DE579120C

DE579120C - Tirrill controller for roller reversing motors

Info

Publication number: DE579120C
Application number: DEA56412D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1928-01-07
Filing date: 1929-01-08
Publication date: 1933-06-21

Description

Tirrillregler für Walzreversiermotoren Bei WalzwerkreversierantriebeninL eonardschaltungwerden bekanntlich großeLeistungen unter häufigem Wechsel der Drehzahl vom Aggregat verlangt. Dabei ist es wünschenswert, die Anlage bei jedem Betriebszustand in möglichst weitem Maße auszunutzen. Der Belastungsfähigkeit der Maschinen sind gewisse Grenzen gesetzt, nämlich die Erwärmungsgrenze, oberhalb welcher die Isolation zerstört wird, und die Kommutierungsgrenze, oberhalb welcher der Kollektor zu feuern beginnt.Tirrill controller for rolling reversing motors For rolling mill reversing drives in L. It is well known that eonard circuits achieve high outputs with frequent changes in speed required by the unit. It is desirable to keep the system in every operating state to be used to the greatest possible extent. The resilience of the machines are certain limits are set, namely the heating limit above which the insulation is destroyed, and the commutation limit above which the collector will fire begins.

Die Erwärmung ist abhängig von den Verlusten, und zwar den Eisenverlusten; welche praktisch konstant sind, und den Stromwärmeverlusten, welche mit dem Quadrat des Stromes wachsen. Außerdem hängt die Erwärmung von. der Belüftung ab, welche sich bei wachsender Drehzahl der Maschinen verbessert und welche auch künstlich durch ° besondere Ventilatoren gesteigert werden kann.The warming depends on the losses, namely the iron losses; which are practically constant, and the electricity heat losses, which with the square of the river grow. Also, the warming depends on. the ventilation from which improves with increasing speed of the machines and which also artificially can be increased by ° special fans.

Die Schwierigkeiten der Kommutierung wachsen im wesentlichen mit der Drehzahl. In der zwischen zwei Lamellen liegenden. und durch die Bürste kurzgeschlossenen Leiterwindung wächst nämlich die Kommutierungsspannung, welche während der Zeit dieses Kurzschlusses induziert wird, mit der Änderungsgeschwindigkeit des umschlossenen magnetischen Flusses, also mit der Drehzahl. Außerdem hängt die Kommutierung von der Lamellenspannung (das ist die Spannung zm-ischen zwei benachbarten Kollektorlamellen) ab und von der Stromdichte unter der Bürste (im Ampere pro Fläcbenein.heit der auf dem Kollektor aufliegenden Bürstenoberfläche). Die Kommutierungsschwierigkeiten wachsen ungefähr linear mit steigendem Strom und oberhalb einer gewissen Klemmenspannung (entsprechend einer Lamellenspannung von etwa 18 Volt), beschleunigt mit der letzteren, so daß bei Überschreitung einer Lamellenspannung von 2o bis 25 Volt, je nach Bürstenkohle und ähnlichen Faktoren, Überschläge zwischen den Lamellen einsetzen. Da nun bei Leonardaggregaten Geschwindigkeit und Ankerspannung in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen, wachsen die Kommutierungsschwierigkeiten überaus rasch mit der Drefzahl.The difficulties of commutation increase essentially with the Rotational speed. In the one between two slats. and shorted by the brush This is because the conductor winding increases the commutation voltage, which over time this short circuit is induced, with the rate of change of the enclosed magnetic flux, i.e. with the speed. In addition, the commutation depends on the lamellar tension (this is the tension between two adjacent collector lamellas) from and on the current density under the brush (in the ampere per unit area of the brush surface resting on the collector). The commutation difficulties grow approximately linearly with increasing current and above a certain terminal voltage (corresponding to a lamella voltage of about 18 volts), accelerated with the latter, so that when a lamella voltage of 2o to 25 volts is exceeded, depending on the brush carbon and similar factors, flashovers occur between the slats. Since now at Leonard units speed and anchor tension in a constant ratio are to each other, the commutation difficulties grow extremely quickly with the Speed.

