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Anordnung zur Einregelung von Gleichstromkonstantstrommotoren Bei
Konstantstrommaschinen, deren Anker-und Feldwicklungen mit konstantem Strom gespeist
werden, ist das Drehmoment D unabhängig von der Drehzahl und proportional dem Wert
des Produktes aus Ankerstrom l und Erregerstrom i, das heißt D=C₧J₧i;
wobei C eine Konstante bedeutet. Die Drehmomentcharakteristik würde also etwa nach
der gestrichelten Linie der Abb. r verlaufen, woraus hervorgeht, daß eine Konstantstrommaschine
entsprechend dem obigen Produkt sich stetig beschleunigen würde; falls nicht irgendwelche
Einrichtungen elektrischer oder mechanischer Art zur Regelung auf einen bestimmten
Drehzahlwert A vorgesehen sind (ausgezogene Kurve). Das einfachste Mittel hierzu
wäre die Einschaltung von Widerständen in den Erregerkreis der Konstantstrommaschine.
Theoretisch läßt sich hierdurch zwar ein unbegrenzt großer Regelbereich bis auf
Null herab erzielen; praktisch scheitert diese Regelungsart aber daran, daß die
Widerstände zu groß werden und die Einhaltung einer bestimmten Drehzahl ein periodisches
Ab- und Zuschalten des Feldes bedingt, um ein stetiges Hinarbeiten der Maschine
auf die gewünschte Drehzahl zu erzwingen. Vor allem aber würde eine veränderte Belastung
stets einen neuen Widerstandswert bedingen, so daß bei solchen Regelanordnungen
eine Eichung auf bestimmte Drehzahlwerte, die für jeden Belastungszustand gelten,
unmöglich ist.
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Man könnte weiter daran denken, eine mechanische Vorrichtung, z. B.
ein Fliehkraftpendel, vorzusehen und in Abhängigkeit von dessen Verstellung bei
Erreichen einer bestimmten Drehzahl die Spannung am Feld wegzunehmen bzw. bei Unterschreiten
dieser _ Drehzahl die Spannung wieder anzulegen. -Die hierfür erforderlichen Übertragungsglieder
und Schaltgeräte gestalten die Anordnull,
- äußerst kompliziert
und träge, Besonders dann, wenn über den ganzen Drehzahlbereich stetig geregelt
werden soll.
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Man hat auch schon versucht, gemäß Abb. 2 in den Erregerkreis i eine
mit der zu regelnden Konstantstrommaschine K fest verbundene Hilfserregermaschine
HI -einzuschalten und durch deren Spannung die Erregerspannung im Kreis i auf einen
bestimmten Betrag kompensieren zu lassen. Bei großer Regelfähigkeit müßte die Hilfserregermaschine
äußerst groß ausgelegt werden, um auch bei niedrigeren Drehzahlen die überschüssige
Erregerspannung kompensieren zu können, so daß auch dieser Vorschlag nicht befriedigen
konnte. Falls man die Hilfserregermaschine einspart und die Konstantstrommaschine
selbst als Metadyne ausbildet, so ist ein übergroßer Aufwand all Erregerkupfer erforderlich,
will einen weiten Regelbereich zu ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung läßt sich die Einregelung von Gleichstromkonstantstrommaschinen
auf eine gewünschte Drehzahl mittels in Abhängigkeit voll der Motorendrehzahl über
Tachometerdynamos gittergesteuerter, firn Erregerkreis angeordneter Entladungsgefäße
trägheitslos und stetig in überaus einfacher Weise für einen großen Bereich dadurch
erzielen, daß der Erregerstrom des :Motors bei Erreichung der einzuregelnden Drehzahl,
gegebenenfalls auch zwecks Drehrichtungswechsel unter Umschaltung der Entladungsgefäße,
in voller Hölle gesperrt und bei Absinken der Drehzahl von diesem Wert wieder freigegeben
wird.
