DE706243C - Anordnung zur selbsttaetigen Regelung der Drehzahl von ueber gittergesteuerte Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotoren - Google Patents

Description

• Anordnung zur selbsttätigen Regelung der Drehzahl von über gittergesteuerte Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotoren Bei vielen industriellen Antrieben ist @es notwendig, die Drehzahl des Antriebsmotors entweder konstant zu halten oder die Abweichung der Motordrehzahl von einer vorgegebenen, unter Umständen veränderlichen Vergleichsdrehzahl möglichst gering zu halten. Bei. Gleichstrommotoren, die über gittergesteuerte Gl.-icnrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist werden, wird eine entsprechende Regelung vorteilhaft im Gitterkreis des Gleichrichters vorgenommen. Dazu wird, wie bekannt, die Istdrehzahl durch einen von der Welle des zu regelnden Motors angetriebenen und die Leitdrehzahl durch einen weiteren Wechselstromhilfsgenerator nachgebildet, deren Wechselspannungen zur Anpassung Transformatoren speisen.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine b.-sonders einfache Ausbildung einer derartigen Regeleinrichtung, wobei als vernehmliches Regelelement normale Glimmlampen zur Verwendung kommen. Gemäß der Erfindung ist die Sekundärwicklung des einen Transformators, beispielsweise des Transformators, der dem Istwertdrehzahlgenerator zugeordnet ist, mit je einer der beiden Sekundärwicklungen des von dem Leitwertdrehzahlgenerator gespeisten Transformators in an sich bekannter Weise unmittelbar in Reihe geschaltet, und ferner sind in Reihe zu diesen Wicklungen ein für Rechts- und Linkslauf eingerichtetes Antriebsorgan für die Gittersteuerung und Glimmstrecken angeordnet, denen die resultierenden Spannungen der Transformatorwicklungen, mindestens zwei an der Zahl, derart zugeführt werden, daß bei Voreilung des Motors gegenüber der Solldrehzahl das Antriebsorgan der Gittersteuerung in der Richtung einer Verminderung der gleichgerichteten Spannung. verstellt wird, bei IVacheilung umgekehrt. Das Wesentliche bei der vorliegenden Regelung ist also erstens die an sich bekannte Reihenschaltung zweier Steuerwechselspannungen, von denen die eine hinsichtlich ihrer Frequenz von der Drehzahl des Antriebsmotors, die andere von der Vergleichsdrehzahl abhängt. Sind die beiden Frequenzen angenähert gleich, was betriebsmäßig stets der Fall ist, so bewirkt ein geringer Drehzahlunterschied eine Phasenverschiebung der beiden Wechselspannungen, wodurch wiederum der Scheitelwert der -resultierenden Spannung verändert wird. Zweitens sind in Reihe zu dieser resultierenden Spannung nun zwei Glimmentladungsstrecken derart angeordnet, daß bei Voreilung des Antriebsmotors gegenüber der Vergleichsdrehzahl diu eine, bei \acheilung die andere Glimmstrecke zündet. Der durch die jeweils brennende Glimmstrecke fließende Strom wird nun einem Antriebsorgan, beispielsweise einem Servomotor oder einem Relaisantrieb, zugeführt, der seinerseits die eigentliche Steu°rung in dem Sinne verstellt. daß die Vor- bzv. \acheilung rückgängig gemacht wird.
