DE937424C

DE937424C - Control arrangement for contacts of a mechanical converter driven by means of a synchronous motor

Info

Publication number: DE937424C
Application number: DES4862D
Authority: DE
Inventors: Gabriel Letsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1943-09-17
Filing date: 1943-09-17
Publication date: 1956-01-05

Description

Steueranordnung für mittels eines Synchronmotors angetriebene Kontakte eines mechanischen Umformers Zusatz zum Patent 936 277 Gegenstand des Patents 936 277 ist eine Steueranordnung für mittels eines Synchronmotors angetriebene Kontakte eines mechanischen Umformers mit einer Einrichtung zur Regelung der Überlappun:gs-dauer der Kontakte, die mit einer Einrichtung zur Verstellung -der Phasenlage der Schaltzeitpunkte derart gekuppelt ist, daß jeder die überlappungsdauer verändernde Regelvorgang auch eine Betätigung der Einrichtung zur Verstellung der Phasenlage der Schaltzeitpunkte herbeiführt. Die vorliegende Erfindung hat eine besonders vorteilhafte Kupplung der beiden Verstelleinrichtungen durch mechanische Zwischenglieder zum Gegenstand und ermöglicht neben. der von der Änderung der Überlappungsd'auer verursachten auch unabhängig davon eine willkürliche Betätigung dies Einrichtung zur Verstellung der Phasenlage der Schaltzeitpunkte zu dem Zweck, .den Aussteuerungsgrad des Kontaktumformers zu ändern und damit die Spannung zu regeln. Erfindungsgemäß enthält die Steueranordnung eine Vorrichtung zur Überlagerung zweier Steuerbewegungen, z. B. ein Ausgleichsgestänge oder -igetriebe, mit drei Angriffspunkten für die zu übertragenden Steuerkräfte, von denen der eine von der Einrichtung zur Regelung der überlappungsdauer mitgenommen wird, während am zweiten Angriffspunkt ein zur Verstellung der Schaltzeitpunkte allein dienendes Betätigungsglied angreift und der dritte Angriffspunkt mit dem zu betätigenden Regelglied verbunden ist, das die Verstellung der Schaltzeitpunkte bewirkt. -In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Control arrangement for contacts of a mechanical converter driven by means of a synchronous motor Addendum to patent 936 277 The subject of patent 936 277 is a control arrangement for contacts of a mechanical converter driven by means of a synchronous motor with a device for regulating the overlap duration of the contacts with a device for adjusting the phase position of the switching times is coupled in such a way that each control process which changes the duration of the overlap also brings about an actuation of the device for adjusting the phase position of the switching times. The subject matter of the present invention is a particularly advantageous coupling of the two adjusting devices by means of mechanical intermediate members and, in addition, enables. Independently of the change in the overlap duration caused by an arbitrary actuation of this device for adjusting the phase position of the switching times for the purpose of changing the degree of modulation of the contact converter and thus regulating the voltage. According to the invention, the control arrangement includes a device for superimposing two control movements, e.g. B. a compensating linkage or gearing, with three points of application for the control forces to be transmitted, one of which is taken by the device for regulating the overlap duration, while at the second point of application an actuator used to adjust the switching times acts alone and the third point of application with the to be operated control element is connected, which causes the adjustment of the switching times. -In the drawing, two embodiments of the invention are shown.

Fig. i zeigt eine Steeueranordnung mit einem Ausgleichsgestänge, Fig. 2 ein Ausgleichsgetriebe, das an Stelle des Gestänges verwendet werden kann.Fig. I shows a steering arrangement with a compensating linkage, Fig. 2 a differential that can be used in place of the linkage.

