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Einrichtung zur Aufrechterhaltung des relativen Gleichlaufes mehrerer
Gleichstrommotoren Gegenstand des Hauptpatents 65¢ 341 ist eine Gleichlaufregeleinrichtung,
bei -der der Gleichlauf mit Hilfe elektrischer Drehfeldmaschinen in der Weise überwacht
wird, daß Teilmotordrehzahl und Leitmotordrehzahl in einem Periodenumformer verglichen
werden, durch den die den Gittern der Gleichrichter zugeführte Wechselspannung nach
Frequenz und Phase bestimmt wird. Das .dem Hauptpatent zugrunde liegende Regelprinzip
kann dahingehend gekennzeichnet werden, daß die für den elektrischen Gleichgewichtszustand
des Periodenumformers maßgebenden Bestimmungsgrößen mit den für die Aufrechterhaltung
.des Gleichlaufes des Mehrmotorenantriebes maßgebenden Bestimmungsgrößen in zwangsläufig
gegenseitige Abhängigkeit gebracht werden. Die Bestimmungsgrößen des Periodenumformers
sind dabei Rotordrehzahl, Statorfrequenz und Rotorfrequenz, die Bestimmungsgrößen
des Mehrmotorenantriebes dagegen Teilmotorendrehzahl, Leitmotorendrehzahl und Gitterfrequenz
des Steuergleichrichters. Ändert sich eine der Zustandsgrößen des Mehrmotorenantriebes
in ihrem Verhältnis zu einer anderen Zustandsgröße, so wird wegen der Abhängigkeit
zwischen den Zustandsgrößen des Mehrmotorenantriebes und den Zustandsgrößen des
Periodenumformers auch der Gleichgewichtszustand des Periodenumformers gestört.
Dadurch wird eine Änderung des Zündzeitpunktes der Gleichrichter herbeigeführt,
die so lange vor sich geht, bis durch Änderung des Gleichrichterstromes Glas Verhältnis
zwischen Teilmotordrehzahl und Leitmotordrehzahl wieder auf seinen Sollwert gebracht
ist.
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In dem Hauptpatent wird vorgeschlagen, die Bestimmungsgrößen von Periodenumformer
und Mehrmotorenantrieb dadurch in gegenseitige Abhängigkeit zu bringen, daß der
einem Teilmotor zugeordnete Periodenumformer mechanisch mit dem Teilmotor gekuppelt
und elektrisch einerseits an die Steuergitter des zugehörigen Gleichrichters und
andererseits an ein Leitnetz angeschlossen wird. In diesem Falle liegt vom Leitnetz.
her eine der beiden elektrischen Größen, beispielsweise die Statorfrequenz des Periodenumformers,
fest, während sich die andere elektrische Größe, nämlich die Rotorfrequenz, mit
Rücksicht auf den Gleichgewichtszustand
des Periodentunforiners
nach der jeweils vorliegenden Teilmotordrehzahl richten muß. Bei der Solldrehzahl
des Teihnotors besteht eitl bestimmtes Verhältnis zwischen den I>eiden Frequenzen
des Periodenumformers., Dieses Verhältnis ändert sich, sobald die Teilmotordrehzahl
von ihrem Sollwert abweicht.