• Aufbau und Wirkungsweise der Einrichtung mögen an den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel der Fig. i stellt einen Gleichstrommotor 4 dar, der über eineu gittergesteuerten, <ins Transformator 2 und Entladungsgefi(.'@ ; bestehenden Gleichrichter aus dem Drehstromnetz i gespeist wird. Die Feldwicklung 6 des Motors .l wird beispielsweise fremderregt und die ganze Regelung im Ankerkreis 5 vorgenommen. Der Motor .l soll mit konstanter Drehzahl laufen. Zu diesem Zweck ist auf der Motorwelle eine Wechselstromtachometermaschine 9 angeordnet, deren Spannung mit der Spannung einer zweiten Wechselstronitachometermaschine i o verglichen wird, die ihrerseits stuf einer mit konstanter Drehzahl umlaufenden Welle i i sitzt. In dem Vergleichsstromkreis sind Transformatoren 12 und 13 vorgesehen, ferner zwei Glimmentladungsstreckcn 1.1 und 15 sowie ein Antriebsorgan 8 für den die Gittersteuerung betätigenden Drehregler;, beispicls@%-cise ein Servomotor oder ein Relaisantrieb. Der Transformator 12 besitzt zwei getrennte Sekundärwicklungen 121. 122. Von diesen ist die eine Wicklung 121 in Reihe mit der Glimmstrecke i.1, der Sekundärivicklttng des Transformators 13 und einer für Rechtslauf vorgesehenen Wicklung des Antriebsorgans S angeordnet. Die andere Wicklung 122 ist in Reihe mit der Glimmstrecke 15, der Sekundärwicklung des Transformators 1 ; und der Wicklung für Linkslauf des Organs 8 geschaltet. Die Wicklungen 121 und 122 werden dabei in bezug auf Transformator 13 in an sich bekannter Weise gegensinnig geschaltet, so daß z. B. bei Phasengleichheit der Spannungen in den Transformatoren 12 und 1 ; die Spannung it' gleich der Summe und die Spannung rr" gleich der Differenz der Auge.nblicks@verte der Spannungen ral" und 1112, bzv. irl; und u1== ist.
• Diese Verhältnisse sind im einzelnen in Fig. 2 dargestellt, und zwar oben (Reihe I) die Entstehung der Spannung n' an der Glimmstrecke 14 aus den Teilspannungen 11,2, und u,3 für die Phasenstellungen o°, 9o- und iSo' der Spannung rrl; zu der Spannung 1t1_1, in der unteren Lethe 11 die entsprechenden Spannungsverläufe für die Glimmstrecke 15. Die Geraden rt- bzw. t!I stellen jeweils die Zünd- bzv. Löschspannung der 1)etretenden Glimmstrecke dar. Die Fig.2 zeigt nun, daß jede Glimmstrecke nur über einen begrenzten NVinkelbereich (etwa 6o° elektrisch) der phasenveränderlichen Spannung u13 gezündet werden kann und daß bei Phasenwinkeln um 9o° elektrisch überhaupt keine Glimmstrecke brennt, also auch der Regelapparat in Ruhe ist. Die Regeleinrichtung als Ganzes arbeitet also nach Art eines Tirillreglers, d. h. die Voreilung bzw. \acheilung wird immer erst dann geändert, wenn sie eine vorgegebene zulässige Grenze überschreitet. Diese Grenze und damit die Regelempfindlichkeit kann beliebig eingestellt werden durch die Wahl des Verhältnisses zwischen der Zündspannung 1r_, und der Scheitelwerte der Spannungen 1r13, r1,-1 und 11l,>_; ferner kann auch statt der in Fig. i und 2 zugrunde gelegten Toleranz von fast iSo' elektrisch auch dadurch ein engerer Regelbereich erzielt werden, daß der Transformator i 2 mit den beiden um i 8o' phasenverschobenen Sekundärspannungen fortfällt und die Maschine io als Zweiwicklungsmaschine ausgebildet wird, wobei die beiden Wicklungen gegeneinander um einen Phasenwinkel verschoben sind, der dem gewünschten Regelbereich entspricht.
• Für die Regelung ist es im übrigen belanglos, ob die Maschine io oder Maschine g als Zweiwickluitgsmaschine ausgeführt ist bzw. ob der Transformator 12 oder der Transformator 13 zwei Sekundärwicklungen besitzt.
• Die den Gegenstand der Erfindung bildende Regeleinrichtung läßt sich auch für die Gleichlaufregelung verwenden, wie es in Fig.3 der Zeichnung dargestellt ist. Es sind beispielsweise drei Motoren 4', 4", 4"' derart über in der Fig.3 nicht dargestellte Gleichrichter entsprechend der Fig. i zu speisen, daß ihre Drchzahlcn in einem festen Verhältnis untereinander und zu der Drehzahl eines Leitmotors stehen, der seinerseits die Steuerwelle i i antreibt. Abgesehen von der für alle Motoren gemeinsamen Steuermaschine to besitzt jeder Motor die gleiche Regeleinrichtung wie in Fig. i, der auch die Bezifferung der einzelnen Regelelemente entspricht. Zwischen den Motoren 4 und den Tachometermaschinen 9 sind zweckmäßig Kupplungen mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis 18, also beispielsweise die bekannten Riemenantriebe mit konischen Riemenscheiben, vorgesehen. Auch hier kann beispielsweise durch Anzapfwicklungen an den Transformatoren 12 oder 13 der Regelbereich jedes Motors nach Wunsch eingestellt werden.
• Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgedankens ist in Fig.4 dargestellt, die ebenfalls nur noch die wesentlichen Teile der Regeleinrichtung enthält. Steuermaschine io und Tachometermascliine 9 sind mit Drehstromwicklungen ausgerüstet, ebenso das Antriebsorgan ä, zweckmäßig also ein kleiner Servomotor. Entsprechend sind auch drei Glimmentladungsstrecken 1q., 15, 16 vorgesehen. Bei Vor- oder Nacheilung des Motors ¢ entsteht in dem dreiphasigen Regelstromkreis ein Drehfeld in der einen oder in der anderen Richtung, wodurch der Drehregler 7 in der gewünschten Weise verstellt wird. Anordnungen dieser Art haben den besonderen Vorteil einer beträchtlich großen Ansprechempfindlichkeit. Gegenüber bekannten Anordnungen, die ebenfalls die Überlagerung zweier Drehfelder benutzen, bedeutet die Einschaltung der Glimmstrecken, daß ein dauerndes Arbeiten der Regeleinrichtung vermieden wird und daß insbesondere bei irgendwelchen stoßartigen Drehzahlschwankungen diese Stöße nicht oder nur in verringertem Maß auf die trägen Regelapparate 7 und ä ,übertragen werden und somit die Regelung also etwas weicher erfolgt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur selbsttätigen Regelung der Drehzahl von über gittergesteuerte Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotoren durch Gittersteuerung des Gleichrichters, wobei die Istdrehzahl durch einen von der Welle des zu regelnden Motors angetriebenen und die Leitdrehzahl durch einen weiteren Wechselstromhilfsgenerator gebildet wird, deren Wechselspannungen Transformatoren speisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des einen Transformators mit je einer der beiden Sekundärwicklungen des anderen Transformators in an sich bekannter Weise unmittelbar in Reihe geschaltet ist und daß ferner in Reihe zu diesen Wicklungen ein für Rechts- und Linkslauf eingerichtetes Antriebsorgan für die Gittersteuerung und Glimmstrecken angeordnet sind, denen die resultierenden Spannungen der Wicklungen, mindestens-zwei an derZahl, derart zugeführt werden, daß bei Voreilung des Motors gegenüber der Solldrehzahl das Antriebsorgan die Gittersteuerung in der Richtung einer Verminderung der gleichgerichteten Spannung verstellt, bei Nacheilung umgekehrt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Wechselstromgeneratoren zwei um einen vorgegebenen Winkel versetzte Wicklungen besitzt, deren jede mit einer Glimmstrecke, der Wicklung des anderen Wechselstromgenerators und einer der beiden Wicklungen des Antriebsorgans der Gittersteuerung in Reihe angeordnet ist, derart, daß bei Voreilung- des Motors die eine Glimmstrecke während jeder Halbwelle zum Zünden gebracht und die Gittersteuerung in der einen Richtung verstellt wird, bei Nacheilung des Motors die Entladung in der anderen Glimmstrecke .eingesetzt und die Gittersteuerung der Gleichrichter in der anderen Richtung verstellt wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden für Gleicnlaufregelungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Steuerwelle angetriebener Steuergenerator gemeinsam für sämtliche zu regelnden Motoren vorgesehen ist, dessen Spannung über Transformatoren in Reihe zu den Spannungen der einzelnen Tachometermaschinen in die Regelstromkreise der einzelnen Motoren eingefügt wird. ¢. Anordnung nach Anspruch i .oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Steuergenerator, Tachometermaschine und Antriebsorgan als Drehfeldmaschinen ausgebildet sind, die über symmetrisch angeordnete Glimmstrecken untereinander in Reihe geschaltet sind.