DE618219C

DE618219C - Control device for DC motors, especially for multi-motor drives

Info

Publication number: DE618219C
Application number: DE1930618219D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Fricdrich Schicbuhr
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-06-01
Filing date: 1930-06-01
Publication date: 1935-09-04

Description

Regeleinrichtung für Gleichstrommotoren, insbesondere für Mehrmotorenantriebe Bei elektrischen Antrieben mittels Gleichstrommotoren ist es häufig erwünscht, die Drehzahl unabhängig von Belastungsänderungen nföglichst gleichzuhalten. Bei Einzelantrieben geschieht dies beispielsweise durch an sich bekannte Regler (Schnellregler) oder durch Vergleich mit einer konstanten Geschwindigkeit (Leitgeschwindigkeit). Eine etwa entstehende Drehzahldifferenz bzw. Winkelabweichung beeinflußt dann über ein Differentialgetriebe den Feldregler des Motors. Dieses Verfahren wird bei Mehrmotorenantrieben benutzt, um den Gleichlauf der verschiedenen Antriebsmotoren zu erzwingen.Control device for direct current motors, in particular for multi-motor drives In the case of electrical drives using direct current motors, it is often desirable to have the The speed must be kept constant as far as possible, regardless of changes in load. With single drives this is done, for example, by means of known regulators (rapid regulators) or by comparison with a constant speed (master speed). One Any resulting speed difference or angular deviation then influences a Differential gears the field regulator of the motor. This procedure is used for multi-motor drives used to force the synchronization of the various drive motors.

Die Methode. den Gleichlauf bei Laständerungen durch Feldregelung der Antriebsmotoren aufrechtzuerhalten, ist gut zu verwenden, solange der Ohmsche Spannungsabfall in den Anker-. Hilfs-, ReihengchlußundWendepolwicklungen derAntriebsmotoren nur einen verhältnismäßig kleinen Bruchteil der variablen Steuerspannung (Leonardspannung) ausmacht. Mit abnehmender Größe der Steuerspannung (beispielsweise bei abnehmender Papiergeschwindigkeit bei Papiermaschinenantrieben) wird die zur Ausgleichung einer bestimmten Lastmomentschwankung erforderliche Feldänderung ständig größer, bis schließlich bei einem Verhältnis zwischen Ohmschem Spannungsabfall bei Vollast und der Klemmenspannung von 1:5 eine Aufrechterhaltung des Gleichlaufes durch Feldregelung des Antriebsmotors unmöglich wird.The method. the synchronization with load changes through field control Maintaining the drive motors is good to use as long as the ohmic Voltage drop in the anchor. Auxiliary, series connection and reversing pole windings of the drive motors only a relatively small fraction of the variable control voltage (Leonard voltage) matters. With decreasing size of the control voltage (for example with decreasing Paper speed in paper machine drives) is used to compensate for a certain load torque fluctuations required field change steadily larger until finally with a ratio between the ohmic voltage drop at full load and the terminal voltage of 1: 5 a maintenance of the synchronization by field control of the drive motor becomes impossible.

Aus diesem Grunde ist bereits vorgeschlagen worden, die Differentialregelvorrichtungen nicht auf die Feldregler der Antriebsmotoren, sondern auf Feldregler von kleinen Zu- und Gegenschaltungsnebenschlußgeneratoren arbeiten zu lassen, die den einzelnen Antriebsmotoren zugeordnet sind, wobei die Felderregung der Motoren unverändert bleibt. E s ist aber auch schon eine Regelvorrichtung für Gleichstrommehrmotorenantriebe vorgeschlagen worden, bei der die -Motoren durch auf den Feldregler des einzelnen Gleichstrommotors arbeitende Regelvorrichtungen in Abhängigkeit von einer beliebigen Leitgeschwindigkeit in Gleichlauf gehalten werden, wobei mit allen der die Arbeitsmaschinen antreibenden Elektromotoren je eine zusätzliche, Sp.innungsduelle in Reihe geschaltet ist. Diese Hilfsmaschinen sind dabei, als reine Reihenschlußmaschinen ausgebildet.For this reason, the differential control devices have already been proposed not on the field controllers of the drive motors, but on the field controllers of small ones To let connection and counter circuit shunt generators work, the individual Drive motors are assigned, the field excitation of the motors unchanged remain. But it is also a regulating device for DC multiple motor drives has been proposed in which the motors through to the field controller of the individual DC motor working control devices depending on any Master speed can be kept in sync, with all of the working machines Driving electric motors each have an additional, guild duels connected in series is. These auxiliary machines are designed as pure series machines.

