DE607981C

DE607981C - Control of several motors, especially for ship propulsion

Info

Publication number: DE607981C
Application number: DE1930607981D
Authority: DE
Inventors: Erich Nagel
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-07-10
Filing date: 1930-07-10
Publication date: 1935-01-10

Description

Steuerung von mehreren Motoren, insbesondere bei Schiffsantrieben Es ist bekannt, und zwar auch bei Schiffsantrieben, mehrere Motoren in Reihe auf einen oder mehrere Generatoren zu schalten und die Drehzahlregelung der Motoren unabhängig voneinander auf verschiedene Drehzahlen durch Änderung der Erregung der Motoren, bei Regelung auf gleiche Drehzahl durch Leonard-Steuerung vorzunehmen.Control of several motors, especially for ship propulsion It is known, even in ship propulsion, to have several motors in series to switch one or more generators and to regulate the speed of the motors independently of each other at different speeds by changing the excitation of the Motors, to be carried out with control to the same speed by Leonard control.

Die Erfindung besteht darin, diese Art der Regelung der drei Maschinenfelder mittels zweier Manövrierorgane derart auszuführen, daß zwangsläufig bei Betätigung der Manövrierorgane im gleichen Sinne nur das Feld des Generators beeinflußt wird, während bei einer Verstellung beider Manövrierorgane gegeneinander zwangsläufig die Motorfelder derart beeinflußt werden, daß das Feld des voreilenden Motors gegenüber dem Feld des Motors, der in seiner Leistung zurückbleiben soll, verstärkt wird. Außerdem bestimmen die Manöv rierorgane durch Umschaltung der Richtung der Erregung der Motoren den Drehsinn der Motoren.The invention consists in this type of regulation of the three machine fields to be carried out by means of two maneuvering organs in such a way that inevitably when actuated of the maneuvering organs in the same sense only the field of the generator is influenced, while in an adjustment of both maneuvering organs against each other inevitably the motor fields are influenced in such a way that the field of the leading motor is opposite the field of the motor, which should lag behind in its performance, is strengthened. In addition, the maneuvering organs determine by switching the direction of excitation of the motors the direction of rotation of the motors.

