DE746583C

DE746583C - Anordnung zur Drehzahlregelung von elektrischen Maschinen

Info

Publication number: DE746583C
Application number: DES98803D
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1931-05-21
Filing date: 1931-05-21
Publication date: 1944-12-16

Description

Anordnung zur Drehzahlregelung von elektrischen Maschinen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Drehzahlregelung von elektrischen Maschinen, insbesondere von Gleichstromnebenschlußmotoren, bei der -die Drehzahl gegenüber einer Vergleichsdrehzahl geregelt wird. Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck zwei Wechselspannungen zu verwenden, von denen die eine in ihrer Frequenz und Phase der zu regelnden Drehzahl, die zweite in bezug auf die gleichen Größen der Vergleichsdrehzahl entspricht. Die beiden Wechselspannungen «-erden dabei in ihrer Phase miteinander verglichen, und eine Phasenabweichung der beiden Spannungen wirkt auf die zu regelnde Drehzahl ein. Die Anordnung kann dabei etwa derart sein, daß füx die Erzeugung der beiden Wechselspannungen zwei Hilfsmaschinen (Tachometermaschinen) vorgesehen sind, von denen die eine mit der in der Drehzahl zu regelnden Maschine gekuppelt ist, während .die zweite mit einer konstanten oder nach einer bestimmten Funktion sich ändernden Vergleichsdrehzahl angetrieben wird. Statt dieser von der Vergleichsdrehzahl angetriebenen Hilfsmaschine könnte man auch einen Röhrengenerator verwenden, der eine konstante Frequenz liefert, oder irgendeine andere für die Erzeugung einer Wechselspannung :geeign@eteVorrichtung, z. B. eine Stimmgabel usw.
Fig. z der Zeichnung zeigt im linken Teil die mit der Vergleichsdrehzahl angetriebene Tachometermaschine, im rechten Teil die von der zu regelnden Drehzahl angetriebene Tachometermaschine. An den Schleifringen A, B bzw. C, D dieser beiden Maschinen werden die Wechselspannungen abgenommen, die in ihrer Phase für die Beeinflussung der zu regelnden Drehzahl miteinander verglichen werden. Selbstverständlich kann man bei der Regelung der Drehzahl von elektrischen lIaschinen von einer besonderen Tachometermaschine absehen und die Wechselspannung unmittelbar aus der zu regelnden Maschine entnehmen. Beispielsweise kann man bei der Regelung von Gleichstromnebenschlußmotoren die Kommutatorwicklung über Hilfsschleifringe anzapfen.
