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Steuereinrichtung für einen Verstellmotor mit gleichstromvormagnetisierten
Dro'sselspuler-Es sind bereits relaislose Steuerungen für Motoren bekannt, bei denen
Eisenresonanzkreise verwendet werden. Bei diesen bekannten Anordnungen ist grundsätzlich
eine sehr erhebliche Überbemessung des Motors dann erforderlich, wenn die Anlaufspannung
des Motors bei kleinen Änderungen der zu überwachenden Größe, z. B. der Netzspannung,
wenn auch noch so steil, stetig erreicht wird. Der Motor muß nämlich den unmittelbar
vor Erreichen der Anlaufspannung aufgenommenen Strom dauernd aushalten, ohne daß
er unzulässig erwärmt wird. Das bedeutet aber, daß der Motor nur noch seinen Nennstrom
als Anlaufstrom haben kann. Da dieser für gewöhnlich etwa gleich dem sechsfachen
Vollaststrom ist, so gehen das Anzugsmoment und die Leistung des Motors auf etwa
1/s0 allein durch diese Bedingung herunter. Alle Anordnungen, bei denen der Anlauf
durch einen Schaltvorgang verursacht wird, sind daher in der Ausnutzbarkeit des
Motors den erwähnten relaislosen Steuerungen überlegen. Will man die gleichen Eigenschaften
relaislos hervorrufen, die sonst nur- ein Schalter leisten kann, so ist es erforderlich,
Kippvorgänge bei Abweichung der zu regelnden Größe vorn Sollwert mit möglichst großem
Strom- bzw. Spannungssprung zustande kommen zu lassen. Derartige mit Eisenresonanzkreisen
darstellbare Kippkennlinien haben aber stets einen Unempfindlichkeitsbereich von
solcher Größe, daß die regeltechnisch gestellten Forderungen damit nicht befriedigt
werden können, wenn man nicht sehr empfindliche Kreise unter Verwendung von Blechen
mit besonders hoher Anfangspermeabilität nimmt.
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Die Erfindung ermöglicht nun, genau einstellbare Regelanordnungen
mit Eisenresonanzkreisen
zu schaffen, bei denen zwischen den Spannungen
der beiden Kippunkte ein erheblicher Unterschied besteht. Der Verstellmotor wird
dabei bei Abweichen der zu regelnden Größe vomeSollwert in an sich bekannter Weise
mit Hilfe von Drosselspulen, deren Gleichstroinvormaggnetisierung über kippfähige
Schwingungskreise von der zu regelnden Größe gesteuert wird, in dein einen oder
anderen Sinne an das Netz angeschlossen und mittels zweier Drosselspulen, die je
von einem kippfähigen Kreis über Gleichrichter von der zu überwachenden Größe beeinflußt
werden, zum Rechts- oder Linkslauf gebracht. Erfindungsgemäß wird jeweils in dem
Stromkreis desjenigen kippfähigen Kreises, der bei Abweichung der zu überwachenden
Größe vom Sollwert kippt, nach dem Kippen eine Spannung eingefügt, die mindestens
gleich der Differenz der Spannung der beiden Kippunkte des kippfähigen Kreises ist.
Weicht die zu überwachende Größe nach der einen Seite ab, so kippt der eine Kreis,
dessen Drosselspule stark vormagnetisiert wird, womit der Motor in dein einen Sinne
an das Netz angeschlossen wird. Weicht die zu überwachende Größe nach der anderen
Seite ab, so kippt der andere Kippkreis und magnetisiert stark .die andere Drosselspule
vor, wodurch der Motor im anderen Sinne an das Netz angeschlossen wird. An sich
ist zur Umsteuerung von Mehrphasenmotoren bereits eine Anordnung bekannt, bei der
vier mit Gleichstrom vormagnetisierte Drosselspulen die Zweige einer Wheatstoneschen
Brückenschaltung bilden. Alle Drosselspulen werden im gleichen Sinne mit Gleichstrom
vormagnetisiert, ein zweiter steuernder Gleichstrom schwächt diese Gleichstromvormagnetisierung
an zwei gegenüberliegenden Drosselspulen, während er sie an den beiden anderen in
der Brückenschaltung gegenüberliegenden Drosselspulen verstärkt. Dadurch kann an
einer Diagonale der Brückenschaltung eine Spannung abgenommen werden, die je nach
der Gleichstromvormagnetisierung ihre Phasenlage um z8o° wechselt. und die die eine
Phase eines Zweiphasenmotors speist und beim Phasenwechsel umsteuert. Der die Drosselspulen
steuernde Vormagnetisierungsgleichstrom kann dabei, wie ebenfalls bereits bekannt
ist, über kippfähige Schwingungskreise von der zu regelnden Größe gesteuert Nverden.
