DE706748C - Einrichtung zur Fernsteuerung eines elektrischen Antriebes - Google Patents

Einrichtung zur Fernsteuerung eines elektrischen Antriebes

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DE706748C
DE706748C DEP68675D DEP0068675D DE706748C DE 706748 C DE706748 C DE 706748C DE P68675 D DEP68675 D DE P68675D DE P0068675 D DEP0068675 D DE P0068675D DE 706748 C DE706748 C DE 706748C
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00Electric signal transmission systems
    • G08C19/38Electric signal transmission systems using dynamo-electric devices

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Fernsteuerung eines elektrischen Antriebes Die Erfindung betrifft eine Fernsteuereinrichtung für elektrische Antriebe, bei .der zur Erzeugung großer Wechselströme, deren Frequenz proportional ist der algebraischen Summe der Winkelgeschwindigkeiten von zwei oder mehreren mechanisch voneinander unabhängigen Wellen, elektrische Maschinen verwendet werden.
  • Nimmt man zwei mechanisch voneinander unabhängige Wellen an, von denen die erste mit der Winkelgeschwindigkeit col und die zweite mit :der Winkelgeschwindigkeit co2 umlaufen, so ist es häufig erwünscht, daß eine dritte Welle selbsttätig genau mit: der Winkelgeschwindigkeit co, + to, umläuft, wobei die dritte Welle keinen Einfluß auf die Bewegung der beiden anderen Wellen ausüben soll. Infolge der auftretenden Verluste wird jedoch die dritte Welle nach Verlauf der Zeit t den Winkel c)1 # t --E- c)2 # t -p umlaufen haben, wobei ß den Fehlerwinkel bedeutet, der durch den Polradschlupf des -synchronen Antriebsmotors verursacht wird.
  • Um einen elektrischen Antrieb gemäß der Summe oder Differenz von Winkelwerten oder Drehzahlen mehrerer Wellen fernzusteuern, könnte man eine gewöhnliche fremderregte elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen, die mit konstanter Drehzahl läuft, mit einem mehrphasigen Bürstensatz versehen, der, nur von der ersten Welle angetrieben, auf dem Stromwender der Maschine umläuft. Dem Stromwender ist ferner noch ein fester Bürstensatz zugeordnet, der mit einer Gleichstromquelle konstanter Spannung verbunden ist, um die Drehzahl der Maschine konstant zu halten.
  • Die zweite Welle treibt einen mehrphasigen Bürstensatz, ähnlich dem Bürstensatz der ersten Welle, um den Stromwender einer elektrischen Maschine an, die eine mehrphasige Ständerwickl:ung und einen Läufer mit einer gewöhnlichen Wicklung besitzt. Die mehrphasige Ständerwieklung ist mit defl mehrphasigen Bürstensatz der ersten elektrischen Maschine elektrisch verbunden. Diese zweite Maschine wird von einem Hilfsmotor mit konstanter Drehzahl angetrieben.
  • Die dritte Welle wird von einem Synchronmotor angetrieben, der eine mehrphasige Ständerwicklung besitzt. Diese Ständerwicklung wird von dem mehrphasigen Bürstensatz der zweiten. Maschine mit Strom versorgt.
  • Die vorstehend beschriebene Anordnung arbeitet zufrie.denstellend, wenn das entgegenwirkende Drehmoment der anzutreibenden dritten Welle klein ist, beispielsweise in :der Größenordnung von einigen Milligramm. Die Anordnung liefert aber kein ausreichendes Ergebnis, wenn das entgegenwirkende Drehmoment der dritten Welle in der Größenordnung von Millikilogramin sich bewegt. In diesem Falle treten Schwierigkeiten auf. Die dem Synchronmotor aufgedrückte Wechselspannung nimmt nämlich ab, wenn die Größe der Winkelgeschwindigkeit zunimmt. Infolgedessen nimmt auch der dem Synchronmotor zugeführte Strom ab und reicht nicht mehr zur Entwicklung des erforderlichen Drehinomentes aus, wenn das entgegenwirkende Drehmoment groß ist. Weiterhin treten bei dieser Einrichtung Kommutierungsschwierigkeiten auf.
  • Es ist auch bereits bekannt, zur Messung der Geschwindigkeit von Mehrschraubenschiffen Hilfsgeneratoren vorzusehen, die von den Schraubenwellen angetrieben werden, und die von den Hilfsgeneratoren erzeugten ENIKe zu summieren und einem Motor zuzuführen, dessen Drehzahl dann der Summenspannung proportional ist. Eine derartige Einrichtung ergibt jedoch keine genauen Werte, da die Genauigkeit von der gleichmäßigen Anordnung der Erregerwicklungen, den gleichen Luftspalten usf. abhängt und die Herstellung elektrisch völlig gleichwertiger Maschinen schwierig ist.
