DE740038C

DE740038C - Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Gleichstrommotors

Info

Publication number: DE740038C
Application number: DES143611D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Hartel; Karl Maertens
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-01-12
Filing date: 1941-01-12
Publication date: 1943-10-11

Description

Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Gleichstrommotors Die Erfindung bezieht sich auf die Regelung von Gleichstrommotoren, deren Ankerkreis über steuerbare Gleichrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist wird. Außer durch Änderung des Erregerstromes kann die Drehzahl eines so geschalteten Motors auch durch Aussteuerung des Gleichrichters geregelt werden. Um einen möglichst großen Regelbereich zu erzielen, ist es bereits bekannt, die Regelung in der Weise vorzunehmen., daß, von der niedrigsten Drehzahl beginnend, bis zu einem bestimmten Punkt zunächst bei vollem Erregerstrom nur der Aussteuerungsgrad des Gleichrichters im Sinne einer Vergrößerung geändert wird:, während die weitere Drehzahlerhöhung über diesen Punkt hinaus bei fester Aussteuerung des Gleichrichters nur noch durch Schwächung des Feldes erfolgt. Als * der Aussteuerungsgrad, auf dem der Gleichrichter bei den höheren Drehzahlen festgehalten wird, wird zweckmäßig die volle Aussteuerung gewählt. Bei dieser Art der Drehzahlregelung ist es wünschenswert, daß nur ein einziges Regelglied, beispielsweise ein Handrad, betätigt zu werden braucht, welches kontinuierlich alle Zwischenwerte zwischen der tiefsten und der höchsten Drehzahl einzustellen gestattet. Das macht offenbar eine Kupplung des im Steuerkreis des Gleichrichters liegendenRegelorgans mit diem Feldregler des Motors erforderlich.' Nun benutzt man, um die Phasenlage der Steuerspannungen für den Gleichrichter zu beeinflussen, mit Vorliebe Drehtransformatoren oder ähnliche Regelorgane, die die Eigenschaft haben, daß ihre Verstellung auf dem ganzen zur Verfügung stehenden Verstellbereich immer eine Phasenänderung der Steuerspannungen zur Folge hat. Bei Verwendung solcher Regelorgane bereitet es an sich zwar keine Schwierigkeiten, in dem unteren Verstellbereich allein die Aussteuerung des Gleichrichters zu beeinflussen, die Feldstromstärke des -Motors dagegen konstant zu lassen, weil sich der Feldregler leicht so ausbilden läßt, daß er nur auf einem Teil des ganzen Verstellbereiches eine Änderung der Feldstromstärke bewirkt. Dagegen ist es nicht ohne weiteres möglich, in dem oberen Drehzahlbereich trotz der Kupplung zwischen dem Feldregler und dein Regelorgan des Gleichrichters den Aussteuerungsgrad bei Weiterbewegung des Feldreglers konstant zu halten. Würde man beispielsweise bei Verwendung eines Drehreglers diesen mit der Schaltwalze, die die Kontakte für die Feldschwächung trägt, ohne weitere Hilfsmittel starr kuppeln, so würde im Verlauf der Feldschwächung die Phase der Steuerspannungsimpulse über die volle Aussteuerung hinaus noch weiter im Sinne der Voreilung verschoben werden, was Störungen des Gl.eichrichterbetriebes zur Folge hätte. Bei einer bekannten Einrichtung ist aus diesem Grunde der für die Aussteuerung des Gleichrichters maßgebende Drehregler mit dem Regelglied, beispielsweise einem Handrad, mit welchem der ganze Regelbereich kontinuierlich überstrichen werden soll, mittels eines besonders ausgebildeten Zahntriebes gekuppelt, welcher bei Erreichung der vorgesehenen höchsten Aussteuerung außer Eingriff kommt und somit bei einer Weiterverstellung des Regelgliedes den Drehregler in der erreichten Lage stehenläßt. Zu diesem Zweck ist bei der bekannten Einrichtung der mit dem Regelglied bzw. dem Handrad gekuppelte Teil des Zahntriebes nur als Zahnsegment ausgebildet. Diese Anordnung hat erstens den Nachteil, daß es nicht möglich ist, die Endstellung, in der der Drehregler stehenbleibt, zu verändern, da man ja hierzu den Winkel des Zahnsegmentes größer oder kleiner machen müßte. Andererseits ist zu beachten, d'aß der Drehregler ein Eigendrehmoment besitzt, so daß besondere Bremsen notwendig -wären, um ihn nach Entkupplung des Zahntriebes in der erreichten Lage festzuhalten.
