DE926972C

DE926972C - Electric controller for a single-phase repulsion motor

Info

Publication number: DE926972C
Application number: DEN354D
Authority: DE
Original assignee: Niles Bement Pond Co
Current assignee: Niles Bement Pond Co
Priority date: 1941-02-12
Filing date: 1941-02-12
Publication date: 1955-04-28

Description

Elektrischer Regler für einen Einphasen-Repulsionsmotor Es ist ein elektrischer Regler für einen Repulsionsmotor bekannt, in dessen Ankerstromkreis ein durch eine gittergesteuerte Röhrenanordnung steuerbarer veränderlicher Widerstand liegt. Ein mit dem Repulsionsmotor gekuppelter Tachometerdvnamo beeinflußt den Eingangskreis der Röhrenanordnung.Electric regulator for a single-phase repulsion motor It is a Known electrical controller for a repulsion motor, in its armature circuit a variable resistor controllable by a grid controlled tube arrangement lies. A speedometer dvnamo coupled with the repulsion motor influences the input circuit the tube assembly.

Auch die Erfindung bezieht sich auf einen derartigen elektrischen Regler. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Ankerstromkreis, insbesondere über einen Transformator, eine gasgefüllte Röhre in Reihe geschaltet ist, deren Gitter eine netzfrequenteWechselspannung und eine von der Tachometermaschine stammende Gleichspannung zugeführt wird, die in Abhängigkeit von ihrer Größe denjenigen Zeitpunkt der positiven Halbwelle der Anodenspannung beeinflußt, an welchem die Röhre zündet.The invention also relates to such an electrical one Regulator. It is characterized in that in the armature circuit, in particular A gas-filled tube is connected in series via a transformer, whose Grid a mains frequency alternating voltage and one coming from the tachometer machine DC voltage is supplied which, depending on its size, that point in time the positive half-wave of the anode voltage at which the tube ignites.

Im Gegensatz hierzu handelt es sich bei der Röhrenanordnung des bekannten elektrischen Reglers um Vakuumröhren, welche eine Gleichstromvormagnetisierung der den veränderlichen Widerstand bildenden Wicklung mittels einer Gleichstromspule steuern und auf diese Weise den regelbaren Widerstand im Ankerstromkreis des Motors nach Bedarf verändern.In contrast to this, the tube arrangement is of the known type electric regulator around vacuum tubes, which have a direct current bias of the the variable resistance winding by means of a DC coil control and in this way the controllable resistance in the armature circuit of the motor change as needed.

Der durch die Erfindung der bekannten Anordnung gegenüber erzielte Fortschritt liegt in einer wesentlichen Vereinfachung der Schaltung und in einer größeren Steilheit der Regelkennlinie. Denn an die Stelle mehrerer Vakuumröhren tritt eine einzige gasgefüllte Röhre, und eine sehr geringe Geschwindigkeitsänderung ergibt eine sehr enhehliche Beeinflussung des Anodenstromes und mithin eine sehr hohe Regelempfindlfichkeit.The opposite achieved by the invention of the known arrangement Progress lies in a substantial simplification of the circuit and in one greater steepness of the control characteristic. Because instead of several vacuum tubes occurs a single gas-filled tube, and a very small one Speed change results in a very significant influence on the anode current and therefore a very high control sensitivity.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen wiedergegeben. In diesen zeigt Fig. i ein Schaltschema des elektrischen Reglers, Fig. 2 Kennlinien des Anodenstromes und der Gitterspannung der gasgefüllten Röhre und Fig. 3 Kennlinien des mit dem Regler versehenen Repulsionsmotors. '-Die Feldwicklung 9 des Repulsionsmotors ist an das Wechselstromnetz i i angeschlossen. Der in der! Wicklungen des Ankers io induzierte Strom verläuft durch die Bürsten 12 und durch eine mit diesen in Reihe geschaltete Eingangswicklung eines Transformators 13. Die an dieser Eingangswicklung entstehende Spannung hat dieselbe Frequenz wie die Netzspannung, unabhängig -von der Geschwindigkeit des Motors. Die Phase dieser Wechselspannung steht in einer bestimmten Beziehung zur Phase der Netzspannung.A preferred embodiment of the invention is shown in the drawings reproduced. In these Fig. I shows a circuit diagram of the electrical controller, Fig. 2 characteristics of the anode current and the grid voltage of the gas-filled tube and FIG. 3 shows characteristics of the repulsion motor provided with the controller. '-The field development 9 of the repulsion motor is connected to the alternating current network i i. The Indian! Windings of the armature io induced current runs through the brushes 12 and through an input winding of a transformer 13 connected in series with these The voltage generated at this input winding has the same frequency as the mains voltage, regardless of the speed of the motor. The phase of this alternating voltage has a certain relationship to the phase of the mains voltage.