  • Außerdem sind Vorrichtungen zur Regelung der Geschwindigkeit von Ferneinstellvorrichtungen bekannt, die außer mit einer elektrischen Übertragungseinrichtung auch mit mehreren übertragungsgledern, wie Reibrad- oder Zahnradgetrieben, versehen sind. Die Verwendung derartiger fibertragungsglieder bedingt jedoch Ungenauigkeiten, die nur durch weitere, die Regeleinrichtung verteuernde zusätzliche Mittel ausgeglichen werden können.
  • Bei einer anderen bekanntgewordenen Fernsteuerung wird die von der Summiereinrichtungabgegebene Wechsel spannung läuferseitig einem Synchronmotor zugeführt, der einen dreiphasigen Bürstensatz auf dem Stromwender eines ruhenden Einankeruinformers antreibt. Zur Erregung des Einankerumformers dient Gleich- oder Wechselstrom konstanter Spannung. Bei Erregung mit Gleichstrom kann aber die vom Umformer abgegebene Leistung entsprechend J # R nur klein sein, während bei Wechselstromerregung an den Bürsten zwei Frequenzen auftreten, so daß zur Beseitigung der störenden Frequenz ein mit den Bürsten synchron umlaufender Ständer mit einem Kurzschlußkäfig als Dämpferwicklung vorgesehen -werden inüßte, um das die störende Frequenz hervorrufende Feld abzudämpfen.
  • Nach der Erfindung -werden die Nachteile der bekannten Einrichtung durch einen mit einem Konstantstrom gespeisten läufererregten Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer vermieden, der durch einen primärseitig von einer von der Suminiereinrichtung abgegebenen Wechselspannung mit der Summe oder der Differenz der Winkelwerte oder Drehzahlen proportionaler Frequenz gespeisten Svnchronniotor angetrieben wird und dem schleifringseitig eine Wechselspannung abgenoinmen wird, die dem die zu steuernde Welle antreibenden Synchronmotor zugeführt wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
  • In der Abb. i sind die drei mechanisch voneinander unabhängigen Wellen mit 1, 2 und 3 bezeichnet. Die der ersten Welle i zugeordnete, finit konstanter Geschwindigkeit angetriebene Kommutatormaschine q. besizt einen Läufer 5 mit einer mit dein Stromwender 6 verbundenen Ankerwicklung und eineue massiven bzw. lamellierten, wicklungslosen Ständer 7. Der Läufer 5 wird von dem an das Konstantspannungsnetz io, i i angeschlossenen Gleichstrommotor 15 angetrieben. Auf dem Stromwender schleifen zwei Bürsten 8, 9, über welche die Ankerwicklung aus dem Netz io, i i konstanter Spannung mit Gleichstrom gespeist wird. Dein Stromwender 6 ist ferner ein mehrphasiger Bürstensatz 12 zugeordnet, der mit der Welle i mechanisch und mit den Schleifringen 13 elektrisch verbunden ist. Den Schleifringen 13 wird über die Leitungen 1.4 ein mehrphasiger Wechselstrom entnom,nien.
  • Der Welle 2 ist eine Maschine 16, ähnlich der Maschine ¢, mit massivem, wicklungslosem Ständer zugeordnet, während der Läufer 17 ebenfalls mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben und über den Stromwender 18, die Bürsten i9 und die Schleifringe 2o aus dem Netz io, i i gespeist wird. Die Bürsten i9 sitzen auf der Welle des Läufers 21 einer Synchronmaschine 22, deren Ständerwicklung 23 über .die Leitungen 1.1 der von der ersten Maschine q. abgenommene Wechselstrom zugeführt wird, während der Läufer 21 über die Schleifringe 24 mit Gleichstrom aus dem Netz io, i i gespeist wird. Die Welle 25 trägt den Läufer 17 der Maschine 16 und ist durch die hohle Welle des Läufers 21 hindurchgeführt. Sie wird durch den Läufer 26 des Gleichstrommotors 27 angetrieben, der in der üblichen Weise über einen Stromwender und Bürsten an dem Netz io, i i liegt. Der Läufer 17 der Kommutatormaschine 16 ist mit einem zweiten Stromwender 29 versehen, auf dem ein mehrphasiger, mit der Welle 2 mechanisch verbundener Bürstensatz 30 umläuft. Auf der Welle 2 sind ferner Schleifringe 3i angeordnet, über die von dein Stromwender 29 ein mehrphasiger Wechselstrom entnommen werden kann. Dieser von der Summiereinrichtung abgegebene Wechselstrom wird über die Leitungen 32 dem Ständer 33 einer Synchronmaschine 34 zugeführt, deren Läufer 35 aus dem-Netz io, i i über die Schleifringe 36 gespeist wird. Der Synchronmotor treibt einen läufererregten Gl-eichstrom-Wechselstrom-Umformer an, dessen Läufer 37 mit Gleichstrom konstanter Stärke über den Stromwender 39 von einer nicht gezeichneten Stromquelle gespeist wird, um unabhängig von der Drehzahl des Synchronmotors 43 ein konstantes Drehmoment zu erzielen. Die Läuferwicklung ist über die Mehrphasenschleifringe 41 mit den Leitungen 42 verbunden. Der Umformer 38 besitzt einen wicklungslosen Ständer 40, so daß keine Drehmomentwirkung entstehen kann und ;der Synchronmotor 34 lediglich die Verluste zu decken hat.