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Die Erfindung betrittt eine weitere Ausgestaltung der durch das Hauptpatent
unter Schutz gestellten Gleichlaufregeleinrichtung. Erfindungsgemäß sind die Periodenumformer
elektrisch einerseits an ein Leitfrequenznetz und andererseits an ein Wechselstromnetz
angeschlossen, dessen Frequenz der Teilmotordrehzahl entspricht, und mit dem Rotor
des Periodenumformers sind mechanisch umlaufende Steuerapparate, insbesondere Kontaktapparate,
gekuppelt, welche die Gitterspannung der Entladungsgefäße bestimmen. Ebenso wie
bei der im Hauptpatent beschriebenen Regeleinrichtung «-erden auch bei der Erfindung
die drei Gleichgewichtsgrößen des Periodenumformers mit den für die Aufrechterhaltung
des Gleichlaufes des --\lelirnlotorenantriebes maßgebenden Größen in gegenseitig
zwangsläufige Abhängigkeit gebracht. Der Unterschied gegenüber der im Hauptpatent
angegebenen Regeleinrichtung besteht darin, daß eine andere Zuordnung zwischen den
Bestimmungsgrößen des Periodenumforiners einerseits und den Bestimmungsgrößen des
Mehrmotorenantriebes andererseits ge-«-ählt ist. Während beim Hauptpatent die Drehzahl
des Periodenumformers der Drehzahl eines Teilmotors zugeordnet ist, wird bei der
Erfindung die Drehzahl des Periodeuumformers der Frequenz des den Teilmotor speisenden
Gleichrichters zugeordnet. Dies geschieht dadurch. daß der Periodenumformer mechanisch
mit einem umlaufenden Steuerapparat gekuppelt ist, der in an sich bekannter Weise
die Frequenz der Gitterspannung des Steuergleichrichters bestimmt. Ein solcher mechanisch
umlaufender Steuerapparat kann entweder ein Kontaktapparat oder aber ein synchroner
Wechselstromgenerator sein. Die beiden elektrischen Größen des Periodenuniformers
sind dabei der Frequenz des Leitlietzes des 1Iehrmotorenantriebes und der Teilmotordrehzahl
zugeordnet. Die Gleichgewichtsbedingung des Periodenumformers wirkt auch bei der
Erfindung unter Anwendung des gleichen Prinzips iin Sinne einer Aufrechterhaltung
des Gleichlaufes. Sobald durch Änderung der 7'eilniotordrelizalil gegenüber <lein
Sollwert das SoIIverliältnis zwischen Stator- und Rotorfrequenz .des Peri-Odenuniforiners
geändert wird, muß mit Rücksicht auf den Gleichgewichtszustand des 1'eriodenuinforiners
(iie IZotortirelizalil sich ändern. Das bedeutet eine Änderung der Aussteuerung
der Gleichrichter, die wiederum im Sinne einer Wiederherstellung des Gleichlaufzustandes
des Mehrmotorenantriebes wirkt. Der Periodenutliformer ist bei der Erfindung genau
so wie beim Hauptpatent als asynchrone Drehfeldmaschine ausgeführt. Der Unterschied
der Betriebsweise des Periodenumforiners läßt sich dahingehend kennzeichnen, daß
bei der Erfindung der Umforiner motorisch arbeitet.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, claß der Erfindungsgedanke
des Hauptpatentes für solche Entladungsgefäße angewendet werden kann, bei denen
mechanische Kontaktapparate, die nach Art umlaufender Kollektoren aufgebaut sind,
den Zündzeitpunkt der Entladungsstrecken der Gleichrichter bestiminen. Darüber hinaus
hat die Erfindung den Vorteil, daß die den Gleichlauf überwachenden Periodenumformer
sowie die mit ihnen mechanisch gekuppelten Steuerapparate ausschließlich elektrisch
mit den Teilmotoren in Verbindung stehen. Die Tatsache, daß die Periodenumformer
mechanisch miteinander nicht gekuppelt sind, macht die Erfindung für solche Antriebe
geeignet, bei denen eine Erweiterung in Aussicht steht. Außerdem können die den
Gleichlauf überwachenden Periodenumformer an einer von den Teilmotoren getrennten
Stelle des Betriebes aufgestellt werden.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung das Schaltungsschema
eines Mehrmotorenantriebes dargestellt. Die Teilmotoren r eines Mehrmotorenantriebes,
beispielsweise einer Papiermaschine oder einer kontinuierlichen Walzenstraße, sind
über gittergesteuerte Entladungsgefäße 2, die in ihrem Ankerkreis liegen, an ein
Wechselstromnetz 3 angeschlossen. Zur Einstellung des Zündpunktes der Entladungsgefäße
dienen Kontaktapparate q. die mit einer Drehzahl umlaufen müssen, welche der Frequenz
des Wechselstromnetzes 3 entspricht. Je nach der relativen Lage der Kontaktapparate
zu der Anodenwechselspannung werden die Entladungsgefäße zu einem bestimmten Zeitpunkt
innerhalb einer Halbperiode gezündet und dementsprechend die Größe der denn Motor
i zugeführten mittleren Gleichspamiung eingestellt.
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Die Kontaktapparate .4 sind über veränderliche Getriebe 5, welche
beispielsweise bei Papiermaschinen zur "Zugeinstellung dienen, an Wechselstronnnascliinen
G angeschlossen, die als Periodentunformer wirken. Diese Periodenumformer bestehen
ebenso wie beim I1auptpatent aus Maschinen, die nach Art einer asynchronen Drehfeldniaschine
aufgebaut sind. I-lektrisch sind sie im vorliegenden
Falle einerseits
an ein Leitnetz 7 und andererseits an Schleifringe 8 der Teilmotoren i angeschlossen.
