DE762132C - Einrichtung zur Synchronisierung der Drehzahl von Maschinen, vorzugsweise von Elektromotoren - Google Patents

Einrichtung zur Synchronisierung der Drehzahl von Maschinen, vorzugsweise von Elektromotoren

Info

Publication number
DE762132C
DE762132C DEA87328D DEA0087328D DE762132C DE 762132 C DE762132 C DE 762132C DE A87328 D DEA87328 D DE A87328D DE A0087328 D DEA0087328 D DE A0087328D DE 762132 C DE762132 C DE 762132C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
machine
control
speed
phase
pulses
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEA87328D
Other languages
English (en)
Inventor
Gustav Dipl-Ing Guanella
Werner Dipl-Ing Dr Lindecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Original Assignee
Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG filed Critical Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority to DEA87328D priority Critical patent/DE762132C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE762132C publication Critical patent/DE762132C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/46Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
    • H02P5/52Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another additionally providing control of relative angular displacement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Synchronisierung der Drehzahl von Maschinen, vorzugsweise von Elektromotoren Es ist an sich bekannt, die Drehzahl von Maschinen, und hauptsächlich von Elektromotoren, in Abhängigkeit von Steuersignalen zu beeinflussen. Für Elektromotoren sind Regeleinrichtungen vorgeschlagen worden, bei welchen im Feldstromkreis des Motors eine Hilfsmaschine liegt, welche die Erregung des Motors in Abhängigkeit von seiner Drehzahl derart steuert, daß diese auf einen gleichbleibenden Wert geregelt wird. Dieser wird dadurch erreicht, daß im Feldstromkreis der Hilfsmaschine eine in Abhängigkeit von der Hauptmotordrehzahl elektromagnetisch gesteuerte und zweckmäßig vibrierende Schaltvorrichtung liegt und daß im Steuerstromkreis des Elektromagneten eine Verstärkereinrichtung derart angeordnet ist, daß die Schaltvorrichtung auch bei geringen Drehzahlsteigerungen in der Lage ist, das Feld der Hilfsmaschine abzuschalten< Es sind auch Anordnungen zur Regelung der Drehzahl von Elektromotoren bzw. von durch diese angetriebenen Apparaten bekannt, bei welchen die Drehzahl innerhalb eines durch ein Pendel überwacliteti Zeitabschnittes nicht überschritten «-erden kann. Diese Einrichtungen verwenden einen zweckmäßig auf der Welle des Motors oder der angetriebenen Vorrichtung angeordneten Drehkontakt, der mit dein Pendellcontalzt in Reihe geschaltet ist. Bei Abweichungen der Drehzahl vom Sollwert wird durch das gleichzeitige Schließen des Pendelkontaktes und des Drehkontaktes ein Hilfsstromkreis geschlossen, welcher mittels eines Relais in diesem Augenblick den 1lotorstrom verringert. Ferner sind Drehzahlregler für elektrische Maschinen, insbesondere für Hochfrequenzmaschinen. vorgeschlagen, hei denen unter Einwirkung der dauernd wirkenden Fliehkraft und unter dem Einfluß eines Wechselstrommagneten ein periodisches kürzeres oder längeres Schließen zweier den Regelstromkreis der Antriebsmaschine steuernden Kontakte stattfindet. Hierbei wird der Magnet durch eine von der zu regelnden Maschine unabhängige b; sondere Wechselstroniquelle erregt. deren Stromperiode so gewählt ist, daß sie eine Kontaktschließung und -öffnung mittels des mechanisch schwingenden Systems mehr oder weniger als einmal bei je einer Umdrehung der Reglerscheibe veranlaß t. Diese Einrichtung kann dadurch ergänzt werden, daß der den Magneten beeinflussende Steuerwechselstrom mittels eines Widerstandes in seiner Amplitude regelbar gemacht wird, zum Zweck, die Drehzahl während des Laufes zu ändern. llan kennt auch Einrichtungen zur Drehzahlregelung von Elektromotoren mittels einer lconstantenLeitfreqti2liz. wobei die verstärkte Leitfrequenz mit Hilfe eines durch den zu regelnden Motor angetriebenen Unterbrechers das Feld des in Gleichlauf zu haltenden Motors beeinflußt. Schließlich sind auch Einrichtungen bekannt, bei denen der Gleichlauf einer 'Maschine mit einer bestimmten Wechselspannung angestrebt wird. indem diese Wechselspannung durch einen mit der Maschine gekuppelten U tuschalter oder Kommutator umgepolt wird, wodurch eine Steuerspannung entsteht, mit welcher die Maschine im Sinn einer Verminderung aller Gleichlaufabweichungen mehr oder weniger gebremst wird. Es ist auch mU1glich, die Drehzahlregelung von llascliinen mittels Einrichtungen durchzuführen. welche den zur Synchronisierung parallel geschalteter Generatoren dienenden Frequenz- oder Leistungsreglern nachgebildet sind.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahlregelung, bei welcher die Drehzahl der 'Maschine ausschließlich durch die Frequenz der Steuersignale bestimmt ist, so daß also eine mehr oder weniger schwankende Signalamplitude, wie sie beispielsweise bei Fernsteuerungen über längere Leitungen kaum zu vermeiden ist. die Regelung nicht nachteilig beeinflussen darf. Auf'erdem ist es in vielen Fällen erwünscht, claf, zwischen der Drehzahl der 'Maschine und dem Steuersignal nicht nur ein genauer Synchronlauf. sondern ebenso eine phasenrichtige Cbereinstininitilig erzielt wird und die Regeleinrichtung auch auf Phasenaliweichungen anspricht. Es wird ferner verlangt. daß während des Betriebes die Drehzahl der Maschine lediglich durch entsprechende Frequenzäpderung der Steuersignale innerhaili großer Bereiche geändert werden kann und daß bei allen diesen Drelizalilen eine hohe und gleichbleibende Empfindlichkeit der Regeleinrichtung erhalten wird, so daf'i die durch das Steuersignal gehernizeichnete Drehzahl von der P elastung der 'Maschine «-eitgehend unabliiingig ist.
