-
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.