Für jeden Motor ist dabei erfindungsgemäß ein Hauptsteuerschalter vorgesehen, dessen parallel geschaltete Kontakte nur die Erregung des Generators beeinflussen, während die Änderung der Erregung der Motoren über einen Hilfssteuerschalter erfolgt, der über ein mechanisches oder elektrisches Differential mit den Hauptsteuerschaltern derart gekuppelt ist, daß bei gleicher Stellung der Hauptsteuerschalter beide Motoren voll erregt sind, während bei ungleicher Stellung der Hauptsteuerschalter nur das Feld-desjenigen Motors, dessen Drehmoment geringer sein soll, geschwächt wird. Die Hauptsteuerschalter besitzen für Vorwärts- und Rückwärtsdrehrichtung der Motoren nur eine einzige Bewegungsrichtung. Die Bestimmung der Drehrichtung der Motoren erfolgt an den Führersteuerschaltern durch die Bestimmung der Feldrichtung der Motoren. Die Führersteuerschalter können dabei beispielsweise über eine an sich bekannte Fernsteuerung auf die Hauptsteuerschalter wirken. Als Generator verwendet man zweckmäßig einen Generator mit einer Charakteristik, die die Umkehrung der Generatorspannung beim Umschalten der Motorenfelder bewirkt, so daß die Bremsenergie der Motoren von dem Generator aufgenommen wird. Eine derartige Charakteristik kann man beispielsweise durch Verwendung einer gegenkompoundierenden Wicklung und durch Unterteilung der Nebenschlußwicklung in eine selbsterregte und eine fremderregte Wicklung erhalten. Der nur bei ungleicher - Stellung der Hauptsteuerschalter betätigte Hilfssteuerschalter erhält Kontaktstufen, die die Generatörerregung derart beeinflussen, daß auch. bei ungleicher Stellung der Hauptsteuerschalter die Erregung des Generators so weit geschwächt ist, daß der Normalstrom nicht wesentlich überschritten wird.According to the invention, there is a main control switch for each motor provided, whose contacts connected in parallel only excite the generator affect while changing the excitation of the motors via an auxiliary control switch takes place via a mechanical or electrical differential with the main control switches is coupled in such a way that both motors are in the same position of the main control switch are fully energized, while with an unequal position of the main control switch only that Field of that motor, whose torque should be lower, is weakened. the Main control switches have for the forward and reverse direction of rotation of the motors only one direction of movement. Determining the direction of rotation of the motors takes place at the driver's control switch by determining the field direction of the motors. The driver's control switch can, for example, via a known per se Remote control act on the main control switch. It is useful to use it as a generator a generator with a characteristic that is the inverse of the generator voltage when switching the motor fields causes so that the braking energy of the motors of the generator. Such a characteristic can be used, for example by using a counter-compounding winding and subdividing the Shunt winding obtained in a self-excited and an externally excited winding. The auxiliary control switch that is only actuated when the main control switch is in an unequal position receives contact levels that influence the generator excitation in such a way that also. at unequal position of the main control switch the excitation of the generator is weakened so far that the normal current is not significantly exceeded.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht hauptsächlich darin, daß die Motorenfelder bereits in den ersten Fahrstellungen voll erregt sind bei niedriger Generatorspannung, so daß die Anlage bei geringer Motorengeschwindigkeit mit -niedrigem Ankerstrom wirtschaftlich arbeitet. Dies kann beispielsweise sehr vorteilhaft sein für Fahrzeuge, die längere Zeit auf Flüssen oder Kanälen mit verminderter Geschwindigkeit fahren müssen, oder für Fährboote, die längere Zeit mit Hilfe der Propeller an die Uferbahn gedrückt werden. Bei Schiffsantrieben können zudem dann auch Motoren mit Eigenventilation kleiner dimensioniert werden, indem bei verminderter Drehzahl und damit verminderter Eigenventilation mit kleineren Ankerströmen gerechnet werden kann.The advantage of the arrangement according to the invention is mainly in that the motor fields are already fully excited in the first driving positions at low generator voltage, so that the system runs at low engine speed works economically with -low armature current. This can be very, for example be advantageous for vehicles that spend long periods of time on rivers or canals with decreased Need to drive speed, or for ferry boats that use the for long periods of time Propeller to be pressed against the shore runway. In the case of ship propulsion, then Even motors with self-ventilation can be made smaller by reducing the Speed and thus reduced self-ventilation calculated with smaller armature currents can be.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Die die Propeller antreibenden Motoren 11l i und M2 sind in Reihe mit dem Generator G geschaltet. Die Steuerung der Motoren er= folgt mit Hilfe der Führersteuerschalter 3 und 4 auf der Brücke. Die Fühiersteuerschalter 3 und q. betätigen über die Servomotoren 5 und 6 die Regelschalter 7 und 8, derart, daß jeder Stellung eines Führersteuerschalters eine bestimmte Stellung des zugehörigen Regelschalters entspricht. Die Anordnung der Kontakte auf den Führersteuerschaltern ist in bezug auf die Mittelstellung symmetrisch gewählt, so daß zwei j gleichen Stellungen vorwärts oder rückwärts nur eine Stellung des Regelschalters entspricht. Die Umkehrung der Drehrichtung der beiden Motoren 111 i und 1112 erfolgt durch Feldreversierung mittels der Schützeng und io, die durch die Führersteuerschalter 3 und q. wahlweise eingeschaltet werden. Die Regelschalter 7 und 8 besitzen neben den Rückdrehkontakten für die Servomotoren 5 und 6 nur Stufenkontakte für die Vorschaltung der Widerstände i i und r2 vor die Felder des Generators. Die Regelschalter 7 und 8 sind über das Differentialgetriebe 13 mit einem Hilfsstenerschalter 1q. derart gekuppelt, daß der Hilfssteuerschalter bei gleicher Stellung der Regelschalter 7 und 8 in der Mittelstellung verbleibt und bei ungleicher Stellung der Regelschalter nach der einen oder anderen Seite verdreht wird. Der Hilfssteuerschalter 1q. ist mit Stufenkontakten versehen, die entsprechend der Drehrichtung des Hilfsstenerschalters vor das eine oder andere Motorfeld die Widerstände 15 und 1 6 schalten. Außerdem ist der Hilfssteuerschalter mit Stufenkontakten versehen, die je nach dein Grade der Verdrehung des Hilfssteuerschalters die Widerstände 17 und 18 vor die Generatorfelder schalten.The invention is illustrated in the drawing in one embodiment. The motors 11l i and M2 driving the propellers are connected in series with the generator G. The motors are controlled using the driver's control switches 3 and 4 on the bridge. The guidance control switches 3 and q. operate the control switches 7 and 8 via the servomotors 5 and 6 in such a way that each position of a driver's control switch corresponds to a certain position of the associated control switch. The arrangement of the contacts on the driver's control switches is selected symmetrically with respect to the central position, so that two identical positions forwards or backwards correspond to only one position of the control switch. The direction of rotation of the two motors 111 i and 1112 is reversed by field reversal by means of the Schützeng and io, which are activated by the driver's control switch 3 and q. can optionally be switched on. The control switches 7 and 8 have, in addition to the reverse rotation contacts for the servomotors 5 and 6, only step contacts for the upstream connection of the resistors ii and r2 in front of the fields of the generator. The control switches 7 and 8 are via the differential gear 13 with an auxiliary control switch 1q. coupled in such a way that the auxiliary control switch remains in the middle position when the control switches 7 and 8 are in the same position and the control switch is rotated to one side or the other when the position is different. The auxiliary control switch 1q. is provided with step contacts that switch resistors 1 5 and 1 6 in front of one or the other motor field according to the direction of rotation of the auxiliary switch. In addition, the auxiliary control switch is provided with step contacts which, depending on your degree of rotation of the auxiliary control switch, switch the resistors 17 and 18 in front of the generator fields.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: In der Stoppstellung der Führersteuerschalter 3 und 4 sind die Schützen g und io geöffnet, so daß die Nebenschlußfelder der Motoren 11l i und °11l 2 stromlos sind. Die Regelschalter 7 und 8 sind durch die Servomotoren 5 und 6 in die Anfangsstellung gedreht in der die Nebenschlußfelder des Generators G abgeschaltet sind., Beim Auslegen der Führersteuerschalter 3 und 4. auf die erste Fahrstellung werden die der Fahrtrichtung entsprechenden Erregerschütze g und io eingeschaltet. Gleichzeitig drehen die Servomotoren 5 und 6 die Regelschalter 7 und 8 in die erste Fahrtstellung, so daß der Generator über die Widerstände i i und 12 erregt wird. Der Hilfssteuerschalter 14 bewegt sich bei diesem Schaltvorgang nicht, so daß die Widerstände 15 und 16 vor den Motorenfeldern kurzgeschlossen bleiben. Die Motorenfelder sind also bereits in den ersten Fahrtstellungen voll erregt bei niedriger Generatorspannung, so daß die Anlage bei der geringen Geschwindigkeit mit niedrigem Ankerstrom wirtschaftlich arbeitet.The mode of operation of the arrangement is as follows: In the stop position of the driver's control switches 3 and 4, the contactors g and io are open, so that the shunt fields of the motors 11l i and 11l 2 are de-energized. The control switches 7 and 8 are rotated by the servomotors 5 and 6 into the starting position in which the shunt fields of the generator G are switched off. At the same time, the servomotors 5 and 6 turn the control switches 7 and 8 into the first travel position, so that the generator is excited via the resistors ii and 12. The auxiliary control switch 14 does not move during this switching process, so that the resistors 15 and 16 remain short-circuited in front of the motor fields. The motor fields are already fully excited in the first driving positions with a low generator voltage, so that the system works economically at the low speed with a low armature current.

