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Elektrische Zwangsfernsteuerung Zur Fernübertragung von Bewegungen,
beispielsweise zur Übertragung der Bewegungen eines Zielfernrohres auf ein entfernt
aufgestelltes Geschütz, Scheinwerfer o. dgl., macht man häufig von elektrischen
Fernsteuerungen Gebrauch, bei denen die Frequenz einer als Sender oder Geber dienenden
Wechselstromquelle in Abhängigkeit von der zu übertragenden Bewegung geändert wird.
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Meistens wird als Geber ein gleichstromgespeister Spannungsteiler
benutzt, an den ein Stromwender mit in Abhängigkeit von der vorgegebenen Bewegung
beweglichen Bürsten angeschlossen ist. Statt dessen kann man aber auch einen Frequenzwandler
anderer Bauart benutzen, beispielsweise die an sich bekannten läufererregten Schlupffrequenzmaschinen.
Als Empfänger sjnd an den Sender beispielsweise durch Gleichstrom erregte Synchronmotore
angeschlossen, die den fernzusteuernden Gegenstand bewegen. Bei Fernsteuerungen
der geschilderten Art bereitet es erhebliche Schwierigkeiten, die Einrichtung so
auszuführen, daß der Empfänger auch bei schneller Drehung genügend große Kräfte
entwickelt, um den fernzusteuernden Gegenstand zu bewegen. Dies beruht darauf, daß
bei schnellen Bewegungen des Gebers und damit bei zunehmender Frequenz der Steuerströme
in den Empfängern eine schädliche Gegenspannung auftritt.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird nach bekannten Vorschlägen die
den Empfängern aufgedrückte Sendespannung mittels einer Zusatzspannungsquelle in
Abhängigkeit von der zu übertragenden Bewegung gesteuert.
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Nach eurem dieser Vorschläge dient dabei als Zusatzspannungsquelle
ein in den Gleichstromkreis eingeschalteter Gleicbstromgenerator oder ein in der
Wechselstromübertragungsleitung liegender Wechselstromgenerator, der mit dem Antrieb
des die Frequenzänderung
des Senders herbeiführenden Organs oder
mit diesem Organ selbst, beispielsweise dem beweglichen Teil des an den Spannungsteiler
angeschlossenen Stromwenders, derart gekuppelt ist, daß seine Spannung proportional
mit der Geschwindigkeit des Senders ansteigt.
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In vielen Fällen vergrößert die Anordnung eines besonderen Zusatzgenerators
die Abmessungen und Gewichte der Geberanordnung in unzulässiger Weise. So ist z.
B. in Richtanlagen für Scheinwerfer oder Geschütze die Größe des Richtgerätes gegeben,
während die Größe der zu richtenden Scheinwcrfer oder Geschütze in weiten Grenzen
schwanken kann. Um dann noch Gewichte und Abmessungen der Geberanordnung in brauchbaren
Grenzen zu halten, wird erfindungsgemäß als Zusatzspannungsquelle der den Frequenzwandler
und das die Bewegung vorgebende Gerät antreibende Gleichstrommotor benutzt, der
zu diesem Zweck als Gleich- oder Wechselstrom abgebende Doppelstrommaschine ausgebildet
ist.
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Wird dabei der den Frequenzwandler und das die Bewegung vorgebende
Gerät antreibende Gleichstrommotor aus dem gleichen Gleichstromnetz wie der Frequenzwandler
gespeist, dann ist selbstverständlich der die Zusatzspannung liefernde Stromkreis
von dem Speisestromkreis des den Frequenzwandler antreibenden Motors elektrisch
zu trennen.
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Die Erfindung soll an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i wird die Zusatzspannung in
den Gleichstromkreis des Frequenzwandlers eingeführt.
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Mit i ist der an das Gleichstromnetz 5 angeschlossene Antriebsmotor
für das die Bewegung vorgebende Gerät 2 und den als Sender dienenden Frequenzwandler
4 bezeichnet. Der Frequenzwandler 4. ist als Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer veränderlicher
Frequenz dargestellt. Er speist den zu steuernden Synchronmotor 6. Dem Kollektor
i2 des Antriebsmotors i wird über den Regler 3 zur Änderung seiner Drehzahl eine
veränderliche Ankerspannung zugeführt. Die Gleichstromzusatzspannung wird dem Kollektor
ii entnommen und über den Gleichrichter 7 in Reihe mit der Spannung des Netzes 5
dem Kommutator 41 des Synchronumformers 4 zugeführt. Der in Graetz-Schaltung ausgeführte
Gleichrichter 7 sorgt dafür, daß auch bei wechselnder Drehrichtung des Motors i
die Zusatzspannung immer die gleiche Richtung in bezug auf die Netzspannung beibehält,,
wenn der Motor i durch `Wechsel der Ankerpolarität umgesteuert wird. Der Gleichrichter
7 kann in Fortfall kommen, wenn die Umsteuerung des Motors i durch Änderung seiner
Erregerpolarität erfolgt oder wenn die Umschaltung des Zusatzstromkreises gleichzeitig
mit der Drehrichtungsänderung durch den Regler 3 erfolgt. Die Ausführung der Doppelstrommaschine
i mit zwei Ankerwicklungen ist in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel deshalb notwendig,
weil der Motor i und der Umformer 4. aus dem gleichen Gleichstromnetz gespeist werden.
