DE901206C

DE901206C - Device for regulating electrical or electrically reproducible quantities

Info

Publication number: DE901206C
Application number: DES11103D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alwin Borchers
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1943-04-01
Filing date: 1943-04-01
Publication date: 1954-01-07

Description

Einrichtung zur Regelung elektrischer bzw. elektrisch abbildbarer Größen Die Erfindung :bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung elektrischer bzw. elektrisch ä'bbild'-barer Größen. So kann es sich beispielsweise darum handeln., die Spannung einer elektrischen Maschine auf einen bestimmten Wert einzuregeln oder eine konstante Spannung der Maschine audrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck wird der Istwert der zu regelnden Größe mit einem Sollwert in einer Vergleichseinrichtung verglichen. In Abhängigkeit von dem Unterschied der Vergleichsgrößen wird dann die Regelung vorgenommen.Device for regulating electrical or electrically mappable Sizes The invention: relates to a device for regulating electrical or electrically reproducible sizes. For example, it can be., to regulate the voltage of an electrical machine to a certain value or to maintain a constant tension in the machine. For this purpose, the Actual value of the variable to be controlled with a nominal value in a comparison device compared. Depending on the difference between the comparison variables, the Regulation made.

Bei .der den Gegenstand der Erfindung bildenden Einrichtung wird erfindungsgemüß .der Istwert der zu regelnden Größe mit einem Sollwert in einem elektrischen Getriebe mit in Abhängigkeit von den Vergleichsgrößen regelbaren. Felderregern und mit über magnetische Leitkörper mit den Felderregern im Eingriff stehenden Induktionskörpern verglichen und das Regelglied, durch das Getriebe in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen Istwert und Sollwert der zu regelnden Größe verstellt.In .der forming the subject of the invention device is according to the invention .the actual value of the variable to be controlled with a setpoint in an electric gear with adjustable depending on the comparison values. Field exciters and with over Magnetic guide bodies with the induction bodies engaged with the field exciters compared and the control element, through the transmission depending on the difference adjusted between the actual value and the setpoint of the variable to be controlled.

Ein wesentlicher Vorteil des Getriebes besteht in seinem hohen Wirkungsgrad neben den Vorteilen einer geringen Zeitkonstante und- eines. namentlich für empfindliche Steuereinrichtungen, wie sie beispielsweise in Luftfahrzeugen eingesetzt sind, besonders günstigen weichen Laufes.A major advantage of the transmission is its high level of efficiency in addition to the advantages of a low time constant and one thing. especially for sensitive people Control devices, such as those used, for example, in aircraft, especially favorable smooth running.

Das, Wesen der Erfindung ist im folgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungs.beispieles für die Spannungskonstantregelurig einer elektrischen Maschine näher erläutert.The essence of the invention is in the following with reference to the in the drawing illustrated exemplary embodiment for the constant voltage regulating one electric machine explained in more detail.

Die Spannung der Maschine i wird hier durch Regelung der Erregung 2 geregelt. Die Reglelung erfolgt mit Hilfe einer Potentiometeranordnung 3, an die die Erregung 2, in Mittel,punktschaltung angeschlossen ist. Die Maschinenspannung wird: an den Bürsten q. abgenommen und über einen Widerstand 5 der Vergleichseinrichtung zugeführt und in dieser Einrichtung .mit der Normalspannung eines Vergleichskreises 6, .der einen Widerstand 7 enthält, verglichen. Die Vergleichseinrichtung enthält ein Getriebe 8, dessen Antriebswelle g auf ein Regelglied io arbeitet, das hier durch den verstellbaren Schleifkontakt der Potentiometeranordnung 3 gebildet wird.The voltage of the machine i is here by regulating the excitation 2 regulated. The regulation takes place with the help of a potentiometer arrangement 3 to which the excitation 2, is connected in the center point circuit. The machine voltage becomes: on the brushes q. removed and via a resistor 5 of the comparison device and in this device .with the normal voltage of a comparison circuit 6, which contains a resistor 7, compared. The comparison device contains a transmission 8, the drive shaft g works on a control element io, which is here is formed by the adjustable sliding contact of the potentiometer arrangement 3.

