DE922603C

DE922603C - Folgebewegungssteuerung

Info

Publication number: DE922603C
Application number: DES16543D
Authority: DE
Inventors: Erich Pergande
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-12-24
Filing date: 1941-12-24
Publication date: 1955-01-20

Description

Folgebewegungssteuerung Unter einer Folgebewegungsstcuerung wird bekanntlich eine Steuerung, insbesondere eine Fernsteuerung verstanden, bei der ein (durch einen Motor einzustellender Gegenstand einer nach Größe und Richtung .durch einen Geber vorgegebenen Bewegung folgt. Ist die Einstellgenauigkeit nur verhältnismäßig gering, so werden häufig sogenannte Koaztaktsteuerungen verwendet, die gegebenenfalls auch mit zwei Geschwindigleeitsstufen betrieben werden. Die Einstellgeschwindigkeit ist hierbei also höchstens in zwei Stufen veränderbar und, bleibt daher innerhalb großer Einstellbereiche unabhängig von der Größe einer etwaigen Fehlstellung zwischen Geber und einzustellendem Gegenstand konstant. Nun sind zwar auch Steuerungen bekannt, bei denen die Einstellgeschwindigkeit der Größe dieser Fehlstellung verhältig ist. Hierzu werden meist Steuerungen verwendet, id-eren Regelorgan aus einer Schaltung von gittergesteuerten Gas- und Dampfentladungsgefäßen bestehen, also einen verhältnismäßig großen Aufwand benötigen..
Die Erfindung betrifft eine Folgebewegungssiteuerung unter Zuhilfenahme eines Wechselstrommotors für den Antrieb des einzustellenden. Gegenstandes, der im Ständer vier symmetrisch verteilte oder zwei um 90° gegeneinander versetzte Feldwicklungen aufweist, von @dcnen zwei diametral gegenüberliegende Verbindungspunkte der Feldwicklungen oder eine Feldwicklung mit einer Grundwechselspannunggespeist werden. Erfindungsgemäß wird den beiden: anderen diametral gegenüberliegenden Verbindungspunkten eine in Abhängigkeit von der Fehlstellung zwischen vorgegefbener Bewegung und Folgebewegung phasenveränderliche oder der anderen Feldwicklung in an sich;bekannter Weise eine entsprechend aamplitudenveränderliche Wechselspannung zugeführt.
Hierbei stützen sich diese Verbindungspunkte der Feldwicklungen oder diese Feldwicklung über Transformatoren, auf das die Grundwechselspannung liedernde Netz gleichphasig rnit letzterer derart .ab, daß der Einstellmotor Nebenschlußcharakter erhält. Bei. der Verwendung eines Wechselstrommotors mit zwei um gd°, gegeneinander versetzten Feldwicklungen wird infolge der Phasengleichheit der beiden, die Feldwicklungen beeinflussenden Spannungen aber gerade der Nebenschlußcharakter des Wechselstrommotors und damit seine Belastungsunabhängigkeit erhalten. Der Einstellmotor arbeitet bei dieser Steuerung also ebenfalls mit einer Drehzahl, die der Größe der Feldstellung verhältig ist. Die ganze Steuerung ist einfach aufgebaut, zeichnet sich durch große Einstellgenauigkeit aus und benötigt zum Betriebe nur ein Wechselstromnetz.
An sich ist bereits ein Drehfeld- oder Wechselfeldfernzeiger bekannt, bei dem der EmpfängerläufeT mit einer äußeren Kraftquelle mechanisch gekuppelt ist, die aus einem Zweiphaseninduktionsmotor besteht, der zwei um go° gegeneinander versetzte Feldwicklungen aufweist. Die eine Phasenwicklung des Induktionsmotors ist hierbei an ein Wechselstromnetz angeschlossen, während der anderen Phase ein Wechselstrom zugeführt wird, der durch das im Empfänger induzierte Dreh-oder Wechselfeld erzeugt wird. Gegenüber dieser bekannten Einrichtung wird die Erfindung darin gesehen, daß zu der Verwendung eines zwei um go0 gegeneinander versetzte Feldwicklungen aufweisenden Wechselstrommotors noch weitere, sehr wesentliche Merkmale hinzukommen, die zusammen erst die erfindungsgemäße Folgebewegungssteuerung ausmachen.