Beim gleichzeitigen Weiterdrehen der Führersteuerschalter 3 und q. wird nur über die Regelschalter 7 und 8 die Erregung des Generators verstärkt bis zur vollen Spannung in den Stellungen »Volle Fahrt« des Führersteuerschalters. Auch beim gleichzeitigen Rückdrehen der Führersteuerschalter arbeitet die Anlage in reiner Leonard-Steuerung, so daß das Schiff beliebig lange mit halber Fahrt auf Flüssen oder Kanälen fahren kann.When turning the driver's control switch 3 and q at the same time. the excitation of the generator is only amplified via the control switches 7 and 8 to full tension in the position "full speed" of the driver's control switch. Even if the driver's control switch is turned back at the same time, the system works in a more pure manner Leonard control, so that the ship can be as long as you like with half-way on rivers or canals.

Beim Anlegen des Fahrzeuges oder zur Unterstützung der Ruderwirkung werden die beiden Führersteuerschalter unabhängig voneinander betätigt. Hierbei können beispielsweise folgende Stellungen gewählt werden: Führersteuerschalter 3 »Voll Voraus«, Steuerschalter q. »Stopp«. Der Regelschalter 7 wird durch den Servomotor 5 in die Endstellung gedreht, in der die Widerstände i i und 12 kurzgeschlossen sind. Der Regelschalter 8 ist in der Anfangsstellung stehengeblieben. Entsprechend der ungleichen Stel. lung der Regelschalter 7 und 8 ist der Hilfsstenerschalter 1q. in die Endstellung gedreht, in der der Widerstand 15 vor dem Feld des Motors 11l i kurzgeschlossen bleibt. Gleichzeitig sind die Widerstände 17 und i_8 vor die Generatorfelder geschaltet, so daß die Spannung des Generators nur entsprechend der Gegen-EMK des einen Motors steigt, Wird der Führersteuerschalter 4 nachgedreht, so zieht das entsprechende Schütz io des Motors M a an. Die Erregung des Motors M 2 bleibt jedoch infolge der Verdrehung des Hilfssteuerschalters 14 durch Vorschaltung der Widerstände 16 so weit geschwächt, daß das Drehmoment z. B. der Stellung »Langsame Fahrt« entspricht.When the vehicle is docked or to support the rudder action, the two operator control switches are operated independently of one another. For example, the following positions can be selected: Driver control switch 3 “Full ahead”, control switch q. "Stop". The control switch 7 is rotated by the servomotor 5 into the end position in which the resistors ii and 12 are short-circuited. The control switch 8 has stopped in the initial position. According to the unequal position. Development of control switches 7 and 8 is the auxiliary control switch 1q. rotated into the end position in which the resistor 15 remains short-circuited in front of the field of the motor 11l i. At the same time the resistors 17 and i_8 are connected upstream of the generator fields so that the voltage of the generator only increases according to the back EMF of one motor. The excitation of the motor M 2 remains so weakened as a result of the rotation of the auxiliary control switch 14 by connecting the resistors 16 that the torque z. B. corresponds to the "slow speed" position.