Das Kontaktgerät besitzt eine Anzahl paarweise in Gegentakt arbeitender Kontakteinrichtungen, von denen in Fng. i nur ein Paar zu sehen ist. Jede Kontakteinrichtung besteht aus zwei auf einem Gestell i i isoliert angebrachten ruhenden Schaltstücken 12 und einer beweglichen Kontaktbrücke 13. Die Kontakte werden von einem Synchronmotor 14 mittels eines umlaufenden Exzenters 15 angetrieben.. Die zu verschiedenen Phasen gehörenden Exzenter sind auf einer gemeinsamen Welle 16 angeordnet und gegeneinander um gleiche Winkei versetzt. Der Exzenter 15 überträgt seine Bewegung auf eine Exzenterstange 17 und diese auf einen dreiarmigen Hebel 18, .der um einen ruhenden Exzenter ig schwenkbar gelagert ist. Die beiden äußeren Arme des Hebels 18 stehen über Rollen mit zwei Stößeln 2o ständig im Eingriff, die am Gestell i i gerade geführt sind und bei ihrer wechselweisen Hubbewegung nach oben die beweglichen Kontaktbrücken mitnehmen und so die Kontakteinrichtungen abwechselnd öffnen und schließen. Brei gegebenem Antriebstakt ist das Verhältnis der Schließdauer zur Öffnungsdauer der Kontakte durch die Lage der Hubbahn .des Stößels 2o gegenüber den ruhenden Schaltstücken 1.2 bzw. in vorliegendem Falle durch die Höhenlage des Schwenkpunktes ig des dreiarmigen Hebels gegeben. Diese kann durch Drehung der ruhenden Exzenterwelle 21 verändert werden, welche mittels eines auf ihr befestigten Hebelarms 22, eines Zwischenlenkers 23 und eines Zahnsegmenthebels 24 mit Antriebsschnecke 25 von einem Steuermotor 26 ausgeführt wird. Der Exzenter ig wird so eingestellt, daß sich die Schließungszeiten der in der Stromführung einander ablösenden Kontakteinrichtungen aufeinanderfolgender Phasen überlappen. Der Hilfsmotor 2b werde z. B. vom Belastungsstrom des Kontaktumformers derart gesteuert, daß der Zahnsegmenthebel 24 bei wachsender Belastung im Uhrzeigersinn verdreht wird, so daß sich der Hebel 18 senkt und damit die Überlappungsdauer verlängert, indem sich Ein- und Ausschaltpunkte in entgegengesetzten Richtungen etwa um den gleichen Betrag verschieben. Durch Verdrehung des Ständers dies Antriebsmotors 14 kann ferner die Phasenlage der Schaltzeitpunkte gegenüber der am Umformer liegenden Wechselspannurig verändert werden; hierbei verschieben sich die Ein- und Ausschaltzeitpunkte in gleicher Richtung um den gleichen Betrag. Zur Betätigung dieser Verstelleinrichtung diene ein Hilfsmotor 27, der über ein Schrleckenra-d 28 einen Zahnsegmenthebel 2g bewegt. Zur Kupplung .der beiden Verstelleinrichtungen ist ein Ausgleichsgestänge mit einem :doppelarmigen Hebel 30 vorgesehen. Dieser kann ein gerader Hebel, wie gezeichnet, oder auch ein Winkelhebel sein. An ihm befinden sich drei Gelenkpunkte 34 32 und 33. Einer der Gelenkpunkte, im vorliegenden Fall der Punkt 32, wird beispielsweise in einer ruhenden Schlitzkulisse 34 geführt. Die drei Angriffspunkte 31, 32 und; 33 sind durch Zwischenlenker 35,- 36, 37 mit den Zahnsegmenthebeln 24 bzw. 29 bzw. mit einem am verdrehbaren Ständer des Motors 14 angebrachten Hebelarm 38 verbunden. Grundsätzlich ist es gleich, welcher der Angriffspunkte- 34 32, 33 dem Teil 24, bzw. .dem Teil 2g bzw. dem Teil 38 zugeordnet wird. Maßgebend hierfür ist allein die zweckmäßige räumliche Anordnung sowie das resultierende Übersetzungsverhältnis der verschiledenen Hebelarme, durch welches ' dhe vorgeschriebene Beziehung zwischen der Regelung der überlappungsdnuer und der Verstellung .der Schaltzeitpunkte hergestellt wird. Dieses Übersetzungsverhältnis ist außer von den Hebelarmlängen des Ausgleichshebels 3o auch noch von den Hebelarmlängen der Teile 22, 24 und 38 abhängig und kann außerdem durch die Gestalt der Führungsbahn 34 beeinflußt werden. Daraus ergibt sich eine sehr große Zahl von Ausführungsmöglichkeiten. Statt des Punktes 32 kann auch einer der Punkte 31 oder 33 geführt sein. Eine Führung läßt sich beispielsweise auch dadurch erzielen, daß einer der