DE716763C - Regelvorrichtung fuer Drehstromkollektormotoren mit Buerstenverstellmotor - Google Patents

Description

• Regelvorrichtung für Drehstromkollektormotoren mit Bürstenverstellmotor Es ist bekannt, die Drehzahl von Elektromotoren durch Fliehkraftkontaktregelanordnungen zu überwachen und selbsttätig konstant zu halten. Diese Anordnungen sind hauptsächlich für Gleichstrom bekanntgeworden. Eine der bewährtesten und genauesten ist die bekannte Fliehkraftkontaktregelanordnung von D r. D- o r n i g , bei welcher mehrere Kontakte mit sehr nahe beieinander liegenden Ansprechdrehzahlen benutzt werden und außerdem zur Funkenlöschung besondere Bürsten durch rhythmische Kurzschlüsse die Regelkontakte überbrücken. Fliehkraftanordnungen sind auch bei. Drehstromkollektormotoren zur Drehzahlüberwachung benutzt und sowohl zur direkten drehzahlabhängigen Verstellung als auch zur indirekten mittels eines Verstellmotors vorgeschlagen worden. Die Aufgabe, an einem in bezug auf Frequenz und Spannung veränderlichen Primärnetz einen Drehstromkollektornebenschlußmotor durch Beeinflussung seiner Bürstenstellung mittels einer Fliiehkraftkontaktan:-ordnung :auf konstante Drehzahl zu regem, stößt trotz der Einfachheit des Grundgedankens ;auf Schwierigkeiten in der Durchführung. Beeinflußt man in naheliegender Weise mit einer ,einfachen Fliehkraftkontaktregel:-anordnung den Verstellmotor auf Rechts-und Linkslauf, so neigt dieses System infolge toten Gangs und Spiels in dem. Übertragungssystem zwischen Bürstenbrücke und Verstellmotor zu einer gewissen überregelung und als Folge davon zu Pendelungen. Um diesem Übelstand abzuhelfen, wurde schon vorgeschlagen, durch verhältnismäßig umständliche Einrichtungen die Bürstenbrücke in einer Art Schwingung zu halten, so daß bei Einsetzen des eigentlichen Regelvorganges die Brücke möglichst trägheitslos den von der Verstelleinrichtung erzeugten Impulsen -folgt. Um Pendelungen zu verhüten, wollte man den Regelvorgang durch eine von der VerstAlgeschwindigkeit abhängige Rückfü.hrkraft bremscn. Die Bürstenbrücke soll bei dieser bekannter. Einrichtung mittels eines schwingenden Schnellreglers in Schwingung um eine der Drehzahl entsprechende ylittell.age gehalten werden. Der Schnellregler steht dabei einerseits unter dem Einfluß .einer der Motorgeschwindigkeit proportionalen Kraft, anderseits unter dem Einiluß einer Rückführkraft, welche der Geschwindigkeit der Bürstenverschiebung proportional ist. Dieser Vorschlag benötigt außer dem Verstellmotor zwei Hilfsgeneratoren, einen besonderen Schnellreglcr und bei einer Ausführungsform zusätzlich noch eine magnetische Kupplung für ab---echselnden Rechts- und Linkslauf. Der Aufwand ist also erheblich. Di° Pendelgefahr wird -<<rar herabgesetzt, aber die Regelgenauigk eil auf dem Umweg über di° Charakteristiketi der zwei Hilfsgeneratoren, den Schnellregler und die magnetisch°n Kupplungen unfreiwillig vermindert.
• Demgegenüber bezweckt die Erfindung, die Pendelgefahr ohne Herabsetzung der Regelgenauigkeit zu verkleinern. Das hauptsächlichste Anwendungsgebiet ist der Fall, daß der Drehstromkollektormotor direkt oder auf dem Umweg über ein,n Generator mit angehängten besonderen Asynchronmotor°n verhältnismäßig schwere Schwungmassen betreibt. Bei dieser Betriebsart wird vom Kollektormotor nur eine Mittelm-ertregelung verlangt. Ausgehend von der an sich nahelingenden Verwendung einer mehrkontaktigen Fliehkraftregelanordnung als Kontrollorgan für die Drehzahl des Kollektormotors werden einleitend für di-Erfjndung verschiedeneRichtlinien gegeben, damit eine solche Fliehkraftkontaktregelanordnung überhaupt anwendbar wird. Der Ankerstrom des Verstellmotors wird auf den, für dauernd sicheres Arbeiten der Flielikraftkontakte erprobten Wert von etwa 0 bis r Amp. begrenzt, bei Parallelschaltung zweier Tourenkonstanzen auf etwa 1,6 bis 2 Amp. Da das Drehmoment an der Bürstenverstellvorrichtung -c-eben ist, muß die Verstellmotordrehzahl als abhängig Veränderliche entsprechend tief gelegt -werden. Die Verstellmotorankerspannung ist durch die höchstzulässige Kontaktspannung ebenfalls begrenzt, so daß hiermit die Verstellmotorverhältnisse eindeutig gegeben sind. Diese Festlegungen sind wichtig. weil hierdurch die Notwendigkeit besonderer Ankerstromrelais für den Verstellmotor wegfällt, -vo-

