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Einrichtung zur Schnellregelung der Drehzahl elektrischer Motoren
Das Hauptpatent schützt eine Schnellregelungseinrichtung für elektrische Maschinen,
bei der zur Erzielung einer möglichst hohen Drehzalilkonstanz der Regelungsvorgang
in eine Grob- und in eine Feinregelung unterteilt ist. Ein Fliehkraftkontaktregler
bewirkt eine fortlaufende tirrillartige Beeinflussung des Antriebsmotors, und gleichzeitig
steuert er einen Servomotor in der Weise, daß er im Takte der Kontaktöffnungen und
-schließungen an den Anker des Servomotors eine Plus- oder Minusspannung legt. Ist
die Summe der positiven Spannungen gleich der Summe der negativen Spannungen, d.
h. sind die Kontaktöffnungs- und -schließungszeiten des Feinreglers einander gleich,
so ist auch der Integralwert der beiden am Servomotor liegenden Spannungen gleich
groß, und es kann deshalb am Servomotor kein Drehmoment auftreten. Ändert sich jedoch
dieses Verhältnis, so tritt sofort ein Drehmoment auf, und der Servomotor läuft
infolgedessen in der einen oder anderen Richtung an und verstellt einen zusätzlichen
Widerstand in einem Regelstromkreis des Antriebsmotors so lange, bis die Kontaktüffnungs-
und -schließungszeiten des Feinreglers wieder einander gleich sind. Der Feinregler
wird also durch den die Grobregelung bewir kenden Servomotor in seiner Wirkungsweise
dauernd derart unterstützt, daß er immer in seinem günstigsten Regelbereich arbeitet.
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Die vorliegende Erfindung bringt eine Erweiterung des Anwendungsbereichs
dieser Regelungseinrichtung und ermöglicht es, zur Grobregelung einer beliebigen
Anzahl von an die gleiche Stromquelle angeschlossenen Motoren einen einzigen Servomotor
zu verwenden, welcher auf die im Hauptpatent geschützte Weise gesteuert wird und
gleichzeitig für sämtliche Motoren Regelwiderstände verstellt.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es keine besonderen Schwierigkeiten
bereitet, einen Nebenschlußmotor derart zu dimensionieren, daß die durch Belastungsänderungen
hervorgerufenen Drehzahländerungen im Verhältnis zu den Tourenschwankungen, welche
durch Netzspannungsschwankungen verursacht werden, äußerst gering werden. Die von
der erwähnten zum Ausgleich der Drehzahländerungen vorgesehenen Grobregelungseinrichtung
ausgeführten Reglerbewegungen sind dann zum größten Teil nur abhängig von der Netzspannungsschwankung.
Die Regelungseinrichtung kann deshalb die Kompensation der Netzspannungsschwankungen
für
sämtliche an das gleiche Netz angeschlossenen Motoren übernehmen dadurch, daß sie
auf Regelwiderstände dieser Motoren einwirkt. Besitzen diese Motoren ebenfalls eine
sehr flache Drehzahlcharakteristik, so wird durch die gemeinsame Grobregelung schon
eine annähernd konstante Drehzahl erreicht. Die Genauigkeit der Regelung wird dabei
um so größer, je konstanter die Belastung des Motors ist, mit welchem der den Servomotor
steuernde Fliehkraftkontaktregler gekuppelt ist. Den Idealfall stellt ein absolut
konstant belasteter Motor dar, weil in diesem Falle die Ankerstellung des Servomotors
direkt abhängig ist von der jeweiligen Netzspannung. Jedenfalls ist es zweckmäßig,
den den Servomotor steuernden Fliehkraftkontaktregler mit jenem von mehreren an
das gleiche Netz angeschlossenen Motoren zu kuppeln, dessen Belastung sich am wenigsten
ändert. Gegebenenfalls kann ein besonderer Motor mit konstanter Last vorgesehen
werden. Ist für die Motoren mit gemeinsamer Grobregelung eine besonders hohe Drehzahlkonstanz
erforderlich, so kann jeder von diesen noch mit einem besonderen Fliehkraftregler
ausgerüstet werden, welcher einen zusätzlichen Regelwiderstand steuert. Für den
Fall, daß die Belastung des '.Motors, von dessen Drehzahl die Stellung des gemeinsamen
Servomotors abhängig ist, nicht ganz konstant bleibt, ist es erforderlich, den Regelungsbereich
der einzelnen Feinregler der Motoren mit gemeinsamer Grobregelung etwas größer zu
wählen, als es zum Ausgleich der eigenen Belastungsschwankungen erforderlich wäre,
damit sie eine evtl. Überregulierung durch den Servomotor noch ausgleichen können.