Es sind weiterhin Einrichtungen zur Steuerung von Drehfeldmotoren bekannt, bei denen Drehfeldmotoren Verwendung finden, die zwei um go° gegeneinander versetzte Wicklungen aufweisen. Hierbei ist dafür gesorgt, daß die in der einen Wicklung vorhandene Hauptspannung und die in der anderen Wicklung vorhandene Hilfsspannung um go° in der Phase gegeneinander verschoben sind. Eine Abstützung der die Hilfsspannung führenden; Wicklung auf das die Hauptspannung liefernde Netz kann hierbei aber schon deshalb nicht erfolgen, weil die der Hilfswicklung vorgeschaltete Verstärkerröhre eine Ventilwirkung besitzt. Der Drehfeldmotor hat daher bei diesen bekannten Einrichtungen auch immer Reihenschlußcha(rakter und ist belastungsabhängig.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung damgestellt. Es zeigt Fig. i eine WechselstromsteueTung, bei der dem Motor eine phasenveränderliche Spannung zugeführt wird und Fig. 2 eine Wechselstromsteuerung;, bei der dem Motor eine amplitudenveränderliche Spannung zugeführt wird. Ein Wechselstrommotor i trägt auf dem Ständer eine symmetrisch verteilte Vierphasenwicklung 2, 3, 4, 5 und auf dem Läufer eine Dreiphasenwicklung 6. Die drei Phasen der Läuferwicklung 6 werden z. B. mit Hilfe eines BelastungsTinges 7 symmetrisch belastet. An den beiden -diametral gegenüberliegenden Verbindungspunkten 8 und g erhält der Wechselstrommotor i aus einem Wechselstromnetz io eine Grunderregung. An die beiden anderen diametral gegenüberliegenden Verbindungspunkte i i und 12 sind Leitungen 13, 14 angeschlossen, über die dem Ständer des Wechselstrommotors i eine Wechselspannung konstanter Größe und veränderlicher Phase zugeführt wird.
Bei Folgehewegungssteuerungen findet in der Regel ein Stellungsvergleichssystem Verwendung, von dem in der Fig. i nur der Rückmeldegeber 15 dargestellt .ist. Dieser Rückmeldegeber 15 besitzt auf dem Ständer eine symmetrisch verteilte Vierphasenwicklung und auf dem mit dem Wechselstrommotor i gekuppelten Läufer eine Dreiphasenwicklung, die elektrisch mit einer ebensolchen Wicklung eines nicht mit dargestellten Gebers zusammenarbeitet. Beim Auftreten eines Stellungsunterschiedes zwischen Geber und Rückmeldegeber 15 tritt an den Brückenpunkten des letzteren eine Wechselspannung auf, deren Amplitude ein Maß für die Größe .des aufgetretenen Wegfehlers darstellt. Diese Wegfehlerspannung wird einem Regelorgan 16 zugeführt, welches aus einem normalen Hochvakuumverstärker oder auch aus einem sogenannten Magnetverstärker besteht.
Um den Wechselstrommotor i in einer Steuerung betreiben zu können, muß diese Amplitudenregelung bei dem gewählten Beispiel in eine Phasenregelung umgewandelt werden. Diese Umwandlung geschieht durch die Zusammenschaltung eines Drehtransformators 17 mit einem Netztransformator 18. Der Drehtransformator 17 besitzt eine symmetrisch verteilte Vierphasenwicklung ig. An den beiden diametral gegenüberliegenden Punkten 2o und 21 der Vierphasenwicklung ig sind die beiden Leitungen 13 und 14 angeschlossen. Der Läufer des Drehtransformators 17 trägt eine Dreiphasenwicklung 22 mit den Anschlußklemmen 23, 24 und 25. Die Primärwicklung 26 des Transformators 18 ist an das Netz io angeschlossen, welches gleichzeitig auch die Grunderregung für den Wechselstrommotor i liefert. Die Sekundärwicklung 27 des Netztransformators 18 ist mit den beiden Klemmen 23 und 24 der Läufer-(Eingangs-)Wicklung 22 des Drehtransformators 17 verbunden. Die dritte Klemme 25 der Eingangswicklung 22 des Drehtransformators 17 sowie die Mitte 28 der Sekundärwicklung 27 des Netztransformators 18 erhalten vom Regelorgan 16 eine um go'°' gegenüber der Phase des Netzes io verschobene, in der Amplitude geregelte Spannung.