  • Der Welle 3 ist eine Synchronmaschine 43 zugeordnet, und die Wicklung,des Ständers 4.4 wird über die Leitungen 42 mit einem von den Schleifringen 41 abgenommenen Mehrphasenwechselstrom gespeist. Der Läufer 45 ist über Schleifringe 46 mit dem Netz verbunden.
  • Die Wirkungsweise ist folgende: Läuft die Welle i mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit co, um, so werden die durch die Bürsten 12 von .dem Stromwender 6 gesammelten Ströme in dem Läufer 5 einen Fluß erzeugen, der zum. Balancieren der über den Stromwender an den Bürsten 8, 9 angelegten Gleichspannung ausreicht. Da die Wicklung des Ständers 23 der Synchronmaschine 22 über die Leitung 14 von den Bürsten 12 gespeist wird, wird der Läufer 21 mit der Winkelgeschwindigkeit o)1 umlaufen, abgesehen von einer infolge des geringen Widerstandes der Maschine 22 praktisch vernachlässi,gbarenDifferenz. Die mit dem Läufer 21 umlaufenden Bürsten ig werden ebenfalls mit der Winkelgeschwindigkeit t)1 umlaufen.
  • Wird nun die Welle 2 bei gleichzeitigem Umlauf der Welle i mit einer Winkelgeschwindigkeit co, gedreht, so erzeugt der durch die Bürsten 30 gesammelte Strom in - dem Läufer 17 einen Fluß, der zur Balancierung der an die Bürsten ig angelegten Gleichspannung ausreicht. Die durch die Bürsten 30 gesammelten Ströme werden über die Schleifringe 31 der Leitung 32 und damit der Wicklung des Ständers 33 der Synchronmaschine 34 zugeführt.
  • Der Läufer 35 dieser Maschine wird sich daher mit der Winkelgeschwindigkeit co, + co, drehen, abgesehen von einer Differenz, :die aber, da die Maschine 38 (der Läufer 37 wird durch die Maschine 34 angetrieben) kein Drehmoment entwickelt, sehr gering ist. Dem Läufer 37 :der Maschine 38 wird über den Stromwender 39 ein Gleichstrom konstanter Stärke zugeführt. Dieser Gleichstrom erzeugt in dem Läufer 37 einen konstanten, magnetischen Fluß, der mehrphasige Ströme in der Läuferwicklung hervorruft. Die Frequenz dieser Ströme entspricht der Winkelgeschwindigkeit des den Läufer 37 antreibenden Synchronmotors 34. Diese Ströme werden durch die Schleifringe 41 gesammelt und über die Leitungen 42 dem Ständer 44 des SynchronmOtOrs 43, der die Welle 3 antreibt, zugeführt. Die Welle 3 wird daher mit der Winkelgeschwindigkeit co, -+- a)2 - /3 umlaufen. ß, nimmt mit der Belastung der Welle 3 zu und ist gleich Null, wenn die Belastung der Welle 3 gleich Null ist.
  • Man kann natürlich den die Welle 3 antreibenden Synchronmotor 43 nicht nur mit der Winkelgeschwindigkeit co, + c), betreiben, sondern ebensogut mit der Winkelgeschwindigkeit col - co, Es ist hierzu lediglich die Drehrichtung des die Bürsten ig antreibenden Synchronmotors 22 umzukehren. Weiterhin können Vorkehrungen getroffen sein, :daß die Welle 3 mit der Winkelgeschwindigkeit k1 # tol + k2 # ß02 umläuft. Hierbei sind k1 und k2 Konstanten, die von der Größe der Polzahl der Maschinen 22 und 34 abhängig sind.
  • Die Erfindung ist natürlich auch auf Anordnungen mit mehr als 3 Wellen anwendbar. Sind beispielsweise tz Wellen vorhanden, so läuft der die zz-te Welle antreibende Svnchronmotor mit folgender Winkelgeschwindigkeit um: Hierbei bedeuten k1, k2, k3 ... kx .. . kn beliebige Konstanten und col, u@2 . . . cox ... (o" die Winkelgeschwindigkeiten der ersten, zweiten ... n-ten Welle. Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht natürlich auch die Summierung von Winkelwerten.