Diese Nachteile -werden durch die Erfindung vermieden. Gemäß der Erfindung ist das die Aussteuerung des Gleichrichters beeinflussende Steuerorgan mit dem Feldregler in jeder Stellung mechanisch unveränderlich fest gekuppelt. Es -wird jedoch bei Erreichung der höchsten, für die Regelung benutzten, vorzugsweise der vollen, Gleichrichteraussteuerung elektrisch von den Steuerelektroden des Gleichrichters getrennt und durch ein anderes, für diesen Aussteuerungsgrad fest eingestelltes Steuerorgan ersetzt. Das fest eingestellte Steuerorgan kann beispielsweise ein zweiter Drehregler sein oder ein gewöhnlicher Transformator, dessen Wicklungen so angeordnet und geschaltet sind, daß er Spannungen der gewünschten Phasenlage liefert. Sobald der Aussteuerungsgrad, von dem ab die weitere Drehzahlerhöhung nur noch durch Feldschwächung erfolgen soll, erreicht ist, wird das fest eingestellte Steuerorgan dem beweglichen Steuerorgan parallel geschaltet und dieses darauf aus dem Steuerstromkreis ausgeschaltet. Bei Verwendung von Drehreglern zur Steuerung von Gleichrichtern sieht man im allgemeinen noch einen sogenannten Steuersatz vor, d. h. eine zwischen den Drehregler und die Steuerelektroden geschaltete Magnetkreisanordnung, welche die von dem Drehregler gelieferten Wechselspannungen in Spannungsimpulse spitzer Kurvenform umwandelt. Man kann nun entweder für den veränderlichen Drehtransformator und den fest eingestellten Transformator einen gemeinsamen Steuersatz vorsehen, der mit den Steuerelektroden ständig verbunden bleibt und nur auf die beiden Transformatoren umschaltbar ist, oder dein fest eingestellten Transformator noch einen besonderen Steuersatz zuordnen, der dann mit diesem Transformator zusammen zu- bzw. abgeschaltet wird.
Das Zu- *nd Abschalten der beiden Regelorgane erfolgt zweckmäßig mit Hilfe von Relais. Diese können in Abhängigkeit von der Bewegung des veränderlichen Regelorganes mit Hilfe besonderer Kontakte oder auch in Abhängigkeit von elektrischen Zustandsgrößen des Gleichrichters bzw. des Gleichstrommotors gesteuert -werden. Die Verwendung eines Drehtransformators für die Festlegung des bei der Feldregelung unverändert bleibenden Aussteurungsgrades bietet den Vorteil, daß man den Wert, auf den der Aussteuerungsgrad konstant bleiben soll, beliebig einstellen kann. Man braucht dann nur dafür zu sorgen, daß die Zuschaltung des zweiten Regelorganes und die Abschaltung des anderen eben bei dem eingestellten Aussteuerungsgrad erfolgt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Anker i des Gleichstrommotors wird über den gittergesteuerten Gleichrichter 3 aus dem Drehstromnetz i i gespeist. Für die Speisung der Erregerwicklung-, des Gleichstrommotors ist ein besonderes Gleichstromnetz 13 vorgesehen, das über einen Hilfsgleichrichter ebenfalls aus dem Drehstromnetz i i gespeist werden kann. Das Handrad 1.4, mit Hilfe dessen die Drehzahl des Motors geregelt werden soll, ist zunächst mit dem Drehregler.. gekuppelt, der die Phasenlage der Gitterspannungen für den Gleichrichter 3 bestimmt. Dieser Drehregler ist zu diesem Zweck primärseitig über den Hilfstransformator 12 an das Drehstromnetz i i und sekundärseitig über den Steuersatz 5 mit den Gittern des -Gleichrichters 3 verbunden. Mit dem Drehregler q. und dem Handrad 1q. ist aber außerdem der Feldregler 6 starr gekuppelt, und zwar ist dieser so ausgebildet, daß der Feldstrom über einen gewissen Teil des Verstellbereiches konstant bleibt und erst auf dem restlichen Verstellbereich Widerstände in. den Feldkreis eingeschaltet werden. Das Handrad 14 ist natürlich nur der Einfachheit halber als Beispiel gewählt. Selbstverständlich kann die Betätigung der Regelorgane auch auf andere Weise, z. B. mit .einem selbsttätigen Regler, erfolgen.