  durch die Pend-1gefahr @ ertnindert und die

  Regelgenauigkeit erhöht -=,,ird.

  Gemäß der Erfindung #;>ird -weiterhin di-

  übliche Bauart der Fliehlzrafti;otitaL''treg#l-

  eitirichtung zweckentsprcchend geändert. Statt

  der üblicherweise vorhandenen Reihe von

  Schließkontakten mit nahe beieinander liegen-

  den Ansl)i.'eclidrehzalilcn TFrg. I , --':rd b°t

  der Erfindung ausgegangen von einer Anord-

  nung mit eitlem Cffnungs- und einem SchlirIß-

  kontakt. Wenn der Drelistromkollektormotor

  in der Drehzahl über den Sollwert ansteigen

  will, schließt der eine Kontakt und veranlat-t

  über der. Verstellmotor eine ertsprechetide

  Verstellung der Bürstenbrückc. Sinkt die

  Drehzahl unter den Sollwert, so scIili-ßt der

  andere Kontakt, -welcher also :in C iffnungs-

  kontakt ist, d. 1i. mit steigender Dr-lizahl öf f-

  net. Bei Solldrchzabl sind beide Kontakte

  geöffnet.

  Von diesen Unterlagen, die ar- sich zweck-

  mäßige und naheliegende Abänderungen und

  Zusammenstellung vorhandener und bekann-

  ter :@@littel darstellen, geht nun die eigent-

  liche Eri-iiiclung aus. Sie bi ;:i::(fcl#zt, Tourei2-

  kontrollor-: n tun- @ und Rütteleinrichtung, d. h. Einrich-

  tung zur Ausschaltung der Trägheit und des

  toten Gangs in, der Bürstemerschi:be-"or-

  richtung, zti vereinen. Dies geschieht nun

  nicht etwa durch Aneinanderfügen zweier

  den beiden getrennten Ziu-,eclzen dienender

  Kcy itaktvorrichtuiigen, sondern durch Schaf-

  fung eines einzigen neuartigen Organs. Ztt

  diesem Ziveck wird der Kurzschlußbü.rste

  des ursprünglichen Dornfaschen Tourenrg-

  lers, welche die Aufgabe hat, durch häufige

  rhythmische Kurzschlüsse in ParalleIschal.-

  tung zum eiüentlichcri Fliehkraftkontakt c-ine

  Löschwirkung auszuüben, noch eine ---eit_re

  Aufgabe zugewiesen. Si.- führt nicht nur die

  rhytlimischeti Kurzschlüsse zur Lös-hwirkung

  durch, sondern --ermittelt durch z @_tlicli um

  r So --ersetzte kurze Betriebsstromstöße eine

  hin und her gehende Rüttelbewegung des

  ferstellmotors. wobei selbsv-erständlich in-

  folge der rasch aufeinanderfohenden Stöße

  es an der Bürstcnbrücl:e nicht zu einer tat-

  sächlichen belangreich hin und her gelien-

  den Bewegung kommt, sondern lediglich der

  tote Gang der Bürstenversciiie1)eeinrichttni;#

  beseitigt und die Schnelligkeit und die Träg -

  heitslosigkeit der Regelung gefördert bzw.

  die Pendelgefahr unt-rbunden wird.

