-
Drehzahlregeleinrichtung, insbesondere Gleichlaufregeleinrichtung
für Mehrmotorenantriebe Es sind Regeleinrichtungen für Mehrmotorenantriebe, insbesondere
für Papiermaschinen, bekanmtgewor dien, bei denen die einzelnen Teilmotoren im relativen
Gleichlauf untereinander bzw. mit einer Leitgröße arbeiten und bei der zur Aufrechterhaltung
dieses relativen Gleichlaufes eine Differentialvorrichtung ohne bewegte Teile verwendet
ist. Es ist zunächst versucht worden, für diesen Zweck Hochvakuumelektronenrohre
zu verwenden, über deren Anodenkreis der zu regelnde Erregerstrom des betreffenden
Teilmotors geführt ist, und deren Gitter von der Frequenz der Istgröße und der Sollgröße
beeinflußt ist. Der Anwendungsbereich von Hochvakuumelektronenrohren ist jedoch
auf elektrische Stromkreise beschränkt, deren Leistung nicht über ein bestimmtes
Maß hinausgeht. Nicht anwendbar sind Hochvakuumelektronenrohre vor allem dann, wenn
es sich um Motoren größerer Leistung oder gar um Motoren handelt, die im Ankerkreis
mit Hilfe der Elektronenrohre geregelt werden sollen.
-
Diese Schwierigkeiten lassen sich dadurch beseitigen, daß an Stelle
der Hochvakuumro`hrie zündpunkt esteuerte Entladungsgefäße, d. h. gas- oder dampfgefüllte
Entladungsgefäße, verwendet werden, welche die Eigenschaft haben, daß sich praktisch
beliebig große Leistungen mit verhältnismäßig geringen Steuerspannungen @md -strömen
regeln lassen. Bei einer bekannten, mit Quecksilbeidampfgleichrichtern arbeitenden
Regeleinrichtung für Mehrmotorenantriebe ist jedem Teilmotor ein Ouecksilberdampfgleichrichter
zugeordnet, welcher anodenseitig an einen Hilfsgenerator angeschlossen ist, dessen
Frequenz der Drehzahl des Leitmotors des Mehrmotorenantriebes entspricht, dessen
Frequenz somit die Leitgröße des Mehrmotorenantriebes darstellt. In den Gitterkreis
der Quecksilberdampfgleichrichter sind Kontaktapparate geschaltet, welche unter
Zwischenschaltung von regelbaren Übersetzungsgetrieben mit dem Teilmotor gekuppelt
sind und somit der Istdrehzahl des Mehrmotorenantriebes entsprechend umlaufen. Der
Zündzeitpunkt der Ouecksilberdampfgleichrichter wird dadurch von der Differenz zwischen
der Leitgröße und der Istgröße, d. h. von der Differenz zwischen Leitmotordrehzahl
und Teilmotordrehzahl abhängig gemacht.
-
Ein Nachteil der vorstehend geschilderten bekannten Regeleinrichtung
für Mehrmotorenantriebe besteht darin, daß für die Steuerung des Zünd2@eitpunktes
des Entladungsgefäßes Kontaktapparate, d. h. Apparate verwendet werden müssen, bei
denen zu bestimmten Zeiten durch mechanische Kontaktschließung oder -trennung der
Steuervorgang im Gitterkreis ausgelöst wird. Solche mechanischen Steuerapparate,
die mit den Teilmotoren
mechanisch gekuppelt werden müssen und daher
vielfach Schwierigkeiten auch in der konstruktiven Anordnung mit sich bringen können
vermieden werden, wenn der Züru@Z; zeitpunkt der Entladungsgefäße auf elekr@f schem
Wege bestimmt wird, und zwar da= durch, daß eine an die Steuergitter der Ent=@ Ladungsgefäße
angeschlossene Wechselspannung in ihrer Phasenlage gegenüber der Anodenspannung
der Entladungsgefäße in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ist- und Sollgröße
gesteuert wird.
-
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung, bei der die Steuerung
des Zündzeitpunktes ebenfalls mit Hilfe einer an die Gitter angeschlossenen Wechselspannung
vorgenommen wird. Die Erfindung unterscheidet sich jedoch in wesentlichen Punkten
von den bisher üblichen, mit Phasenverschiebung arbeitenden Steuerungseinrichtungen.
Es war bisher frei diesen Steuerungen Regel, die Frequenz des Gitterstromkreises
fest an die Frequenz des Anodenstromkreises zu binden, indem beispielsweise die
Gitterwechselspannung direkt an den Anodenstromkreis angeschlossen und durch einen
Drehtransformator die Phasenverschiebung dem beabsichtigten Regelvorgang entsprechend
geändert wird. Der Drehtransformator erfüllt bei diesen Steuerungseinrichtungen
etwa die Funktion eines im Feldkreis eines Teilmotors liegenden Regelwiderstandes,
der in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ist- und Sollgröße verstellt wird.