Zwischenlenker 35, 36, 37 weggelassen und statt dessen .der Ausgleichshebel 30 urmittelbar an einem der Teile 2q., 2g oder 38 angelenkt wird.The contact device has a number of contact devices working in pairs in push-pull, of which in Fig. i only see a couple. Each contact device consists of two stationary contact pieces 12 and a movable contact bridge 13 mounted isolated on a frame ii. The contacts are driven by a synchronous motor 14 by means of a rotating eccentric 15. The eccentrics belonging to different phases are arranged on a common shaft 16 and against each other offset by the same angle. The eccentric 15 transmits its movement to an eccentric rod 17 and this to a three-armed lever 18, .der is mounted so that it can pivot about a stationary eccentric. The two outer arms of the lever 18 are constantly in engagement via rollers with two plungers 2o, which are just guided on the frame ii and with their alternating upward lifting movement take the movable contact bridges with them and thus alternately open and close the contact devices. For a given drive cycle, the ratio of the closing time to the opening time of the contacts is given by the position of the lift path .des plunger 2o relative to the stationary contact pieces 1.2 or, in the present case, by the height of the pivot point ig of the three-armed lever. This can be changed by rotating the stationary eccentric shaft 21, which is executed by a control motor 26 by means of a lever arm 22 fastened on it, an intermediate link 23 and a toothed segment lever 24 with a drive worm 25. The eccentric ig is set so that the closing times of the contact devices of successive phases, which detach from one another in the current conduction, overlap. The auxiliary motor 2b will z. B. controlled by the load current of the contact converter in such a way that the segment gear lever 24 is rotated clockwise with increasing load, so that the lever 18 lowers and thus the overlap duration is extended by switching on and off switching points in opposite directions move approximately by the same amount. By rotating the stator of this drive motor 14, the phase position of the switching times can also be changed in relation to the alternating voltage on the converter; the switch-on and switch-off times are shifted in the same direction by the same amount. An auxiliary motor 27 is used to actuate this adjustment device, which moves a toothed segment lever 2g via a crank wheel 28. A compensating rod with a double-armed lever 30 is provided for coupling the two adjustment devices. This can be a straight lever, as shown, or an angle lever. There are three hinge points 34 32 and 33 on it. One of the hinge points, in the present case the point 32, is guided in a stationary slot link 34, for example. The three points of attack 31, 32 and; 33 are connected by intermediate links 35, - 36, 37 to the toothed segment levers 24 and 29 or to a lever arm 38 attached to the rotatable stator of the motor 14. In principle, it does not matter which of the points of application 34, 32, 33 is assigned to the part 24 or .the part 2g or the part 38. The only decisive factor here is the appropriate spatial arrangement and the resulting transmission ratio of the various lever arms, through which the prescribed relationship between the regulation of the overlap and the adjustment of the switching times is established. In addition to the lever arm lengths of the compensating lever 3o, this transmission ratio is also dependent on the lever arm lengths of the parts 22, 24 and 38 and can also be influenced by the shape of the guide track 34. This results in a very large number of possible designs. Instead of point 32, one of points 31 or 33 can also be guided. Guidance can also be achieved, for example, by omitting one of the intermediate links 35, 36, 37 and instead hinging the compensating lever 30 directly to one of the parts 2q., 2g or 38.