  Zu diesem Zweck wird gemäß der Ertin-

  dun g der- Kurzschlußkollektor des normalen

  Dornigreglers umgestaltet. B°i der Einrich-

  tung gemäß der Erfindung wird der Kurz-

  schluß des zweiten Kontaktes zeitlich genau

  um iSo- gegen den des. ersten Kontaktes

  versetzt (Fig.2'@. Die Kurzschlußbürstu ---irrt

  schmal genug gewählt, um die beiden Kurzschlüsse sauber zu trennen. Die Zahl-- der Zacken pro Umfang wird zur sauberen Trennung. der hin und her gehenden Stromstöße innerhalb der für die Löschwirkung gezognen Grenzen gegen normal noch verkleinert-Gemäß der Erfindung wird die. Spannung den beiden Kontakten der Tourenregeleinrichtung von einem besonders ausgestalteten Spannungsteiler zugeführt. Dem Spannungsteiler sind nämliclr- links >und rechts von den obenerwähnten .Spannungsabgrifipunkten noch Widerstände vorgeschaltet. Diese liaben den Zweck, bei zufällig aus Fehlergründen oder etwa bei der erstmaligen Einstellung der Regeleinrichtung auftretendem gleichzeitigem Schließen beider Kontakte einten direkten Kurzschluß zu vermeiden. Ferner kann mit ihnen der durch die Kurzschluß bür ste und die Kontakte fließende Strom beeinflußt werden: Bei einer Abänderung der Erfindung kann man den Spannungsabgriff am Spanntzigsteiler wählbar veränderlich gestalten;-es kann so z. B. ein Schnellgang durch besondere Schalter willkürlich eingelegt werden, wobei entweder die Kontakte der Fliehkraftkontaktregeleinrichtung zeitweise überlastet werden oder aber -die Fliehkraftkontaktregeleinrichtung überhaupt ganz umgangen werden kann. Weiterhin kann für bestimmte Fälle, z. B. während des Anlaufs angetriebener Schwungmassen, die Regeleinrichtung außer Wirkung gesetzt werden.
• Gegenüber den 'bekannten Einrichtungen bringt die Erfindung eine bedeutende Ersparnis an schalttechnischem Aufwand mit sich, indem gegenüber der bekannten Einrichtung zwei Gleichstromhilfsdynamos, ein besonderer schwingender Schnellregler und die magnetische Einrückkupplung wegfallen und Tourenregeleinrichtung und Rütteleinrichtung zu einem neuen einfachen Apparat zusamm.engefaßt werden. Durch Wegfall der Hilfsmaschinen, des besonderen magnetischen Schnellreglers und der magnetischen Kupplungen, durch Vermeidung von Relais infolge Begrenzung des Verstellmotorstromes (der Verstellmotordrehzahl) auf die für die Tourenregeleinrichtung zulässigen Werte wird der Umweg über die Charakteristiken bzw. magnetischen und mechanischen Trägheiten aller dieser Zubehörteile vermieden, wodurch die Regelung sehr genau wird. Die neue Anordnung läßt sich leicht ausbauen-zur stetigen Beschleunigung schwerer Schwungmassen durch den Kollektormotor selbst oder auf dem Umweg über Asynchronmotoren, welche durch einen vom Kollektormotor angetriebenen Drehstromgenerator gespeist werden. Hierbei kann die Bürstenbrücke stetig und dem abklingenden Schaltstrom entsprechend von der Endstellung Anlauf in die Stellung Betrieb übergeführt werden. In der Betrieb= steilung wird dann die neue Fliehkraftkontaktregeleinrichtung wirksam, während. die willkürliche Bürstenverstellung aufhört. In Weicher- Weise ist beim Bremsen zu verfahren. Die -Einrichtung gemäß der Erfindung läßt sich so leicht in elektrische Anlagen eingliedern, sinngemäß ausgestalten und für Sonderzwecke ausbauen. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber der bekannten Anordnung mit Hilfsgeneratoren und einem besonderen Schnellregler.