Die Ausgangswicklung des Transformators ist in Reihe mit einer gasgefüllten Röhre 14 geschaltet, die eine Anode 15, ein Gitter ig und eine Kathode 2o hat. Durch die nachstehend beschriebene Regelung der Gitterspannung des Gitters ig wird der Zündpunkt der Röhre bestimmt, und dadurch wird der Mittelwert des durch die Röhre fließenden Stromes und somit auch die Stärke des durch den Anker io fließenden Stromes und das davon abhängige Drehmoment des Motors geregelt.The output winding of the transformer is in series with a gas-filled one Connected tube 14, which has an anode 15, a grid ig and a cathode 2o. By the control of the grid voltage of the grid ig described below is the The ignition point of the tube is determined, and this becomes the mean value of the flow through the tube flowing current and thus also the strength of the current flowing through the armature io and the dependent engine torque is regulated.

Der Gitterstromkreis der Röhre 14 besteht aus dem Gitter ig, einer Leitung 22, einem Widerstand 21, einer Leitung 23, einem Potentiometerwiderstand 24, einer Leitung 25, einem Potentiometer 26 und Leitungen 27 und 28, die zur Kathode 2o führen und damit den Gitterstromkreis schließen. Im Widerstand 21 wird mit Hilfe eines Tachometergenerators 16, 17 ein Spannungsabfall erzeugt, der von der jeweiligen minutlichen Drehzahl des zu regelnden Motors 9, io abhängt. Der Tachometergenerator erzeugt einen Wechselstrom: Sein Anker 16 besteht aus einem Magneten mit abwechselnden Polen und ist mit dem Anker io des zu regelnden Repulsionsmotors gekuppelt. Die Feldwicklung i8 des Ständers 17 der Tachometermaschine liefert also eine Wechselspannung, die von der zu regelnden Geschwindigkeit des Repulsionsmotors abhängt.The grid circuit of the tube 14 consists of the grid ig, a Line 22, a resistor 21, a line 23, a potentiometer resistor 24, a line 25, a potentiometer 26 and lines 27 and 28 leading to the cathode 2o lead and thus close the grid circuit. In the resistor 21 is with the help a tachometer generator 16, 17 generates a voltage drop that is determined by the respective minute speed of the motor to be controlled 9, io depends. The speedometer generator generates an alternating current: its armature 16 consists of a magnet with alternating Poland and is coupled to the armature io of the repulsion motor to be regulated. the Field winding i8 of stator 17 of the tachometer machine thus supplies an alternating voltage, which depends on the speed of the repulsion motor to be regulated.

Die Feldwicklung 18 ist in der Mitte bei 33 angezapft. Sie liegt mit ihren Enden an Potentiometerwiderständen 29 und 3o, die in Reihe geschaltet sind und deren Verbindungsstelle mit der Anzapfstelle 33 verbunden ist. Die Gleitschieber 31 und 32 der beiden Potentiometerwiderstände 29 und 30 sind mechanisch gekuppelt, so daß die Spannungen zwischen den beiden Potentiometerschiebern und dem Anzapfpunkt 33 gleichbleiben. Die von -den Potentiometerwiderständen durch die Schieber 34 32 abgegriffenen Spannungen sind durch Leitungen 34 35 an die Anoden 37 und 38 einer Gleichrichterröhre angelegt, deren Kathode 39a- durch eine Ausgangswicklung 39 eines Netztransformators beheizt wird. Der Stromkreis des Gleichrichters verläuft wie folgt: Kathode 39a, mittlerer Anzapfpunkt 4o der Transformatorwicklung 39, Leitung 41, Schieber eines Potentiometers 42, unterer Abschnitt dieses Potentiometers, Leitung 23, Widerstand 2i und Leitung 36 zurück zum Anzapfpunkt 33 der Wicklung 18. Infolgedessen erzeugt die Tachometermaschine einen den Widerstand 21 durchfließenden Gleichstrom, welcher sich mit der zu regelnden Geschwindigkeit des Repulsionsmotors ändert. Dieser Gleichstrom wird durch einen zum Widerstand 21 parallel geschalteten Kondensator geglättet. Da der Widerstand 21 gleichzeitig im Gitterstromkreis liegt, beeinflußt der in ihm entstehende Spannungsabfall die Gitterspannung.The field winding 18 is tapped in the middle at 33. Its ends are connected to potentiometer resistors 29 and 3o which are connected in series and whose connection point is connected to the tapping point 33. The slide slides 31 and 32 of the two potentiometer resistors 29 and 30 are mechanically coupled so that the voltages between the two potentiometer slides and the tapping point 33 remain the same. The voltages tapped from the potentiometer resistors by the slide 34 32 are applied through lines 34 35 to the anodes 37 and 38 of a rectifier tube, the cathode 39a of which is heated by an output winding 39 of a mains transformer. The circuit of the rectifier runs as follows: cathode 39a, middle tap point 4o of transformer winding 39, line 41, slide of a potentiometer 42, lower section of this potentiometer, line 23, resistor 2i and line 36 back to tap point 33 of winding 18. As a result, generates the Tachometer machine a direct current flowing through the resistor 21, which changes with the speed of the repulsion motor to be regulated. This direct current is smoothed by a capacitor connected in parallel with resistor 21. Since the resistor 21 is at the same time in the grid circuit, the voltage drop occurring in it affects the grid voltage.