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Die Einrichtung wirkt auf folgende Weise: Der Anker des Synchronumformers
.4 rotiert mit einer Drehzahl, welche der ihm zugeführten Spannung im wesentlichen
proportional ist. Durch die drei auf dem Kommutator 42 des Synchronumformers .4
schleifenden Bürsten 43, die über die Welle 13 von dem Motor i angetrieben
werden und mit den Schleifringen 44 verbunden sind, wird dem Frequenzwandler ein
Wechselstrom entnommen, dessen Frequenz. der Drehzahl der Bürsten 43 entspricht.
Die Zusatzwicklung der Maschine i liefert über den Kollektor ii in den Gleichstromkreis
des Synchronumformers 4. eine Zusatzspannung, die wenigstens angenähert proportional
mit der Drehzahl des Motors i steigt. Dadurch steigt selbstverständlich auch mit
der Drehzahl des Motors i die an den Bürsten 43 entnommene Wechselspannung, und
zwar derart, daß die von dem Empfänger 6 entwickelte Gegenspannung kompensiert oder
sogar überkompensiert wird. Dadurch bleibt also die Stromaufnahme und damit das
Drehmoment des Empfängermotors 6 konstant, oder es nimmt sogar mit steigender Frequenz
die Stromaufnahme und damit das Drehmoment des Empfängermotors 6 zu.
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Erwähnt sei, daß bei der Ausführungsform nach Fig. i die Kupplung
des Motors i mit den Bürsten 43 des Synchronumformers 4 der Einfachheit halber ohne
Übersetzungsgetriebe dargestellt ist. Selbstverständlich könnte aber ein derartiges
Übersetzungsgetriebe vorhanden sein, da ja die Drehzahl des Motors i und die der
Bürsten 43 nicht unbedingt gleich zu sein braucht.
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Fig.2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Zusatzspannung in den
Wechselstromkreis des Synchrongebers eingeführt wird. Die der Fig. i entsprechenden
Teile der Anordnung sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der das Gerät
2 antreibende Gleichstrommotor i ist ebenfalls wieder als Doppelstrommaschine ausgebildet,
jedoch nur mit einer Ankerwicklung, die außer an den Kollektor an drei um i2o °
gegeneinander versetzten Punkten an drei Schleifringe angeschlossen ist. Zur Regelung
der Drehzahl des Motors i dient wieder der in den Ankerkreis eingeschaltete Regler
3. Der Frequenzwandler 4 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 als Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer
nach dem bekannten Spannungsteilerprinzip mit dem Widerstandsspannungsteiler 45
dargestellt. Er speist über die auf dem Kollektor 42 schleifenden Bürsten 43 und
die Schleifringe
44 den Synchronmotor 6.' Da bei der Einführung
einer Zusatzspannung in den Weebselstromkreis die Zusatzspannung mit den einzelnen
Phasen des Synchrongebers in . Reihe geschaltet werden muß, sind die Schleifringe
14 der Doppelstrommaschine i über einen entsprechend geschalteten Transformator
8 mit dem Wechselstromkreis des Synchronumformers 4 verbunden, der gleichzeitig
auch die Isolation der Doppelstrommaschine i vom Gleichstromnetz übernimmt. Die
Doppelstrommaschine i und der Synchrongeber 4 müssen im Verhältnis i : i übersetzt
sein, wenn der Synchrongeber 4 und die Doppelstrommaschine i mit gleicher Polpaarzahl
ausgeführt werden. Die Wirkung ist im wesentlichen die gleiche wie bei der Ausführungsform
nach Fig. i, nur mit dem Unterschied, daß eine mit der Frequenz zunehmende Wechselspannung
als Zusatzspannung in den Wechselstromkreis des Synchrongebers eingeführt wird.
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Die Anwendung eines Zwischentransformators zwischen der Doppelstrommaschine
und der Wechselstromseite des Synchrongebers 4 ist entbehrlich, wenn man die Doppelstrommaschine
mit einer zweiten Ankerwicklung mit offenen Phasen, also mit sechs Schleifringen,
ausführt.
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Schließlich sei auch noch erwähnt, daß die zuletzt erwähnten Ausführungsformen,
bei denen die Zusatzspannung in den Wechselstromkreis des Synchrongebers eingeführt
wird, auch dann anwendbar sind, wenn als Synchrongeber eine sogenannte läufererregte
Schlupffrequenzmaschine benutzt wird.