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Anordnung zur Zündpunktsteuerung eines mit Gas- oder Dampfentladungsstrecken
ausgerüsteten Stromrichters Die von einem Gleichrichter - gelieferte Gleichspannung
hängt bekanntlich von der Verschiebung des Zündzeitpunktes nach einem Cosinus-Gesetz
ab. Da andererseits bei vielen Steuerungseinrichtungen der Zündverzöge--rungswinkel
dem Verdrehungswinkel eines drehbaren Regelorgans verhältnisgleich ist, so besteht
auch zwischen der Verdrehung dieses Regelorgans bzw. zwischen .der Stellung des
zur Betätigung dieses Regelorgans dienenden Steuerhebels und der Gleichspannung
des Stromrichters ebenfalls die erwähnte Abhängigkeit nach einer Kreisfunktion.
Die gleichen Verhältnisse können auch. bei Steuerungseinrichtungen auftreten, bei
denen das für die Aussteuerung maßgebende Organ nicht hinsichtlich seiner Winkellage
verändert- wird, sondern bei der Regelung eine Verschiebung erfährt.
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Diese nichtlineare Abhängigkeit zwischen der Gleichspannung und der
Stellung des Steuerhebels ist in vielen Fällen sehr unerwünscht; denn sie hat beispielsweise
bei einer Anlage mit Bedienung von Hand zu -Folge; daß es dem Maschinenwärter sehr
erschwert wird, richtig abzuschätzen,: wie groß der Einfluß einer bestimmten Verstellung
ides Steuerhebels auf das Verhalten .der Gesamtanlage ist. Der Erfindung liegt dementsprechend
die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung zu schaffen; bei der die Gleichspannung
des: Stromrichters von der Stellung des Kommandoorganen bzw. des Steuerhebels. nach
einem anderen als einem Cosinus-Gesetz äbhängt.
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Die Erfindung bedient sich zur Lösung dieser Aufgabe einer Nachlaufsteuerung,
die zwischen den Steuerhebel und den Antrieb des im Steuerstromkreis der Entl.a,dungsstrecken
liegenden Regelorganes geschaltet ist und ,die in bekannter Weise auf dem Vergleich
zweier Widerstände beruht, von denen der eine mit dem Steuerhebel-, der andere mit
dem gesteuerten Regelorgan gekuppelt ist. Erfindungsgemäß werden zwecks Beseitigung
der Kreisfunktion aus der Abhängigkeit zwischen dem Mittelwert der gleichgerichteten
Spannung und -dem Verdrelungswnkel des Steuerhebels die Vergleichswiderstände der
Nachlaufsteuerung,derart verschieden gestuft, däß der .Zusammenhang zwischen den
gleichen abgegriffenen Widerstandswerten und den zugehörigen Verdrehungswinkeln
an den beiden Vergleichswiderständen eine Kreisfunktion enthält...
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Ein Ausführungsbeispiel .der erfinidungsgemäßen Steueranordnung zeigt
Fig. i. Der als Vergleichswiderstand dienende Regelwiderstand
R1
ist mit dem für die Aussteuerung des Stromrichters maßgebenden verstellbaren Organ
im Steuerstromkreis der Entladungsstrecken gekuppelt: Der Regelwiiderstand R2 ist
dagegen so mit dem Steuerhebel an der* .Kommandostelle verbunden, daß die Stelluhg@;
seines Gleitkontaktes stets mit der Stellung des Steuerhebels übereinstimmt. Beide
Widerstände sind als Spannungsteiler zwischen die Leitungen 3 und 6 eines Gleichstromnetzes
geschaltet. Ihre Gleitkontakte sind miteinander über die Spulen 3 und 4 des: Waagebalkenrelais
W verbunden: Außerdem wirken auf die beiden Schenkel des Waagebalkenrelais noch
die Spulen i und ä; @die unmittelbar an dem Gleichstromnetz liegen. Je nachdem ob
das Wäagebalkenrelais nach der einen oder nach der anderen Seite ausschlägt, schaltet
es den Verstellmotor für das Steuer ungsörgan und damit für den Gleitkontakt des
Widerstandes R1 in der einen oder in der anderen Drehrichtung ein. Solange die Spülen
3 und 4 nicht von Strom durchflossen sind, solange also die Verdrehungswinkel a.
und ß,: der Regelwiider.stand R1 bzw: R2 in einem solchen Verhältnis zueinander
stehen, däß die Gleitkontakte an beiden Widerständen das gleiche Potential abgreifen,
befindet sich das Waagebälkenrelais in der Mittelstellung, und der Verstellmotor
steht -still. Wird nun der Steuerhebel und damit ;der Gleitkontakt des Widerstandes
R2 um einen bestimmten Winkel verdreht, so sind die abgegriffenen Potentiale verschieden,-
und durch die Wicklungen 3 und 4 des Waagebalkenrelais fließt ein Strom, der die
magnetische Wirkung der einen unmittelbar vom Netzgespeisten Spule verstärkt, die
der anderen dagegen schwächt. Das Waagebalkenrelais zieht also an, .der Verstellmotor
beginnt zu laufen und yerstellt die -Stromrichtersteuerüng und den Gleitkbatakt
des Widerstandes. R1 so lange, bis das an .diesem Widerstand abgegriffene Potential
gleich dem Potential ist, das an dem Widerstand R2 abgegriffen wird. Bei der erfindungsgemäßen
Anordnung -wird, wie schon erwähnt, die Stufung der beiden Widerstände verschieden
gewählt, so däß der Verdrehungswinkel ,Q; den eine bestimmte Widerstandsänderung
an dem Geberwiderstand R2 erfordert, nach einem ;ganz bestimmten Gesetz von dem
Verdrehungswinkel ä,, den die gleiche Widerstandsänderung an dem Empfängerwiderstand
R, erfordert, abhängt. Auf diese Weise läßt sich jeder beliebige gesetzmäßige Zusammenhang
zwischen den Verdrehungswinkeln ä und /3 erzielen. Es wurde schon weiter oben darauf
hingewiesen, daß Nachlaufsteuerungen, bei .denen sowohl Geber als auch Empfänger
mit verschieden gestuften Regelwiderständen @gekuppelt sind; welche selbsttätig
stets auf, den gleichen Widerstandswert geregelt werden; an sieh bekannt seien.