  • Die Erfindung geht aus einer Einrichtung zur Svnclironisierung der Drehzahl von 1laschinen,.vorzugsweise voll Elektromotoren. in Abhängigkeit von periodisch wIederkehrenden Steuersignalen. bei der die Phase der Steuersignale durch eine mit der -Maschine gekuppelte U mpolvorrichtung mit der Phase der -Maschine verglichen wird, wobei die Steuersignale im Umlaufrhythmus der'lascliine umgepolt werden und aus den so entstehenden Strömen oder Spannungen eine nach Größe und Vorzeichen wirkende P#üclkstellgröße abgeleitet ist. welche gegebenenfalls über Zwischenapparate die Steuerung d ler Maschine im Sinn einer Verminderung der Abweichungen vom phasenrichtigen Gleichlauf zwischen Maschine und Steuersignalen beeinflußt. Eine weitere Forderung besteht darin, daß eine maximale Regelwirkung schon bei kleinen Phasenabweichungen zwischen (lern Lauf der Maschine und (!en S@nchr@@nisierun@@szeichen einiritt, wodurch das Auftreten größerer Phasenunterschiede n_m vornherein urimöglich gemacht wird.
  • -"ach der Erfindung werden (liest Forderungen. im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen. welche den Anforderungen. wie erwähnt, nur teilweise entsprechen. dadurch erfüllt, daß die Steuersignale. mit welchen die Maschine in Gleichlauf zti halten ist. aus periodisch wiederkehrende, Gleichstromimpulsen bestehen. deren Dauer kleiner ist als die der dazwisclieiil_ie#,en(len Pausen. und die i'ücl:stellgrölie den 'hassenabweichtingen zwisclien dem Lauf der Maschine und den Svnc1ironisieruiiasiinpulsen proportional ist, ysolange diese Abweichungen die halbe Dauer eine: S,-llclironisiertinssimpulses nicht übers,2lireiten. während sie bei gröliereri Phasenabweichun<geri konstante Extremwerte annimmt. Diese Riickstellgröße verschwindet also bci phasenrichtigem Gleichlauf. ganz unabhänig , von den aiig°wendeten Steuer-und Betriebsspannungen, und ermöglicht eine Korrektur sowohl eines voreilenden wie eines nacheilenden Laufes der Maschine. Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen darf deshalb die ungeregelte I-kerlaufdrehzahl der Maschine gleich eingestellt werden wie die einzuregelnde Solldrehzahl, wobei nur noch kleine Abweichungen durch entsprechende positive oder negative Regelgrößen zu korrigieren sind. Durch ständige Regelung ,auf den Zustand Regelgröße = o kann somit ein ständig phasenrichtiger, d. h. starrer Gleichlauf erzielt werden, der weder durch Spannungsänderungen noch durch Belastungsschwankungen gestört ist. Infolge annähernd richtiger Einstellung der Leerlaufdrehzahl ohne Regelung wird auch ein Außertrittfallen vermieden, wenn die Regeltätigkeit aus irgendwelchen Gründen zeitweise aussetzt.
  • Ein besonderer Vorzug der Einrichtung liegt darin, daß die Regelgröße, welche kleinen 7'hasenabweichungen in steiler Abhängigkeit nach Größe und Vorzeichen entspricht, bereits den Maximalwert erreicht, wenn der Phasenfehler die Hälfte der beliebig kurz zu wählenden Impulsdauer überschreitet. Auf diese Weise kommt schon bei den kleinsten Gleichlauf abweichungen eine äußerst intensive Regelwirkung zustande. Die Phasenfehler werden, auch wenn sehr starke Regelwirkungen infolge Belastungsschwankungen usw. erforderlich sind, stets klein bleiben gegenüber der Dauer eines Synchronisierungszeichens. Je nach den zulässigen Regelspielräumen wird man die Dauer der Synchronisierungsimpulse also entsprechend kurz wählen. Wenn die Synchrbnisierungszeichen z. B. eine Dauer von 1/2o des Zeichenabstandes aufweisen, so tritt eine maximale Regelwirkung im verzögernden oder beschleunigenden Sinn bereits bei einem Gleichlauffehler von 1/4o der Zeichenperiode auf. W !ürde man dagegen nach bekannten Einrichtungen normale Wechselspannungen zu Synchronisierungszwecken im Rhythmus der Maschine umpolen, so könnte die maximale Regelgröße erst bei 1/4 einer ganzen Wechselspannungsperiode erreicht werden.
  • An Hand der in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele wird der Erfindungsgegenstand näher erläutert.