Werden beide Führersteuerschalter in einem Zuge von »Volle Fahrt Voraus« auf »Volle Fahrt Zurück« durchgerissen, so bleibt die Stellung der Regelschalter 7 und 8 praktisch unverändert. Dagegen werden die Schütze g und io umgeschaltet, so daß die E'-\TK der Motoren in Abhängigkeit von der magnetischen Trägheit der Felder umkehrt. Hierdurch steigt der Ankerstrom so weit, daß die Gegenkompoundwicklung im Generator stärker als die Nebenschlußwicklung wird und, unterstützt durch die selbsterregte Wicklung, die zum Auffangen der Motoren erforderliche Gegen-EMK im Generator aufbaut.Are both driver's control desks in one step of "full speed ahead" torn through to "full speed back", the position of the control switch remains 7 and 8 practically unchanged. On the other hand, the contactors g and io are switched over, so that the E '- \ TK of the motors depends on the magnetic inertia of the Fields reversed. This increases the armature current so far that the counter compound winding in the generator is stronger than the shunt winding and, supported by the Self-excited winding, the back EMF required to absorb the motors in the Generator builds up.

Werden beide Führersteuerschalter in einem Zuge von »Volle Fahrt Voraus« auf »Langsame Fahrt Zurück« durchgerissen, so würde bei sofortigem Nachdrehen der Regelschalter 7 und 8 die selbsterregte Generatorwicklung über den Widerstand i i so stark geschwächt, daß ein wesentlich höherer Strom in der Gegenkompoundwicklung zum Aufbauen der Gegen-EMK im Generator erforderlich würde. Um dies zu vermeiden, ist die Drehzahl der Servomotoren derart zu wählen, daß eine vorzeitige Schwächung der, selbsterregten Generatorwicklung vermieden ist. Diese Maßnahme kann unbedenklich gewählt werden, da, wie bereits erwähnt, das schnelle Reversiereri der Propellermotoren im Gefahrfalle unabhängig ist von der Geschwindigkeit der Servomotoren.Are both driver's control desks in one step of "full speed ahead" torn through to "Slow travel back", then the Control switch 7 and 8 the self-excited generator winding via the resistor i i weakened so much that a much higher current in the counter compound winding would be required to build up the back EMF in the generator. To avoid this, the speed of the servomotors is to be selected in such a way that a premature weakening the self-excited generator winding is avoided. This measure can be harmless be chosen because, as already mentioned, the fast reversing of the propeller motors in the event of danger is independent of the speed of the servomotors.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control of several motors in series one or more generators are connected, with the speed control of the motors at different speeds by changing the excitation of the motors and with regulation takes place at the same speed by Leonard-Sfieuerung, especially with ship propulsion, characterized in that a main control switch is provided for each motor, its parallel connected contacts only the excitation regardless of the direction of rotation of the generator while changing the excitation of the motors about an auxiliary control switch takes place via a mechanical or electrical differential is coupled to the main control switch in such a way that in the same position the Main control switch both motors are fully energized, while in an unequal position the main control switch only displays the field of the motor whose torque (and thus Speed for propeller drives) should be lower, is weakened. a. steering according to claim i, characterized in that only when the position of the Main control switch actuated auxiliary control switch contact stages. who receives the Influence generator excitation in such a way that even if the main control switch is in an unequal position the excitation of the generator is weakened so far that the normal current is not significant is exceeded. 3. Control according to claim i and 2, characterized in that that the main control switch for the forward and reverse direction of rotation of the motors have only one direction of movement, so that the determination of the direction of rotation takes place at the driver's control switch by determining the field direction of the motors, for example, the driver's control switch via a per se known remote control act on the main control switch.