Die Regelung der Motoren mittels Zusatzgeneratoren wird nun gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erheblich verbessert, daß die mit annähernd konstanter Drehzahl angetriebene Hilfsmaschine als Reihenschlußmaschine mit einer der Reihenschlußerregerwicklung entgegenwirkenden fremdgespeisten Erregerwicklung ausgebildet und ihre EMK bei jeder Strombelastung gleich dem Ohmschen Spannungsabfall. des zugehörigen Antriebsmotors ist. Diese Anordnung bietet für den Papiermaschinenantrieb erhebliche Vorteile. da nämlich dadurch eine bedeutend leichtere Anpassung der Charakteristik der Hilfsmaschine an die Erfordernisse des Papiermaschinenantriebes möglich ist. Bei einer reinen Reihenschlußmaschine ist eine derartige Anpassung bedeutend schwieriger. Erst durch die Ausbildung des Zusatzgenerators als Verbundmaschine kann die Hilfsmaschine die ihr obliegende Aufgabe in allen Feinheiten erfüllen.The regulation of the motors by means of additional generators is now according to of the present invention significantly improved in that the with approximately constant Speed driven auxiliary machine as a series machine with one of the series exciter windings counteracting externally fed excitation winding and their EMF at each Current load equal to the ohmic Voltage drop. of the associated Drive motor is. This arrangement offers considerable benefits for the paper machine drive Advantages. because this makes it much easier to adapt the characteristic the auxiliary machine to the requirements of the paper machine drive is possible. Such an adaptation is significantly more difficult in a purely in-line machine. Only when the additional generator is designed as a compound machine can the auxiliary machine perform the task incumbent upon them in all its subtleties.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel in Anwendung auf einen Mehrmotorenantrieb für Papiermaschinen ist i die Leonardd_vnamo, welche von einem Drehstrommotor 2 beliebiger Art angetrieben wird. Das Feld 3 der Leonarddvnamo wird von der auf der gleichen Welle sitzenden Erregermaschine 4 gespeist. 5 ist der Regler, welcher das Feld der Leonarddvnamo verändert und durch welchen die verschiedenen Papiergeschwindigkeiten eingestellt werden. An die Leonarddynamo sind die -Netzleitungen P, .'V angeschlossen, von welchen die Einzelmotoren gespeist werden. Die Erregermaschine speist die Netzleitung ,en Pf, Ni, welche zur Erregung der Teilantriebsmotoren dienen. Die Antriebsmotoren sind mit io, ii und 12 bezeichn,@t. Jeder -Motor besitzt eine Nebenschlußerregung 13 bz-%v. 14 und 1s. Die mit den Teilantriebsmotoren in Reihe geschalteten Reihenschlußmaschinen 16, 17, 18 werden gemeinsam von einem Drehstrommotor i9 angetrieben. Jeder Motor treibt über einen Kegelscheibentrieb 6 den Rotor ; eines elektrischen Differentiales. Der drehbar gelagerte Stator 3 des elektrischen Differentiales wird mit einer vom Leitgenerator g erzeugten Leitfrequenz gespeist. Der Leitgenerator 9, welcher von einem von der Leonarddynamo i gespeisten Motor 2o angetrieben wird, speist das Leitnetz 21. Stimmt die Drehzahl des von der Leitfrequenz erzeugten Drehfeldes mit der Drehzahl des Rotors 7 überein, dann übt das elektrische Differential ;, 8 kein Drehmoment aus. Bei einer Abweichung der Geschwindigkeit bewegt sich der Ständer S des Differentiales und verstellt dabei den Regler 23 bzW. 24, 25-des entsprechenden Feldes 13 bzw. 1.1; 1s.In the embodiment shown in the drawing in use on a multi-motor drive for paper machines i is the Leonardd_vnamo, which is driven by a three-phase motor 2 of any type. The field 3 of the Leonarddvnamo is fed by the exciter 4 seated on the same shaft. 5 is the regulator which changes the field of the Leonarddvnamo and through which the various Paper speeds can be set. The mains cables are connected to the Leonard dynamo P, .'V connected, from which the individual motors are fed. The exciter feeds the power line, en Pf, Ni, which are used to excite the partial drive motors. The drive motors are designated by io, ii and 12, @ t. Every engine has one Shunt excitation 13 or% v. 14 and 1s. Those with the partial drive motors in series connected series machines 16, 17, 18 are shared by a three-phase motor i9 powered. Each motor drives the rotor via a conical disk drive 6; one electric differential. The rotatably mounted stator 3 of the electrical differential is fed with a master frequency generated by the master generator g. The master generator 9, which is driven by a motor 2o fed by the Leonard dynamo i, feeds the control network 21. Is the speed of the rotating field generated by the digital frequency correct coincides with the speed of the rotor 7, then the electric differential exercises;, 8 no torque off. If the speed deviates, the will move Stand S of the differential and adjusts the controller 23 or 24, 25-of the corresponding Field 13 or 1.1; 1s.

