-
Anordnung zur Regelung der Drehzahl von Gleichstrommotoren mit Hilfe
von dem Motoranker zugeführten Stromstößen LTm in einfacher Weise die Drehzahl von
Elektromotoren, die zum Antrieb von Schwenkwerken oder auch zum Antrieb von Regeleinrichtungen
dienen, in genügend weiten Grenzen einstellen zu können, hat man schon vorgeschlagen,
dem Verstellmotor Stromstöße zuzuführen, so daß die Bewegung des zu verstellenden
Organs absatzweise erfolgt und zwischen die einzelnen Stromstöße Pausen von einstellbarer
Dauer zu legen.
-
Die Beeinflussung der Stromschlußdauer kann durch eine rotierende
Trommel mit veränderlichem Kontakt oder durch ein Pendel hervorgerufen werden, dessen
Schwingungszahl und Kontaktdauer verändert werden kann.. Auch die Anwendung eines
Flieh< kraftreglers ist möglich, der beim Über- oder Unterschreiten der Drehzahl
den Motor ab-oder einschaltet.
-
Um das Einstellen der Drehzahl noch mehr zu vereinfachen, werden nach
einer anderen bekannten Anordnung dem Elektromotor Stromstöße zugeführt, deren Dauer
von einer der Motordrehzahl proportionalen Spannung mittels eines im Motorstromkreis
liegenden und in Abhängigkeit von dieser Spannung betätigten Schalters herbeigeführt
wird. Beispielsweise kann zu diesem Zweck der Verstellmotor über einen Umschalter
an das Netz angeschlossen sein. Je nach der Stellung des Umschalters setzt sich
der Motor in der einen oder anderen Richtung in Drehung. Parallel zum Anker des
Motors liegt ein Relais, das einen im Motorstromkreis liegenden Schalter betätigt.
Der Wicklung des Relais ist ein Regelwiderstand vorgeschaltet, mittels dem die Ansprechspannung
des Relais eingestellt wird. Außerdem ist meist noch ein weiterer zur Einstellung
der Drehzahl dienender Regelwiderstand vorhanden, der mit dem Anker des Motors in
Reihe geschaltet ist. Sobald der Motor in der einen oder anderen Drehrichtung zu
laufen beginnt, nimmt mit steigender Drehzahl auch die Spannung an seinen Ankerklemmen
zu. Sobald diese Spannung die Ansprechgrenze des Relais erreicht hat, zieht das
Relais seinen Anker an und unterbricht mittels des Schalters den dem Motor zugeführten
Strom. Dadurch fällt die Drehzahl dos Motors wieder aby rund das Relais läßt seinen
Anker los, wodurch der Schalter mittels einer Feder wieder geschlossen wird. Das
Spiel des Ein- und Ausschaltens des
Motors wiederholt sich, bis
der Umschalter wieder von Hand in die Nullstellung gebracht wird.
-
Bei der bekannten Anordnung wird also sozusagen die vom Anker entwickelte
Gegen Spannung als Steuerspannung benutzt, und zwar wird sie mittels des der Relaiswicklung
vorgeschalteten Regelwiderstandes in Form von Spannungsabfall vorgegeben.
-
Die Benutzung der bekannten Anordnung zur Regelung der Drehzahl von
Gleichstrommotoren für Fernsteueranlagen stößt häufig auf Schwierigkeiten, weil
in den meisten Fällen die Kommandostelle nicht in die unmittelbare Nähe des das
Steuerkommando ausführenden Motors verlegt werden kann. Es müssen dann bis zur Kommandostelle
Steuerleitungen verlegt werden, die teilweise für den vollen Betriebsstrom bemessen
sein müssen. Dies hat seinen Grund darin, daß der der Relaiswicklung vorgeschaltete
Regelwiderstand meist nicht zur Regelung der Drehzahl in einem genügend großen Bereich
ausreicht. Es muß vielrnehT, wie erwähnt, noch ein zusätzlicher Widerstand im Ankerkreis
des Motors benutzt werden, der aber dann ebenfalls an der Kommandostelle unterzubringen
ist. Auch ist die bekannte Anordnung nicht für Fernsteueranlagen brauchbar, bei
denen der Motor von verschiedenen Kommandostellen aus steuerbar sein soll. Schließlich
kann bei der bekannten Anordnung der .vom Steuerrelais betätigte Kontakt nur als
Ruhekontakt ausgebildet sein, so daß neben denn vom Relais betätigten Schalter stets
noch ein weiterer Schalter bzw. Umschalter zum In- und Außerbetriebsetzen des Motors
notwendig ist.
