DE623006C

DE623006C - Synchronization control device for multi-motor drives

Info

Publication number: DE623006C
Application number: DES100731D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ferdinand Schiller
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1931-09-02
Filing date: 1931-09-02
Publication date: 1935-12-11

Description

Gleichlaufregeleinrichtung für Mehrmotorenantriebe Bei elektrischen Mehrrnoto@renantrieben für Arbeitsmaschinen mit durchlaufendem Arbeitsgut, insbesondere also kontinuierlichen Walzenstraßen oder auch Papiermaschinen, wird die Aufrechterhaltung der gewünschten Drehzahl. der einzelnen Arbeitsmotoren entweder durch Regelung ihres Feldes oder durch Regelung der ihnen zugeführten Spannung herbeigeführt. Bei einer Regelung des Feldes der Arbeitsmaschinen ist es erwünscht, daß die Motoren stets mit möglichst geringer Feldschwächung arbeiten. Bei Herabsetzung der Feldstärke sinkt das Drehmoment der Motoren und die Stromaufnahme der Motoren steigt, so daß eine Überlastung eintreten kann. Entsprechendes gilt für Regelungsanordnungen, bei denen die Spannung der Arbeitsmotoren durch Veränderung der Größe einer Zusatzspannung geregelt wird. Die Leistung der Zusatzmaschinen ist meist mit Rücksicht auf die Wirtschaftlichkeit des Antriebes gering. Man ist daher gezwungen, die Zusatzmaschinen möglichst gut auszunutzen.Synchronization control device for multi-motor drives With electrical Multi-motor drives for work machines with continuous work goods, in particular that is, continuous rolling mills or paper machines, is the maintenance the desired speed. of the individual work engines either by regulating their Field or by regulating the voltage supplied to them. At a Regulating the field of the work machines, it is desirable that the motors always work with the lowest possible field weakening. When the field strength is reduced the torque of the motors decreases and the current consumption of the motors increases, so that an overload can occur. The same applies to control arrangements, at which the voltage of the work motors by changing the size of an additional voltage is regulated. The performance of the additional machines is mostly with consideration for the Economic efficiency of the drive is low. You are therefore forced to use the additional machines to use it as well as possible.

Bei Antrieben, bei denen die Drehzahl des einzelnen Arbeitsmotors durch Vergleich mit einer Leitdrehzahl geregelt wird, kann man den Regelbereich bei den einzelnen Arbeitsmotoren dadurch verschieben, daß man die Leitdrehzahl ändert. Die Leitdrehzahl hängt nun aber keineswegs eindeutig mit der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine zusammen. Der Bedienungswärter, der eine neue Leitdrehzahl einstellt, weiß also von vornherein nicht, ob er bei den Arbeitsmaschinen mit größtmöglichem Feld und günstigstem Wirkungsgrad arbeitet. Als Folge hiervon zeigt sich im Betriebe, daß der Bedienungswärter auf die Einstellung des. günstigsten Wirkungsgrades verzichtet und die Walzenstraße oder die Papiermaschine mit zu stark geschwächtem Motorfeld laufen läßt.For drives in which the speed of the individual working motor is controlled by comparison with a master speed, one can determine the control range shift in the individual working motors by changing the master speed. However, the master speed is by no means clearly related to the working speed the machine together. The attendant who sets a new master speed, so do not know from the outset whether he is doing as much as possible with the work machines Field and the most favorable efficiency works. As a result, it is evident in the company that the attendant dispenses with the setting of the most favorable efficiency and the roller train or the paper machine with an excessively weakened motor field runs.

Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß bei Über-oder Unterschreitung der Grenzen des günstigsten Arbeitsbereichs der Regler eines der Motoren über zusätzliche Kontakte an den Reglern die Leitdrehzahl oder Steuerspannung sämtlicher Motoren soweit geändert wird, bis der Regler wieder in den Grenzen des gewünschten Bereichs arbeitet. Dem den Motorenantrieb überwachenden Bedienungswärter wird die Kontrolle der Regler der Teilmotoren abgenommen, und es wird durch Beeinflussung einer Betriebsgröße, welche die Drehzahl sämtlicher Arbeitsmotoren in gleicher Weise bestimmt, der Antrieb derart geregelt, daß der Regler. mindestens eines der Arbeitsmotoren innerhalb seines günstigsten Regelbereichs arbeitet. Es wird bei richtiger Bemessung der Motoren und Regler genügen, die Regelung so arbeiten zu lassen, daß mindestens einer der Arbeitsmotoren wieder in den günstigsten Regelbereich hineingelangt, doch kann die Regelung auch so vorgesehen werden, daß sie erst zur Ruhe kommt, wenn mindestens zwei oder mehrere der Motoren in dem günstigsten Regelbereich arbeiten. Die Erfindung kann dabei in gleicher Weise für Antriebe verwendet werden, bei denen die Drehzahl durch Feldregelung eingestellt wird, oder für Antriebe, bei denen durch Zusatzmaschinen im Ankerstromkreis der Teilmotoren geregelt wird.According to the invention, these difficulties are eliminated by that if the limits of the most favorable work area are exceeded or not reached Regulator of one of the motors the master speed via additional contacts on the regulator or the control voltage of all motors is changed until the controller is again works within the limits of the desired range. The one who monitors the motor drive Operator attendant is taking control of the regulator of the sub-motors, and there is by influencing an operating variable, which is the speed of all working motors determined in the same way, the drive is regulated in such a way that the controller. at least one of the working motors is working within its most favorable control range. It If the motors and controllers are correctly dimensioned, it will be sufficient for the control to work in this way to let at least one of the work engines again in the the most favorable control range entered, but the control can also be provided in this way be that it comes to rest only when at least two or more of the engines work in the most favorable control range. The invention can be used in the same way can be used for drives where the speed is set by field control , or for drives where additional machines in the armature circuit of the Part motors is regulated.

Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung nach der Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispieles, dessen Schaltungsschema in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.The mode of operation of the control device according to the invention is illustrated of an embodiment, the circuit diagram of which is shown in the drawing is explained in more detail.

Die Drehzahlen der Arbeitsmotoren i, 2, 3 ünd 4 werden über Kegelradvorgelege 5 und Differentialgetriebe 6 mit der Drehzahl eines Leitmotors 7 verglichen. Die Differeptialgetriebe 6 steuern über Kontakte 8 in der Figur nicht dargestellte Widerstände, die im Erregerkreis der einzelnen Arbeitsmotoren liegen. Die Nebenschlußregler sind außer mit den Regelkontakten 8 noch mit einem Kontaktring 12 und zwei Hilfskontakten io und i i ausgerüstet- Durch ein besonderes Kontaktstück des mit dem Differentialgetriebe gekuppelten Reglerhebels g wird je nach der Stellung dieses Hebels der Kontaktring 12 mit den Kontakten i o und i i vefbunden, oder der Stromkreis des Kontaktringes i2 bleibt geöffnet. Die Hilfkontakte io und ii sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, verschieden lang. Der Kontakt io besteht aus einer kurzen Kontaktschiene, wird demnach nur bei einer bestimmten Stellung des Reglerhebels g mit dem Kontaktring i2 verbunden. Die den Hilfskontakt x i bildende Kontaktschiene ist dagegen wesentlich länger und erstreckt sich daher auf einen größeren Bereich der Widerstandskontakte B. Die Kontaktschiene i i ist dabei so angeordnet, daß die in ihrem Bereich liegenden Widerstandskontakte 8 dem günstigsten Regelbereich des Nebenschlußreglers entsprechen, d. h. also dem Bereich, bei dem die Feldschwächung des zugeordneten Motors möglichst klein ist.The speeds of the working motors i, 2, 3 and 4 are set by means of bevel gears 5 and differential gear 6 compared with the speed of a master motor 7. the Differential gears 6 control resistors, not shown in the figure, via contacts 8, which are in the excitation circuit of the individual work motors. The shunt regulators are apart from the control contacts 8 with a contact ring 12 and two auxiliary contacts io and i i equipped with a special contact piece of the differential gear coupled regulator lever g is the contact ring depending on the position of this lever 12 connected to the contacts i o and i i, or the circuit of the contact ring i2 stays open. The auxiliary contacts io and ii are, as can be seen from the drawing is, of different lengths. The contact io consists of a short contact bar therefore only in a certain position of the regulator lever g with the contact ring i2 connected. The contact bar forming the auxiliary contact x i is, however, essential longer and therefore extends to a larger area of the resistance contacts B. The contact bar i i is arranged so that the lying in their area Resistance contacts 8 correspond to the most favorable control range of the shunt regulator, d. H. i.e. the area in which the field weakening of the assigned motor is as possible is small.

