DE680035C - Einrichtung zur selbsttaetigen Aufrechterhaltung des relativen Gleichlaufes von Gleichstrommotoren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur selbsttätigen Aufrechterhaltung des relativen Gleichlaufes von Gleichstrommotoren Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Regelung der Drehzahl in Abhängigkeit von einer Leitdrehzahl und ist insbesondere für Mehrmotorenantriebe, beispielsweise Papiermaschinen, kontinuierliche Walzenstraßen oder ähnliche mehrteilige Arbeitsmaschinen, bestimmt.
• Es ist bereits bekannt, bei Gleichlaufregeleinrichtungen die Teilmotoren mit Hilfe von gesteuerten Entladungsstrecken, beispielsweise gittergesteuerten Quecksilberdampfgleichrichtern, zu regeln. Die steuerbaren Entladungsstrecken sind dabei in den Stromkreis der Motorwicklungen der Teilmotoren geschaltet, und im Steuerstromkreis der Entladungsstrecken liegen Regelapparate, die von der Differenz zwischen der Drehzahl der Motoren und der Leitdrehzahl abhängig sind. Weiterhin sind Gleichlaufregeleinrichtungen bekanntgeworden, bei denen zur Gleichlaufregelung Drehfeldhilfsmaschinen verwendet werden, deren Erregerwicklungen, beispielsweise die Rotorwicklungen, in Parallelschaltung an ein Mehrphasenwechselstromnetz gegebener Frequenz angeschlossen sind und von denen der Rotor der einen Drehfeldhilfsmaschine mit dem zu regelnden Motor, der Rotor der anderen Hilfsmaschine- dagegen mit der Leitwelle mechanisch gekuppelt ist.
• Ausgehend von diesen bekannten Gleichlaufregelanordnungen besteht die Erfindung darin, daß in die Verbindungsleitungen der Ständer- und läuferseitig parallel geschalteten Drehfeldhilfsmaschinen Strom- oder Spannungswandler geschaltet sind, deren bei Gleichlaufabweichungen entstehende Strom-oder Spannungsänderungen über Gleichrichterelemente auf den Steuerkreis der Entladungsstrecken übertragen werden, und daß außerdem in die Übertragungsstromkreise Mischen den Gleichrichterelementen und dem Gitterkreis der steuerbaren Entladungsstrekken weitere für die Regelung maßgebende Spannungen, vorzugsweise von der Änderung der Erregung der Motoren abgeleitete Spannungen, eingeführt sind.
• Gegenüber den bekannten Gleichlaufeinrichgen, welche mit ständer- und läuferseitig parallel geschalteten Drehfeldhilfsmaschinen arbeiten, hat die Erfindung zunächst den Vorteil, daß mechanische Regeleinrichtungen, die von den Ausgleichsströmen bzw. -spannungen zwischen den Hilfsmaschinen abhängig sind, vermieden werden. Die Steuerung erfolgt ausschließlich auf rein elektrischem Wege dadurch, daß die von den Strom- oder Spannungswandlern angegebenen Größen gleichgerichtet und auf den Gitterkreis der steuerbaren Entladungsstrecken übertragen werden, die im Stromkreis der Motorwicklungen liegen. Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Einführung von Zusatzspannungen in die Verbindungsleitungen zwischen den Glechrichterelementen der Strom- oder Spannungswandler einerseits und den Steuergittern der die Motoren speisenden Entladungsstrecken andererseits dafür gesorgt, daß die Genauigkeit der Gleichlaufregelung bekannten Anordnungen gegenüber wesentlich erhöht wird. Durch diese Zusatzspannungen können die Regelimpulse mit einfachsten Mitteln verstärkt werden: Außerdem können diese Zusatzspannungen aus dem Vergleich zwischen veränderlichenGleichstrom- oder Gleichspannungsgrößen mit konstanten Größen abgeleitet werden, um auch dadurch- die Genauigkeit der Regelung zu erhöhen. Weiterhin geben die Zusatzspannungen die Möglichkeit, Überregelangen zu vermeiden, und zwar dadurch, daß diese Zusatzspannungen von der durch die Regelanordnung bewirkten Änderung des Erregerstromes der Motoren abhängig gemacht werden. Gegenüber bekannten Gleichlaufanordnungen, bei denen nicht Drehfeldhilfsmäschinen, sondern Gleichstromhilfsmaschinen nach Art von Tachometerdynamos für die Gleichlaufregelung verwendet werden, hat die Erfindung den Vorteil, däß die beiden Hilfsmaschinen infolge der ständer- und läuferseitigen Parallelschaltung selbsttätig gegen das Außertrittfallen geschützt sind; denn bei größeren Drehzahlunterschieden zwischen den ; beiden Hilfsmaschinen erzeugt der in den Verbindungsleitungen fließende Strom ein im Sinne des Gleichlaufes wirkendes Drehinoment.