Der Läufer des Drehtransformators- 17 muß zur Durchführung der Steuerung so eingestellt werden, daß bei nicht beaufschlagtem Regelorgan, d. h. bei der Wegfehlerspannung Null, die Spannung an den Klemmen il und 12 der Stände.rwicklung des Wechselstrommotors i ein Maximum ist. In dieser Stellung wird der Läufer des Drehtransformators 17 festgesetzt. Die Verbindungsleitungen 13 und i4 führen demzufolge eine Spannung, die phasengleich ist mit der Grundwechselspannung, und der Läufer 6 des Wechselstrommotors i bleibt stehen. Dies ist auch der Fall, wenn der Läufer 6 angeworfen wird, weil hierdurch keine Feldverschiebung auftreten kann. Beim Vorhandensein einer Wegfeh:lerspannung wird die vom Drehtransformator 17 gelieferte Spannung in ihrer Phase gegenüber der Phase der Grundwechselspannung verschoben, und der Läufer 6 des Wechselstrommotors i beginnt zu laufen. Der Läufer 6 nimmt hierbei eine Drehzahl an, die in weiten Grenzen dem Pha..senverschiebungswinkel zwischen der Grundwechselspannung und der Drehtransformatorspannung verhältig ist. Infolge der Abstützung der Punkte i i und 12 der Ständerwicklungen des Wechselstrommotors i über den Drehtransformator 17 und den Transformator 18 auf das Netz besitzt der Motor i Nebenschlußcharakter. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß bei einer Umkehr des Vorzeichens der Wegfehlerspannung auch eine Umkehr der Drehrichtung des Wechselstrommotors i stattfindet. .
An Stelle eines Läufers mit symmetrisch belasteter Dreiphasenwicklung kann auch ein Ku.rzschlußläufer Verwendung finden.
Falls die Justierung des Drehtransformators vermieden werden soll, kann unter Anwendung einer Amplitudenregelung eine erfindungsgemäße Folgebewegungssteuerung auch unter Zuhilfenahme einer Schaltung nach Fig. 2 durchgeführt werden. Der Wechselstrommotor i besitzt in diesem Falle im Ständer zwei um gö°' gegeneinander versetzte Feldwicklungen 29 und 30, von denen die Wicklung 2g unmittelbar an das Wechselstromnetz io angeschlossen ist. Der Läufer des :Motors i ist nicht mit dargestellt, er kann ebenfalls, wieder mit einer symmetrisch belasteten Dreiphasenwicklung versehen oder aber als Kurzschlußläufer ausgebildet sein. Die vom Rückmeldegeber 15 gelieferte Wegfehlerspannung wird ebenfalls wieder einem Regelorgan 16 zugeführt, welches im Ausführungsbeispiel als Verstärker (Gegentaktverstärker) angenommen ist. Für die Speisung des Verstärkers 16 ist ein an das Netz io angeschlossener Speisetransformator 31 vorgesehen, von dem nur die Primärwicklung 32 mit dargestellt ist. Der Ausgangstransformator 33 des Verstärkers 16 trägt die beiden Primärwicklungen 34 und 35 sowie die Sekundärwicklung 36, die die Feldwicklung 30 des Wechselstrommotors i speist. Der Ausgangstransformator 33 trägt auf seinen Außenschenkeln noch Wicklungen 37 und 38, deren eine Enden an das Netz io angeschlossen und deren: andere Enden miteinander verbunden sind. über die Primärwicklungen 37 und 38 ist die Feldwicklung 30 auf das Netz io abgestützt, so daß auch in diesem Falle der Wechselstrommotor i wieder Nebenschlußcharakter erhält. Die Verbindungsleitung der beiden nicht an das Netz io angeschlossenen Enden der Wicklungen 37 und 38 hat zur Schaffung einer Netzmitte eine Anzapfung 39 erhalten, die über einen einstellbaren Widerstand 40 mit der Mitte 41 der Primärwicklung 32 des Speisetransformators 31 verbunden ist. Mit Hilfe des Widerstandes 40 kann der Dämpfungsgra-d der Steuerung eingestellt werden.