  • Bei der in Fig. i wiedergegebenen Einrichtung ist AI die zu synchronisierende Maschine, welche hier als Turbine angenommen ist. Mit der Welle der Turbine ist gegebenenfalls über Vorgelege oder Reduziergetriebe die Schaltvorrichtung S gekuppelt. Die Steuerung der Turbine, d. h. die Änderung ihrer Öffnungsstellung, erfolgt z. B. mittels des Verstellmotors i, dessen Drehrichtung durch den Ausschlag des polarisierten Relais 2 bestimmt ist. Die synchronisierenden Steuerimpulse werden unmittelbar auf die Klemmen 5', 5" der Schaltvorrichtung gegeben, während die aus der Schaltvorrichtung an den Klemmen 4', 4" entnommenen Ströme oder Spannungen zur Betätigung des polarisierten Relais 2 des Zwischenapparates Z dienen. Die Einrichtung in Fig. 2 ist entsprechend aufgebaut. Gegenüber Fig. i besteht ein Unterschied lediglich darin, daß ein Gleichstromnebenschlußmotor synchronisiert werden soll, dessen Drehzahleinstellung in bekannter Weise durch Verändern seiner im Nebenschluß geschalteten Erregung erfolgt. Der Zwischenapparat Z besteht daher vorzugsweise aus einem polarisierten Schnellregler, zweckmäßig einem solchen nach dem Wälzverfahren, dessen geregelter Widerstand mit der Nebenschlußwicklung 9 des Motors AI in Reihe liegt.
  • Die grundsätzliche Wirkungsweise der Einrichtungen nach Fig. i und 2 und der weiter unten beschriebenen Einrichtungen Fig. 4, 5, 6 wird nachfolgend an Hand der graphischen Darstellung in Fig. 3 erläutert. In Fig. 3 a ist in der Abszissenrichtung die Zeit, in der Ordinatenrichtung die momentane Amplitude der Steuersignale aufgetragen, bei denen es sich um gewöhnliche Gleichstromimpulsevon rechteckigem Verlauf handelt, deren Dauer jeweils klein ist gegenüber den dazwischenliegenden Pausen. Darunter ist in Fig. 3 b für dieselbe Zeitachse die Wirkung der Schaltvorrichtung aufgetragen, wobei die waagerecht schraffierten Rechtecke angeben, daß innerhalb dieses Zeitabschnittes die Signale z. B. unverändert durchgelassen, innerhalb des senkrecht schraffierten Zeitabschnittes jedoch umgepolt bzw. kommutiert werden. Wie aus der Gegenüberstellung der Fig. 3 a und 3 b zu ersehen ist, ist angenommen, daß die Grundperiode t1 der Signale mit der Grundperiode t2 der Umschaltung übereinstimmt und zwischen beiden eine Phasenverschiebung nicht vorherrscht. In diesem Fall wird an den Klemmen 4, 4" in Fig. i und z ein Signalstrom erhalten, der den Verlauf nach Fig. 3 c aufweist. Als Regelspannung oder als Regelstrom bzw. Rückstellgröße wird nun vorzugsweise der Gleichstrommittelwert der nach der Schaltvorrichtung erhaltenen Ströme (Fig. 3 c) gewählt. Dementsprechend sind die Kapazitäten parallel zu den Steuerwicklungen der Zwischenapparate vorgesehen, um die Wechselstromkomponenten der Signalspannung abzuleiten. Da dieser Gleichstrommittelwert bei Fig. 3 c verschwindet, wird also die Regeleinrichtung der Maschine nicht beeinflußt, oder, mit anderen Worten, es herrscht unter diesen Umständen ein genauer Synchronlauf zwischen Maschine und Steuersignalen. Sind dagegen, z. B. infolge einer, beginnenden Drehzahlabweichung der Maschine, die Umschaltungen gegenüber den Steuersignalen phasenverschoben, wie dies in Fig. 3 d und 3 e angedeutet ist, dann entsteht an den Steuerwicklungen der ZwischenapparateZ ein Gleichstrom, dessen Vorzeichen und Größe etwa durch die gestrichelte Gerade in Fig. 3 f gegeben ist. Diesem Gleichstrom entsprechend werden demnach die polarisiert arbeitenden Zwischenapparate Z einen Regelvorgang an der Steuerung der Maschine einleiten, welcher die Drehzahl oder die Phase so lange korrigiert, bis wieder die Verhältnisse nach Fig. 3 a, 3 b, 3 c eintreten. Eine richtige Anpolung und ein pendelfreies Arbeiten der Zwischenapparate Z ist hierbei natürlich vorausgesetzt. Aus dieser Darstellung ist ohne weiteres ersichtlich, daß der zur Regelung dienende Gleichstrommittelwert kleinen Phasenabweichungen zwischen dem Lauf der Maschine und den Synchronisierungsimpulsen vorzeichenrichtig proportional ist, bis diese Phasenabweichungen die halbe Dauer eines Synchronisierungsimpulses überschreiten, womit auch schon der Extremwert dieser Regelgröße und damit eine maximale Regelwirkung erzielt wird.
