DE707881C

DE707881C - Device for speed or frequency control of electrical machines

Info

Publication number: DE707881C
Application number: DEA68399D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Riedel; Dr-Ing Wilhelm Staeblein
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1933-01-21
Filing date: 1933-01-21
Publication date: 1941-07-07

Description

Einrichtung zur Drehzahl- bzw. Frequenzregelung elektrischer Maschinen Es ist eine Einrichtung bekanntgeworden, die die Größe und Richtung der Abweichung des Drehzahlintegrals einer zu regelnden Maschine von dem Integral einer konstanten Frequenz dazu benutzt, um eine Änderung der Frequenz der zu regelnden Maschine im Sinne der Richtigstellung zu bewirken. Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß nach einer einmaligen Abweichung der Frequenz ein dauerndes Hinundherpendeln der Frequenz zwischen zwei bestimmten Werten bewirkt wird, wie eine einfache Untersuchung der Verhältnisse zwischen Drehzahlintegralabweichung und Drehzahl (Frequenz) zeigt (siehe Abb. i). Die treppenförmige Kurve sei die jeweils herrschende Frequenzabweichung von der Sollfrequenz, die Schlangenlinie die Kurve der Drehzahlintegralabweichung vom Mittelwert. Im Punkt o sei eine bestimmte Frequenzänderung nach oben eingetreten, er erfolgt also eine Abweichung des Drehzahlintegrals (geneigte Gerade). Beim Punkt i greift der Regler ein, die Frequenz wird geändert, ist aber immer noch zu hoch. Das Drehzahlintegral weicht weiter nach oben ab, bis im Punkt 2 der Regler wieder eingreift; die Frequenz liegt jetzt bereits unter dem Mittelwert, die Abweichung des Drehzahlintegrals geht zurück, und so geht das Spiel weiter. Bei Nulldurchgang der Frequenz erreicht die Abweichung des Drehzahlintegrals ein Maximum und umgekehrt (Punkt 3), d. h. die beiden Kurven haben eine Phasenverschiebung von 9o°; es entsteht eine ungedämpfte Schwingung, solange nicht von außen eine weitere Frequenzänderung störend eingreift. Das Drehzahlintegral wird zwar konstant gehalten, die Drehzahl (Frequenz) pendelt aber dauernd zwischen zwei Werten hin und her. Man wird also wegen des dauernden Arbeitens des Reglers das Zeitintervall zwischen zwei Regeleingriffen nicht zu klein machen, um den Regler zu schonen; man erhält dann aber eine verhältnismäßig langsame Regelung.Device for speed or frequency control of electrical machines A device has become known that can determine the size and direction of the deviation of the speed integral of a machine to be controlled from the integral of a constant Frequency used to change the frequency of the machine to be controlled To effect the sense of rectification. However, this facility has the disadvantage that after a one-time deviation of the frequency there is a constant oscillation the frequency between two specific values is effected like a simple investigation shows the relationships between speed integral deviation and speed (frequency) (see fig. i). Let the step-shaped curve be the prevailing frequency deviation from the setpoint frequency, the serpentine line is the curve of the speed integral deviation from the mean. In point o there was a certain frequency change upwards, there is therefore a deviation of the speed integral (inclined straight line). At the point i the controller intervenes, the frequency is changed, but it is still too high. The speed integral continues to deviate upwards until the controller returns to point 2 intervenes; the frequency is now already below the mean value, the deviation of the speed integral goes down, and so the game continues. At zero crossing the frequency, the deviation of the speed integral reaches a maximum and vice versa (Point 3), d. H. the two curves have a phase shift of 90 °; it arises an undamped oscillation, as long as there is no further frequency change from the outside interferes. The speed integral is kept constant, the speed However, (frequency) constantly oscillates back and forth between two values. So you will the time interval between two control interventions due to the constant operation of the controller do not make it too small to protect the regulator; but then you get a proportionate slow regulation.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehzahl- bzw. Frequenzintegralregelung elektrischer Maschinen bzw. Maschinensätze, bei der der Regeleingriff von dem Unterschied und Richtung des Unterschiedes- zweier dem Soll- und Istwert entsprechender Drehzahlintegrale abhängig gemacht ist. Eine schnelle und pendelungsfreie Ausregelung bestehender Abweichungen wird dabei erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der durch den Viergleich der Stellungen umlaufender Kontaktscheiben ausgelöste, auf den Verstellmotc, und damit auf die Antriebsmaschine wirk Regelimpuls in seiner Wirkung auf die triebsmaschine durch ztis-itzliclie Schaltor im Sinne der vorzunehmenden Verstelltirig verstärkt wird. Zweckniäl.'')ig werden als Soll-und Istwertgeber der Frequenz- bzw. Drehzahlintegralwerte umlaufende Meßgeräte, vorzugsweise Synchronkleinmotoren, vorgesehen, die Kontaktvorrichtungen antreiben, auf deren Segmenten Stromabnahin.ebürsten schleifen. Durch eine derartige Einrichtung ist dem Drehzahlintegral gar nicht die Möglichkeit gegeben, größere Abweichungen vom So11-wert zu erreichen. Je nach dem Verhältnis zwischen der Größe der vorübergehenden Verstärkung des Regelimpulses kann man eine stark gedämpfte oder aperiodische Schwingung der Frequenz erreichen.The invention relates to a device for speed or frequency integral control of electrical machines or machine sets, in which the control intervention is made dependent on the difference and direction of the difference between two speed integrals corresponding to the setpoint and actual value. A quick and oscillation-free adjustment of existing deviations is achieved according to the invention in that the contact disks triggered by the four-of-a-kind of the positions, on the adjusting motc, and thus act on the prime mover Control impulse in its effect on the prime mover by ztis-itzliclie Schaltor is reinforced in the sense of the adjustment to be made. Expediently, rotating measuring devices, preferably synchronous small motors, are provided as setpoint and actual value transmitters of the frequency or speed integral values, which drive contact devices, on whose segments current pick-up brushes grind. Such a device does not give the speed integral the possibility of achieving greater deviations from the So11 value. Depending on the ratio between the size of the temporary amplification of the control pulse, a strongly damped or aperiodic oscillation of the frequency can be achieved.