Damit nun bei dieser Feldregelung der Aussteuerungsgrad des Gleichrichters 3 unverändert bleibt, ist ein Hilfstransformator 8 vorgesehen, der in -dem Augenblick, wo die Feldschwächung beginnt, mittels des Relais io dem Drehtransformator a parallel geschaltet wird, worauf letzterer durch Öffnen des Relais 9 aus dem Steuerstromkreis ausgeschaltet wird. Dieses Überschalten von dem Drehregler 4. auf den Hilf stransforrriator 8 geschieht dabei bei einer solchen Stellung des ersteren, daß beide Phasen gleiche Sekundärspannungen liefern. Zur Steuerung der Relais 9 und io ist auf der Kupplungswelle zwischen dem Drehregler: und dem Feldregler 6 eine Kontaktwalze 7 vorgesehen, die natürlich mit der Kontaktwalze für die Feldschwächung vereinigt werden kann. Befindet sich der Feldregler in der gezeichneten Stellung, so ist das Relais 9 geschlossen, und jede Bewegung des Handrades 14 hat eine Änderung der Gleichrichteraussteuerung zur Folge. Kurz bevor der beweglicheKontakt des Feldreglers 6 auf den ersten Feldschwächungskontakt aufläuft, erfolgt dann unter Vermittlung der Kontaktwalze 7 die Umschaltung des Steuerkreises von dem Drehregler q. auf den Hilfstransformator.8, so daß nunmehr bei weiterer Feldschwächnug die Aussteuerung des Gleichrichters unverändert bleibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Gleichstrommotors mit über einen steuerbaren Gleidhrichter gespeisten Anker in der Weise, daß im unteren Drehzahlbereich mittels eines Drehreglers oder eines ähnlichen Steuerorgans, dessen Bewegung auf seinem ganzen Verstellbereich eine Phasenänderung der Steuerspannungen zur Folge hat, die Aussteuerung des Gleichrichters, im oberen Drehzahlbereich dagegen bei konstanter Aussteuerung des Gleichrichters nur der Feldstrom des Motors geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das die Aussteuerung des-Gleichrichters beeinflussende Steuerorgan mit dem Feldregler in jeder Stellung mechanisch unveränderlich fest gekuppelt ist, jedoch bei Erreichung der höchsten für die Regelung benutzten, vorzugsweise der volJen, Gleichrichteraussteuerung elektrisch von den Steuerelektroden des Gleichrichters getrennt und durch ein anderes, für diesen Aussteuerungsgrad fest eingestelltes Steuerorgan ersetzt wird. z. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als fest eingestelltes Steuerorgan ein gewöhnlicher Transformator mit der Phasenverdrehung entsprechenderWicklungsanordnung dient. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als fest eingestelltes Steuerorgan ein Drehtransformator dient. q.. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussteuerungsgrad, auf dem die Steuerung während der alleinigen Feldregelung verbleibt, einstellbar ist. 5. Einrichtung nach Anspruch :2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem fest eingestellten Steuertransformator mit ihm zusammen ein abschaltbarer, besonderer Steuersatz zur Erzeugung spitzer Spannungskurven zugeordnet ist. 6. Einrichtung nach Anspruch z und 3, dadurch gekennzeichnet, d'aß nur ein Steuersatz zur Erzeugung spitzer Spannungskurven vorgesehen ist, der je nach dem Regelzustand mit dem veränderlichen Drehtransformator oder dem fest eingestellten Transformator verbunden wird. 7. Einrichtung nach Anspruch i. bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Unischaltung von dem veränderlichen Regelorgan auf das fest eingestellte dienenden Relais von einem mit dem veränderlichen Regelorgan gekuppelten Kontakt gesteuert werden. B. Einrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umschaltung von dem veränderlichen Regelorgan auf das fest eingestellte dienenden Relais durch Betriebsgrößen des Gleichstrommotors gesteuert werden. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik ist im Ertelungsverfahren die österreichische Patentschrift Nr.132 999 in B.etrachtgezogen worden.