• Fig.3 zeigt das Beispiel einer Anwendung der Erfindung für die Erzeugung einer konstanten Drehzahl eines Motorgenerators an einem Netz mit schwankender Frequenz oder Spannung. Dabei kann außerdem mittels des Drehstromgenerators eine schwere Schwungmasse verlustfrei beschleunigt bzw. abgebremst werden. Die Schaltung benutzt einen Schalter S mit den drei Stellungen: i = Aus, 2 = Stillsetzen, 3 = Anlaufbetrieb. Zur Begrenzung der Bürstenstellung wird auf bekannte Weise je ein Endlagen- bzw. Verblockungschalter benutzt. Der Verblockungschalter verhindert, daß bei ausbleibender und dann wiederkehrender Netzspannung der Motor anders als in der Anlaufstellung der Bürsten wieder Spannung bekommt. Der Verstellmotor dreht vielmehr in einem solchen Fall die -Bürstenbrücke erst wieder in die Anlaufstellung zurück, worauf der Motor über das Netzschütz Spannung bekommt.
• Zur Begrenzung der Bewegung der Bürstenbrücke in Richtung einer bestimmten niedrigeren Drehzahl bzw. der Anlaufstellung dient der Endlagenschalter, der den Verstellmotor abschaltet. Er tritt auch dann in Tätigkeit, wenn bei der Schalterstellung 2 die Drehzahl weit genug abgesunken ist; das Aggregat ist dann für einen neuen Anlauf bereit. Der Schalter S unterbricht in Stellung i (Aus) die Spule des Netzschützes, wodurch der Umformer vom Netz abgeschaltet wird. In dieser Schalterstellung Aus wird auch die Bürstenbrücke in die Anlaufstellung zurückgedreht, sofern der Schalter für den Gleichrichter noch eingeschaltet ist.
• In Stellung 2 wird unter Umgehung des Fliehkraftkontaktreglers die Bürstenbrücke in der Richtung kleinerer Drehzahlen so lange verschoben, bis der Endlagenschalter anspricht.
• Dabei wird beim Bremsen von Schwungmassen über die Drehstrommaschine Energie ans Netz zurückgegeben. Der Schalter S gemäß Schaltbild Fig.3 ist für eine gleichbleibende bekannte Last und Anlaufsdauer bestimmt, -wobei die Bürstenbrücke ohne weitere Eingriffe der Bedienung von der Anfangstellung in die Betriebslage gedreht wird.
• In Stellung 3 wird die Bürstenbrücke bei noch nicht wirksamen Fliehkraftkontakten von der Anlaufstellung mit dem Anlaufprogramm entsprechender Verstellgeschwindigkeit in die Betriebstellung gedreht, wo der Fliehkraftkontaktregler ihre Steuerung übernimmt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Regeleinrichtung für Drehstromkollektormotoren mit Bürstenverstellmotor, dadurch gekennzeichnet, daß ein nahe unterhalb der Solldrehzahl ansprechender öffnungskontakt und ein nahe oberhalb der Solldrehzahl ansprechender Schließungskontakt mit je einer an sich bekannten Funkenlöschbürste (Kurzschlußbürste) über einen Spannungsteiler @entweder eine positive oder eine negative Spannung an den Verstellmotor legen und daß die Kurzschlußbürsten neben der Funkenlöschung entgegengesetzt gerichtete rhythmische Stromstöße zur Erzeugung einer Rüttelbewegung des Verstellmotors liefern.
2. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die rhythmisch abwechselnden Rüttelstromstöße die Kurzschlußkollektorzacken der Fliehkraftkontaktregelanordnung in kleinerer Anzahl als bei der üblichen Dornigbauart vorgesehen und genau um 18o' versetzt sind und daß das Verhältnis Bürstenbreite zu Zackenbreite° eine scharfe zeitliche Trennung der richtungsverschiedenen Rüttelstromstöße gewährleistet.
3. 3. Regeleinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannungsteiler an beiden Enden im Tastbetrieb feste Vorschaltwiderstände vorgeschaltet bleiben. Regeleinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Verstellmotors so tief gelegt ist, daß der Ankerstrom unmittelbar über die Kontakte der Fliehkraftkontaktregelanordnung geführt werden kann.