Ebenso wie der Regelwiderstand im Feldkreis, macht der Drehtransformator im Gitterkreis
des Entladungsgefäßes ein mechanisches Differential notwendig, um den Steuervorgang
von Drehzahländerungen des Teilmotors gegenüber dem Leitmotor abhängig zu machen.
Eine solche mit Entladungsgefäßen arbeitende Regeleinrichtung hat den bekannten
Regeleinrichtungen gegenüber zwar den Vorteil, daß Regelapparate finit wesentlich
kleineren Leistungen angewendet werden können und daß die Differentialvorrichtungen
infolgedessen schwächer bemessen werden können als bisher. Ganz entbehrlich sind
jedoch diese Differentialvorrichtungen mechanischer Bauart dabei nicht.
-
Die Erfindung weicht bei der mit Gitterwechselspannungen arbeitenden
Regeleinrichtung für zündpunktgesteuerte Entladungsgefäße von dem vorstehend geschilderten,
bisher allgemein üblichen Regelprinzip ab und läßt absichtlich einte Phasenänderung
zwischen der Anodenwechselspannung und der Gitterwechselspannung zu. Gemäß der Erfindung
wird die Frequenz der Anodenwechselspannung von der Sollgröße des Mehrinotor enantxiebes,
d. h. von der Leitdrehzahl und die Frequenz der Gitterwechselspannung von der Istgröße,
d. h. von der Teilmotorendrehzahl, abhängig gemacht. Die Gitterspanpung wird dabei
so gewählt, daß die durch sie beeinflußte Zündpunktlage des Entladungse äßes für
den Anodenstrom mit der Phasen-,Jge zwischen Ist- und Sollfrequenz veränderlich,
ist. Solange zwischen Ist- und Solldrehzahl keine Differenz besteht, bleibt ein
bestimmter, dein Sollzustand entsprechender Zündzeitpunkt des Entladungsgefäßes
und damit ein bestimmter Entladungszustand des Gefäßes erhalten. Ändert sich die
Istdrehzahl gegenüber der Solldrehzahl, so wird eine Änderung der Gitterfrequenz
gegenüber der Anodenfrequenz herbeigeführt, die wiederum eine Änderung der Lage
des Zündzeitpunktes des Entladungsgefäßes zur Folge hat. Dadurch ändert sich der
Entladungszustand bzw. der Anodenstrom des Entladungsgefäßes, bis die Abweichung
zwischen Istdrehzahl und Solldrehzahl zu Null geworden ist. Sobald dieser Zustand
eingetreten ist, ist kein Grund mehr für eine weitere Änderung der Gitterfrequenz
gegenüber der Anodenfrequenz bzw. der Phasenlage der Gitterspannung gegenüber der
Phase der Anodenspannung gegeben. Der Entladungszustand des Entladungsgefäßes bleibt
,erhalten, bis aus irgendwelchen Gründen eine neue Änderung in dem Drehzahlverhältnis
zwischen Leit- und Teilmotorendrelrzahl eintritt.
-
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsforen der Regeleinrichtung nach
der Erfindung besteht darin, daß eine zum Zwecke der Gleichlaufregelung veränderliche
Teilerregung jedes Teilmotors in den Anodenstromkreis des für die Regelung bestimmten
Entladungsgefäßes geschaltet wird. Der gleiche Anodenstromkreis wird an eine Wechselspannungsquelle
angeschlossen, deren Frequenz mit der Leitmotordrehzahl veränderlich ist. Dem Gitterkreis
des Entladungsgefäßes wird eine Wechselspannung zugeführt, deren Frequenz von der
T eilmotordrelizahl abhängig ist.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren als Schaltungsschema
dargestellt. Die Fig. :2 und q. erläutern die elektrischen Vorgänge in dem Entladungsgefäß
bei der Regelung.
-
In der Fig. i ist der zu regelnde Teilmotor mit i bezeichnet. Sein
Anker ist an das in der Spannung regelbare Gleichstromnetz angeschlossen. Der Teilmotor
hat eine Grunderregung 3, welche an ein Erregernetz .I konstanter Spannung angeschlossen
ist, und eine Zusatzerregung 5, welche über die Leitungen 14. und 15 unter Zwischenschaltung
eines Entladungsgefäßes G an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist,, dessen Frequenz
als Leitgröße dient. Der Teilmotor i treibt über
einen regelbaren
Kegelscheibentrieb 7 eine Tachometermaschine 8 an. Das Feld 9 der Tachometermaschine
8 liegt am Netz konstanter Spannung 4. Die Tachometermaschine 8, welche mit dem
einen Pol an die Heizung ii, 13, mit dem anderen Pol an das Gitter io des Entladungsgefäßes
6 @angeschlossen ist, liefert eine Wechselspannung, deren Frequenz mit der Drehzahl
des Teilmotors i veränderlich ist.