  • In der Abb.2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Hierbei entsprechen die Maschinen 34 und 38 und 43 den mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Maschinen der Anordnung der A:bb, i. An Stelle der Maschine 4 der Anordnung der Abib. i ist aber bei der Anordnung der Abh. 2 die Maschine 47 der Welle i zugeordnet. Die Maschine 47 besitzt einen mit ausgeprägten Polen versehenen Ständer. Die Ständerwicklung wird aus dem Netz io, i i über die Leitungen 49, 50 mit Gleichstrom konstanter Spannung gespeist. Der Läufer 51 der Maschine 47 hat einen Stromwender 52, dem Gleichstrombürsten 53, 54 zugeordnet sind. Die Bürsten 53, 54 sind über .die Leitungen 55, 56 mit dem Netz i o, ii verbunden. Die Welle i trägt Bürsten 57 und Schleifringe 58, die die Leitungen 59 von dem Läufer 51 in der bei der Beschreibung der Anordnung der Abb. i angegebenen Weise speisen.
  • An Stelle der Maschine 16 der Anordnung der Abb. i ist eine Maschine 6o vorgesehen. Die Maschine 6o besitzt einen von den Leitungen 59 gespeisten Ständer 61. Der Läufer 62 wird durch die kleine Maschine 65 angetrieben. Die Maschine 65 wird über die Leitungen 63, 6q. aus dem Netz i o, i i mit Gleichstrom konstanter Spannung gespeist. .Der Läufer 62 ist mit dem Stromwender 66 versehen. Die Bürsten 67 sind über die Schleifringe 68 und den Bürsten dieser Schleifringe mit den Leitungen 32 verbunden. Die Schleifringe 68 und ,die Bürsten 67 sind mit der `'gelle 2 mechanisch verbunden.
  • Die Wirkungsweise der Anordnung der Abb. -2 ist ähnlich der Wirkungsweise der Anordnung der Abb. i. Die Maschine 47 läuft mit konstanter Geschwindigkeit um, da sowohl Ständer als auch Läufer mit Gleichstrom bespeist werden. Der mehrphasige, mit der Winkelbewegung der Welle i umlaufende Bürstensatz 57 speist die Leitungen 59 mit Strom, der dem Ständer 61 der Maschine 6o zugeführt wird und die Rotation des Läufers 62 bewirkt. Die Bürsten 67 laufen mit der Winkelgeschwindigkeit der Welle 2 um und speisen aus dem Stromwender 66 die Leitungen 32. Da die Leitungen 32 mit dein Ständer 33 des Synchronmotors 34 verbunden sind, rotiert der Läufer 35 mit einer Winkelgeschwindigkeit, die gleich der Summe der Winkelgeschwindigkeiten der Welle i und 2 ist. Die Welle 3 rotiert daher mit einer Winkelgeschwindigkeit, die gleich ist der Summe der Winkelgeschwindigkeiten der Welle i und 2 und einer kleinen Differenz f>.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Einrichtung zur Fernsteuerung eines elektrischen Antriebes gemäß der Summe oder Differenz von Winkelwerten oder Drehzahlen zweier oder mehrerer `'Fellen mittels elektrischer Maschinen, insbesondere zur Einstellung von Geschütztürmen o. dgl., gekennzeichnet durch einen mit einem Konstantstrom gespeisten, läufererregten Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer (38), der durch einen primärseitig von einer von der Summiereinrichtung abgegebenen Wechselspannung mit der Summe oder der Differenz der Winkelwerte oder Drehzahlen proportionaler Frequenz gespeisten Synchronmotor (3q.) angetrieben wird und dein schleifringseitig eine Wechselspannung abgenommen wird, die dem die zu steuernde Welle antreibenden Synchronmotor (43) zugeführt wird.
  2. 2. Einrichtung zur Fernsteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Summierung der Winkelwerte ,bzw. Drehzahlen der Wellen eine .der Anzahl dieser Wellen gleiche Anzahl von läufererregten Umformern vorgesehen ist, die mit konstanter Drehzahl laufen und so geschaltet sind, daß der Ankerwicklung des ersten Umformers (.l, 47) mit Hilfe eines Bürstensatzes, der mit einer der zu sumlnierenden Größe proportionalen Geschwindigkeit über ,den Kommutator gleitet, eine Wechselspannung abgenommen wird, die entweder einem Synchronmotor (27) zugeführt wird, welcher den dem nächsten Umformer (16) zugeordneten, die Läufererregung zuführenden Eingangsbürstensatz (i9) antreibt, oder die Ständerwicklung des nächsten Umformers (6o) spei st.
DEP68675D 1932-12-23 1933-12-24 Einrichtung zur Fernsteuerung eines elektrischen Antriebes Expired DE706748C (de)

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