DE762561C - Selbsttaetige elektrische Regeleinrichtung, bei der die in eine Wechsel-spannung umgewandelte Messgroesse ueber einen Kraftschalter auf das Stellglied wirkt - Google Patents

Description

• Selbsttätige elektrische Regeleinrichtung, bei der die in eine Wechselspannung umgewandelte Meßgröße über einen Kraftschalter auf das Stellglied wirkt Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung, die aus einer elektrischen, insbesondere einer Induktionsmeßlehre und einer von ihr beeinflußten Anzeige- und bzw. oder Stellvorrichtung besteht. Die elektrische Ausrüstung derartiger Regeleinrichtungen enthält z. B. im wesentlichen eine Meßbrücke, in der in angrenzenden Zweigen induktive Widerstände liegen. Entsprechend den Abmessungen, und zwar der Länge oder Längenänderung; des von einem Taster abgegriffenen Prüflings wird die Induktivität dieser Widerstände geändert, damit die Brücke entsprechend verstimmt, so daß eine Diagonalspannung entsteht. Die Richtung dieser Spannung entspricht positiven oder negativen Abweichungen des Prüflings von einem Normalmaß, bei dem die Diagonalspannung den Wert Null hat. Die Höhe der Spannung entspricht dem Betrag der Abweichung. Der im Diagonalkreis fließende Strom ist nach Gleichrichtung über ein hochempfindliches Anzeigeinstrument geführt.
• Falls es sich darum handelt, etwa eine laufende Registrierung vorzunehmen, und von der Verwendung von Punktschreibern abgesehen werden soll. so ist, da solche Registriergeräte einen hohen Strombedarf haben, die bekannte Schaltung nicht ohne weiteres anwendbar. Derselbe Fall liegt vor, wenn, die eingangs erwähnte 3-Ießeinrichtung zu Regelzwecken dienen soll, etwa in einem Walzwerk dazu benutzt wird, auf Grund einer -Messung des Walzproduktes den Kalanderwalzenverstellmotor zu beeinflussen.
• Bei den bekannten Anordnungen ist das Anzeigeinstrument zu diesem Zweck als Kontaktinstrument ausgestattet, welches bei einer Überschreitung gewisser Toleranzwerte Regelimpulse abgibt. Es ist also hierbei nur eine stufenweise Regelung möglich. Soll die Regelung innerhalb eines Toleranzbereiches in mehreren Stufen erfolgen, so ist eine Vielzahl von Schaltrelais für den endgültigen Regelstromkreis erforderlich. Die Regelung selbst erfolgt dabei durch eine mehr oder weniger große Anzahl von auf den Verstellmotor einwirkenden Impulsen.
• Die bekannten Einrichtungen benötigen demnach einen erheblichen Aufwand, insbesondere an Schaltrelais, die infolge ihrer dauernden Beanspruchung leicht zu fehler haftem Arbeiten führen können... Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß als Kraftschalter ein Dampf- oder Gasentladungsgefäß dient, auf dessen Gitter eine Spannung einwirkt, die die Resultierende aus der Meßspannung und einer ihr überlagerten, um 9o ' phasenverschobenen Hilfsspannung ist. Diese resultierende Spannung hat also entsprechend dem Betrag der Diagonalspannung eine veränderliche Phasenlage gegenüber der Anodenspannung des Entladungsgefäßes. Es läßt sich damit durch die phasenabhängige Steuerung eine stetige Veränderung des Anodenstromes bewirken.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. In Fig. i ist i eine Induktionsmeßlehre. die mit ihren Tastrollen das mit 2 angedeutete Walzprodukt. z. B. ein Gummiband, abtastet. Die Meßlehre ist über das Netzanschlußgerät 3 an eine Wechselspannungsversorgung angeschlossen; mit der entsprechend der zumessenden Länge gewonnenen Diagonalspannung wird auf ein Steuergerät .I eingewirkt. Dieses Steuergerät enthält eine Verstärkerröhre 5. deren Gitter von der Meßlehrenspannung beeinflußt wird und die zunächst eine Verstärkung dieser Spannung bewirkt. Ein Koppelgerät 6. welches Siebketten zur Aussiebung von Oberwellen enthält, koppelt den Anodenkreis der Röhre ä an das Gitter eines Entladungsgefäßes 7. Die auf dieses Gefäß einwirkende Steuerspannung setzt sich zusammen aus einer dem Anodenstrom der Röhre 3 proportionalen Spannung und einer konstanten, von dem Transformator 8 herrührenden Zusatzspannung.
• Der Anodenstrom des Entladungsgefäßes ; ist über zwei je einen Einweggleichrichter enthaltende Pfade 9 und io geführt. In diesen Pfaden liegt je eine Wicklung i i und 12 eines Leonardgenerators, dessen Ankerstrom den Kalanderwalzenverstellmotor 13 speist.