Die verschiedene Stufung der Widerstände hat man bei den bekannten Einrichtungen
dazu benutzt, um Bewegungen Abhängigkeit von hem Produkt zweier @ikegelgrößen fernzuübertragen,
und zwar hat .;,:man zu diesem Zweck den Empfängerwiderstand linear, den Geberwiderstand
dagegen logarithmisch ,gestuft: Von besonderer Wichtigkeit ist eine solche Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Fernsteueranordnung für. Stromrichter, daß sich die Gleichspannung
des Stromrichters linear mit dem Verdrehungswinkel bzw. .mit der Verschiebung des
Kommandoorgans ändert. Der Zusammenhang zwischen .dem Zündverzögerüngswinkel a und
der Gleichspannung U" läßt sich darstellen durch die Formel Ug-_-U@.max # cos a-.
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Die Aussteuerung, d. h. die Gleichspannung Ug, ist also am größten,
wenn a gleich Null ist: Soll nun Ug proportional mit .dem Verdrehungswinkel ß des
Steuerhebels an der Kommandostelle abnehmen, so muß sein-.
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Ug = Ugmäx (i - C %3): Der Zusammenhang zwischen dein
Zündver-. zö;gerungswinkel a bzw. zwischen dem entsprechenden Verdrehungswinkel
des Steuerorgans und dem Verdrehungswinkel /3 des Steüerhe@bels ist dann: cos
a = i - c ß oder: c ß = i - cos a.
Die sich damit
ergebenden Abhängigkeitsverhältnisse sind in Fig. 2 veranschaulicht. Es ist dort
in einem Diagramm der Winkel ß als Ordinate und der Winkel a als Abszisse aufgetragen.
Der Zusammenhang zwischen beiden wird durch die Linie S dargestellt. Da der Gleichgewichtszustand
der Nachlaufsteuereng stets an beiden Regelwiderständen; beispielsweise Rund R2
in Fig. i, gleiche Widerstandsänderungen voraussetzt, so müssen die beiden Wiiderstände
so gestuft sein, däß der Verdrehungswinkel a iund der gemäß der Linie S ihm zugeordnete
Verdrehungswinkel ß die gleiche Widerstandsänderung bedingt. Parallel zu den Achsen
des Koordinatensystems in Fig. --2 sind die -zugehörigen Widerstände schematisch
angedeutet. Wenn also der Läufer des einen Widerstandes -die Stellung a1 einnimmt;
der an dem anderen Widerstand die Läuferstellung ß1 entspricht; und wenn man weiterhin
annimmt, daß beide Widerstände von Null beginnen, so muß an beiden Regelwiderständen
der :gleiche Widerstandswert y eingestellt sein.
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In vielen Fällen, insbesondere bei- der Steuerung von Walzwerkäntrieben,
wird die Forderung gestellt, daß sich bei einer Anderang
der Steuerhebelauslage
um einen bestimmten absoluten Betrag d ß die abgegebene Gleichspannunz Ug immer
um denselben Verhältniswert ändert. Im. allgemeinen wird es auch
,hier eo sein; daß :einer -Zunähme des Winkels ß eine Abnahme der-'-,Gleichspannung
entspricht. Es gilt also
Dieser Zusammenhang läßt sich auch in der Form
darstellen. 'Nun hängt die Gleichspannung wiederum nach, der Cösinus-Funktion von
dem Zündverzögerungswinkel a ab. Zwischen dem Zündverzögerungswinkel und der Steuerhebelauslage
besteht somit ein Zusammenhang, wie er durch die Gleichung
dargestellt wird. Wird alsö die 'Stufung oder beiden Widerstände bei der erfindungsgemäßen
Fernsteueranordnu,ng gemäß dieser Abhängigkeit vorgenommen, so erreicht man, daß
bei einem bestimmten Betrag der Steuerhebelauslage die Gleichspannung - sich stets_
um :einen bestimmten Prozentsatz ändert.
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Man kann die Abstufung der Widerstände so wählen, daß der eine Widerstand
sich linear mit dem Verstellungswinkel ändert und die vorgegebene- Abhängigkeit
.nur durch die Stufung des andern bedingt wird. Man kann aber auch ,an beiden Widerständen
.eine nicht lineare Abstufung vorsehen. Wenn. die Erfindung auch von besonderer
Bedeutung für die Fälle ist, in denen der Stromrichter von einer entfernten Kommandostelle
aus ,gesteuert wird, kann man die erfindungsgemäße: Nachlaufsteuerung auch darin
anwenden, wenn der Steuerhebel sich in unmittelbarer Nähe der Steuerapparatur befindet,
so daß eine eigentliche Fernsteueranlage nicht unbedingt erforderlicht ist. _ -