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Die Erfindung wird an Hand der Abbildung noch näher erläutert. Es
ist dabei die Regelung von Heiz- und Anodenspannungsumformern für drahtlose Sender
als Beispiel verwendet. Der Heizspannungsgenerator i und die Anodenspannungsgeneratoren
20 und 21 sollen auf konstante Geschwindigkeit geregelt- werden. Der Antrieb des
Heizspannungsgenerators i erfolgt durch den Gleichstrom-Nebenschlußmotor 2 mit der
Erregung 4., welcher vom Gleichstromnetz 3 aus gespeist wird. Die. Regelung dieses
Motors erfolgt in der im Hauptpatent geschützten `'eise durch den tirrillartig wirkenden
Fliehkraftkontaktregler 7 und den von diesem gesteuerten Servomotor 17. 5 und 6
.sind im Stromkreis der Erregerwicklung q. liegende Widerstände, wobei 5 durch die
Kontakte 9 und io des Reglers 7 und der Regelwiderstand 6 vom Servomotor 17 gesteuert
werden. 8 ist eine an der Reglerscheibe befestigte einseitig eingespannte Feder,
die an ihrem freien Ende ein Kontaktgewicht 9 trägt; der Gegenkontakt io ist fest
auf der Scheibe angeordnet. Die Feder 8 und der Gegenkontakt io sind mit Schleifringen
ii verbunden, die über Bürsten an die Endpunkte des Regelwiderstandes 5 angeschlossen
sind. Der Regler 7 arbeitet nach dem Tirrillprinzip, d. h. die- Feder 8 steht unter
dem Einfluß der Fliehkraft und der während jeder Umdrehung sich sinusförmig ändernden
Schwerkraft, so daß die Kontakte 9 und io periodisch geschlossen werden. Ändert
sich die Drehzahl, so ändert sich auch die Kontaktschließungsdauer und damit die
Kurzschlußzeit des Widerstandes 5. An den Klemmen der Kontakte 9 und io bzw. den
Bürsten der Schleifringe ii liegt die Wicklung eines Relais 12, welche durch den
Spannungsabfall am Widerstand 5 erregt wird. Der Anker 13 dieses Relais schließt
demnach gleichzeitig mit dem Schließen der Reglerkontakte 9 und io den Kontakt 15
und hält den Kontakt 14 so lange geschlossen, als die Reglerkontakte voneinander
getrennt sind. Dadurch wird im gleichen Rhythmus eine vom Potentiometer 16 abgegriffene
positive und negative Spannung an den Anker des Servomotors 17 gelegt, dessen Feldwicklung
18 konstant erregt ist. Je nachdem der Kontakt 1.4 oder 15 geschlossen ist, hat
der Motor das Bestreben, nach der einen oder anderen Richtung anzulaufen und hierdurch
unter Zwischenschaltung geeigneter Übersetzungsmittel den zusätzlichen veränderlichen
Regelwiderstand 6 im Nebenschlußkreis des Antriebsmotors 2 zu verhindern. Ist die
Kontaktöffnungs- und -schließungsdauer der Kontakte 9 und io bzw. die der Kontakte
14. und 15 gleich, so ist das Bestreben des Motors, nach der einen oder anderen
Seite anzulaufen, ebenfalls gleich groß, so daß er stehenbleibt oder nur eine schwach
vibrierende Bewegung ausführt. Letzteres ist also immer dann der Fall, wenn der
Regler 7 in seinem günstigsten Punkte arbeitet, d. h. wenn Kontaktöffnungs-und -schließungsdauer
gleich groß oder nahezu gleich groß sind. Sobald jedoch eine Drehzahländerung eintritt,
sind die Kontaktöffnungs- und -schließungszeiten nicht mehr gleich und folglich
auch die Summe der am Anker des Servomotors liegenden positiven und negativen Spannungen
voneinander verschieden, so daß dieser zu laufen anfängt und den Widerstand 6 im
erwähnten Sinne so lange verändert, bis Öffnungs- und Schließungsdauer der Reglerkontakte
9 und io wieder gleich groß sind und der Servomotor von selbst stehenbleibt.
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Da die Belastung des Generators i durch die Heizfäden der Senderröhren
praktisch konstant ist, können nur Änderungen der Spannung des Speisenetzes 3 eine
Änderung der Drehzahl des Motors 2 bewirken. Die Bewegung des Servomotors 17, welche
durch den gegen jede Drehzahländerung äußerst empfindlichen Regler 7 gesteuert wird,
ist daher direkt abhängig von der Spannungsschwankung im Netz 3. Aus
diesem
Grund ist es möglich, durch den Servomotor 17 die Kompensation der Netzspannungsschwankungen
für den an das gleiche Netz 3 angeschlossenen, die Anodenspannungsgeneratoren 20
und 21 antreibenden Nebenschlußmotor i9 zu bewirken. Zu diesem Zweck ist in den
Nebenschlußkreis dieses Motors der Regelwiderstand 24 eingeschaltet. Tritt eine
Spannungsänderung im Netz 3 ein, so versucht der Motor 2 seine Drehzahl zu ändern.
Gleichzeitig tritt aber die Grob- und Feinregelung in Tätigkeit und der Servomotor
17 stellt den `'Widerstand 6 derart ein, daß durch die Änderung des Feldes
4 trotz der Spannungsschwankung im Netz 3 der Motor 2 mit gleichbleibender Drehzahl
weiterläuft. Gleichzeitig wird auch der Widerstand 24 um einen derartigen Betrag
geändert, daß die Spannungsschwankung im Netz 3 ohne Einfluß auf die Drehzahl des
Motors z9 ist. Im Feldstromkreis liegt außerdem noch der Widerstand 23. Dieser wird
durch den mit dem Motor i9 gekuppelten Fliehkraftkontaktregler 22 periodisch beeinflußt.
Da die Netzspannungsschwankungeu auf den :Motor i9 keinen Einfluß haben, kommt dem
Regler 22 nur die Aufgabe zu, die Drehzahländerungen auszugleichen, welche durch
die Belastungsschwankungen des Motors, beispielsweise durch das Tasten des Senders,
hervorgerufen werden.