-
In der Fig.2 sind die Vorgänge in dem Entladungsgefäß 6 schematisch
dargestellt. In den Leitungen 1:I und 15, der Erregerspule 5 des Teilmotors i und
dem Anodenkreis des Entladungsgefäßes 6 schwingt z. B. ein nach der Kurve 16 verlaufender
Wechselstrom in einer der Sollgröße, d. h. der Leitdrehzahl des Mehrmotorenantriebes
proportionalen Frequenz. Durch das Entladungsgefäß wird der Strom gleichgerichtet,
was durch die punktiert gezeichnete untere Hälfte der Kurve 16 angedeutet sein soll.
Dem Gitterkreis des Entladungsgefäßes 6 wird von der Tachometermaschine eine nach
der Kurve 17 verlaufende Wechselspannung zugeführt. Da die Maschine 8 mit dem Teilmotor
i gekuppelt ist, schwingt im Gitterkreis eine der Istgrö Se. ° d. h. der Teilmotorendrehzahl
proportionale Frequenz. Das Entladungsgefäß, «-elches gemäß der Erfindung für die
Regelung verwendet wird, hat die Eigenschaft, daß die Anodenstromzündung von der
Gitterwechselspannung abhängig ist. Die kritische Gitterspannung, - bei deren Überschreiten
durch die angelegte Wechselspannung jeweils die Zündung des Anodenstromes eintritt,
ist in der Kurve 18 dargestellt. Bei der in Fig. --
gezeichneten gegenseitigen
Lage der Gitterspannung 17 zur Anodenspannung 16 tritt keine Zündung ein. Demnach
fließt auch kein Anodenstrom. Dieser Zustand ist vorhanden, wenn Übereinstimmung
zwischen der dem Lauf des Teilmotors proportionalen Istfrequenz und der taktgebenden,
von den Leitungen 15 und 15 gelieferten Sollfrequenz besteht, d. 11. es fließt kein
Strom durch die Erregerwicklung 5.
-
Bleibt nun der Teilmotor i in seiner Drehzahl gegenüber der Sollgröße,
d. 11. der Leitdrehzahl zurück, so verschiebt sich die Kurve 17 gegenüber der Kurve
16 nach links. Fig.3 ist eine solche Phasenverschiebung zwischen Anoden- und Gitterspannung
um den Betrag 1,9 eingezeichnet. Die Kurve der kritischen Gitterspannung schneidet
die Kurve der kritischen Gitterspannung im Punkt 20. In diesem Augenblick setzt
alsodieZündungdesAnodenstroines ein. Es fließt ein aus einzelnen Stromimpulsen bestehender
Anodenstrom entsprechend der schraffiert gezeichneten Fläche. Dieser zerhackte Gleichstrom
fließt durch die Erregerwicklung 5 des Teilmotors i und überlagert die durch die
Erregerspule 3 für den Teilmotor i gegebene Grunderregung in der Weise, daß sich
die Geschwindigkeit des Teilmotors i wieder der Sollgeschwindigkeit angleicht, und
daß die Phasenverschiebung zwischen Leit- und Teilmotor, d. h. die relative Winkellage
zwischen beiden wieder Null wird. Fällt die Drehzahl des Teilmotors stärker gegenüber
der Leitgröße ab, als in F ig. 3 angenommen ist, so werden sich auch die Kurven
16 und 17 entsprechend weiter gegeneinander verschieben, wie es in Fig. 4. dargestellt
ist. Während gemäß Fig.3 die Zusatzerregung nur während einer kurzen Zeit eingeschaltet
war, ist sie bei dem Beispiel nach Fig..I eine längere Zeit wirksam. Aus der Gegenüberstellung
dieser beiden Kurven ist die Regelbarkeit der Überlagerung der Grunderregung erkennbar.
-
Die beschriebene Regeleinrichtung kann außer zur Gleichlaufregelung
von Mehrmotorenantrieben auch für irgendeinen Gleichstrommotor als Drehzahlregeleinrichtung
im Sinne einer Schnellregelung dienen, wobei die dem Drehstromnetz (Überlandzentrale
oder eigene Zentrale) entnommene Frequenz den Takt angibt und die Winkelabweichung
des zu regelnden Motors von der Sollage der Größe der jeweils erforderlichen Regelimpulse
bestimmt. Die Drehstromzentrale als Taktangeber zu verwenden, bietet den Vorteil
der Ersparnis eines besonderen, diesem Zweck dienenden Gerätes.
-
Die Erfindung ist an das gezeichnete Ausführungsbeispiel nicht gebunden.
Beispielsweise kann an Stelle der gezeichneten Tachometermaschine eine Wechselstromtachometermaschine
benutzt werden, die als Anker einen permanenten Magneten hat, und deren Ständerwicklung
an das Gitter des Entladungsgefäßes angeschlossen ist.