in the frequency of this alternating current. Another contact device a is also mounted on the axis of the motor and is parallel to the contact 3 of the relay Rw. In the devices a and b, the segments c and cl denote conductive parts that are connected to the brushes q. and 4 are connected, so that when the segments c or cl touch the brushes 5 and 5 ', a current circuit occurs. During start-up (lower position of the switch), the switch U switches off the contact devices controlled by the motor, so that only the relay Rw comes into effect. Once the synchronism. is almost reached, both devices are switched on at the same time (upper position of the switch).

Die .Schließzeit der Kontaktvorrichtung a ist so bemessen, daß sie kürzer ist als diel Schließzeit des Relais Rw, während die der Kontaktvorrichtung b um den gleichen Betrag länger ist. Die Abbildung zeigt die Einrichtung im Augenblick des Anfangs der Schließzeit des Kontaktes des Relais Rw, wobei also bei Drehung der Achse in der eingetragenen Pfeilrichtung die Kontaktvorrichtungen a und b ihre Schließzeiten gleichzeitig beginnen. Die Übereinstimmung der Anfänge der Schließzeiten von a, b und des Relaiskontaktes bedeutet, daß der Motor weder vor- noch nacheilt, d. h. Solldrehzahl besitzt.The closing time of the contact device a is dimensioned so that it is shorter than the closing time of the relay Rw, while that of the contact device b is longer by the same amount. The figure shows the device at the moment of the start of the closing time of the contact of the relay Rw, so when the axis is rotated in the direction of the arrow, the contact devices a and b begin their closing times simultaneously. The correspondence between the beginning of the closing times of a, b and the relay contact means that the motor is neither leading nor lagging, ie has the set speed.

Die Wirkung der Einrichtung ist folgende: Bei synchronem Lauf des Motors ist der Kontakt der Scheibe a während eines Teiles der Schließzeit des Relaiskontaktes 3 geschlossen. Da in dieser Zeit auch der Kontakt der Scheibe b, welcher in Reihe mit den beiden parallel liegenden ersten Kontakten liegt, geschlossen ist, wird der Widerstand Rz überbrückt, und zwar für die ganze Zeit des Kontaktschlusses des - Relais Rw. Während der darauf folgenden Öffnungszeit des Relais Rw bleibt der Widerstand Rz eingeschaltet, da das Relais Rw den überbrückungstromkreis von sich aus öffnet, somit die länger dauernde Schließzeit der Kontaktscheibe b keine Einwirkung mehr auf diesen Stromkreis haben kann. Läuft ' der Motor jetzt schneller, so erreichen die Segmente c und c1 der Kontaktscheiben a und b früher die Kontaktbürsten als das Relais seinen Schließkontakt. Da, wie bereits hervorgehoben, Kontakt 3 des Relais und die Kontaktvorrichtung a parallel liegen, so wird dadurch die Schließzeit des Relaisankers 3 verlängert, so daß, da der Kontakt b ebenfalls geschlossen ist, der Widerstand Rz längere Zeit überbrückt wird. Auf diese Weise wird der Mittelwert des Erregerstromes vergrößert und der Motor abgebremst. Läuft der Motor nach, so erreichen die Segmente c, cl. die Bürste später als der Anker 3 den Schließkontakt. Daraus folgt, daß der Kurzschlußstromkreis durch die Kontaktvorrichtung b, die ja ebenfalls nachgelaufen ist, später geschlossen wird und der Mittelwert der Erregung durch Verringerung der überbrükkungszeit verkleinert wird, so daß der Motor beschleunigt wird.The effect of the device is as follows: When the motor is running synchronously, the contact of the disk a is closed during part of the closing time of the relay contact 3. Since the contact of the disk b, which is in series with the two parallel first contacts, is also closed during this time, the resistor Rz is bridged for the entire time that the contact of the relay Rw is closed. During the subsequent opening time of the relay Rw, the resistor Rz remains switched on, since the relay Rw opens the bridging circuit by itself, so the longer closing time of the contact disk b can no longer have any effect on this circuit. If the motor is now running faster, segments c and c1 of the contact disks a and b reach the contact brushes earlier than the relay reaches its closing contact. Since, as already emphasized, contact 3 of the relay and the contact device a are parallel, the closing time of the relay armature 3 is thereby lengthened, so that, since the contact b is also closed, the resistor Rz is bridged for a longer time. In this way, the mean value of the excitation current is increased and the motor is braked. If the motor continues, segments c, cl. Reach the brush later than armature 3 makes contact. It follows from this that the short-circuit circuit is closed later by the contact device b, which is also running afterwards, and the mean value of the excitation is reduced by reducing the bridging time, so that the motor is accelerated.

Das Relais Rw kann auch so geschaltet werden, daß unter Verwendung beider Kontakte u und v der zu steuernde Stromkreis zweimal während jeder Periode geöffnet und geschlossen wird, wobei durch besondere Maßnahmen, z. B. durch Vergrößerung der Dämpfung des Relaisankers, durch Änderung der Kurvenform des Erregerstroms für das Relais o. dgl., die öffnungszeit des Relais der Schließzeit angepaßt wird. In der Zeichnung ist die hierfür erforderliche Verbindungsleitung von v nach u punktiert eingetragen.The relay Rw can also be switched so that, using both contacts u and v, the circuit to be controlled is opened and closed twice during each period. B. by increasing the attenuation of the relay armature, by changing the curve shape of the excitation current for the relay o. The like. The opening time of the relay is adapted to the closing time. The connection line required for this from v to u is shown in dotted lines in the drawing.

An Stelle des polarisierten Relais kann auch ein zweckmäßig als Ventil geschaltetes . Elektronenrelais Verwendung finden.Instead of the polarized relay, one can also be used as a valve switched. Find electron relays use.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device to keep the number of revolutions constant or for the synchronization of electric motors by means of resistors, which are divided by two in-line contact devices bridged or switched on will, one of which is excited by a control variable, the other is controlled by the motor, characterized in that at least one further contact device controlled by the motor (a) is parallel to the clock-generating contact device and that of the motor controlled contacts among themselves and opposite the clock-generating contact device have different closing or opening times, for the purpose of deviating the engine speed from the target speed the resulting opening or closing time to change the contacts.

2. Device according to claim r, characterized in that that the clocking polarized relay during each period the control circuit opens and closes twice, for example by increasing the damping of the relay armature the opening time of the relay is adapted to the closing time.