Parallel zum Potentiometer 42 ist eine Gleichstromquelle 43 geschaltet. Infolgedessen entsteht zwischen den Leitungen 41 und 23 eine einstellbare Gleichstromspannung, die dem Spannungsabfall im Widerstand 21 entgegenwirkt. Das Potentiometer 42 bildet den Sollwertgeber, mit dessen Hilfe man die- Solldrehzahl des Repulsionsmotors einstellen kann. Die Regelwirkung tritt ein, wenn der von der Regelgröße, d. h. der Drehzahl des Repulsionsmotors, abhängige Spannungsabfall im Widerstand 29, 30 größer wird als die durch den Sollwertgeber 42 eingestellte Vorspannung.A direct current source 43 is connected in parallel with the potentiometer 42. As a result, an adjustable direct current voltage arises between lines 41 and 23, which counteracts the voltage drop in resistor 21. The potentiometer 42 forms the setpoint generator, with the help of which the setpoint speed of the repulsion motor can be set. The control effect occurs when the voltage drop in the resistor 29, 30 , which is dependent on the controlled variable, ie the speed of the repulsion motor, becomes greater than the bias voltage set by the setpoint generator 42.

Am Potentiometer 24 liegt eine Wechselspannung; denn das Potentiometer 24 ist mit einerAusgangswicklung 44 des Netztransformators in Reihe in einem Stromkreis geschaltet, in welchem außerdem ein Kondensator 45 und ein Phasenschieber 46 eingeschaltet sind. Daher entsteht am Potentiometer 24 ein Spannungsabfall, welcher eine Wechselspannung von Netzfrequenz von einstellbarer Phase darstellt. Ein beliebiger Anteil dieser Spannung kann durch Einstellen des Schiebers des Potentiometers 24 dem Gitter ig aufgedrückt werden. Das ebenfalls im Gitterkreis liegende Potentiometer 26 wird durch eine Gleichstromquelle 47 gespeist. In ihm entsteht daher ein Gleichstromspannungsabfall einstellbarer Größe. Mithin setzt sich die Spannung des Gitters ig aus folgenden Anteilen zusammen: i. Der Gleichspannungsabfall im Widerstand 21, welcher dem Regelunterschied verhältnisgleich ist, d. h. dem Unterschied zwischen der Ist-Drehzahl des Repulsionsmotors 9, io und der durch den Sollwertgeber 41, 42 eingestellten Soll-Drehzahl. Läuft der Repulsionsmotor mit der Soll-Drehzahl, so fließt kein Strom durch den Gleichrichter 37, 38, 39, und die Tachometermaschine erzeugt daher keinen Spannungsabfall im Widerstand 21.An alternating voltage is applied to the potentiometer 24; because the potentiometer 24 is in series with an output winding 44 of the power transformer switched, in which also a capacitor 45 and a phase shifter 46 switched on are. Therefore, a voltage drop occurs at the potentiometer 24, which is an alternating voltage of mains frequency of adjustable phase. Any proportion of this Voltage can be adjusted to the grid ig by adjusting the slide of the potentiometer 24 be pushed on. The potentiometer 26, which is also located in the grid circle, is fed by a direct current source 47. A DC voltage drop therefore arises in it adjustable size. The tension of the grid ig is therefore made up of the following Shares combined: i. The DC voltage drop in resistor 21, which is the control difference is proportional, d. H. the difference between the actual speed of the repulsion motor 9, io and the setpoint speed set by the setpoint generator 41, 42. Runs the repulsion motor with the target speed, no current flows through the rectifier 37, 38, 39, and the tachometer machine therefore does not create a voltage drop in the resistor 21.