Das Wesen der Erfindung besteht, wie noch näher zu erläutern sein wird, darin, daß mindestens einer der Regler der Teilmotoren i bis 4 innerhälb des Bereiches der Kontaktschiene ii gehalten wird, und daß Steuerungsmaßnahmen ausgelöst werden, sobald der Regler aus diesem Bereich heraustritt.The essence of the invention consists, as will be explained in more detail is, in that at least one of the controllers of the sub-motors i to 4 within the Area of the contact bar ii is held, and that control measures are triggered as soon as the controller steps out of this range.

Durch die Kontakte io, ii und i2 werden je nach der Stellung des Reglerhebels g Schütze 13 und 14 gesteuert, die im Stromkreis eines Hilfsmotors 16 liegen. Der Motor 16 steuert einen Regler 17 im Stromkreis der Erregerwicklung 18 des' Leitmotors Der Feldregler des Leitmotors 7 ist mit Endkontakten ig und 2o ausgerüstet, die in den Endstellungen des Widerstandes die Erregerkreise der Schütze 13 und 14 unterbrechen. Die beiden Schütze 13 und 14 sind mit Ruhekontakten 131, 132 und 141 und mit Arbeitskontakten 133 und 134 ausgerüstet. Letztere werden im erregtem Zustand der Schütze geschlossen,, während die Ruhekontakte geschlossen sind, wenn der Erregerstromkreis der Schütze, unterbrochen ist.The contacts io, ii and i2 control contactors 13 and 14, which are in the circuit of an auxiliary motor 16, depending on the position of the regulator lever. The motor 16 controls a regulator 17 in the circuit of the excitation winding 18 of the master motor. The two contactors 13 and 14 are equipped with normally closed contacts 131, 132 and 141 and with normally open contacts 133 and 134. The latter are closed when the contactors are excited, while the normally closed contacts are closed when the excitation circuit of the contactors is interrupted.

Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung ist folgende: Solange sich der Reglerhebel 9-mindestens eines der Teilmotoren in der Stellung befindet, die für den Motor i gezeichnet ist, ist der Erregerkreis des Schützes 13 unterbrochen und der Erregerkreis des Schützes 14 geschlossen (gezeichnete Stellung der Schütze). Der Motor 16 ist in dieser Stellung der beiden Schütze abgeschaltet, an der Drehzahl des Leitmotors 7 wird nichts geändert. Der Zustand bleibt so lange erhalten, wie sich der Reglerhebel g innerhalb des Regelbereiches befindet, der durch die Länge der Kontaktschiene ii gegeben ist. Weicht die Stellung des Reglerhebels von diesem Regelbereich ab, so wird die Verbindung zwischen den Kontakten i i und 12 unterbrochen, mithin das Schütz 14 ausgeschaltet. Je nachdem der Reglerhebel g nach der einen oder anderen Seite von dem günstigsten Regelbereich abweicht, wird entweder der Stromkreis des -Kontaktes 12- unterbrochen, so daß beide Schütze 13 und 14 abfallen, oder es wird die Verbindung zwischen den Kontakten io und 12 hergestellt und damit der Stromkreis des Schützes 13 geschlossen. In beiden Fällen wird der Motor 16 in der einen oder anderen Drehrichtung eingeschaltet. Durch den Regler 17 wird dann die Drehzahl des Leitmotors 7 derart geändert, daß der Reglerhebel g wieder in den Bereich der Kontaktschiene ii zurückkehrt. Die die Drehzahl sämtlicher Motoren bestimmende Betriebsgröße, in diesem Falle die Leitdrehzahl, ist demnach selbsttätig derart geändert worden, daß mindestens einer der Motoren bzw. dessen Regler sich in dem günstigsten Arbeitsbereich befinden.The mode of operation of the control device is as follows: As long as the control lever 9-at least one of the sub-motors is in the position that is drawn for the motor i, the excitation circuit of the contactor 13 is interrupted and the excitation circuit of the contactor 14 is closed (position of the contactors shown). In this position of the two contactors, the motor 16 is switched off at the speed of the master motor 7 is not changed. The state remains as long as the control lever g is within the control range determined by the length the contact bar ii is given. The position of the control lever deviates from this Control range, the connection between contacts i i and 12 is interrupted, consequently the contactor 14 is switched off. Depending on the control lever g according to the one or the other side deviates from the most favorable control range, either the Circuit of -contact 12- interrupted, so that both contactors 13 and 14 drop out, or the connection between the contacts io and 12 is established and thus the circuit of the contactor 13 is closed. In both cases, the motor 16 is in one or the other direction of rotation switched on. By the controller 17 is then the speed of the master motor 7 changed so that the governor lever g again in the Area of the contact bar ii returns. The one that determines the speed of all engines The operating variable, in this case the master speed, is therefore automatically of this type has been changed that at least one of the motors or its controller is in the the most favorable work area.

Bei der Regeleinrichtung nach der Erfindung ist zu beachten, daß Drehzahlabweichungen eines der Teilmotoren von dem Sollwert nach wie vor zunächst durch- den mit dem Differential gekuppelten Regler ausgeglichen werden. Die nach diesem Regelvorgang gemäß der Erfindung vorzunehmendeRegelmaßnahme kann etwa als Rückführung bezeichnet werden. Die mit dem Differential in Verbindung stehenden Regler, welche entweder im Feldkreis der einzelnen Teilmotoren oder im Feldkreis der diesen Teilmotoren zugeordneten Zusatzmaschinen liegen, gleichen, unabhängig davon, in welcher Stellung sie sich jeweils befinden, jede Drehzahlabweichung zwischen Leitdrehzahl und Teilmotordrehzahl aus. Erst nach diesem Regelvorgang tritt die Zusatzregelung in Tätigkeit, und zwar stets dann, wenn bei dem vorstehend erwähnten Regelvorgang einer der Regler der Einzelmotoren eine .bestimmte Endstellung erreicht hat. Durch die Zusatzregeleinrichtung wird entweder die Leitdrehzahl geändert oder in anderer- Weise das Drehzahlniveau verschoben, damit mindestens einer der den Einzelmotoren zugeordneten Regler wieder seine günstigste Lage einnimmt und damit auf diese Weise stets bei einer neuen Drehzahlabweichung der volle Regelbereich -bei diesem Regler zur Verfügung steht. Diese f..'berlegungen gelten sowohl für Feldregelung als auch für die Zusatzmaschinenregelung. Im letzteren Falle soll mindestens eine der Zusatzmaschinen auf Nullspannung eingestellt sein, damit ihr voller Regelbereich zum Ausgleich von Drehzahldifferenzen zur Verfügung steht. Die Zusatzmaschinen brauchen dann nur für den Bereich ausgelegt zu werden, der bei Drehzahlschwankungen im Höchstfalle auftritt. Würde man die Einrichtung nach der Erfindung nicht anwenden, so könnten die Zusatzmaschinen unter Umständen so eingestellt sein, daß ein Teil ihres Regelbereichs verlorengeht.In the control device according to the invention, it should be noted that speed deviations one of the sub-motors from the setpoint continues to initially go through with the Differentially coupled controller can be compensated. The one after this control process A control measure to be taken according to the invention may be referred to as recirculation will. The regulators associated with the differential, which either in the field circle of the individual sub-motors or in the field circle of these sub-motors assigned Additional machines are, regardless of in which position they are in each case, any speed deviation between Master speed and sub-engine speed. Only after this control process does the Additional regulation in activity, always when in the above-mentioned Control process of one of the controllers of the individual motors has reached a certain end position Has. The additional control device either changes the master speed or otherwise shifted the speed level so that at least one of the Regulator assigned to individual motors again assumes its most favorable position and thus In this way, the full control range is always available when there is a new speed deviation -is available with this controller. These considerations apply to both Field control as well as for the additional machine control. In the latter case, at least one of the additional machines must be set to zero voltage so that its full control range is available to compensate for speed differences. The additional machines need then only to be designed for the range that is the maximum with speed fluctuations occurs. If one would not use the device according to the invention, so could the auxiliary machines may be set so that part of their control range get lost.