Es ist daher nötig, den durch den Anker des Motors fließenden Strom auf einen- bestimmten Wert zu begrenzen. Bis zu einer gewissen Drehzahl ist der zulässige Höchstwert des Stromes für sämtliche Drehzahlen konstant, da er in diesem Bereich nur- mit Rücksicht auf die Stromdichte, die im wesentlichen bei allen Drehzahlen die gleiche Rolle spielt, begrenzt werden muß. Von einer bestimmten Drehzahl an hängt die Stromgrenze aber nicht mehr von der Stromdichte ab, sondern lediglich von den Kommutierungsschwierigkeiten, welche, wie bereits erwähnt, rasch mit der Drehzahl anwachsen. Von einer bestimmten Grenzdrehzahl ab muß also der höchstzulässige Stromwert mit wachsender Drehzahl verkleinert werden. Diese Verhältnisse sind in der Abb.2 durch eine Stromdr ehzahlkurve dargestellt. Bis zum Punkt A ist der höchstzulässige Stromwert unabhängig von der Drehzahl, während er bei höheren Drehzahlen kleiner ist.It is therefore necessary to control the current flowing through the armature of the motor to limit to a certain value. Up to a certain speed it is permissible maximum value of the current for all speeds constant, since it is in this Range only with regard to the current density, which is essentially at all speeds plays the same role, it must be limited. From a certain speed however, the current limit no longer depends on the current density, but only from the commutation difficulties, which, as already mentioned, are quick increase with speed. From a certain limit speed onwards, the maximum permissible Current value can be reduced with increasing speed. These ratios are in 2 represented by a current speed curve. Up to point A is the highest permissible Current value independent of the speed, while it is smaller at higher speeds is.

Man hat bereits, um diesen Bedingungen zu genügen, außer dem normalen Strombegrenzungsautomaten noch eine Kompoundwicklung an den Maschinen angebracht. Bei den Drehzahlen bis zum Punkte A schaltet der Automat bei jeder überschreitung der .Höchstgrenze den Antrieb aus. Vom Punkt A wirkt sich die Kompoundierung so aus, daß der Strom nicht mehr die bei niedriger Drehzahl zulässige Höchstgrenze erreicht, sondern nur einen mit wachsender Drehzahl fallenden Höchstwert annehmen kann.One already has to meet these conditions, besides the normal Current limiting machines still have a compound winding attached to the machines. At speeds up to point A, the machine switches each time it is exceeded the .High limit the drive off. From point A the compounding works like this from the fact that the current no longer exceeds the maximum limit permissible at low speed reached, but only assume a maximum value that decreases with increasing speed can.

Derartige Antriebe haben eine Reihe von Nachteilen. Vor allen Dingen ist die Anordnung kostspielig, da die durch die Kompoundierung bedingte Vergrößerung der Pole die Maschinen und deren Wartung verteuert. Oft ist aus den verschiedensten Gründen eine direkte Kompoundierung nicht erwünscht, so daß man Hilfsmaschinen anordnen muß. Dabei ist auch zu beachten, daß stets mehrere Meßinstrumente in die Kompoundstromkreise eingebaut «'erden müssen. Weiterhin bringen diese Anlagen bezüglich der Wirkungsweise Schwierigkeiten mit sich, da bis zum Punkt A die Sicherung lediglich durch Ansprechen des Gberstromschalters erfolgt, d. h. in diesem Drehzahlbereich wird die Anlage stets bei Lastgrößen abgeschaltet.Such drives have a number of disadvantages. Above all the arrangement is expensive because of the enlargement caused by the compounding the Pole makes the machines and their maintenance more expensive. Often it is made up of the most varied For reasons a direct compounding is not desirable, so that auxiliary machines are arranged got to. It should also be noted that there are always several measuring instruments in the compound circuits installed «'must be grounded. Furthermore, these systems bring in terms of the mode of operation Difficulties with it, since up to point A the fuse only by responding the Gberstrom switch takes place, d. H. in this speed range the system always switched off for load sizes.