Das Getriebe 8 enthält einen Induktionskörper ri, der mit zwei Felderregern 12, 13 über magnetische Leitkörper 1q., 15 bzw. r6, 17 im Eingriff steht. Der Induktionskörper, i i ist als trommeliförmiger Läufer ausgebildet, der eine Kurzschlußwicklung nach Art eines Käfigankers besitzt. Die Stäbe i& .der Wicklung sind in den feromagnetischen Läuferkörper eingebettet.The gear 8 contains an induction body ri with two field exciters 12, 13 is in engagement via magnetic guide bodies 1q., 15 and r6, 17, respectively. The induction body, i i is designed as a drum-shaped rotor with a short-circuit winding Has kind of a cage anchor. The bars i &. Of the winding are in the ferromagnetic Runner body embedded.

Die Felderreger 12., 13 sind als zweipolige Elektromagnete mit je einer Erregerwicklung i9, 2o ausgebildet. Die Kerne dieser Magnete besitzen ausgeprägte Pole und können aus massiven ferromagnetischem Stoff 'bestehen oder aus geschichteten Blechen aufgebaut-sein. Die Felderreger sind mittels Wellen 21, 22 in ortsfesten Lagern 2.3, 2s¢ gelagert. Auf den Wellen 21, 22 sind Schleifringe z5, 26 für die Stromzuführung zu den Erregerwicklungeni9, 2o befestigt. Weiterhin ist mit den Wellen 21, 22 je ein Zahnrad 27, z-8 verbunden, die beide mit einem. Zahnrad 29, das. .die Antriebswelle treibt, im Eingriff stehen.The field exciter 12, 13 are as two-pole electromagnets with each an excitation winding i9, 2o formed. The cores of these magnets have pronounced Poles and can consist of solid ferromagnetic material or of layered ones Sheet metal to be built up. The field exciters are stationary by means of shafts 21, 22 Store 2.3, 2s ¢ stored. On the shafts 21, 22 are slip rings z5, 26 for the Power supply to the exciter windingsi9, 2o attached. Continue with the waves 21, 22 each have a gear 27, z-8 connected, both with a. Gear 29, the.. The Drive shaft drives, are in engagement.

Die Felderreger und der Induktionskörper stehen über die aus ferramagnetischem Stoff aufgebauten Leitkörper, die in ortsfesten, in der Zeichnung nicht .dargestellten Lagern. .gelagert sind, magnetschlüssig miteinander im Einsgriff. Um den von .dien Felderregern 12, 13 ausgehenden magnetischen Fluß in dem Induktionskörper i i voll zur Wirkung zu bringen, sind die Leitkörper derart ausgelegt, saß bei ihnen Ein- und Austrittsflächen für den magnetischen Fluß. in: gleicher Größe wie bei dien # Felderregern vorhanden sind. Die Leitkörper, umschließen konzentrisch die Felderreger nahezu ganz und den Induktionskörper auf einem. Teil seines Umfanges. Dabei ist der Luftspalt zwischen Felderreger bzw. Induktionskörper und den Leitkörpern sehr klein. Die Leitkörper sind' mittelis nichtmagnetischer Zwischenschichten 30, 31 bzw. 32, 33 in Teilkörper unterteilt, wodurch erreicht ist, saß der Fluß mit im wesentlichen konstanter Liniendichte durch die Leitkörper hindurchtritt.The field exciter and the induction body are above those made of ferramagnetic Substance-built guide bodies, which are not in the drawing. Represented in stationary To store. .Bearing are magnetically locked with one another. To that of .dien Field exciters 12, 13 outgoing magnetic flux in the induction body i i full to bring them into effect, the guide bodies are designed in such a way that they and exit surfaces for the magnetic flux. in: same size as dien # Field pathogens are present. The guide bodies enclose the field exciters concentrically almost entirely and the induction body on one. Part of its scope. It is the air gap between the field exciter or induction body and the guide bodies is very high small. The guide bodies are 'by means of non-magnetic intermediate layers 30, 31 or 32, 33 subdivided into partial bodies, whereby the river sat with im essential constant line density passes through the guide body.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Die Erregerwicklungen 19, 2o der beiden Fel.d!-erreger 12, 1(3 liegen in Differenzschaltung an der Maschinenspannung und der Vergleichsspannung. Bei Abweichungen der Maschinenspannung von der Vergleichsspannung wird je mach dem Sinn .der Abweichurig die eine oder die andere Erregerwicklung erregt. Der von dem: Felderreger ausgehende Fluß durchsetzt über die Leibkörper den Induktionskörper, der dauernd umläuft und, in dein. eine Rotations-EMK erzeugt wird. In der Kurzschlußwicklung des Läufers entstehen dadurch Ströme, die von der Stärke der Erregung .der Felderreger und. von der Relativgeschwindigkeit zwischen Induktionskörper und Felderreger abhängig sind: Aus der Wechselwirkung zwischen den Läuferströmen und dem Erregerfluß entsteht ein Drehmoment, durch welches der erregte Felderreger in Umdrehung versetzt wird. Da dass, zur Verstellung des Regelgliedes erforderliche Drehmoment vielfach nicht groß ist, erfolgt die Verstellung .des Regelgliedes sehr rasch. Das Erregerfeld, kann sehr gering sein, so saß schon sehr kleine Abweichungen von dem vorgegebenen Sollwert genügen, um eine sichere und rasche Regelung durchzuführen.The mode of operation of the arrangement is as follows: The excitation windings 19, 2o of the two field exciters 12, 1 (3 are connected to the machine voltage in a differential circuit and the equivalent stress. If the machine voltage deviates from the reference voltage depending on the sense. the deviant one or the other excitation winding excited. The flow emanating from the field exciter permeates the body the induction body, which is constantly revolving and, in your. a rotational emf is generated will. This creates currents in the short-circuit winding of the rotor that are fed by the Strength of excitation .the field exciter and. on the relative speed between Induction body and field exciter are dependent: From the interaction between the rotor currents and the excitation flux creates a torque through which the excited field exciter is set in rotation. Since that, to adjust the control element The required torque is often not great, the adjustment of the control element takes place very quickly. The excitation field can be very small, so there were already very small deviations from the specified setpoint are sufficient to carry out reliable and rapid regulation.

