DE724324C - Einrichtung zur Regelung von Elektromotoren auf gleichbleibende Drehzahl - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Regelung von Elektromotoren auf gleichbleibende Drehzahl Zur Anzeige der Drehzahl irgendeiner Arbeitsmaschine wird mit dieser meist eine sog. Tac>ometerdynammo -verbunden. Für diesen Zweck eignet sich die Gleichstrommaschine wegen ihrer Remanenz nicht, daher wird im allgemeinen als Tachometerdynam@o seine Wechselstrommaschine vorgesehen. Es macht dies auch dann nichts aus, wenn :die zu speisenden Einrichtungen Gleichstrom verlangen, da in den Trockengleichrichtern geeignete Gleichrichter zur Verfügung stehen. Allerdings sind solche Gleichrichter für hohe Spannungen unverhältnismäßig teurer als für niedrige Spannungen, so daß man bei höheren Spannungen zweckmäßig besser einen spannungvermindernden Transformator vor einen Niederspannungsgleichrichter schaltet.
• Bisher hat man diese Einrichtung im wesentlichen nur zur Drehzahlanzeige verwendet, wobei :es sich um nur geringe Leistung handelt. Soll dagegen eine Drehzahlregelung auf eine gleichbleibende Drehzahl erfolgen, so erfordert dies wesentlich höhere Leistung. Es, ist bekannt, daß die Regelung um so schneller und genauer erfolgt, je größer bei einer Abweichung der überwachten Drehzahl vom Sollwerte die Änderung der die Regelung btewirkenden Steuergröße ist. Diese Steuergröße ist der Strom der Tachometerdynamo. Es ist also erwünscht, daß dieser bei: einer Drehzahlabweichung sich prozentual stärker ändert als, die Drehzahl.
• Bei den im Handel befindlichen Wechs:elstromtachometerdynamos liegen die Verhältnisse aber gerade umgekehrt, denn diese Maschinen weisen wegen ihrer starken Induktivität eine außerordentlich stark und bis auf Null abfallende Belastungskennlinie (vgl. die änderung einmal bei einer Drehzahlabtveichüng prozentual geringer als die Drehzahlabweichung selbst, zum anderen sind bei größeren Strömen die prozentualen Stromänderungen bei gleicher Drehzahländerung kleiner als bei kleineren Strömen.
• Nun erfordert aber jede Drehzahlregelung eine gewisse Mindestleistung (Gerade N in der Abbildung, die die Leistungsken.nlinie der Dynamo an zwei Punkten Il und I. schneidet) ; zwischen diesen beiden Punkten muß also gearbeitet werden, und zwar wird man günstigere Bedingungen erzielen, wenn man am Punkte Il arbeitet. Aber auch an diesem Punkte sind wegen der Induktivität der Maschine die Stromänderungen prozentual kleiner als die Drehzahlabweichungen, so daß sich immer noch eine träge und ungenaue Regelung ergibt.
• Die grundsätzliche Lösung nach der Erfindung besteht nun darin, die Tachometerdynamo bzw. das Regelgerät so zu wählen, daß diese dadurch nur mit einem Teil ihrer möglichen Leistung belastet ist; sie besteht weiter darin, daß durch einen in den Stromkreis, des Reglers eingeschalteten, d. h. mit ihm in. Reihe liegenden Kondensator die Maschinenspannung bis zur Ausnutzungsgrenze der Maschine erhöht wird. Durch den eingeschalteten Kondensator wird zunächst der gesamte induktive Spannungsabfall in der Maschine voll ausgeglichen; hierdurch werden die auf dem induktiven Spannungsabfall beruhenden schädlichen Erscheinungen beseitigt. Die bei Drehzahländerung entstehenden Stromänderungen sind jetzt zwar größer geworden, aber das, Ziel der im Verhältnis zur Drehzahlabweichung prozentual größeren Stromänderung ist noch nicht erreicht. Daher wird erfindungsgemäß der Kondensator so bemessen, daß er über den Ausgleich hinaus eine Spannungserhöhung bewirkt; diese wird so weit getrieben, wie die Maschine gestattet, ohne überlastet zu werden. Es ist also zur Durchführung des Erfindungsprinzips notwendig , daß die Maschine durch den Strom für das Regelgerät nicht voll, sondern nur bis zu einem gewissen Teil ausgenutzt -wird. Es ist eine bekannte Erscheinung, daß das Vorhandensein einer Induktivität die EMK einer Maschine herabsetzt, während eine Kapazität infolge des voreilenden Stromes das Maschinenfeld verstärkt und so eine Spannungserhöhung ergibt. Neu ist jedoch die Ausnutzung dieser Erscheinung zur Erhöhung der Regelgenauigkeit eines selbsttätigen Spannungsreglers, z. B. eines Kohledruckreglers, Weicht die Drehzahl der überwachten Maschine von ihrem Sollwerte ab, so steigt die Frequenz proportional der Drehzahlabweichung und die Spannung sogar noch etwas stärker an. Dies hat zur Folge, daß der Strom, der für die Regelgenauigkeit maßgebend ist, in dem aus Maschine, Kondensator und Regeleinrichtung gebildeten Kreise prozentual stärker als die Drehzahl wächst, und zwar im günstigsten Falle etwas stärker als nach einer quadratischen Kurve, also bei z. B. ioo/o Drehzahlabweichung um 220;o. Bei einem Drehzahlabfall ergeben sich die gleichen Erscheinungen mit umgekehrtem Vorzeichen.
• Einen besonderen Vorteil weist die Erfindung dann auf, wenn eine Tachometerdynamo mit Erregung durch Permanentmagnete verwendet wird. Während schon bei rein Ohmscher Belastung im Außenkreis das Ankerfeld infolge der Maschineninduktivität dem. Feld der Permanentmagnet entgegengerichtet ist und diese daher allmählich in ihrer Wirkung schwächt, ist das Ankerfeld nach Einschaltung eines Kondensators nach der Erfindung umgekehrt gerichtet und unterstützt die Permanentmagnete in ihrer Wirkung, verhütet also jedes Schwächerwerden. Das hat zur Folge, daß die eingestellte Solldrehzahl sich nicht ändern kann, was bei jeder Veränderung der magnetischen Kraft der Permanentmagnete der Fall wäre.
• Durch die Schaltung des Kondensators ist also tatsächlich das Erfindungsziel einer schnellen und sehr genauen Regelung auf eine stets gleichbleibende Drehzahl erreicht; dabei wird gleichzeitig die Tachometerdynamo voll ausgenutzt.

Claims (1)

1. hAT13NTANSPRLCH: Einrichtung zur Regelung von Elektromotoren auf gleichbleibende Drehzahl. vermittels eines von. einer die Drehzahl messenden Wechselstrommaschine gespeisten Reglers, z. B. eines Kohledruckreglers, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung der Regelgenauigkeit die Wechselstrommaschine durch die Regeleinrichtung nur mit einem Teil der möglichen Leistung belastet ist und durch einen in Reihe geschalteten Kondensator, der die Spannung der Maschine bis zur Ausnutzungsgrenze erhöht, der restliche Spannungsanteil verbraucht wird.