• Die: Erfindung sei an Hand der in den Fig. i bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• In Fig. i sind die Teilmotoren io und 12 einer mehrteiligen Arbeitsmaschine an ein Gleichstromnetz 15 angeschlossen. Die Leitwelle 72 wird von einem Leitmotor 7o angetrieben. Zwei Wechselstromgeneratoren 6ö und 62 sind mit dem Teilmotor und der Leitwelle gekuppelt uni durch Leitungen 78 miteinander verbünden. Die Generatoren sind als Asynchrongeneratoren ausgebildet, deren Sekundärwicklungen über Schleifringe an das Drehstromnetz ao angeschlossen sind. Die Drehzahl der Generatoren 6o und 62 wird so bemessen, daß sie von der synchronen Drehzahl des Drehstromnetzes 20 abweicht, damit in der Ständerwicklung der Generatoren ausreichendeWechselspannungen erzeugt werden. Zum gleichen Zweck können auch Synchrongeneratoren, d. h. mit Gleichstrom erregte Generatoren, verwendet werden.
• In den Verbindungskreis der Generatoren 6o und 6a sind Stromwandler 88 geschaltet, deren Sekundärwicklungen an den Gitterkreis von Entladungsgefäßen 5i, 52 und 53 angeschlossen sind. In den Anodenstromkreis dieser als Hochvakuumelektronenröhren ausgebildeten Entladungsgefäße ist eine Trockengleichrichteranordnung 49- geschaltet, an der eine Spannung auftritt, die vom Strom in den Verbindungsleitungen zwischen den Generatoren 6o und 62 abhängig ist.
• Die Gleichrichteranordnung 49 liegt in einer Brückenschaltung 42, die in bekannter Weise den Stromdurchgang gittergesteuerter, gas-oder dampfgefüllter Gleichrichter 3-2, 33 steuert. Die Gleichrichter 32, 33 sind an die Erregerwicklungen 16, 17 des Teilmotors io derart angeschlossen, daß die Gleichrichterspanneng den Erregerstrom in . der einen Wicklung verstärkt, in der anderen dagegen schwächt. Der Erregerstrom wird von dem Gleichstromnetz 2,1 geliefert. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Regelanordnung billiger wird und empfindlicher arbeitet; da sie für geringere Ströme bemessen werden kann; denn die Gleichrichter 32,33 liefern nur die für die Regelung erforderlichen Differenzströme.
• Um Überregelungen und Pendelerscheinungen zu vermeiden, ist in den Gitterkreis der Entladungsgefäße 5i, 52, 53 noch ein Widerstand 92 geschaltet, welcher über den Kondensator 94 an einen im Erregerkreis des Teilmotors 1o liegenden Widerstand 96 angeschlossen ist. Bei Änderungen des Erregerstromes des Teilmotors erzeugt der Ladestrom des Kondensators 94 einen Spannungsabfall am Widerstand 92; welcher dem von den Gleichrichtern 32, 33 herrührenden Regelimpuls entgegenwirkt.
• Zwischen den Generator 62 und die Leit-Welle 72 ist eine nachgiebige Kupplung 76 geschaltet, welche verhindert, daß die Regelanordnung außer Tritt fällt bzw. daß die Drehzahlen der beiden Generatoren 6o und 62 über ein bestimmtes Maß hinaus voneinander abweichen.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig.2 dargestellt. Diejenigen Teile der Schaltung der Fig. 2, welche aus der Schaltung der Fig. i unverändert übernommen sind, sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Der Unterschied zwischen den beiden Regelanordnungen liegt in der Schaltverbindung zwischen den Generatoren 6o und 6a und der Brückenschaltung 42 im Gitterkreis der Gleichrichter 32, 33. In die Verbindungsleitung 78 zwischen den beiden Generatoren sind in diesem Falle je ein Spannungswandler i8o und ein Stromwandler 181 geschaltet, welche an eine Gleichrichteranordnung 184 angeschlossen sind. Die Gleichspannung des Gleichrichters 184 steuert das Hochvakuumrohr 151, welches wiederum über den Gleichrichter 49 an die Brückenschaltung 42 angeschlossen ist.
• Wenn die Spannung des Generators 6o der Spannung des Generators 62 in der Phase voreilt, so fließt in dem Verbindungsstromkreis 78 ein Strom, welcher mit der Spannung in Phase ist. Die beiden Spannungen der Wandler i8o und 181 wirken somit im gleichen Sinne auf den Gleichrichter 184 ein. Bleibt dagegen die Spannung des Generators 6o in der Phase gegenüber der Spannung des Generators 62 zurück, so ist der Strom in den Leitungen 78 und 18o° gegenüber der Spannung verschoben, und die Sekundärspannungen der Wandler i8o und 181 wirken in entgegengesetztem Sinne auf den Gleichrichter 184 ein. Es folgt daraus, daß in Abhängigkeit von Drehzahldifferenzen zwischen den Generatoren 6o und 62 die mittlere Spannung der Gleichrichter 32, 33 und damit die Erregung des Teilmotors io allmählich geändert wird.
• Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Auch hier sind diejenigen Teile der Schaltung, welche aus der Schaltung nach Fig. i übernommen sind, mit den gleichen Bezugsziffern wie dort bezeichnet. Der Unterschied gegenüber den Schaltungen nach Fig: i und 2 besteht zunächst darin, daß in den Verbindungsstromkreis 78 zwischen den Generatoren 6o und 62 drei Stromwandler 281 und drei Spannungswandler 28o geschaltet sind, welche an je einen Gleichrichter 284 angeschlossen sind. Weiterhin wirkt die Spannung der Gleichrichter 284 in diesem Falle nicht auf einen der Zweige der Brückenschaltung 42, sondern dient als veränderliche Vorspannung im Gitterkreis der Gleichrichter 32, 33. Der Zündpunkt dieser Gleichrichter wird somit in bekannter Weise dadurch verschoben, daß eine Gleichspannung, der eine konstante Wechselspannung bestimmter Phasenlage überlagert ist, zu Regelzwecken verändert wird.
• Die Gleichrichter 32; 33 sind in den Schaltungen der Fig. i bis 3 als gittergesteuerte Glühkathodengleichrichter dargestellt. An ihre Stelle können aber auch Quecksilberdampfgleichrichter treten, und die Steuergitter können auch durch Zündelektroden ersetzt werden, welche im Augenblick der Zündung des Lichtbogens an eine Spannung gelegt werden, durch. die ein Hilfslichtbogen an der Kathode erzeugt wird.
• Die Erfindung kann nicht nur für Mehrmotorenantriebe verwendet werden, sondern ist allgemein für alle Drehzahlregelungen vofteilhaft, bei denen eine Leitdrehzahl für den Regelvorgang maßgebend ist, bei denen also die Drehzahlregelung von dem relativen Drehzahlverhältnis zwischen der Leitdrehzahl und der zu regelnden Drehzahl abhängig ist.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE. i. Einrichtung zur selbsttätigen Aufrechterhaltung des relativen Gleichlaufs von Gleichstrommotoren, insbesondere für die Teilmotoren eines Mehrmotorenantriebes, unter Verwendung von steuerbaren Gas- oder Dampfentladungsstreeken zur Speisung der Motorwicklungen sowie unter Verwendung von zwei Drehfeldhilfsmaschinen, die primär- und sekundärseitig elektrisch gekuppelt sind, und von denen die eine mit dem zu regelnden Motor und die andere mit der Leitwelle mechanisch gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitungen der ständer- und läuferseitig parallel geschalteten Drehfeldhilfsmaschinen Strom-oder Spannungswandler geschaltet sind, deren bei Gleichlaufabweichungen entstehende Strom- oder Spannungsänderungen über Gleichrichterelemente auf den Steuerkreis der Entladungsstrecken übertragen werden,, und daß in die Übertragungsstromkreise zwischen den Gleichrichterelementen und dem Gitterkreis der Entladungsstrecken weitere für die Regelung maßgebende Spannungen, vorzugsweise von der Änderung der Erregung der Motoren abgeleitete Spannungen, eingeführt sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerkreis der Entladungsstrecken (32, 33), beispielsweise in einem Zweig einer Brückenschaltung (42), liegende Gleichriehterelemente (49) wechselstromseitig einerseits an den Nullpunkt der Drehfeldhilfsmaschinen und andererseits über drei gittergesteuerte Elektronenrohre (51 bis 53) an die Verbindungsleitungen (78) zwischen den Drehfeldhilfsmasehinen (6o, 62) angeschlossen sind. 3.' Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter (184) in den Gitterkreis eines Elektronenrohres (151) geschaltet ist, welches als veränderlicher Widerstand auf den Steuerkreis (42) der Entladungsgefäße (32, 33) einwirkt. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gitterkreis des Elektronenrohres (151) einWiderstand (92) geschaltet ist, welcher über einen Kondensator (94) an einen im Feldkreis des zu regelnden Motors (io) liegenden Widerstand (g6) angeschlossen ist. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Phase der Drehfeldhilfsmaschinen ein Gleichrichter (284) zugeordnet ist und daß die Gleichrichter in Parallelschaltung auf den Steuerkreis der Entladungsstrecken arbeiten (Abb. 3). 6. Einrichtung nach Anspruch i bis 5 zur Regelung von Gleichstrommentoren durch Beeinflussung des Erregerfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Erregerwicklungen (16, 17) vorgesehen sind, welche in Parallelschaltung an eine Gleichstromquelle (21) konstanter Spannung angeschlossen sind, und daß die von den Entladungsstrecken (32, 33) erzeugte Regelspanneng derart in den Erregerkreis eingeführt wird, daß der Strom in der einen Wicklung verstärkt, in der anderen Wicklung dagegen geschwächt wird. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, däß die beiden Erregerwicklungen (16, 17) über - Widerstände (25, 26) an die konstante Gleichspannungsquelle (21) derart angeschlossen sind, daß der eine Pol der Gleichspannüngsquelle unmittelbar an die eine Erregerwicklung (r6) und der andere Pol dagegen über den Widerstand (26) an die andere Erregerwicklung (17) angeschlossen ist, und daß die Regelspannung an die beiden Verbindungspunkte zwischen den Widerständen und den Erregerwicklungen angeschlossen ist.