-
Die Erfindung bringt eine vorn diesen Mängeln freie Einrichtung. Sie
macht dabei ebenfalls von Stromimpulsen einstellbarer Dauer Gebrauch, und zwar wird
ähnlich wie bei der bekannten Anordnung eine der gewünschten Endgeschwindigkeit
des Motors entsprechende Steuerspannung vorgegeben, und die Stromimpulse werden
durch ein die Differenz von Steuer- und Motorspannung überwachendes Vergleichswerk
begrenzt.
-
Nach der Erfindung dient als Steuerspannungsquelle ein zusätzlicher
Gleichstromsteuergeneratör. Im einfachsten Falle kann man als Vergleichswerk ein
in Reihe mit dem Motoranker an die fremde Spannungsquelle angeschlossenes Relais
benützen, das einen im Motorstromkreis liegenden Schalter steuert. Schon bei dieser
Anordnung ergeben sich gegenüber der zuletzt erwähnten bekannten Anordnung zählreiche
Vorteile.
-
So kann im Gegensatz zu der bekannten Anordnung der vom Steuerrelais
betätigte Kontakt im Motorstromkreis sowohl als Arbeits- als auch als Ruhekontakt
ausgeführt werden, so daß ein besonderer Schalter zum In- und Außerbetriebsetzen
des Motors in Fortfall kommen kann. Außerdem kann bei ,1,>r Ausführung der Steueranlage
nach der i',rfindung bei entsprechender Ausbildung des Relais die Steuerung des
Motors von verschiedenen Stellen aus erfolgen.
-
Im einzelnen arbeitet die Anordnung nach der Erfindung in folgender
Weise: -Wird die Steuerspannungsquelle eingeschaltet, so spricht das Relais an und
schließt den Schalter im Motorstromkreis, sobald die Ansprechspannung des Relais
erreicht ist. Mit steigender Drehzahl des Motors nimmt die Klemmenspannung des Motors
zu. Infolgedessen sinkt die- an der Relaiswicklung herrschende Spannung, weil ja
dort nur die Differenz von Steuerspannung und Motorspannung wirksam ist. Sobald
diese Differenzspannung unter die Ansprechgrenze des Relais gesunken ist, schaltet
das Relais den Motor ,,wieder ab. Mit- sinkender Drehzahl des Motors nimmt die an
dem Relais wirksame Spannungsdifferenz wieder zu, das Relais schaltet den Motor
von neuem ein, bis wieder die Differenzspannung unter die Ansprechgrenze gesunken
ist. Dieses Spiel wiederholt sich, solange die Steuerspannungsquelle eingeschaltet
ist.
-
Unerwünschte Rückwirkungen des Motors auf die Steuer Spannungsquelle
können durch Einschaltung eines Gleichrichters in den Relaiskreis oder; wie später
beschrieben, durch zwei getrennte Relaiswicklungen werhindert werden.
-
Schließlich läßt sich gegenüber der zuletzt erwähnten bekannten Anordnung
noch ein weiterer erheblicher Vorteil erzielen, wenn es sich um die Benützung von
Motoren mit wechselnder Drehrichtung handelt. Benutzt man nämlich bei der Anordnung
nach der Erfindung zur Betätigung des Steuerschalters im Motorstromkreis ein polarisiertes
Relais, dann ist ein besonderer Umschalter zur Änderung der Drehrichtung nicht mehr
notwendig. Der Motor selbst ist dann nur an den Nulleiter des Netzes anzuschließen
oder über einen Spannungsteilerwiderstand oder auch über ein Umpolschaltschütz,
das parallel zu dem polarisierten Relais an die Steuer-Spannungsquelle angeschlossen
ist, mit denn Netz $u verbinden. Je nach der Polarität der Steuerspannungsquelle
schlägt dann das polarisierte Relais nach der einen oder anderen Richtung aus und
legt den Verstellrnotor entsprechend der einen oder anderen Drehrichtung an das-Netz.
-
Die gesamte _Daüer der Stromstöße und damit die erreichte Drehzahl
des Motors liegt um so höher, je größer die vorgegebene
Steuerspannung
gewählt wird und je kleinere Spannung das Relais zum Ansprechen benötigt. Auch durch
Änderung der Ansprechspannung des Relais läßt sich also eine Drehzahlregelung bewirken,
z. B. dadurch, daß bei Anwendung eines polarisierten Relais mit fremderregtem Anker
die Ankererregung geändert wird. Als Steuerspannungsquelle kann ein von Hand oder
durch einen umsteuerbaren Elektromotor angetriebener Gleichstromgenerator verwendet
werden.
-
Besonders einfach fällt die Regelung der Steuerspannung aus, wenn
man einen von einem Elektromotor konstanter Drehzahl angetriebenen Steuerspannungsgenerator
verwendet und die Regelung der Steuerspannung durch Änderung des Erregerfeldes des
Steuergenerators nach Größe und Richtung vornimmt.