In der Zeichnung ist in Abb. i die Wirkungsweise der bekannten Einrichtung dargestellt, in Abb.2 eine Schaltung für ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung in Amvendung auf die Drehzahlintegralregelung eines Motorgenerators und in Abb. 3 die Wirkungsweise der Einrichtung nach Abb.2.In the drawing, Fig. I shows the mode of operation of the known device shown, in Fig.2 a circuit for an embodiment according to the invention in application to the integral speed control of a motor generator and in Fig. 3 the mode of operation of the device according to Fig. 2.

Bei der Einrichtung nach Abb. 2 ist die zu regelnde Maschine ein Motorgenerator, bestehend aus dem Gleichstrommotor i und dem Wechselstromgenerator 2. Vor die Erregerwicklung 3 des Motors i sind ein motorisch verstellbarer Widerstand .l und zwei feste Widerstände 5 und 6 geschaltet. Als Sollwertgeber des Integrals diene eine Uhr 7 'Tut einem Kontaktsegment B. Die Größe und Richtung der Abweichung des Drehzahlintegrals wird durch die Verdrehung dieses Segmentes 8 gegenüber zwei anderen (9 und io) festgestellt, die durch einen von dem Synchrongenerator 2 gespeisten Synchronmotor i i angetrieben werden. Jedes Segment überdeckt einen Sektor von etwas weniger als i 2o'. Der Abnehmer i a von Segment 8 ist mit denen (i 5 tmd 16) von 9 bzw. i o in Reihe geschaltet. An den Zuführungen für die Segmente 9 und io liegt je ein.Relais 12 und 13 mit den Kontakten 12" 12=, 123 bzw. 131, 13°, 133.With the device according to Fig. 2, the machine to be controlled is a motor generator, consisting of the direct current motor i and the alternating current generator 2. In front of the field winding 3 of the motor i are a motor-adjustable resistor .l and two fixed resistors 5 and 6 switched. A clock 7 'does one serve as a setpoint generator for the integral Contact segment B. The size and direction of the deviation of the speed integral is determined by the rotation of this segment 8 in relation to two others (9 and io), which are driven by a synchronous motor i i fed by the synchronous generator 2 will. Each segment covers a sector of a little less than i 2o '. The taker i a of segment 8 is connected in series with those (i 5 tmd 16) of 9 or i o. A relay 12 and 13 with the Contacts 12 "12 =, 123 or 131, 13 °, 133.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Bei Übereinstimmung der Frequenz von 7 und .i i stehen die Segmente so zueinander, daß bei der angegebenen Drehrichtung der Abnehmer iq. das Segment 8 erst berührt, wenn Abnehmer 16 das Segment i o schon verlassen . hat, und es verläßt, bevor Abnehmer 15 das Segmeirt 9 berührt. Ändert sich die Frequenz des Generators 2 z. B. infolge Schwankungen der Antriebsspannung für den Motor i, so wird die Kontaktanordnturg am Synchronmotor i i gegenüber 8 voreilen oder zurückbleiben. Die Folge davon ist, daß sich die Segmente 8 und 9 bzw. i o überlappen und es der Relais 12 bzw. 13 Spannung erhält. wird- z. B. bei zu hoher Frequenz das lais 12 während der Cberlappungszeit von #$ und 9 ansprechen. Der Verstellmotor 17 erhält dann über die Kontakte 12" 122 einen VerstelIimpuls, entsprechend der Freduenzabweichung. und verkleinert den Vorwiderstand 4 vor der Erregerwicklung 3 des Motors i, so daß dessen Drehzahl absinkt. Gleichzeitig wird aber der parallel zum Widerstand 5 liegende Arbeitskontakt 123 geschlossen, so daß für diese kurze Zeit die Frequenz kräftig erniedrigt wird. Bei zu tiefer Frequenz spricht das Relais 13 an, der Motor 17 vergrößert den Vorwiderstand .l, und die Überbrückung des Widerstandes 6 wird kurzzeitig durch den Kontakt 133 aufgehoben. Wie sich dies auswirkt, sei an Hand der Abb. 3 erklärt. Der Verlauf der Drehzahl und Drehzahlintegraländerung ohne den Eingriff 'der Kontakte 123. 