• Der die Feldwicklungen i i und 12 durchfließende Strom ist entsprechend den Änderungen der Steuerspannung am Gitter des Entladungsgefäßes 7 stetig veränderlich. Demgcmäl3 durchfließt auch ein stetig veränderlicher Strom den Anker des Verstellmotors 13. Der Verstellmotor 13 wird somit erfindungsgemäß hinsichtlich der Verstellung der Kalanderwalzen mit verschiedener Geschwindigkeit betrieben. Ist die von der Jleßlehre i festgestellte Maßabweichung des Prüflings nur gering, so ist auch die Verstellgeschwindigkeit gering. Umgekehrt wächst die Verstellgeschwindigkeit des Verstellmotors 13 mit stärkeren, durch die 1leßlehre i festgestellten :Maßabweichungen des Prüflings 2.
• Das in der Zeichnung nicht besonders dargestellte, im Anodenstromkreis des Entladungsgefäßes ; liegende Zeitrelais bewirkt, daß der Regelvorgang erst dann einsetzt. wenn die 3Iaßabweichung sich über eine längere Ausdehnung des Walzgutes 2 erstreckt. Wenig ausgedehnte Abweichungen sollen keine Veränderung der Walzenzustellung bewirken. Das Zeitrelais. das mit drei Arbeitsphasen wirksam ist. erhält bei einer Änderung der auf das Gitter des Entladungsgefäßes 7 einwirkenden Steuerspannung einen Kommandoimpuls. Ist eine bestimmte Zeit, die Verzögerungszeit, vom Eintreffen dieses Impulses ab verstrichen, so schließt das Relais den Anodenkreis des Entladungsgefäßes. Liegt zu diesem Zeitpunkt noch die Maßabweichung des Prüflings 2, d. h. die ihr entsprechende Steuerspannung. vor. so tritt der vorstehend geschilderte Zustand ein, das Entladungsgefäß regelt den die Wicklung i i und 12 durchfließenden Strom. -Nach einer bestimmten Zeit (Schaltzeit) öffnet das Zeitrelais den Anodenstromkreis und hält ihn für eine bestimmte Zeit (Pause) geöffnet. Während dieser Pause ankommende Kommandoimpulse sind unwirksam, um eine Übersteuerung zu vermeiden. Diese Pause richtet sich nach der Walzgeschwindigkeit und währt so lange, bis das durch die Zustellung veränderte Walzgut unter die Lehre kommt. Es kann auch daran gedacht «-erden, als Zeitrelais eine periodisch wirksame Vorrichtung mit Uhrwerksantrieb od. dgl. zu verwenden.
• In Fig.2 ist schematisch dargestellt, wie die durch das Entladungsgefäß 7 erfolgende Steuerung zustande kommt. Gemäß Fig. 2 a setzt sich die Steuerspannung aus einer konstanten Spannjung kSp und der Meßspannung MSp zusammen. Die Steuerspannung StSp ist die geometrische Summe aus kS p und MSp. Die Phasenlage der Steuerspannung StSp bedingt die Größe des Anodenstromes. Ist die Meßspannung Null, so hat die Steuerspannung StSp gemäß Fig. 2 b eine solche Phasenlage gegenüber der Anodenspannung ASp, daß der Ankerstrom des Leonardgenerators Null ist. Hat indessen die Steuerspannung gemäß Fig. 2 c gegenüber der Anodenspannung ASp die durch den Wellenzug a angedeutete Phasenverschiebung, so fließt in dem Strompfad 9 ein Strom entsprechend der schraffierten Fläche a; in dem Strompfad io fließt kein Strom, d. h. die Erregung wird im wesentlichen von der Feldwicklung i i aufgebracht. Umgekehrt ist bei der Phasenlage ß der am Gitter des Entladungsgefäßes 7 liegenden Steuerspannung gemäß Fig. 2 d die schraffierte Fläche b wirksam, so daß hinsichtlich der Ströme in den Pfadeng und io bzw. Feldwicklungen i i und 12 umgekehrte Verhältnisse vorliegen.
• Ein besonderer Leonardgenerator kommt dann in Fortfall, wenn gemäß Fig.3 der Kalanderwalzenverstellmotor 13 mit abschaltbaren Erregerwicklungen 1q., 1q.' versehen ist und der Anodenstrom unmittelbar über den Anker des Motors 13 fließt. In diesem Falle liegen statt der Wicklungen ii und i2 in den beiden Pfaden 9 und io Relais 15 und 16, die die Feldwicklungen 1q. und 15 je nach der Stärke der die Pfade 9 und io durchfließenden Ströme an ihre Gleichstromquelle legen oder von; ihr abschalten. An Stelle einer Doppelwicklung kann auch eine normale Feldwicklung vorhanden sein, deren Polung durch die Relais 15, 16 bewirkt wird. Es findet also gleichzeitig mit dem veränderlichen Ankerstrom des Motors 13 eine Änderung der Richtung des Erregerfeldes statt. Auch hier ist wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i der den Verstellmotor beeinflussende Strom stetig veränderlich, und die Zustellgeschwindigkeit ist von der auszugleichenden Maßabweichung des Walzgutes abhängig.