  • Der besondere Vorteil, welcher sich durch die Verwendung eines Kommutators als Schaltvorrichtung ergibt, besteht zunächst darin, daß die aus der Umpolung der Steuersignale sich ergebende Rückstellgröße ein unmittelbares und vorzeichenrichtiges Maß für Phasenabweichungen zwischen Maschine und Steuersignal darstellt. Durch die Umpolung wird auch die Anwendung polarisierter Regelgeräte ermöglicht, so daß auf verschwindenden Rückstellwert geregelt und ein genauer Synchronlauf nicht nur hinsichtlich Drehzahl, sondern auch hinsichtlich der Phase erzielt wird. Eine mehr oder weniger schwankende Signalamplitude hat aus diesen Gründen auf den phasenrichtigen Synchronlauf keinen Einfluß, sondern kann höchstens eine entsprechende Empfindlichkeitsänderung verursachen. Wegen der polarisierten Regelgeräte, die, wie erwähnt, auf den NTull-tvert der Rückstellgröße regeln, ergibt sich beim Ausbleiben der Signale außerdem die günstige Wirkung, daß die Drehzahl der -Maschine bei gleicher Belastung auf dem zuletzt geregelten Wert bleibt und nicht einem oberen oder unteren Grenzwert zustrebt.
  • In vielen Fällen wird nun ferner verlangt. daß die Phase der -Maschine gegenüber den Steuersignalen mit einfachen Mitteln verändert werden kann, ohne daß der Synchronlauf zwischen der Drehzahl und der Frequenz der Steuersignale gestört wird. Mittels der bisher beschriebenen Einrichtung wird dies dadurch erreicht, daß die Leerlaufdrehzahl der Maschine gegenüber der synchronisierten Drehzahl um einen einstellbaren Betrag verstimmt wird. Dabei ist unter Leerlaufdrehzahl diejenige Drehzahl verstanden, welche die Maschine unter sonst gleichen Betriebsbedingungen annimmt, wenn die Synchronisiereinrichtung leer läuft, d. h. plötzlich außer Betrieb gesetzt wird, oder wenn die Steuersignale ausbleiben. Im Gegensatz zu den Einrichtungen nach Fig. i und 2, bei denen die Leerlaufdrehzahl der Maschine wie oben erwähnt, stets mit der synchronisierten Drehzahl übereinstimmt und eine Regelung der Phase auf rein elektrischem Wege nicht möglich ist, kann dies durch zusätzliche Steuermittel erzielt «erden, welche die Wirkung des Rückstellwertes wenigstens zum Teil kompensieren. Ein einfaches Beispiel einer solchen Einrichtung ist in Fig. .I angegeben.
  • Die mit der Maschine J1 gekuppelte Schaltvorrichtung S besteht aus einem einfachen \ockenumschalter 14 in Verbindung mit einem Gegentakttransformator 15, an dessen Primärwicklung die Steuersignale angelegt werden. Die Maschine ist wieder als Nebenschlußmotor angenommen, welcher außer der eigentlichen Erregerwicklung g eine weitere Erregerwicklung i-2 trägt, die unmittelbar von dem als Rückstellgröße dienenden Gleichstrommittelwert durchflossen wird. Bei kräftigen Steuersignalen ist der aus dem Kommutator S erhältliche Gleichstrommittelwert häufig genügend groß, so daß Zwischenapparate zur Steuerung insbesondere kleiner Motoren weggelassen werden dürfen. Gegebenenfalls kann natürlich ein Gleichstromverstärker zwischen die Klemmen. und 7 oder vorzugsweise ein Wechselstromverstärker vor die Klemmen 5, d. h. vor die Schaltvorrichtung S gelegt werden, ohne daß sich die Wirkungsweise grundsätzlich ändert. Die Einstellung der Phase der Maschine erfolgt bei der Einrichtung nach Fig. 4. ausschließlich durch den zusätzlichen Widerstand 13, mit welchem die Leerlaufdrehzahl der Maschine reguliert wird. Es sei nun beispielsweise angenommen, daß zwischen der Periode der Umschaltung in S und der Periode der Steuersignale keine Phasenverschiebung herrscht, wie dies in Fig. 3 a, 3 b, 3c schematisch angegeben ist. Der Gleichstrommittelwert nach Fig. 3 c verschwindet, so daß durch die Wicklung 12 die Erregung nicht beeinflußt wird und also die Maschine den Phasenwinkel Null gegenüber den Steuersignalen besitzt. Ändert man nun den Widerstand 13, dann muß die entsprechende Feldänderung selbsttätig durch einen in der Wicklung 12 fließenden Gleichstrom kompensiert werden, wenn die Drehzahl gleich bleiben soll. Damit ein solcher Gleichstrom aber entstehen kann, ist es notwendig, daß die Umschaltung in S gegenüber den Steuersignalen eine Phasenverschiebunga von entsprechendem Vorzeichen und entsprechender Größe aufweist (Fig. 3d, 3e). Beim plötzlichen Abschalten der Steuersignale behält der Motor die synchronisierte Drehzahl nicht mehr bei, sondern nimmt diejenige Drehzahl an, welche der durch den Widerstand 13 eingestellten Erregung entspricht. Die Änderung der Phase bei synchronisierter Drehzahl setzt demnach eine entsprechende Änderung der Leerlaufdrehzahl voraus. Die Einstellung der Phase könnte auch mittels eines Differential-oder Planetenradgetriebes zwischen Maschine und Schaltvorrichtung erfolgen. Die oben beschriebene rein elektrische Regelung durch Änderung der Leerlaufdrehzahl ist jedoch in vielen Fällen vorzuziehen und gestattet unter anderem mit einfachen Mitteln, die Phase fernzusteuern.
