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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.
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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.
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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.
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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.
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Die: Erfindung sei an Hand der in den Fig. i bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.