Die Wirkungsweise der Anordnung sei im nachstehenden für den Einzelmotor io näher erläutert. Es sei angenommen, der Antrieb befinde sich bei einer beliebigen durch den Regler 5 eingestellten Drehzahl im Dauerbetriebszustand. Die Belastung jedes Einzelmotors sei zunächst konstant. Die Zusatzmaschine 16 liefert eine Zusatzspannung zu der an den Netzleitungen P, N liegenden Leonardspannung. Die Zusatzmaschine 16 ist nun so bemessen, daß ihre Spannung gleich dem Ohrnschen Spannungsabfall im Antriebsmotorio ist. Solange die Last konstant ist, steht bekanntlich der Regler 23 still. Tritt nun eine Änderung, beispielsweise eine Belastungszunahme, auf, so genügt das durch die Stro:naufnahme und die Feldstärke bedingte Moment nicht mehr und der Anker des Antriebsmotors versucht, hinter der durch die Leitfrequenz bestimmten Drehzahl zurückzubleiben. Gleichzeitig mit diesem Zurückbleiben bewegt sich aber der Ständer 8 des elektrischen Differentiales, so daß der Regler 23 im Sinne einer Feldschlvächung verstellt wird. Diese Feldschwächung hat zur -Folge, daß der Motor. io mehr Strom aufnimmt, so daß gleichzeitig durch die größere Erregung des Hauptschlußfeldes der Zusatzdynamo 16 die Zusatzspannung-wächst, welche bei gleichbleibender Stellung des Feldreglers 23 eine weitere Stromzunahme zur Folge hat. Diese erhöhte Stromaufnahme bedeutet eine entsprechende Erhöhung des Drehmomentes; so daß der Anker des Antriebsmotors nunmehr trotz des erhöhten Lastmomentes das Bestreben hat, gegenüber der Leitfrequenz vorzueilen. Hierdurch wird wiederum der Feldregler 23 in Richtung Feldverstärkung zurückbewegt. Der Feldregler 23 kehrt dann iri seine ursprüngliche Lage zurück, welche der ursprünglichen Feldstärke entspricht, wenn die Stromaufnahme und das dadurch bedingte Drehmoment des Antriebsmotors dem neuen Lastzustand genau entspricht.The mode of operation of the arrangement is shown below for the individual motor io explained in more detail. It is assumed that the drive is at any one speed set by controller 5 in continuous operation. The load each individual motor is initially constant. The additional machine 16 supplies an additional voltage to the Leonard voltage applied to the power lines P, N. The additional machine 16 is now dimensioned so that its voltage is equal to the Ohrn's voltage drop in the drive motor is. As long as the load is constant, the controller 23 is known to be at a standstill. Kick now a change, for example an increase in load, is sufficient the current intake and the field strength-related moment no longer and the anchor of the The drive motor tries to lag behind the speed determined by the digital frequency. At the same time as this lagging behind, however, the stator 8 of the electric moves Differential, so that the controller 23 is adjusted in the sense of a field weakening. This field weakening has the consequence that the motor. io draws more power, so that at the same time due to the greater excitation of the main closing field of the additional dynamo 16 the additional voltage increases, which increases with the field regulator in the same position 23 results in a further increase in current. This means increased power consumption a corresponding increase in torque; so that the armature of the drive motor now, despite the increased load torque, has the tendency towards the master frequency to advance. This in turn moves the field regulator 23 in the direction of field amplification moved back. The field controller 23 then returns to its original position, which corresponds to the original field strength if the current consumption and the The resulting torque of the drive motor corresponds exactly to the new load condition.