In analoger Weise wie bei :dem vorlieschriebenen Ausführungsbeispiel die Spannung können andere elektrische Größen geregelt werden. So kann z. B. die Frequenz einer elektrischen Maschine .durch Regelung der Antriebsenergie des! Maschinenantriebes geregelt werden. Handelt es sich um die Regelung der Drehzahl einer Maschine, so .kann ein Tachometerdynamo vorgesehen sein, der eine der Drehzahl verhältige Spannung erzeugt, die dann ihrerseits mit einer einer erwünschten Drehzahl entsprechenden Normalspannung verglichen wird.In a manner analogous to: the previously described embodiment the voltage can be controlled by other electrical quantities. So z. B. the Frequency of an electrical machine by regulating the drive energy of the! Machine drive be managed. If it is a question of regulating the speed of a machine, then . A tachometer dynamo can be provided, the voltage related to the speed generated, which in turn corresponds to a desired speed Normal stress is compared.

Beim Ausführungsbeispiel ist der Induktionskörper mit dem dauernd laufenden Antrieb gekuppelt. Statt sdessen können die Felderreger dauernd angetrieben sein, während =der Induktionskörper mit der Abtriebswelle gekuppelt ist. An Stelle des Zahnradgetriebes 27, 28, 29. kann ein in ähnlicher Weise wie das Getriebe 8 ausgebildetes elektrisches Getriebe vorgesehen sein, durchs welches das Regelglied verstellt wird.In the exemplary embodiment, the induction body is permanent with the running drive coupled. Instead, the field exciters can be driven continuously while = the induction body is coupled to the output shaft. Instead of of the gear transmission 27, 28, 29. can be carried out in a manner similar to that of the transmission 8 trained electrical transmission be provided, through which the control member is adjusted.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for regulation, electrical or electrical The actual value of the variable to be controlled was marked with a setpoint value in an electric transmission with depending on the comparison variable controllable field exciters and with magnetic guide bodies with the field exciters compared induction bodies in engagement and .the control element by the Gearbox depending on your difference between actual value and solhvert of to be regulated is set.

2. Device according to claim i, characterized in that .that .the field exciter in the manner of two-pole or multi-pole armature with adjustable Field excitation are formed, the anchors being pronounced or by means of Widklunbolern have educated poles. can.

3. Device according to claim i, characterized in that that .The induction body is designed in the manner of a cage armature with a short-circuit winding are. q .. Device according to one of claims i to 3, characterized in that that the magnetic guide bodies are divided magnetically such that the magnetic Flow between field exciter and induction body over the entire cross-section of the guide body has essentially the same line density.