-
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung für
Verstellmotoren mit umkehrbarer Drehrichtung dargestellt. In sämtlichen Figuren
sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Mit i ist ein Gleichstrommotor bezeichnet, der als Antriebsmotor eines
Schwenkwerkes dienen möge. Der eine Pol des Motors ist mit dem Mittelabgriff eines
Widerstandes 2 verbunden, der zwischen die Leiter 3, q. eines Gleichstromnetzes
eingeschaltet ist. Der andere Pol des Motors liegt an dem Schaltkontakt 5 eines
Umpolschalters 6, der beispielsweise unter dem Einfluß einer oder mehrerer Rückzugsfedern
in die Mittelstellung strebt. Der Schaltkontakt wird durch ein polarisiertes Relais
7 betätigt, das in Reihe mit dem Motoranker i an eine Steuerspannungsquelle 9 angeschlossen
ist.
-
In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist als Steuerspannungsstelle
ein mittels einer Handkurbel zu betreibender Gleichstromgenerator verwendet. Statt
dessen kann selbstverständlich auch ein anderer Steuergenerator benutzt werden.
Die Ansprechspannung des polarisierten Relais 7 ist einstellbar.
-
Die Einrichtung arbeitet auf folgende Weise: In der gezeichneten Stellung
des Umpolschalters 5 ist der Motor i abgeschaltet.
-
Es sei nun angenommen, der Steuergenerator 9 werde so betrieben, daß
der Schaltkontakt 5 durch das polarisierte Relais 7 an den feststehenden Kontakt
io des Umpolschalters gelegt wird. Sobald der Kontakt 5 den Kontakt io berührt,
ist der Motor i über die linke Hälfte des Spann#ungsteilerwiderstandes 2 an das
Netz angeschlossen. Der Motor beginnt zu laufen und bleibt so lange mit dem Netz
verbunden, bis die Differenzspannung aus der Klemmenspannung des Motors und der
Steuerspannung unter die Ansprechgrenze des Relais 7 gesunken ist. In diesem Augenblick
kehrt der Schaltkontakt 5 in die gezeichnete Mittelstellung zurück. Die Drehzahl
des Motors sinkt und damit auch dieKlemmenspannung desMotors. Sobald die Differenzspannung
an dem Relais 7 wieder die Ansprechgrenze des Relais erreicht hat, wird der Motor
wieder von neuem eingeschaltet. Dieses Spiel wiederholt sich so lange, bis der Steuergenerator
9 wieder stillgesetzt wird.
-
Wird die Drehrichtung des Generators 9 umgekehrt, dann schlägt der
Schaltkontakt 5 in der anderen Richtung aus und kommt an dem feststehenden Kontakt
i i des Umpolschalter s zur Anlage. Dadurch wird der Motor im entgegengesetzten
Sinne über die rechte Hälfte des Spannungsteilerwiderstandes an das Netz angeschlossen.
Er kehrt infolgedessen auch seine-Drehrichtung um.
-
Im übrigen ist das Spiel das gleiche wie vorher geschildert.
-
Bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsheispiel wird zum Betrieb
des Motors niur die halbe Netzspannung ausgenutzt. Soll der Motor an die volle Netzspannung
gelegt werden, dann kann man, wie in Fig.2 gezeigt, parallel zu dem polarisierten
Relais ; ein Umpolschaltschütz S an den Steuerspannungsgenerator 9 legen, das den
Motor i mit dem einen Pol des Netzes verbindet, sobald der Generator 9 zu laufen
beginnt, während das polarisierte Relais 7 in der angegebenen Weise die Verbindung
der anderen Motorklemme mit dem anderen Pol des Netzes vollzieht.
-
Um eine Belastung oder einen Antrieb des Steuergenerators 9 durch
den Motor i auszuschließen, kann man das Relais 7, wie die-Fig.3 zeigt, auch mit
zwei einander entgegenwirkenden Erregerwicklungen 12, 13 ausrüsten, von denen die
eine, 13, an die Klemmen des Motors i und die andere, 12, an den Steuergenerator
9 angeschlossen ist.
-
Sobald die Differenz der Spannungen und damit die Differenz der von
den Spulen 12, 13 herrührenden Felder unter die Ansprechgrenze des Relais 7 sinkt,
kehrt der Umpolscbalter in die Nullstellung zurück. Selbstverständlich können die
angegebenen Schaltungen auch dahin abgeändert werden, daß man beispielsweise nicht
den Motoranker, sondern das Motorfeld umpolen oder daß man statt der Feldwicklung
die Ankerwicklung des polarisierten Relais von der Spannungsdifferenz beeinflussen
läßt. Auch sind Relais anwendbar, derenAnker- oderErregerfeld durch einen permanenten
Magneten erzeugt wird.