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Es ist an sich bekannt. zur Erzwingung eines Gleichlaufs von Gleichstromkonstantspannungsmaschinen
in den Erregerkreis eines der Wellenmotoren Entladungsgefäße einzuschalten, deren
Gitter über Tachometerdynamos in Abhängigkeit von der Motorendrehzahl gesteuert
werden. Da jedoch die Hilfsdynamos die Induktivitäten zweier Drosselspulen mit Eisenkern
steuern, die in eine als phasendrehende Vorrichtung für die Gitterwechselspannung
ausgebildete Brückenanordnung eingefügt sind, so «wird letztlich in Abhängigkeit
von der Vormagnetisierung der beiden Drosselspulen die Lage des Zündzeitpunktes
der Entladungsgefäße stetig geändert. Auf diese Weise wird dann eine stetige Änderung
des die Erregerwicklung speisenden Stromes erreicht, wobei jedoch immer ein gewisser
Betrag an Grunderregung vorhanden ist. Voraussetzung für diese Regelung ist stets
das Vorhandensein einer Leitdrehzahl eines Sollwertes, auf den der jeweilige Istwert
der in Gleichlauf zu haltenden Maschine dann eingesteuert -wird. Auch bei einer
anderen bekannten Einrichtung wird der Gleichlauf der durch gittergesteuerte Entladungsgefäße
Lgereglten Motoren durch Veränderung der Lage des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit
von der gegenseitigen Änderung der Istgröße und der Sollgröße erreicht. Der Wellenmotor
hat eine konstante Grunderregung und eine "Zusatzerregung, die unter Zwischenschaltung
des Entladungsgefäße: an einem Wechselstromnetz liegt, dessen Frequenz als Lötgröße
dient. Mit ihr «wird die Frequenz der Gitterspannung verglichen, die einer Wechselstromtachometermaschine
entnommen und mit der Drehzahl des Wellenmotors veränderlich ist. Zur Einregelung
von Gleichstromkonstantstrommotoren auf eilte gewünschte beliebige Drehzahl sind
diese Einrichtungen nicht brauchbar, da sie einerseits an das Vorhandensein einer
Leitgröße gesunden sind und andererseits die stetige Änderung des ständig fließenden
Erregerstromes eine unzulässige Beschleunigung der Konstantstronimaschine nicht
verhindern würde.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei all Hand der Abb. 3 näher
erläutert. Mit der zu regelnden Konstantstrommaschine K, deren Feldwicklung finit
i bezeichnet ist, ist eine kleine leistungslose Tachometerdynamo T gekuppelt, von
deren Spannung die Gitter zweier in Doppelwegschaltung angeordneter Entladungsgefäße
2 über einen veränderlichen Widerstand oder Potentiometer 3, einen Gittertransformator
4. und Gitterwiderstände 3 gesteuert werden. Die Feldwicklung i liegt mit einem
Ende an der Kathode 6 der Entladungsgefäße, während das andere Ende mit der Mittenanzapfung
der Sekundärwicklung des an einem Wechselstrommnetz liegenden Anodentransformators
7 verbunden ist. Bei gezündeten Gefäßen wird also die Feldwicklung i der Konstantstrommaschine
mit pulsierendem Gleichstrom gespeist. Die Arbeitsweise dieser Regelanordnung ist
folgende: Da die dein Gitter der Entladungsgefäße aufgedrückte Spannung der Tachometerdynamo
der Drehzahl der Konstantstrommaschine direkt proportional ist, kann für jeden Drehzahlwert
mittels des Potentiometers 3 die negative Vorspamiung aan Gitter der Entladungsgefäße
so gewählt werden. daß genau hei Erreichen dieser Drehzahl die Zündung der Gefäße
unterdrückt wird. Bei Parallelschaltung eines Widerstandes 8 zur 'Feldwicklung i
bricht in dieseln Augenblick das Feld träglieitslos zusammen, so daß die Drehzahl
der Konstantstrornmaschine abfüllt und damit auch die dein Gitter aufgedrückte Spannung
:fiesem Drehzahlabfall proportional kleiner -wird, bis die Zündung wieder freigegeben,
das Feld aufgebaut und die Maschine nach dem Produkt D = C . .l . i be-
schleunigt
wird.
Die Parallelschaltung eines Widerstandes zur Feldwicklung
hat jedoch nicht unbedeutende Verluste zur Folge. Um diese zu vermeiden, kann man
die Feldwicklung mit einer Kurzschluß.wicklung versehen, deren Induktivität während
des normalen Betriebes nicht störend wirkt. `'Wird jedoch das Feld gesperrt, so
wird nunmehr die Energie der Feldwicklung durch die Streuinduktivität der kurzgeschlossenen
Wicklung vernichtet.
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Selbstverständlich kann auch die Feldwicklung anstatt mit Gleichstrom
mit Wechselstrom gespeist werden. Eine solche Anwendung ist beispielsweise in Abb.
4 dargestellt. Die Feldwicklung i der Konstantstrommaschine 11 wird mit Wechselstrom
gespeist. der von einem Wechselstromgenerator W erzeugt wird. - Lm eine eindeutige
Phasenlage zu erzwingen, ist der Wechselstromgenerator mit der Konstantstrommaschine
entsprechend gekuppelt. Da. die beiden Entladungsgefäße 2 gegeneinandergeschältet
sind und dementsprechend ihr Kathodenpotential verschieden ist, müssen zwei mit
der Konstantstrommaschine gekuppelte Tachometerdynamos T, und T2 vorgesehen werden,
deren Spannungen den Gittern der Entladungsgefäße über Gitterwiderstände 5 aufgedrückt
werden. :Mittels der veränderlichen Widerstände oder Potentiometer 3 kann die negative
Gittervorspannung so gewählt werden, daß bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl
die Zündung unterdrückt wird. Die Arbeitsweise ist also die gleiche wie bei Speisung
mit Gleichstrom., Die Drehzahl der Konstantstrommaschine kann somit lediglich durch
Veränderung der Gittervörspannung trägheitslos und stetig bis auf kleinste Werte
eingesteuert und konstant gehalten werden, und zwar unabhängig von der Last. Diese
Anordnung ist auch deshalb vorteilhaft, weil das Potentiometer eine direkte Eichung
auf Drehzahlwerte der Konstantstrommaschine zuläßt, so daß unabhängig von deren
Belastung jeder Wert genau eingestellt werden kann. Es ist auch möglich, durch geeignete
Schaltung der Entladungsgefäße das Feld umzukehren, um bei großen Lasten ein bremsendes
-Moment zu erzielen.