2. Der Gleichspannungsabfall im Widerstand 26, der sich demjenigen im Widerstand 21 überlagert. 3. Der Wechselspannungsabfall im Potentiometerwiderstand 24, welcher ebenso wie die an Anode 15 und Kathode 2o liegende Spannung Netzfrequenz hat, aber durch den Phasenschieber 46 dieser Spannung gegenüber phasenverschoben eingestellt werden kann.2. The DC voltage drop in resistor 26, which is the one superimposed in resistor 21. 3. The AC voltage drop in the potentiometer resistor 24, which, like the voltage applied to anode 15 and cathode 2o, is the mains frequency but out of phase with this voltage due to the phase shifter 46 can be adjusted.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Wirkung des Reglers. In Fig. 2 gibt die Kurve 5o die Wechselspanneng wieder, welche in der Ausgangswicklung des Transformators 13 erzeugt wird und an der Anode 15 und der Kathode 2o liegt. Der durch die Röhre fließende Strom hängt bekanntlich davon ab, in welchem Zeitpunkt der ,positiven Spannungshalbwelle die Röhre zündet. Dieser Zündpunkt wird durch den Verlauf der Gitterspannung bestimmt. Die Röhre zündet nämlich, wenn diese Gitterspannung einen Wert erreicht, der durch die gestrichelte Kurve 5 i bezeichnet ist.Figs. 2 and 3 show the effect of the controller. In FIG. 2, curve 5o shows the alternating voltage which is generated in the output winding of transformer 13 and is applied to anode 15 and cathode 2o. As is known, the current flowing through the tube depends on the point in time at which the positive voltage half-wave ignites the tube. This ignition point is determined by the course of the grid voltage. This is because the tube ignites when this grid voltage reaches a value which is indicated by the dashed curve 5 i.

In Fig. 2 sind die drei oben bezeichneten, einander überlagerten Anteile der Gitterspannung mit 21, 26 und 24 bezeicihnet, entsprechend den im Gitterkreis liegenden Potentiometerwiderständen 21, 26 und 24, in denen sie erzeugt werden. Man erkennt, daß, wenn die Spannung 26 auf den in Fig.2 vorausgesetzten positiven Wert eingestellt ist und wenn der Repulsionsmotor mit der Soll-Drehzahl umläuft, so daß die Spannung 21 gleich Null ist, die Gitterspannung den durch die Kurve 52 bezeichneten Verlauf nimmt. Die Röhre zündet dann im Punkt a der positiven Halbwelle; d. h. im Schnittpunkt der Kurven 51 und 52. Läuft aber der Repulsionsmotor mit höherer Drehzahl als mit der durch den Sollwertgeber 41, 42 eingestellten Drehzahl, so wird die durch die Kurve 52 dargestellte Gitterspannung infolge Überlagerung der Spannung 21 bis auf die Kurve 53 abgesenkt, welche die Kurve 51 im Punkt b schneidet. Mithin zündet die Röhre erst im Punkt b der Halbwelle.In Fig. 2 are the three above-identified, superimposed portions the grid voltage with 21, 26 and 24, corresponding to those in the grid circle lying potentiometer resistors 21, 26 and 24, in which they are generated. It can be seen that when the voltage 26 to the assumed in Figure 2 positive Value is set and when the repulsion motor rotates at the target speed, so that the voltage 21 is equal to zero, the grid voltage that of the curve 52 takes the designated course. The tube then ignites at point a of the positive half-wave; d. H. at the intersection of curves 51 and 52. But if the repulsion motor runs at a higher rate Speed than with the speed set by the setpoint generator 41, 42, then the grid voltage represented by curve 52 due to the superposition of the voltage 21 lowered to curve 53, which intersects curve 51 at point b. So the tube only ignites at point b of the half-wave.

Man kann nun die Spannung 26 hinsichtlich ihrer Größe und die Spannung 24 hinsichtlich ihrer Größe und Phase so .einstellen, daß sich der Zündpunkt in Abhängigkeit von der Regelspannung 21 praktisch über die ganze positive Halbwelle verschiebt.You can now the voltage 26 in terms of its size and the voltage 24 with regard to its size and phase so .adjust that the ignition point is in Dependence on the control voltage 21 practically over the entire positive half-wave shifts.