Beträgt die Wegfehlerspannung Null, so führt die Sekundärwicklung 36 .des Ausgangstransformators 33 und damit auch die Feldwicklung 30 des Wechselstrommotors i keine Spannung, und letzterer bleibt in Ruhe. Beim Auftreten einer Wegfehlerspannung werden dagegen die Wicklungen 36 und 30 spannungsführend, und der Wechselstrommotor i beginnt zu laufen. Sein Läufer nimmt hierbei eine Drehzahl an, die in weiten Grenzen der Amplitude der Wegfehlerspannung verhältig ist. Auch hierbei kehrt der Läufer bei einer Änderung des Vorzeichens der Fehlerspannung seine Drehrichtung um.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Folgebewegungssteuerung unter Zuhilfenahme eines Wech.selstrommotors für den Antrieb des einzustellenden Gegenstandes, der im Ständer vier symmetrisch verteilte oder zwei um go° gegeneinander versetzteFeldwicklungen aufweist, von denen zwei diametral gegenüberliegende Verbindungspunkte der Feldwicklungen oder eine Feldwicklung mit einer Grundwechselspannung gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden anderen diametral gegenüberliegenden Verbindungspunkten eine in Abhängigkeit von der Fehlerspannung zwischen vorgegebener Bewegung und Folgebewegung phasenveränderliche oder der anderen Feldwicklung in an sich bekannter Weise eine entsprechend amplitudenveränderliche Wechselspannung zugeführt wird und -sich diese Verbindungspunkte der Feldwicklungen oder diese Feldwicklung über Transformatoren. auf das die Grundwechselspannung liefernde Netz gleichphasig mit letzterer derart abstützen, daß der Wechselstrommotor Nebenschlußcharakter erhält.
2. Folgebewegungssteüerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der phasenveränderlichen Wechselspannung über einen Drehtransformator erfolgt, der mit einem Netztransformator zusammengeschaltet ist, der an das die Grundwechselspannung des Motors liefernde Netz angeschlossen ist.
3. Fol.gebewegungssteuerung nachAnspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer des Drehtransformators eine symmetrisch verteilte und an zwei diametral gegenüberliegenden nach außen geführte Stän@derwicklungen und eine dreiph,as.ig ausgebildete Läuferwicklung besitzt, von der zwei Klemmen mit der Sekundärseite des Netztransformators verbunden sind, während ihre dritte Klemme sowie die Mitte der Sekundärseite des Netztransformators mit dem Ausgang eines Regelorgans verbunden sind.
4. Folge@bewegungssteuerung nachAnspruchr bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer des Drehtransformators in einer Stellung festgesetzt ist, in der die Spannung an den mit dem Drehtransformator verbundenen Klemmen der Ständerwicklung des Wechselstronimotors bei der Wegfehlerspannung Null ein Maximum ist.
5. Folgabewegungssteuerung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan. beim Vorhandensein einer Wegfehlerspannung eine gegenüber der Grundwechselspannung phasenverschobene Spannung abgibt, deren Amplitude von der Größe der Wegfehlerspannung eines Stellungsvergleichssystems abhängig ist.
6.Folgebewegungssteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese Phasenverschiebung go° beträgt.
7. Folgebewegungssteuerung nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der amplitudenveränderlichen Wechselspannung über einen dreischenkligen Ausgangstransformator des Regelorgans erfolgt, -dessen Seitenschenkel Wicklungen tragen, deren eine Enden mit dem die Grundwechselspannung liefernden Netz, und deren andere Enden miteinander verbunden sind. B. Folgebewegungssteuerung nachAnspruch i und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung der beiden miteinander verbundenen. Enden der auf den Seitenschenkeln des Ausgangstransformators angeordneten Wicklungen eine Anzapfung erhält, die über einen einstellbaren Widerstand mit der Mitte der Primärwicklung des Speisetransformators für das Regelorgan in Verbindung steht. g. Folgebewegungssteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuferdes Wechselstrommotors :eine dreiphasig ausgebildete symmetrisch belastete Wicklung trägt. io. Folgebewegungs,steuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, @daß der Läufer des Wechselstrommotors als Kurzschlußläufer ausgebildet ist.