Mit Hilfe der Kompoundierung wird übrigens keine genaue Einstellung des Höchstwertes des Stromes erzielt. Die Kompoundierungskurve hat eine bestimmte Form, die naturgemäß nicht mit der in Abb. 2 rechts vom Punkte A dargestellten Kurve übereinstimmt. Man kann allenfalls die Kompoundierung so einstellen, daß sie sich in einem bestimmten Punkt mit der erforderlichenKurve schneidet; die anderen Punkte würden dann aber nicht genau mit der in Abb. 2 dargestellten Kurve zusammenfallen, so daß nur eine annähernd genaue Einstellung erzielt werden kann.Incidentally, with the help of compounding, no precise setting is made the maximum value of the current achieved. The compounding curve has a definite one Shape that naturally does not match the curve shown in Fig. 2 to the right of point A. matches. At most one can adjust the compounding so that it is intersects with the required curve at a certain point; the other points would then not exactly coincide with the curve shown in Fig. 2, so that only an approximately accurate setting can be achieved.

Vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile durch die Verwendung eines Tirrillreglers, welcher bis zu einer bestimmten Grenzdrehzahl nur in Abhängigkeit vom Ankerstrom und von der Erregerspannung und oberhalb dieser Grenzdrehzahl außerdem in Abhängigkeit von der Drehzahl beeinflußt wird. Dadurch wird erreicht, daß ein Abschalten der Anlage bei Belastungsstößen unmöglich ist, während außerdem eine einfache Regeleinrichtung ohne Verteuerung des Maschinensatzes selbst verwendet wird.The present invention avoids these disadvantages by using it a Tirrill controller, which up to a certain limit speed is only dependent from the armature current and from the excitation voltage and above this limit speed as well is influenced depending on the speed. This achieves that a Shutting down the system in the event of load surges is impossible, while also a simple control device used without increasing the cost of the machine set itself will.