In der Zeichnung ist die Schaltung so gewählt, daß die Statorwicklungen der Periodenumformer
6 an dem Leitfrequenznetz und die Rotorwicklungen an den Schleifringen der Teilmotoren
liegen. Der Anschluß kann jedoch auch umgekehrt gewählt werden. Die Frequenz des
Leitfrequenznetzes 7 wird durch einen Steuergenerator 9 entsprechend der gewünschten
Drehzahl der Teilmotoren eingestellt. Der Generator 9 kann beispielsweise von einem
Gleichstrommotor io angetrieben sein, der über ein gittergesteuertes Entladungsgefäß
i i gespeist wird. Die Regeleinrichtung 1a dient zur Einstellung der Drehzahl des
Mehrmotorenantriebes, insbesondere zum Anlassen der Teilmotoren. Die den Schleifringen
der Periodenumformer 6 zugeführte Wechselspannung, deren Frequenz der Drehzahl der
Teilmotoren verhältnisgleich sein muß, kann auch besonderen Hilfswechselstromgeneratoren
entnommen werden, die mit den einzelnen Teilmotoren gekuppelt sind. Der Anschluß
an Hilfsschleifringe der Teilmotoren, wie er in dem Schaltungsschema dargestellt
ist, hat den Vorteil, daß an dem Mehrmotorenantrieb selbst keinerlei besondere Regeleinrichtungen
angebracht zu werden brauchen.
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Der Regelvorgang geht wie folgt vor sich: Nimmt man an, daß die Leerlaufdrehzahl
der Teilmotoren eingestellt ist, so laufen die Periodenumformer 6 mit einer bestimmten
Drehzahl. Diese Drehzahl hängt von der Polzahl der Motoren und der Frequenz des
Leitnetzes 7 ab. Auf jeden Fall entspricht die Drehzahl der Periodenumformer
'stets der Differenz oder der Summe der Leitfrequenz und der von den Schleifringen
der Teilmotoren abgenommenen Frequenz. Der Gleichgewichtszustand :des Umformers
entspricht einem :bestimmten Verhältnis zwischen Stator-und Rotorfrequenz. Die Drehzahl
des Periodenumformers, die motorisch auf den gekuppelten Kontaktapparat übertragen
wird, bleibt unverändert, solange das Verhältnis zwischen Statur- und Rotorfrequenz
bzw. das Verhältnis zwischen Leitfrequenz und Teilmotordrehzahl aufrechterhalten
bleibt. Wird nun der Mehrmotorenantrieb belastet, so bleibt die Drehzahl der Teilmotoren
hinter ihrem Sollwert zurück. Die Frequenz der den Schleifringen 8 entnommenen Spannung
sinkt. Die Rotoren- der Periodenumformer 6 müssen jetzt ihre Drehzahl ändern, damit
die von den Primär- und Sekundärwicklungen gelieferten Drehfelder zueinander diejenige
Lage beibehalten können, die dem Gleichgewichtszustand der Periodenumformer 6 entspricht.
Diese Drehzahländerung wirkt über die Kontaktapparate 4 auf den Gitterkreis der
Entladungsgefäße z derart ein, daß,der Zündzeitpunkt verschoben wird. - Dadurch
-wird die mittlere Spannung der Teilmotoren so lange geändert, bis deren Drehzahl
den Sollwert wieder erreicht hat. In diesem Augenblick ist kein Grund mehr für eine
Drehzahländerung der motorisch betriebenen Periodenumformer 6 gegeben, und die Kontaktapparate
4 behalten die jetzt eingenommene relative Lage zu der Frequenz der Anodenspannung
bei. Sobald sich infolge einer Belastungsänderung oder aus anderen Gründen wiederum
die Drehzahl der Teilmotoren relativ zu der Drehzahl des Leitmotors io ändert, geht
der Regelvorgang in der beschriebenen Weise von neuem vor sich.
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An Stelle der Kontaktapparate 4 können auch andere an sich bekannte
Steuereinrichtungen, beispielsweise synchrone Wechselstromgeneratoren, verwendet
werden, um die Gitterfrequenz der Gleichrichter und damit den Zündzeitpunkt,der
Entladungsstrecken zu bestimmen.