Der Vergleich der beiden Wechselspannungen in ihrer Phase und die Einwirkung der Phasenabweichung auf die zu regelnde Drehzahl kann in verschiedener Weise herbeigeführt werden. Man kann zunächst die beiden Wechselspannungen durch Hintereinanderschalteng zti einer resultierenden Spannung zusammensetzen. Je nach der gegenseitigen Phasenlage ergibt sich dann eine in -ihrer =litiplitude veränderliche resultierende Wechsrlspannung. Bei Pliaseniibereitistinnnung ist die resultierende Spaimung am größten, bei i go°iger Phasenverschiebung ist sie gleich -Null. Fig. .f der Zeichnung veranschaulicht an den Sinuslinien der Wechselspannungen die vektorielle 7-tisainniensetzung der beiden .lusgangssl>amiungen. Die voll gezogenen Linien )z und f_ entsprechen den von der zti regelnden und von der Vergleichsdrehzahl gelieferten Spannung 11, die gestrichelt gezogene Sinuslinie zeigt die resultierende Spannung @ttis leiden. lin mittleren Diagranen ist sie gleich Ntill. ini rechten erreicht sie ein Maxider linke Teil der Fig..l zeigt einen Zwischenwert. Die v ektorielle Zusammensetzung der beiden Spannungen kann geniä f) Fig. 2 derart erfolgen, daß zwei Transforittatoren finit ihren Primärwicklungen von den Schleifringen _1, h bnv. C, D der beiden Tachonietermaschinen der Fig. i gespeist werden, während die Sehun@_lärwiclaungen hintereinandergeschaltet sind. Zur Erreichung einer Verstärkerwirkung kann die Spannung der beiden hinterekinandergeschalteten Sekundäi-tviclclungen den Gitterstramkreis einer Elektronenröhre steuern, die ihrerseits (evtl. über weitere @-er,-#tärl;erröliren) auf den Erregerstromkreis der zti regelnden Gleichstrommaschine einwirkt. Man könnte aber auch gemäß dein rechten Teil der Fig. 2 die islelctronenrölire weglassen und die Sekundärspannung der beiden Transformatoren uninittell@ar für die Beeinflussung der Drehzahl verwenden.
Fig. 3 der Zeichnung zeigt eine andere Art der Zusammensetzung der beiden Wechselspannungen; die von der Vergleichsdrehzahl belieferte Wechselspannung wird hier dein Steuergitter einer Elektronenröhre zugeführt, w ährend die Anodenspannung dieser Elektronenröhre von der Spannung gespeist wird, deren Frequenz der zu regelnden Drehzahl 13roportional ist. Auch hier ergibt sich bei einer Phasenabweichung der beiden Spannungen eine Änderung des Anodenstromes, die für Regelzwecke ausgenutzt werden kann, indem etwa ein in den Anodenstromkreis eingeschalteter Ohinscher Widerstand ui vorgesehen ist, dessen Spannungsabfall weiteren Verstärkerröbren, die den Erregerstrom der zu regelnden Maschine steuern, zugeführt ist.
Bei dem Steuerverfahren gemäß dem Diagr@tttini der 1#i g..l schließen die beiden zu vergleichenden Spannungen für den Sollwert der zu regelnden Drehzahl einen bestimmten, zwischen Null tind iSo' liegenden Phasenwinkel ein, so dalß sich als resultierende Spannung eine Wechselspannung bestimmter Amplitude ergibt, die bei zier Vergröl,lerung des Phasenwinkels (die etwa dein Voreilen der zu regelnden Drehzahl entspricht) kleiner wird, bei einer Verkleinerung des Phasenwinkels entsprechend größer. Man kann aber auch die beiden Vergleichsspannungen in ihrer