In der Abb. z ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. i ist ein Gleichstrommotor, dessen Feld aus einer von einer besonderen Stromquelle gespeisten Wicklung :2 und einer vom Ankerstrom durchflossenen Wicldung 3 besteht. Als Stromquelle für die Feldwicklung 2 dient eine eigenerregte Erregermaschine 4, in deren Feldwicklungskreis 5 ein Regulierwiderstand 6 liegt. Der Anker des Motors i wird von einem Aggregat 7.,gespeist, welches aus einem Drehstrommotor 8 und der Leonarddynamo vo besteht, deren Erregung vi durch den Widerstand 13 verändert und durch den Sehälter 12 umgepolt werden kann. Ein Netz konstanter Spannung 14 dient als Stromquelle für die Erregung der Leonarddynamo v o. Der Regler 15 besitzt ein Arbeitskontaktpaar 16, i7, durch welches die Erregung der Erregermaschine 4 dadurch geändert wird, daß der Widerstand 6 in rasch aufeinanderfolgendem Taktverhältnis aus- und eingeschaltet wird. Natürlich kann, wenn es sich um große Stromstärken, handelt, in an sich bekannter Weise ein Relais zwischengeschaltet sein. Der Kontakt 16 kann fest oder einstellbar angeordnet sein. Der Kontakt 17 ist auf einen Hebel 18 angeordnet, der durch den Magnetkern ig gesteuert wird und durch eine Feder 2o eine bestimmte Richtkraft erhält. Die Spule 21 des Magnetkerns ig liegt parallel zu der Feldwicklung 3 des Walzmotors. Zur Einstellung der Stromstärke für die Spule 21 dient der Widerstand 22. Ferner wirkt eine Wicklung 24 mittels Anker 23 auf den Hebel IS ein. Die Zugrichtung der Spule 24 ist der der Wicklung 2i entgegengesetzt gerichtet. Um die durch das Arbeiten dieser Spule verursachte Unterkompoundierung des Walzmotors zu kompensieren, ist eine weitere Wicklung 28 angeordnet, durch die ein Tauchkern 25, der durch ein elastisches Zwischenstück 26 mit dem Hebel IS verbunden ist, gesteuert wird. Der Kern 25 besitzt eine Luftdämpfung 27. Die Wicklungen 24 und 28 sind hintereinander geschaltet, und zwar so, daß sie entgegengesetzt auf den Hebel einwirken; sie liegen parallel zur Feldwicklung 2. Der Hebel 29 wird durch eine Feder 34 an den regelbaren Anschlag 33 angelegt. Die Wicklung 31 wird über einen Regelwiderstand 36 von einem kleinen Generator (Tourendynamo) 35 gespeist, der auf der Welle des Walzmotors i befestigt ist und dessen Feldwicklung 37 durch eine konstante Stromquelle 38 erregt wird. Die der Spule 3 i zugeführte Spannung ist also proportional der Drehzahl des Generators 35. Die Abb. 2 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehungen zwischen Strom und Drehzahl für die in der Abb. i dargestellte Anordnung.In Fig. Z, an embodiment of the invention is shown. i is a direct current motor, the field of which consists of a winding 2 fed by a special power source and a winding 3 through which the armature current flows. A self-excited exciter 4, in whose field winding circuit 5 a regulating resistor 6 is located, serves as the power source for the field winding 2. The armature of the motor i is 7, supplied by a unit which consists of a three-phase motor 8 and the Leonarddynamo vo whose excitation vi changed by the resistor 1 and 3 can be reversed by the Sehälter 12th A network of constant voltage 14 serves as a power source for the excitation of the Leonard dynamo v o. The controller 1 5 has a pair of normally open contacts 16, i7, through which the excitation of the exciter 4 is changed by switching the resistor 6 off and on in rapid succession will. Of course, when it comes to high currents, a relay can be interposed in a manner known per se. The contact 16 can be arranged in a fixed or adjustable manner. The contact 17 is arranged on a lever 18 which is controlled by the magnetic core ig and receives a certain directional force by a spring 2o. The coil 21 of the magnetic core ig lies parallel to the field winding 3 of the rolling motor. Resistor 22 is used to set the current intensity for coil 21. Furthermore, a winding 24 acts on lever IS by means of armature 23. The direction of pull of the coil 24 is opposite to that of the winding 2i. In order to compensate for the under-compounding of the rolling motor caused by the operation of this coil, a further winding 28 is arranged by which a plunger core 25, which is connected to the lever IS by an elastic intermediate piece 26, is controlled. The core 25 has air damping 27. The windings 24 and 28 are connected in series, in such a way that they act in opposite directions on the lever; they are parallel to the field winding 2. The lever 29 is placed against the adjustable stop 33 by a spring 34. The winding 31 is fed via a variable resistor 36 from a small generator (touring dynamo) 35 which is attached to the shaft of the rolling motor i and whose field winding 37 is excited by a constant current source 38. The voltage supplied to the coil 3 i is therefore proportional to the speed of the generator 35. Fig. 2 shows in a graph the relationships between current and speed for the arrangement shown in Fig. I.