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Es ist ferner bekannt, zwei Drosselspulen vorzusehen, von denen die
eine in den den Linkslauf eines Verstellmotors bestimmenden Stromkreis eingeschaltet
ist, die zweite in den den Rechtslauf bestimmenden Stromkreis, und diese Drosselspulen
finit Hilfe von Gleichstromvormagnetisierungen, 'die je von einem kippfähigen Kreis
über Gleichrichter von der zu überwachenden Größe beeinflußt werden, zu steuern.
Gegenüber diesen bekannten Anordnungen weist die Anordnung nach der Erfindung den
Vorteil auf, daß es möglich ist, die beiden Kennlinien der beiden Kippkreise so
aufeinander abzustimmen, daß die obere Kippspannung, bei deren Unterschreiten der
Motor so erregt wird, daß er die zu überwachende Größe erhöht, und die untere Kippspannung
des anderen kippfähigen Kreises, bei deren Überschreiten der Motor nach der anderen
Seite in Lauf gesetzt wird, der verlangten Ansprechempfindlichkeit entsprechen.
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In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, und zwar für einen Drehstromkurzschlußläuferverstellmotor, dessen eine
Klemme an der Netzleitung liegt, während die andere Netzleitung wahlweise mit einer
der beiden anderen durch einen Kondensator überbrückten Klemmen verbunden wird.
Der Drehstroininotor ist mit i bezeichnet, 2 ist das Wechselstromnetz, -dessen Spannung
konstant gehalten «-erden soll. Der Motor i kann beispielsweise einen Anzapfschalter
für einen Transformator steuern, welcher die Spannung des Netzes 2 regelt. Die mittlere
Klemme 3 des Motors ist mit der einen Netzleitung verbunden. Die Klemmen .I und
5 sind über einen Kondensator 6 verbunden. Während man bisher durch einen Umschalter
entweder die Klemme d. oder die Klemme 5 je nach der Höhe der Spannung mit dein
anderen Netzleiter verbunden hat, sind erfindungsgemäß in der Zuleitung der Klemme
d. zum anderen Netzleiter die Wechselstromwicklungen 8 einer Drosselspule 7 und
in der Verbindungsleitung der Klemme 5 die Wechselstromwicklungen i i einer Drosselspule
io eingeschaltet. Die Drosselspule 7 hat Gleichstromwicklungen 9, die von einem
Gleichrichter 13 gespeist werden, der vom Strom eines an die Netzspannung
angeschlossenen, aus einer eisengesättigten Drosselspule 14 und einem Kondensator
15 bestehenden kippfähigen Kreis gespeist wird. Die Kennlinie dieses eisengesättigten
Kreises, d. 1i. der Strom in Abhängigkeit von der Netzspannung, ist in Fig. 2 dargestellt.
Sobald die Netzspannung einen bestimmten Wert L'
überschreitet, springt der
Strom auf einen großen Wert. Infolgedessen wird die Drosselspule 7 stark vormagnetisiert
und damit die Klemme .I mit dem Netz 2 verbunden, so daß der Motor nach der einen
Richtung umläuft. Um die Drosselspule wieder zu entmagnetisieren, wird in den Stromkreis
des kippfähigen Kreises eine Absatzspannung eingefügt, die gleich der Spannung L'",
d. h.
der Differenz der Spannungen der beiden Kippunkte, ist. Um
eine sichere Entmagnetisierung zu erhalten, wird man eine etwas höhere Absatzspannung
Uz in den Stromkreis des kippfähigen Kreises einfügen, wodurch ,die Spannung am
kippfähigen Kreis um diesen Wert vermindert wird. Zu diesem Zweck liegt ein Widerstand
22 im Stromkreis, der vom Stromwandler 23 erregt wird, dessen Primärwicklung in
Reihe mit der von der Klemme q. ausgehenden Leitung liegt. Durch entsprechenden
Anschluß des Stromwandlers und Wahl des Widerstandes (ohinisch oder induktiv oder
beides) kann man erreichen, daß die Spannung U2 nach dem Kippen im Stromkreis mit
der richtigen Phasenlage eingefügt wird. Der Motor läuft bei kleinen Spannungsfehlern
nur schrittweise vorwärts, weil durch die Einfügung der Zusatzspannung die Drosselspule
sofort wieder entmagnetisiert wird und dann einen sehr hohen Widerstand darstellt,
so daß die Stromaufnahme des Motors so gering wird, daß er stillsteht. Nur bei sehr
großen Spannungsfehlern läuft der Motor mit voller Geschwindigkeit durch.