  • In Fig. 5 ist eine weitere Einrichtung schematisch dargestellt, welche neben der Synchronisierung der Drehzahl ebenfalls eine zusätzliche und rein elektrische Einstellung der Phase ermöglicht. Die Schaltvorrichtung S besteht hier nicht aus mechanisch betätigten Kontaktvorrichtungen, sondern aus einem Tachodynamo 16 in Verbindung mit einer an sich bekannten Modulationsschaltung 17. In der Wicklung 18 des Tachodynamos werden Wechselströme oder Impulse erzeugt, deren Frequenz der Drehzahl der Maschine proportional ist. Diese Wechselströme werden über den einen Eingangstransformator 2o in die Modulationsschaltung geführt. An den anderen Eingangstransformator 21 werden hingegen die Steuersignale, gegebenenfalls nach zusätzlicher Verstärkung, angelegt. Zwischen den Klemmen 4, 4" wird ferner von der Modulationsschaltung die Regelgröße abgenommen, welche zur Beeinflussung der Steuerung der Maschine dient. Die Schaltung 17 und ihre Wirkungsweise ist für andere Zwecke aus der Schwachstromtechnik bekannt. Die Eigenart dieser Modulationsschaltungen besteht darin, daß durch den Vergleich der an den Klemmen ig und 5 angelegten Wechselströme eine dritte elektrische Größe erzeugt wird, die nach ihrem Vorzeichen und ihrer Amplitude zur Hauptsache durch das Produkt der beiden primären Wechselströme gegeben: ist. Wenn daher der Tachodynamo einen gewöhnlichen, z. B. sinusförmigen Wechselstrom genügend großer Amplitude liefert, dann verhält sich die Modulationsschaltung 17 für die an die Klemmen 5', 5" angelegten Steuersignale ersichtlich wie eine Umschalt- oder Kommutierungsvorrichtung. An den Klemmen 4', 4" wird ebenfalls ein Gleichstrom entstehen, welcher nach Größe und Vorzeichen ein Maß für die gegenseitige Phasenlage zwischen Steuersignalen und Maschine darstellt. Die graphische Darstellung des Phasenvergleichvorgangs bleibt grundsätzlich erhalten, mit dem Unterschied, daß die Umschaltung nicht sprunghaft, sondern mehr oder weniger stetig erfolgt. Die Modulationsschaltung 17 kann auch an Stelle der dargestellten Trockengleichrichter ig mittels Versiärkerröhren arbeiten oder in irgendeiner anderen an sich bekannten Ausführung zur Verwendung kommen. Wesentlich ist nur, daß die Modulationsschaltung als Schaltung mit sog. Trägerwellenunterdrückung ausgebildet ist, damit eine ausschließliche Kommutierung der Steuersignale erreicht wird und der als Regefgröße verwendete Gleichstrom verschwindet, wenn die Phasenlage zwischen Steuersignalen und Maschine, wie bei Fig. 3 b, go° beträgt. Bei Anwendung solcher Modulationsschaltungen wird der an den Klemmen 4', 4" abgenommene Gleichstrom zweckmäßig durch ein Filter F geführt, dessen Eingangswiderstand gleich einem frequenzunabhängigenOhmschenWiderstand ist. Der so von den Oberwellen befreite Gleichstrom kann nun zur Steuerung empfindlicher Zwischenapparate dienen. In Fig. 5 ist als Zwischenapparat Z ein Röhrenverstärker dargestellt, bei welchem der Anodenstrom der Verstärkerröhre zur Einstellung des Nebenschlußfeldes und damit der Drehzahl des Motors M in an sich bekannter Weise verwendet ist. Durch Änderung der negativen Gitterverspannung der Verstärkerröhre 28 mittels des Spannungsteilers 23 läßt sich offenbar in Anlehnung an Fig. 4 ebenfalls die Phase zwischen Maschine und Steuersignalen willkürlich verändern. Die beschriebene Einrichtung eignet sich vorzugsweise zur Synchronisierung von Kleinmotoren in Schwachstromanlagen. Der Vorteil dieser indirekten Schaltung über die Gleichrichterbrücke ist der, daß insbesondere die für geringe Schaltleistung häufig auftretende ungenaue oder unsichere Kontaktgabe der mechanischen Schaltgeräte vermieden ist. Außerdem ist die Einrichtung nach Fig. 5 für höhere Schaltzahlen und Signalfrequenzen den mechanischen Schaltvorrichtungen überlegen.
  • Die gemeinsamen Merkmale hinsichtlich der Einstellung der Phase sind bei den Einrichtungen nach Fig. 4 und 5 unabhängig von der näheren Ausbildung der Zwischenapparate und Schaltgeräte die folgenden: Der Phasenunterschied zwischen Maschine und Steuersignalen ist, natürlich unter Abzug der go°-Drehung zwischen: Umschaltung und Steuersignalen, ihrem Betrag nach um so größer, je kleiner die Signalamplitude gegenüber der mittleren Signalamplitude ist. Das Vorzeichen der Phase wird hingegen ausschließlich durch die Lage der Leerlauffrequenz bestimmt, die sowohl oberhalb wie auch unterhalb der Synchrondrehzahl' liegen kann. In Fernmelde- oder Fernsteuerungseinrichtungen kann also der Betrag der Phase durch die Signalamplitude ferngesteuert «-erden. Häufig ist es.aber vorteilhaft. die Signalamplitude, gegebenenfalls mittels zusätzlicher, vor die Schaltvorrichtung geschalteter Begrenzungselemente, möglichst konstant zu halten. und die Phase ihrem Betrag und Vorzeichen nach nur durch die Differenz zwischen Leerlaufdrehzahl und Synchrondrehzahl zu steuern. Weil nun die Leerlaufdrehzahl im allgemeinen belastungsabhängig ist, hängt demnach auch die einmal eingestellte Phase von der Belastung der -Maschine ab.