• Bei der Anordnung nach Fig. q. a ist unterstellt, daß der Ankerstrom des Verstellmotors konstant ist, daß dafür aber die Zeitdauer, während der dieser Strom bei einer auszuregelnden Maßabweichung fließt, in festem Verhältnis zur Maßabweichung veränderlich ist. In diesem Falle ist in dem Anodenstromkreis ein Widerstand 18 vorgesehen, zu dem ein Kondensator 17 parallel geschaltet werden kann, so daß er sich auf die durch den Anodenstrom bedingte Spannung auflädt. Durch einen Schalter i9 kann dieser Kondensator über ein Relais 2o entladen werden, dessen Haltezeit somit von der Anodenstromstärke abhängt. Relais 2o schließt bei seinem Anzug den Schalter 21, der den Verstellmotor einschaltet. Die Einschaltzeit hängt somit von der Entladungszeit des Kondensators 17 ab und ist durch den Strom in 18 bestimmt und durch die Steuerspannung gegeben. Der Schalter i9 wird analog der Ausführung in Fig. i oder 2 durch ein Zeitrelais gesteuert. Die Drehrichtung des Verstellmotors erfolgt in der Art nach Fig: 3 durch die in Fig. q. a gestrichelt eingezeichneten Relais 15 und 16.
• Eine etwas abgeänderte Schaltung zeigt Fig. q.b. Wird bei dieser Anordnung durch das nicht dargestellte Zeitrelais der Schalter i9 geschlossen, so spricht das Relais 2o an, schließt seinen Arbeitskontakt a und öffnet den Ruhekontakt r. Dadurch wird es über diesen Kontakt a an den Kondensator 17 gelegt, der sich über das Relais 2o entlädt. Das Relais 2o schließt bei seinem Anzug den in dieser Figur nicht besonders dargestellten Schalter 21 (s. Fig. q.a), der den Stromkreis des Verstellmotors 13 schließt. Auch bei dieser Anordnung können entsprechend Fig. 4a Relais 15, 16 vorgesehen sein, die entsprechend der Richtung des Anodenstromes wirksam werden und die Feldwicklung des Stellmotors schalten.
• Das bei den Schaltungen nach den Fig. q. a und q.b anzuordnende Zeitrelais bewirkt in gleicher Weise wie bei den Anordnungen nach Fig. i und 3, daß bei Maßabweichungen von nur geringfügiger Ausdehnung der Regelvorgang unterbleibt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Selbsttätige elektrische Regeleinrichtung, bei der die in eine Wechselspannung umgewandelte Meßgröße über einen Kraftschalter auf das Stellglied wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftschalter ein Dampf- oder Gasentladungsgefäß dient, auf dessen Gitter eine Spannung einwirkt, die die Resultierende aus der Meßspannung und einer ihr überlagerten, um 9o° phasenverschobenen Hilfsspannung ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der über zwei Pfade geführte gleichgerichtete Anodenstrom des Entladungsgefäßes in Abhängigkeit von der Phasenlage der am Gitter liegenden Steuerspannung in jedem dieser Pfade mit verschiedenem Mittelwert fließt.
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenstrom über die Feldwicklungen eines Leonardgenerators fließt, dessen Ankerstrom das Stellglied speist. q..
4. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenstrom über den Anker eines als Stellglied dienenden Stellmotors fließt und daß in jedem Pfad ein Schaltrelais liegt, das entsprechend dem über es fließenden Stromanteil je eine Hälfte der Feldwicklung des Motors ein- oder ausschaltet.
5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis q., dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenstrom über ein mit drei Arbeitsphasen wirkendes Verzögerungsrelais geführt ist, das nach Einfall eines Kommandos zunächst mit feststehender Verzögerungszeit den Anodenkreis schließt, dann den Stromkreis eine gewisse Zeit geschlossen hält, danach für eine gewisse Zeit öffnet.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der das Verzögerungsrelais einschaltende erste Impuls von der auf das Gitter des Entladungsgefäßes einwirkenden Steuerspannung abgeleitet ist.
7. 7. Abänderung der Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Anodenstromkreis des Entladungsgefäßes ein Kondensator liegt, der sich über ein Relais entlädt, dessen Abfallzeit in festem Verhältnis zum Anodenstrom steht und das somit den Ankerstromkreis des Verstellmotors mit einer bestimmten, zur auf das Entladungsgefäß wirkenden Steuerspannung in fester Beziehung stehenden Zeitdauer schließt. B. Anwendung der Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7 für ein Walzwerk, insbesondere Gummiwalzwerk, zur stetigen Regelung des den Kalanderwalzenverstellmotor beeinflussenden Stromes. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 629 121, 676 986; USA.-Patentschrift Nr. 1 844 704.