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Die Kennlinie der Vorrichtung, die zur Steuerung der anderen Drosselspule
io dient, muß ein umgekehrtes Verhalten zeigen. Sie wird im Ausführungsbeispiel
gebildet als Differenz der Kennlinien,des eisengesättigten Reihenresonanzkreises,
bestehend aus der Drosselspule 18 und ig und einer Luftspaltdrosselspule 21. Zu
diesem Zweck werden mittels eines Transformators 2o und eins Gleichrichters 17 der
Strom der Drosselspule 21 und mittels eines Gleichrichters 16 der Strom des Resonanzkreises
gleichgerichtet und die Differenz beider Ströme der Gleichstromwicklung i2 der Drosselspule
io zugeführt. Dabei liegt vor dem Gleichrichter 16 noch ein Widerstand 26. Durch
diese Anordnung wird erreicht, daß der Wicklung 12 bei Überwiegen des Stromes
1,1 des Gleichrichters 17 über den Strom I, des Gleichrichters 16 der Differenzstrom
aus beiden zugeführt wird, während, wenn der Strom des Gleichrichters 16 überwiegt,
die Spule i2 praktisch stromlos ist. Unterschreitet daher die Spannung den Wert
U", so wird die Drosselspule io stark vormagnetisiert und damit der Motor in der
anderen Laufrichtung erregt. Es wird jetzt durch den Widerstand 24 und den Stromwandler
25 eine Spannung UZ in den Stromkreis eingefügt, die ,wiederum größer ist als die
Differenz Ud der
Spannungen der Kippunkte. Dadurch wird die Spannung am Resonanzkreis
und der Drosselspule erhöht. Infolgedessen kippt der Resonanzkreis bei kleinen Abweichungen
der Spannung vom Sollwert wieder zurück, und da jetzt der Resonanzkreisstrom
größer ist,
wird die Drosselspule 12 stromlos. An Stelle einer Luftspaltdrosselspule
21 kann man auch eine mit Gleichstrom vormagnetisierte Drosselspule verwenden, deren
Charakteristik in Fig. 3 eingezeichnet und mit Igl bezeichnet ist.
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Die beiden Kennlinien werden nun so aufeinander abgestimmt, daß die
obere Kippspannung U" .der Kennlinie in Fig. 3 und die untere Kippspannung U' der
Kennlinie der Fig:2, die verlangte Ansprechempfindl.ichkeit AU befriedigen. Dies
ist 'in Fig. q. dargestellt. Da diese Werte durch Anzapfungen an den Kippdrosselspulen
oder deren Zuführungstransformatoren leicht einstellbar gemacht werden können, so
ist es möglich, mit einer derartigen Anordnung relaislos alle Anforderungen eines
fein einstellbaren Motorantriebs zu befriedigen und trotzdem den Motor fast voll
auszunutzen.
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Jede Drosselspule 7 bzw. io kann, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt
ist, aus zwei Drosselspulen bestehen, damit kein Grundwellenstrorn im Gleichstromkreis
entsteht, oder aus einer dreischenkligen Drosselspule, deren Mittelschenkel z. B.
eine Wechselstromwicklung trägt, während die Außenschenkel die Gleichstromwicklungen
tragen.
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Fig. i stellt nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Beispielsweise
könnte man auch einen Drehstrommotor verwenden, bei dem je nach der gewünschten
Drehrichtung die Anschlüsse zweier Phasen umgeschaltet werden. An Stelle des sonst
üblichen zweipoligen Umschalters würden dann vier Drosselspulen treten. Die Anordnung
ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Die eine Klemme (3) des Motors ist mit der
Phasenleitung U, die beiden anderen (4 und 5) über die beiden Drosselspulen
30 und 30' mit den Klemmen V und W bzw. über die Drosselspulen
3 1 und 3i' mit den Klemmen W und V verbunden. Die Gleichstromsteuerung
ist nicht dargestellt. Sie kann in der gleichen Weise erfolgen wie bei Fig. i. Werden
die Drosselspulen 30 und 3o' erregt, so läuft der Motor in der einen Richtung,-
werden die Drosselspulen 31 und 31' erregt, so läuft der Motor in der anderen Richtung.
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An Stelle die Kippkreise von der Spannung zu erregen, an welche auch
gleichzeitig der Motor angeschlossen wird, kann man auch die Kippkreise von irgendeiner
anderen zu überwachenden Größe erregen, auf welche der Verstellmotor mittel- oder
unmittelbar regelnd einwirkt. Auch die Einfügung der Spannung zur Rückführung kann
in verschiedener Weise vorgenommen werden, und ebenso können auch die Rückführungsspannungen
selbst in verschiedener Weise gewonnen werden.
Statt der spannungsabhängigen
Kreise kann man auch stromabhängige Kipl)kreise verwenden. Es ist dann nur erforderlich,
statt einer Rückführungspannung einen Rückführungstrom in geeigneter Weise einzuführen.