  • Diese unerwünschte Belastungsabhängigkeit der Phase kann durch zusätzliche 'Mittel vermieden werden, welche die Maschine unabhängig von der Synchronisiereinrichtung auf einer an sich einsteilbaren. aber belastungsunabhängigen Drehzahl ( .Leerlaufdrelizalil) halten. Die von der Sviiclironisiereinriclitung gelieferte Rückstellgröße wird dann in diesem Fall zur Steuerung der durch diese zusätzlichen Mittel festgelegten Drehzahl der 1Iaschine verw; ndet. Eine solche Einrichtung ist in Fig.6 dargestellt. Am besten hat es sich erwiesen. als zusätzliche Mittel einen Flielikraftregler 2" zu verwenden. Durch periodisches Kurzschließen des Widerstandes 2y wird eine tirrillartige Regelung des -N ebenschlußfeldes des Motors 3I und damit auch seiner Drehzahl erreicht. In bekannter Weise regeln diese Fliehkraftregler auf eine nahezu belastungsunabhängige Drehzahl, die nahe der Eigenfrequenz der schwingenden Kontaktfeder liegt. Der t1"iderstand2C) ist zur Grobeinstellung des Mitnahmebereiches sowie zur Feineinstellung der Drehzahl innerhalb desselben vorgesehen. Durch Änderung der @'c-=#pannuiig der Kontaktfeder des Fliehkraftreglers mittels der mitrotierenden Magnetspule 27 ist es möglich. die an sich von der Belastung nur wenig abhängende Drehzahl innerhalb weiter Grenzen zu verschieben. In der Einrichtung nach Fig. 6 ist demnach die Leerlaufdrehzahl durch die Einstellung des Gitterpotentials der Röhre 28 mittels des Spannungsteilers 23 bestimmt. Der Betrag der Phasenverschiebung ist hingegen durch den über das Gitterpotential gelagerten Rückstellwert gegeben. welcher in der bereits früher erläuterten Weise aus den durch die Schaltvorrichtung S umgepolten Steuersignalen gewonnen ist.
  • In Fig.6 ist ferner eine besondere, die Empfindlichkeit der Synchronisiereinrichtung erhöhende Schaltung l- eingetragen, deren Wirkung etwa derjenigen eines zweistufigen Gleichstromverstärkers entspricht. Diese Verzögerungsschaltung I- kommt mit Vorteil immer dann zur Verwendung, wenn der aus der Schaltvorrichtung entnehmbare Rückstellwert nur sehr klein ist und mehrstufige Röhrenanordnungen zu seiner Verstärkung aus Gründen derBetriebssicherheit vermieden werden sollen. Die Schaltung 1" arbeitet im wesentlichen nach dein Speicherprinzip durch Aufladung und Entladung der Kondensatoren 31. Diese Kondensatoren werdet: durch die umgepoiten Signalströme über den «-iderstan<I 3 rasch aufgeladen und anschließend mit einer wesentlich längeren Zeitkonstante über die %\"iderstände 33 entladen. Die Trockengleichrichter 34. dienen dazu, daß der eine der Kondensatoren 31 stets nur die positiven, der andere der beiden Kondensatoren stets nur die negativen Anteile der geschalteten Signalströme erhält. An Hand der Fig. ; ist abzulesen, daß der zeitliche 1littelwert der am Gitter der Verstärkerröhre 28 wirkenden Siiiaispannutigen (Fig. 7b) bei Zwischenschaltung der Speichervorrichtung 1" insbesondere für kurze Steuersignale beträchlich größer ist als der zeitliche 'Mittelwert der nicht verzögerten Signale (Fig. 7 a). Die Einrichtung I' arbeitet natürlich nur siniiv oll iin Zusammenhang mit einer möglichst leistungslos gesteuerten Verstärkerröhre, weil durch die SpeicierwirkungderKondensatoren3i derEnergieinlialt der angeschalteten Impulse nicht verändert wird.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE-. i. Einrichtung zur Synchronisierung der Drehzahl von Maschinen. vorzugsweise von Elektromotoren. in Abhängigkeit von periodisch wiederkehrendenSteuersignalen, bei der die Phase dieser Signale finit der Phase der Maschine verglichen wird, wobei die Steuersignale im Umlaufrhythmus der Maschine umgepolt werden und aus den so entstehenden Strömen oder Spannungen eine nach Größe und '"orzeichen wirkende Rückstellgröße gewonnen wird, welche gegebenenfalls über Zwischenapparate die Steuerung der 'Maschine im Sinne einer Verminderung der Abweichungen vom phasenrichtigen Gleichlauf beeinflußt, dadurch gekennzeichnet. daß die Steuersignale aus periodisch wiederkehrenden Gleichstromimpulsenbestehen. deren Dauer kleiner ist als die der dazwischenliegenden Pausen. und die Rückstellgröße den Phasenabweichungen zwischen dein Lauf der Maschine und den Synchronisierungsimpulsen proportional ist, solange diese Abweichungen die halbe Dauer eines Synchronisierungsinipulses nicht überschreiten, während sie bei größeren Phasenabweichungen konstante Extremwerte annimmt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daßdie Svnclironisierungszeichen, welche aus kurzen Impulsen mit großen Zwischenräumen bestehen, durch einen finit der -Maschine (JI) gekuppelten mechanischen Umschalter (S) umgepolt werden.