Durch die Änderung der Leitdrehzahl zum Zwecke der Änderung des Reglerniveaus der den Einzelmotoren zugeordneten Regler wird naturgemäß die Grunddrehzahl des ganzen Antriebes geändert, während nur das relative Drehzahlverhältnis zwischen den einzelnen Teilmotoren beibehalten wird. Dies kann bei bestimmten Arbeitsmaschinen ohne weiteres in Kauf genommen werden, insbesondere dann, wenn mit relativ kleinen Drehzahlschwankungen zu rechnen ist. Soll dagegen nicht nur das relative Drehzahlverhältnis, sondern auch die absolute Größe der Vergleichsdrehzahl beibehalten werden, so wird zweckmäßig noch eine weitere Zusatzregeleinrichtung vorgesehen, mit Hilfe deren die d, -n Teilmotoren zugeführten-Spannungen der geänderten Leitdrehzahl angepaßt werden. Diese zusätzliche Regeleinrichtung darf naturgemäß nicht auf die Feldregler der einzelnen Motoren einwirken. Die Zusatzregelung muß sich vielmehr auf die Ankerspannung der Teilmotoren erstrecken, was auch noch deswegen erforderlich ist, weil dieser zusätzliche Regelvorgang für alle Motoren gleichmäßig erfolgen muß. Nur dann kann das relative Drehzahlverhältnis der Motoren aufrechterhalten bleiben.By changing the master speed for the purpose of changing the controller level the controller assigned to the individual motors is naturally the base speed of the whole drive changed, while only the relative speed ratio between the individual sub-engines is retained. This can be the case with certain work machines can easily be accepted, especially when using relatively small ones Speed fluctuations are to be expected. If, on the other hand, not only the relative speed ratio, but also the absolute size of the comparison speed is maintained, so will another additional control device is expediently provided, with the help of which the voltages supplied to the d, -n sub-motors are adapted to the changed master speed will. Naturally, this additional control device must not affect the field controller of the individual motors. Rather, the additional regulation must focus on the armature voltage of the sub-motors extend, which is also necessary because of this additional control process must be carried out uniformly for all motors. Only then can the relative speed ratio of the motors are maintained.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Synchronization control device for multi-motor drives, in which the speed of the motors to be monitored is controlled by changing the excitation or an additional voltage with the help of differential gears in relation to a master speed, characterized in that one of the motors when the limits of the most favorable working range of the controller are exceeded or not reached The master speed or the control voltage of all motors can be changed via additional contacts (io to iz) of this controller until the controller works again within the limits of the most favorable range. z. Synchronization control device according to Claim i, characterized in that when the master speed or control voltage of all motors changes, a change in the original basic speed of the individual sub-motors is avoided by a further additional control device of a known type.