Die Wirkungsweise der Regelvorrichtung ist folgende: Der Motor i soll mit einer innerhalb des niedrigen Drehzahlbereichs liegenden Drehzahl arbeiten. In der gezeichneten Lage des Kontakthebels 18 sind die Kontakte 16 und 17 geöffnet, so daß die von der Erregermaschine q. an die Feldwicklung 2 gelieferte Spannung niedrig ist. Die Wicklungen 24 und 28 des Reglers 15 werden somit vom geringsten Strom durchflossen. Wenn der im Ankerstromkreis des Motors i fließende Strom die vorher bestimmte Grenze überschreitet, so bewegt der von der Wicklung 21 gesteuerte Kern ig den Hebel 18 so, daß die Kontakte 16 und 17 geschlossen werden und der Regulierwiderstand 6 überbrückt ist. Die Spannung der Feldwicklung 2 kann sich jetzt auf einen Maximalwert erhöhen. Beim Anstieg dieser Spannung steigt auch der der Wicklung 24 zugeführte Strom, und der Hebel 18 wird durch den Kern 24 angezogen, so daß die Kontakte 16 und 17 geöffnet werden. Jetzt ist wieder der Nebenschlußwiderstand in den Erregerstromkreis der Erregermaschine d. eingeschaltet, und die Spannung sinkt auf einen Minimalwert. Dieser Vorgang wiederholt sich in schnellster Weise. Der Hebel 18 ist in dauernder Schwingring begriffen. Durch die Wicklung 24 wird eine Unterkompoundierung des Motors i erstrebt, wenn die der Feldwicklung 2 zugeführte Spannung sich über einen Mittelwert erhöht. Es ist jedoch durch die Wicklung 28 möglich, jeden Grad der Kompensation herzustellen. Mit dem Ansteigen der Spannung der Feldwicklung :2 erhöht sich die Zugkraft der Wicklung 28, die den Hebel 18 so zu bewegen sucht, daß die Kontakte 16 geschlossen werden. Die Feder 26 gestattet jedoch dem Hebel 18 frei zu schwingen. Eine Luftdämpfung 27 dämpft die Bewegung des Kernes 25. Durch die Spannungsänderung der Feldwicklung :2 ändert sich die Tourenzahl des Motors so, daß der Ankerstrom jederzeit den bestimmten Wert nicht überschreitet.The mode of operation of the control device is as follows: The motor i should operate at a speed lying within the low speed range. In the position shown of the contact lever 18, the contacts 16 and 17 are open, so that the excitation machine q. The voltage supplied to the field winding 2 is low. The windings 24 and 28 of the controller 15 are thus traversed by the lowest current. If the current flowing in the armature circuit of the motor i exceeds the predetermined limit, the core ig controlled by the winding 21 moves the lever 18 so that the contacts 16 and 17 are closed and the regulating resistor 6 is bridged. The voltage of the field winding 2 can now increase to a maximum value. As this voltage increases, the current applied to winding 24 also increases and lever 18 is attracted by core 24 so that contacts 16 and 17 are opened. Now the shunt resistance in the exciter circuit of the exciter machine is again d. switched on and the voltage drops to a minimum value. This process is repeated as quickly as possible. The lever 18 is engaged in a permanent oscillating ring. An undercompounding of the motor i is sought by the winding 24 when the voltage supplied to the field winding 2 increases above a mean value. However, it is possible through the winding 28 to produce any degree of compensation. As the voltage of the field winding: 2 increases, the tensile force of the winding 28, which tries to move the lever 18 so that the contacts 16 are closed, increases. The spring 26, however, allows the lever 18 to swing freely. Air damping 27 dampens the movement of core 25. By changing the voltage of the field winding: 2, the number of revolutions of the motor changes so that the armature current does not exceed the specific value at any time.

Steigt nun die Drehzahl des Motors über den festgesetzten Wert (vgl. Abb. 2, Punkt A), so ist die vom Generator 35 an die Spule 3 1 gelieferte Spannung genügend hoch, um durch den Kern 32 den Hebel 29 an den Hebel 18 anlegen zu lassen. Dadurch wird der Zeitraum, in dem die Kontakte 16 und 17 getrennt sind, verkürzt und das Feld 2 des Motors i gestärkt. Die Tourenzahl des Motors sinkt `nieder auf den normalen Wert; auch der Strom ist dabei zurückgegangen. Die Feder 34 überwindet jetzt wieder die Zugkraft der Spule 3 i, so daß der Hebel 29 in seine Ruhelage zurückkehrt und der Hebel i 8 wieder unbehindert schwingen kann.If the speed of the motor now rises above the set value (see Fig. 2, point A), the voltage supplied by the generator 35 to the coil 3 1 is high enough to move the lever 29 to the lever 1 8 through the core 32 to put on. This shortens the period in which the contacts 16 and 17 are separated and strengthens the field 2 of the motor i. The number of revolutions of the engine drops `down to the normal value; the electricity has also decreased. The spring 34 now overcomes the tensile force of the coil 3 i again, so that the lever 29 returns to its rest position and the lever i 8 can swing again unhindered.

Claims

CLAIMS: i. Tirrill regulators for wheel reversing motors, gates, thereby characterized in that the controller is only dependent on a certain limit speed from the armature current and from the excitation voltage and above this limit speed as well is influenced depending on the speed.

2. Regulator according to claim i, characterized characterized in that the deflection of the oscillating contacts of the controller, their coils are influenced by the armature current and the excitation voltage, depending on the Speed is limited by a lever arm, the position of which is controlled by a Tachometer dynamo powered magnets and controlled by a spring force.