Die Zusatzmaschine 17 des Teilantriebsmotors ii besitzt außer der Hauptschlußwicklung noch eine fremderregte Wicklung 26, welche über einen Justierwiderstand 27 an das Erregernetz Pf, Ni angeschlossen ist. Durch i diese fremderregte Wicklung wird erreicht, daß die Bemessung der Zusatzmaschine 17 viel kleiner sein kann als die der Maschine 16. Diese Wicklung ist nun so bemessen, daß die von ihr allein erzeugte Spannung gleich der Hälfte des Ohmschen Spannungsabfalles ist, welchen der Antriebsmotor i i bei Vollast aufweist, und zwar ist diese Spannung der durch die Reihenschlußwicklung hervorgerufenen Spannung entgegengerichtet. Unter dem gemeinsamen Einfluß der Fremderregung und der Reihenschlußerregung liefert die Zusatzmaschine also bei - Halblast des Antriebsmotors die Spannung Null und bei Vollast eine Spannung von der Größe des halben Ohmschen Abfalles im Antriebsmotor. Bei Leerlauf ist dann die Spannung der Zusatzmaschine ebenfalls gleich dein halben Oltmschen Vollastabfall des Antriebsmotors, jedoch entgegengesetzt gerichtet als bei Vollast.The additional machine 17 of the partial drive motor ii also has the Main short winding still a separately excited winding 26, which has an adjustment resistor 27 is connected to the pathogen network Pf, Ni. Through this separately excited winding it is achieved that the dimensioning of the additional machine 17 can be much smaller than that of the machine 16. This winding is now dimensioned in such a way that that of it alone generated voltage is equal to half of the ohmic voltage drop, which the drive motor i i has at full load, namely this voltage is the through the series winding caused the voltage in the opposite direction. Under the common The additional machine supplies the influence of the external excitation and the series excitation So at - half load of the drive motor zero voltage and one voltage at full load of the size of half the ohmic drop in the drive motor. When idling is then the voltage of the additional machine also equals half the Oltm full load drop of the drive motor, but in the opposite direction than at full load.

Parallel zu den Feldwiderständen 24, 25 sind zusätzliche Widerstände 28 und 29 geschaltet, welche in Abhängigkeit von der Stellung des Leonardreglers 5 verändert werden, und zwar werden die Widerstände 28 und 29 so gesteuert, daß bei hoher Ankerspannung, d. h. bei hoher Leitgeschwindigkeit, die Ohmwerte der Widerstände klein und bei niedriger Leitgeschwindigkeit groß sind. Dadurch wird erreicht, daß der bei einer bestimmten Belastungsänderung eintretendeWinkelausschlag des Reglers 24., 25 unabhängig von der Größe der Motorgeschwindigkeit ist. Der besondere Vorteil dieser zusätzlichen Anordnung besteht darin, daß die einmal eingestellte Verteilung des Regelvorganges auf Nebenschlußregler und die Serienmaschinen über den ganzen Regelbereich aufrechterhalten wird.In parallel with the field resistors 24, 25 are additional resistors 28 and 29 switched, which depends on the position of the Leonard regulator 5 are changed, namely the resistors 28 and 29 are so controlled that at high armature voltage, d. H. at high master speed, the Ohmic values of the resistors are small and large at low conduction speeds. This ensures that the angular deflection occurring at a certain change in load of the controller 24, 25 is independent of the size of the motor speed. The special one The advantage of this additional arrangement is that the once set Distribution of the control process to shunt regulators and the series machines the entire control range is maintained.