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungszeichen, welche aus kurzen Impulsen mit großen Zwischenräumen bestehen, zur Gewinnung der Rückstellgröße mit einer im Laufrhythmus der Maschine periodisch veränderlichen elektrischen Vergleichsgröße moduliert werden.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die periodisch veränderliche Vergleichsgröße, mit welcher die kurzen Synchronisierungsimpulse moduliert werden, mittels eines von der Kraftmaschine angetriebenen Tachodynamoe (16) gewonnen wird, welcher Wechselströme oder Impulse liefert, deren Frequenz der Drehzahl proportional ist.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .daß in den Zwischenapparaten oder in der Steuerung der Maschine oder in beiden Teilen Steuermittel vorhanden sind, mittels deren die Leerlaufdrehzahl der Maschine um einen einstellbaren Betrag gegenüber der synchronisierten Drehzahl verstimmt werden kann, zum Zweck, eine zusätzliche Einstellung der Phase der Maschine gegenüber den Steuerimpulsen auf elektrischem Wege zu ermöglichen.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung, daß mittels der zusätzlichen Steuermittel die Steuerwirkung der Rückstellgröße wenigstens teilweise um einstellbare Beträge kompensiert wird, so daß bei synchroner Drehzahl der Maschine die Rückstellgrößeeinen nach Größe und Vorzeichen dem gewünschten Phasenunterschied entsprechenden Wert beibehält.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichfiet, daß zusätzliche Mittel angeordnet sind, welche die Maschine unabhängig von der Synchronisiereinrichtung auf einer an sich einstellbaren, aber belastungsunabhängigen Drehzahl (Leerlaufdrehzahl) halten, und daß die von der Synchronisiereinrichtung gelieferte Rückstellgröße zur Steuerung der durch diese zusätzlichen Mittel festgelegten Drehzahl der Maschine dienen, so daß eine von der Belastung der Maschine unabhängige Einstellung der Phase zwischen Maschine und Steuerimpulsen ermöglicht wird. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Mittel aus einem Fliehkraftregler an sich bekannter Bauart bestehen, dessen Eigenfrequenz vorzugsweise mittels eines mitrotierenden Magnetfeldes gesteuert wird und die von der Synchronisierungseinrichtung gelieferte Rückstellgröße zur Änderung dieses Magnetfeldes verwendet ist. 9,. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstellgröße ein Gleichstrommittelwert verwendet wird, welcher aus den umgepolten Gleichstromimpulsen durch Filterung gewonnen wird. i o. Einrichtung nach Anspruch i oder einem der übrigen, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schaltvorrichtung umgepolten Steuerimpulse auf eine elektrische Speichereinrichtung (Tl) geführt werden, mittels welcher an einem Steuergitter einer nachfolgenden, als Zwischenapparat dienenden Verstärkerröhre (28) eine die Dauer der Steuerimpulse übertreffende Signalspannung. aufrechterhalten wird, die nach ihrer Größe und ihren Vorzeichen als Rückstellwert wirkt. ii. Einrichtung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung einen oder mehrere Kondensatoren (31) enthält, die mit geringer Zeitkonstante aufgeladen und mit einer wesentlich größeren Zeitkonstante selbsttätig entladen werden. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 235 317, 290 727. 366 548, 473 656# 529 337, 567 690, 637 672e 649 024; französische Patentschrift Nr. 739 103; britische Patentschrift Nr. 354 189-
DEA87328D 1938-06-29 1938-06-29 Einrichtung zur Synchronisierung der Drehzahl von Maschinen, vorzugsweise von Elektromotoren Expired DE762132C (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEA87328D DE762132C (de) 1938-06-29 1938-06-29 Einrichtung zur Synchronisierung der Drehzahl von Maschinen, vorzugsweise von Elektromotoren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEA87328D DE762132C (de) 1938-06-29 1938-06-29 Einrichtung zur Synchronisierung der Drehzahl von Maschinen, vorzugsweise von Elektromotoren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE762132C true DE762132C (de) 1953-03-02

Family

ID=6950031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEA87328D Expired DE762132C (de) 1938-06-29 1938-06-29 Einrichtung zur Synchronisierung der Drehzahl von Maschinen, vorzugsweise von Elektromotoren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE762132C (de)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE290727C (de) *
DE235317C (de) *
DE366548C (de) * 1923-01-08 Carl Meyer Dipl Ing Elektrisch synchrone Fernsteuerung
DE473656C (de) * 1924-09-26 1929-03-20 Lorenz Akt Ges C Einrichtung zur Synchronisierung rotierender Vorrichtungen