133 war im Diagramm i dargelegt. Bei der neuen Art der Regelung wird aber gleichzeitig mit der Verstellung der Drehzahl durch den Regelimpuls eine Verstärkung der Wirkung auf die Antriebsmaschine vorgenommen, so daß sich das Drehzahlintegral schnell ändert. Die Folge davon ist, daß bei geeigneter Dimensionierung die Frequenz aperiodisch auf ihren alten Wert zurückgeht, wie in der Abl>.3 dargestellt. Der Regler greift also nur dann ein, wenn . von außen eine neue Frequenzänderung hervorgerufen wird, regelt diese in mehreren Schritten aus und bleibt dann wieder in Ruhe.The device works as follows: If the frequency of 7 and .ii match, the segments are in relation to one another in such a way that the pickup iq. the segment 8 only touches when consumers 16 have already left segment io. has, and leaves it before the consumer 15 touches the segment 9. If the frequency of the generator 2 changes z. B. due to fluctuations in the drive voltage for the motor i, the Kontaktanordnturg on the synchronous motor ii will lead or lag behind 8. The consequence of this is that the segments 8 and 9 or io overlap and relay 12 or 13 receives voltage. will- z. B. if the frequency is too high lais 12 during the overlap period of Address # $ and 9. The adjustment motor 17 then receives an adjustment pulse via the contacts 12 "122, corresponding to the frequency deviation. And reduces the series resistor 4 in front of the excitation winding 3 of the motor i so that its speed drops. If the frequency is too low, the relay 13 responds, the motor 17 increases the series resistor 1, and the bridging of the resistor 6 is temporarily canceled by the contact 133. How this works, is explained on the basis of Fig. 3. The course of the speed and speed integral change without the intervention of the contacts 123, 133 was shown in diagram I. With the new type of control, however, at the same time as the speed is adjusted by the control pulse, the Effect is made on the prime mover so that the speed integral changes rapidly with suitable dimensioning the frequency goes back aperiodically to its old value, as shown in the table> .3. The controller only intervenes when. If a new frequency change is caused from the outside, it regulates this in several steps and then remains calm again.

Ist kein Generator für die Betriebsspannung des Synchronmotors i i vorhanden, so kann die Kontaktvorrichtung 9, 1 o auch direkt von der Welle der zu regelnden Maschine über geeignete Übersetzungen angetrieben werden.If there is no generator for the operating voltage of the synchronous motor i i present, the contact device 9, 1 o can also directly from the shaft to regulating machine are driven by suitable gear ratios.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for speed or frequency integral control of electrical machines or machine sets, in which the control intervention by the utiter, ctiied and direction of the difference between two. the setpoint and actual value of the corresponding speed integral is made dependent, characterized in that the control pulse triggered by the comparison of the positions of rotating contact discs, acting on the adjusting motor (17) and thus on the drive machine in its effect on the drive machine by additional switching means in the sense of adjustment to be made is reinforced.

2. Device according to claim i, characterized in that additional resistors (5, 6) are present in the excitation circuit of a motor representing the drive machine of a generator to be controlled, which during the control process of the contacts of two Ve, Gleichsr.elais (12, 13 ) switched on or short-circuited.

3. Device according to claim t and a, characterized in that when reduced the control resistor (4) of the drive motor the two additional resistors (5, 6) short-circuited and, if the series resistor (4) is increased, the two additional ones Resistors are switched on.