nlag e für den Sollwert der zu regelnden

hl derart einstellen, daß sich für die

J@ >ti' rende Spannung die Amplitude -Null

@rril`t: Bei einem Voreilen der zu regelnden Drehzahl ergibt sich dann eine resultierende Wechselspannung, die gegenüber dein Nach-eilen dieser Drehzahl um ISO'' in der Phase verscliolmti ist: die Regelung erfolgt dabei Hauptsächlich durch den Phasenumschlag der resultierenden Spannung.
Bei der geschilderten bekannten Regelung der Drehzahl besitzen die beiden - in ihrer Phasenlage miteinander verglichenen Spannungun dieselbe Frequenz. Die Regelung erfolgt also nicht durch einen Drehzahlunterschi.ed zwischen der Vergleichs- und der zti regelnden Drehzahl, sondern in Abhängigkeit von einem Vor- oder \acheilwinkel, den die zti regelnde Drehzahl gegenüber der gleichsdrehzahl einnimmt. Die Größe dieses räumlichen Vc)r- oder Nacheilwinkels ist nun dadurch begrenzt, daß die bei dem Vor- oder \acheilen sich einstellende Pliasenverschiebung zwischen den beiden Wechsel spannungen über eine Periode der Wechselspannung nicht hinausgehen darf, da man sonst keine eindeutige Regelung mehr erhält. Zweckmäßig überschreitet der Vor- oder Nacheilwinkel nicht eine Viertelperiode derWechselspannung.
Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung zur Regelung der Drehzahl elektrischer Maschinen, die zwar von den geschilderten bekannten Regelungsanordnungen Gebrauch macht, die aber gegenüber den bekannten Anordnungen den Vorteil aufweist, daß eine wesentliche Vergrößerung des bei der Regelung noch maimal zulässigen Vor- . oder \acheilwinkels erreicht wird. Dies wird erfindungsgeinäß dadurch erreicht, daß außer dein bei den bekannten Anordnungen verwendeten Paar von Wechselspannungen, die in ihrer Phase miteinander verglichen werden, noch weitere, ebenso beschaffene und ebenso auf die zu regelnde Drehzahl einwirkende Wechselspannungspaare vorggsehen sind, die sich von dein erstgenannten Paar und untereinander in der Frequenz derart unterscheiden, daß nach Erschöpfung der bei cler Regelung malimal zulässigen Phasen-?-, eines Wechselspaiinungspaares die Phasenabweichung eines in der Frequenz benachbarten Wechselspannungspaares in ihrer drehzahlregelnden Wirkung zur Geltung konent. Dadurch kann erreicht werden, daß an den einzelnen Wechselspannungspaaren während ihrer Regeleinwirkung die Phasenversehiebung über eine Viiertelp.eiriode nicht hinausgeht, trotzdem der Regelbereich ein wesentlich größerer ist, als dieser Phasenverschiebung entspricht.
Fig. 5 und 6 der Zeichnung veranschaulicht die Wirkungsweise dieser Anordnung, wobei in Abhängigkeit von dßrn räumlichen Phasenwinkel zwischen den beiden Drehzahlen die verschiedenen gleichgerichteten Wechselspannungen aufgezeichnet sind. Man kann die Wechselspannungen verschiedener Periodenzahl sowohl für die zu regelnde als auch für ,die Vergleichsdrehzahl je an ein und derselben Hilfsmnaschine erzeugen; man. könnte aber auch gesonderte Maschinen für die Erzeugung je einer Frequenz vorsehen. Die einzelnen Wechselspannungspaare wirken dann auf gesonderte Regeleinrichtungen, etwa gemäß den Fig. z und 3 der Zeichnung, ein.

Claims

PATENTANSPRUCH: Anordnung zur Drehzahlregelung von elektrischen Maschinen gegenüber einer Vergleichsdrehzahl, bei der zwei Wechselspannungen, von denen die eine in. ihrer Frequenz und Phase der zu regelnden Drehzahl, die zweite in bezug auf die gleichen Größen der Vergleichsdrehzahl entspricht, in ihrer Phase miteinander verglichen werden und eine Phasenabweichung .der beiden Spannungen auf die .zu regelnde Drehzahl einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem genannten Paar von Wechselspannungen noch weitere, ebenso beschafeneundebenso auf die zu regelnde Drehzahl einwirkende Wechselspannungspaare vorgesehen sind, die sich von dem erstgenannten Paar und untereinander in der Frequenz derart unterscheiden, daß nach Erschöpfung der bei der Regelung maximal zulässigen Phasenabweichung eines Wechselspannungspaares die Phasenabweichung eines in der Frequenz benachbarten Wechselspannungspaares in ihrer drehzahlregelnden Wirkung zur Geltung kommt. Zur Abgrenzung ,des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Siemens-Zeitschrift 1927, S. 6o1, Abb.S, und S. Goa, Abb. 7; Quecksilberdampf-Glasgleichrichter, Siemens-Druckschrift (Bestell-Nr. 2a66); S. 8 bis 1o; Mercury-arc rectifiers and Mercury-vapour lamps von I. A. Fleming, Ausgabe 1925, S. 51 bis 53 (Verlag Sir Isaac Pitman & Sons, London) ; deutsche Patentschriften ... Nr. 480 913, 485 447, 567 69o, 633 521, 637 672, 662 864; französische Patentschriften Nr. 658 258, 678 285 (= dtsch. Pat. 565 6oo), 699 321 (=schwz. Pat. 150 o93).