DE529337C (de) * 1928-11-15 1931-07-11 Elek Sche App M B H Ges Anordnung zur Steuerung von Elektromotoren
GB354189A (en) * 1929-05-25 1931-07-30 Electrical Res Prod Inc Improvements in or relating to electric regulating systems for dynamo electric machines
FR739103A (fr) * 1932-06-25 1933-01-05 Soc Et Liaisons Telephoniques Procédé et dispositifs pour la commande et le contrôle de courants électriques de nature quelconque par d'autres courants électriques de nature également quelconque
DE567690C (de) * 1930-08-20 1933-01-07 Lorenz Akt Ges C Einrichtung zur Drehzahlregelung eines Elektromotors mittels einer konstanten Leitfrequenz
DE637672C (de) * 1933-06-18 1936-11-02 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung zur Gleichlaufregelung von Elektromotoren mit in den Stromkreis der Motoren geschalteten gittergesteuerten Stromrichtern
DE649024C (de) * 1935-08-28 1937-08-13 Aeg Folgesteuerung zur selbsttaetigen Einstellung von Geschuetzen oder Scheinwerfern

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE290727C (de) *
DE235317C (de) *
DE366548C (de) * 1923-01-08 Carl Meyer Dipl Ing Elektrisch synchrone Fernsteuerung
DE473656C (de) * 1924-09-26 1929-03-20 Lorenz Akt Ges C Einrichtung zur Synchronisierung rotierender Vorrichtungen
DE529337C (de) * 1928-11-15 1931-07-11 Elek Sche App M B H Ges Anordnung zur Steuerung von Elektromotoren
GB354189A (en) * 1929-05-25 1931-07-30 Electrical Res Prod Inc Improvements in or relating to electric regulating systems for dynamo electric machines
DE567690C (de) * 1930-08-20 1933-01-07 Lorenz Akt Ges C Einrichtung zur Drehzahlregelung eines Elektromotors mittels einer konstanten Leitfrequenz
FR739103A (fr) * 1932-06-25 1933-01-05 Soc Et Liaisons Telephoniques Procédé et dispositifs pour la commande et le contrôle de courants électriques de nature quelconque par d'autres courants électriques de nature également quelconque
DE637672C (de) * 1933-06-18 1936-11-02 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung zur Gleichlaufregelung von Elektromotoren mit in den Stromkreis der Motoren geschalteten gittergesteuerten Stromrichtern
DE649024C (de) * 1935-08-28 1937-08-13 Aeg Folgesteuerung zur selbsttaetigen Einstellung von Geschuetzen oder Scheinwerfern

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2644748C3 (de) Anordnung zur Regelung der Drehzahl einer Asynchronmaschine
DE2152075C3 (de) Kollektorloser Gleichstrom-Motor, insbesondere zum Antrieb einer Einrichtung mit einem Schwungrad
DE3322653A1 (de) Regeleinrichtung fuer einen buerstenlosen gleichstrommotor
DE2305251B2 (de) Erreger-einrichtung fuer einen selbsterregten asynchron-generator
EP0348938A1 (de) Ein Netz und Verbraucher versorgende Stromerzeugungsanlage
DE3011719A1 (de) Schrittschaltmotor-antriebsschaltung
EP1301986B1 (de) Vorrichtung zur regelung des erregerstromes für einen drehstromgenerator
DE762132C (de) Einrichtung zur Synchronisierung der Drehzahl von Maschinen, vorzugsweise von Elektromotoren
DE3324542C2 (de)
DE2362961C3 (de) Regeleinrichtung mit PI-Verhalten zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstromantriebes
DE3241828C2 (de)
DE2526684C2 (de) Aus einem Gleichstrommotor und einem Drehstromgenerator bestehender Umformer mit Regelvorrichtung
DE649594C (de) Verfahren zur lastunabhaengigen Drehzahleinstellung bei Drehstromasynchronmotoren
DE602557C (de) Einrichtung zur Aufrechterhaltung des stabilen Betriebes bzw. Regelung der Spannung von elektrischen Maschinen bei ploetzlichen Belastungsaenderungen
DE948262C (de) Anordnung zur Regelung von Betriebsgroessen unter Verwendung eines Gleichstromstellmotors
DE3933525C2 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines stromrichtergespeisten Drehstrommotors, der zwei galvanisch getrennte, elektrisch um 30 DEG versetzte dreiphasige Ständerwicklungen aufweist
DE910926C (de) Anorndung zum Betrieb eines Wechselrichters
DE749321C (de) Anordnung zur Erregung von Asynchronmaschinen, insbesondere Asynchrongeneratoren, ueber Drehstromerregermaschinen
DE1139911B (de) Steuereinrichtung fuer Mehrphasensynchrongeneratoren
DE666048C (de) Anordnung zur Erzeugung einer Anzeige- oder Relaiswirkung beim Aussertrittfallen einer Synchronmaschine
DE2730984A1 (de) Stromrichterschaltung
DE3933524C2 (de) Verfahren zum Betrieb eines umrichtergespeisten Drehstrommotors, der zwei galvanisch getrennte, elektrisch um 30 DEG versetzte dreiphasige Ständerwicklungen aufweist
AT414290B (de) Umrichteranordnung
DE671329C (de) Einrichtung zur Regelung des relativen Gleichlaufs von Gleichstrommotoren eines Mehrmotorenantriebes mit Leitgeschwindigkeit
DE2826852C2 (de)