Durch die Änderung des Ohmwertes des Reglers 28 wird aber in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Gesamtwiderstand des Feldkreises geändert. Der durch die Erreger-Wicklung 14 fließende Strom und daher die Erregung des Antriebsmotors i i würde demnach ebenfalls mit der Leitgeschwindigkeit des Aggregates wechseln. Da nun die Hilfsmaschine 17 mit konstantem Feld arbeiten soll, müßte der Regler 24 für jede Leitgeschwindigkeit eine andere Stellung einnehmen. Um dies zu verhindern, ist den beiden Widerständen 24 und 28 bzw. 25 und 29 ein Widerstand 3o vorgeschaltet, welcher ebenfalls in Abhängigkeit von der Leitgeschwindigkeit veränderlich ist, und zwar ist die Anordnung so getroffen, daß der Ohm-Wert des Widerstandes 30 mit wachsender Drehzahl zunimmt.By changing the ohmic value of the controller 28, however, the total resistance of the field circuit is changed as a function of the speed. The current flowing through the exciter winding 14 and therefore the excitation of the drive motor ii would accordingly also change with the master speed of the unit. Since the auxiliary machine 17 is to work with a constant field, the controller 24 would have to assume a different position for each master speed. To prevent this, the two resistors is connected upstream 24 and 28 or 25 and 29, a resistor 3o which is variable also depending on the conduction velocity, and that the arrangement is such that the ohmic value of the resistor 30 with increasing Speed increases.

Die im vorstehenden beispielsweise für Mehrmotorenantriebe beschriebene Anordnung läßt sich naturgemäß auch mit genau demselben Erfolg für Einzelantrieb verwenden, bei welchen eine möglichst konstante Drehzahl erforderlich ist. Bei einem derartigen Einzelantriebe kann man ebenfalls die Gleichlaufregelung durch Feldregelung in Abhängigkeit von einer Leitgeschwindigkeit oder auf beliebige andere bekannte Art vorsehen. Durch die Anordnung einer Zusatzmaschine würde in diesem Falle genau wie beim beschriebenen Ausführungsbeispiel der Regelbereich des Nebenschlußfeldes bedeutend verkleinert werden. ",Man kann natürlich auch die Anordnung ohne Feldregelung ausführen. In diesem Falle würde ebenfalls bei Belastungsänderungen die ursprüngliche Drehzahl einreguliert werden; man müßte aber mehr oder weniger große vorübergehende Drehzahländerungen in Kauf nehmen.The one described above, for example for multi-motor drives Arrangement can of course also be used with exactly the same success for individual drives where a constant speed is required. At a Such individual drives can also be synchronized by field control depending on a master speed or on any other known Provide kind. The arrangement of an additional machine would be precise in this case as in the embodiment described, the control range of the shunt field can be significantly reduced in size. "You can of course also arrange the arrangement without field control carry out. In this case, if the load changes, the original Speed can be adjusted; but one would have to have more or less large temporary ones Accept speed changes.

Claims

PATENT APPLICATION CIIL: i. Control device for direct current motors, in particular for Rlehrmotoren drives, which through on the field controller of the individual DC motor working control devices depending on any master speed are kept in sync and where with all or part of the working machines driving electric motors an additional voltage source each (auxiliary machine) is connected in series, characterized in that the with approximately constant Speed driven auxiliary machine as a series machine with one of the series exciter windings counteracting externally fed excitation winding and their EMF at each Current load equal to the ohmic voltage drop of the associated drive motor is.

2. Control device according to claim i, in particular in the case of drives, the speed of which within wide limits by changing the armature voltage supplied. (Control voltage) is regulated, characterized in that; that parallel to the field controller (2q.) Resistor (28) is connected, which voltage as a function of the control will be changed.