Fig. 3 zeigt das Ergebnis dieser Regelung. Sie gibt Kennlinien wieder, welche die minutliche Drehzahl des Repulsionsmotors in Abhängigkeit vom Drehmoment zeigen: Die Kurvenschar T1 ergibt sich bei einer Einstellung der Potentiometer 26 und 24, derzufolge im Soll-Zustand (Spannung 21 gleich Null) der Zündpunkt a bei Beginn der positiven Halbwelle der durch die Kurve 5o dargestellten Anodenspannung liegt. Die einzelnen Kurven der Kurvenschar T1 unterscheiden sich durch die Soll-Drehzahl, d. h. durch die Einstellung des Sollwertgebers 4, 42.3 shows the result of this regulation. It reproduces characteristics which is the minute speed of the repulsion motor as a function of the torque show: The family of curves T1 results when the potentiometer 26 is set and 24, consequently in the target state (voltage 21 equals zero) the ignition point a at Beginning of the positive half-wave of the anode voltage represented by curve 5o lies. The individual curves of the family of curves T1 differ in the target speed, d. H. by setting the setpoint generator 4, 42.

Die Kurvenschar T2 ergibt sich bei einer anderen Einstellung der Potentiometer 24 und 26, und zwar etwa bei derjenigen, auf welche sich die Fig. 2 bezieht. Bei dieser Einstellung erfolgt im Soll-Zustand die Zündung der Röhre etwas später, etwa so, wie es Fig. 2 zeigt.The family of curves T2 results from a different setting of the potentiometer 24 and 26, approximately in the case of the one to which FIG. 2 relates. at With this setting, the ignition of the tube takes place a little later in the target state, for example as shown in FIG.

Bezeichnend für die Auswirkung der beschriebenen Schaltung ist der steile Verlauf der Kennlinien in ihrem abfallenden Bereich. Dieser steile Verlauf wirkt sich dahin aus, daß, wenn sich die Belastung,des Motors ändert, die Ist-Drehzahl nur eine geringfügige Änderung gegenüber der Soll-Drehzahl erfährt, die auf S1, S2, S3 . . . oder SS eingestellt werden kann. Ferner ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß die durch den Sollwertgeber eingestellte Soll-Drehzahl sich nicht oder nicht wesentlich ändert, wenn die Potentiometer 25 und 26 in dem Bereich zwischen T1 und T2 verstellt werden. Eine Ausnahme hiervon macht nur die höchste Drehzahl S5. Diese verschiebt sich etwas, wenn man durch Verstellung der Potentiometer 24 und 26 vom Zustand T2 auf den Zustand T1 übergeht; dann nämlich wächst die Soll-Drehzahl von S5 bis auf den Wert S6, sofern die Belastung des Motors sich in Abhängigkeit von der Drehzahl im Sinne der Kurve 5,4 ändert.The is indicative of the effect of the circuit described steep course of the characteristic curves in their sloping area. This steep course has the effect that, if the load on the motor changes, the actual speed undergoes only a slight change compared to the target speed, which is set on S1, S2, S3. . . or SS can be set. It can also be seen from Fig. 3, that the setpoint speed set by the setpoint generator is not or not changes significantly when the potentiometers 25 and 26 are in the range between T1 and T2 can be adjusted. The only exception to this is the highest speed S5. These shifts somewhat if you move the potentiometer 24 and 26 from State T2 transitions to state T1; then namely the target speed increases from S5 up to the value S6, provided that the load on the motor is dependent on the speed in the sense of curve 5.4 changes.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrical controller for a single-phase repulsion motor, in the armature circuit of which there is a variable resistor controllable by a grid-controlled tube arrangement, a tachometer dynamo coupled to the motor influencing the input circuit of the tube arrangement, characterized in that a gas-filled tube is inserted into the armature circuit, in particular via a transformer (i4) is connected in series, the grid of which is supplied with a mains frequency alternating voltage and a direct voltage originating from the tachometer machine, which, depending on its size, influences the point in time of the positive half-wave of the anode voltage at which the tube ignites.

2. Regulator according to claim i, characterized in that that the setpoint generator for the speed of one of the tachometer DC voltage is connected in the opposite direction controllable DC voltage source (42, 43) is formed.

3. Regulator according to claim i, characterized by a preferably adjustable phase shifter (46) for the U alternating bias voltage.

4. Regulator according to claim i, characterized in that that the tachometer dynamo is a rectifier (37, 38, 39a) feeding alternating current generator (i6, 17, 18) is.

5. Regulator according to claim i, characterized in that the alternating grid bias an adjustable DC voltage (26, 47) is superimposed, the level of which has the maximum value of the armature current is determined.