Zwecks Verkürzung der Ü"berlappungsdauer ist der Drehpunkt des dreiarmigen Hebels 18 zu heben. Dies geschieht durch Drehung des Exzenters ig und mithin ,des Hebels 22 im Uhrzeigersinn. Das bedeutet, daß der Hilfsmotor 26 so zu steuern ist, daß sich der Zahnsegmenthebel 24 .entgegen dem Uhrzeigersinn deeht. Dadurch wird der Ausgleichshebel 30 um den Punkt 32, der jetzt in Ruhe bleibt, im Uhrzeigersinn gedreht und damit. im selben Sinn auch der Ständer des An.-triebsmotors 14. Dies bedeutet, vorausgesetzt, daß die Antriebswelle 16 ebenfalls im Uhrzei.gersinn umläuft, eine Verstellung der Schaltzeitpunkte im voreilenden Sinn, womit also die mit der Verkürzung der überlappungsdauer verbundene nacheilende Verstellung des Einschaltzeitpunktes teilweise oder ganz ausgeglichen wird, so daß infolge der kombinierten Verstellung der Einschaltzeitpunkt seine Lage nahezu beibehält. -Wird der Motor 27 eingeschaltet, während der Motor 26 in Ruhe bleibt, so .dreht sich der Ausgleichshebel 30 je nach der Laufrichtung des Motors 27 im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt um den Punkt 31, der je nach der Art der Führung .eine z. B. kreisbogenförmige Bewegung um das zweite Gelenk des Zwischenlenkers 35 ausführen kann. Durch die Drehung des Ausgleichshebels 30 wird auch der Ständer des Antriebsmotors 14 verdreht und; dadurch der Aussteuerungsgrad des Umformers bei gleichbleibender Überlappungsdauer geändert. Eine etwa erforderliche Änderung der überlappungsdauer kann nach einem früheren Vorschlage durch elektromagnetische Steuerung des Hilfsmotors 26 in Abhängigkeit von dem während der überlappungsdauer gemessenen Spannungsintegral herbeigeführt werden. Hierbei wird durch die Regelung der Überlappungsdauer, wie oben beschrieben, eine, zusätzliche Verdrehung des Ständers 14 des Antriebsmotors herbeigeführt. Sind die einzelnen Teile der Steueranordnung so aufeinander abgestimmt, daß in jeder Stellung des Zahnsegm,enthebels 29 die durch Regelung der Überlappungsdauer verursachte Verstellung des Einschaltzeitpunktes durch eine gleich große Verstellung der Schaltzeitpunkte in entgegengesetztem Sinn ,gerade ausgeglichen wird, so kann die Stellung des Einschaltzeitpunktes für alle Betriebszustände mittels eines Zeigers 39 auf einer an dem Zahnsegmenthebel 29 angebrachten Skala abgelesen werden.In order to shorten the overlap period, the pivot point of the three-armed lever 18 is to be raised. This is done by rotating the eccentric ig and therefore the lever 22 clockwise. As a result, the compensating lever 30 is rotated clockwise around the point 32, which now remains at rest, and thus also the stator of the drive motor 14 in the same sense runs clockwise, an adjustment of the switching times in a leading sense, so that the lagging adjustment of the switch-on time associated with the shortening of the overlap period is partially or completely compensated, so that as a result of the combined adjustment, the switch-on time almost maintains its position. -Will the motor 27 switched on, while the motor 26 remains at rest, the compensating lever 30 rotates depending on d he running direction of the motor 27 clockwise or counterclockwise around the point 31, depending on the type of leadership .eine z. B. circular movement around the second joint of the intermediate link 35 can perform. By rotating the compensating lever 30, the stator of the drive motor 14 is also rotated and; as a result, the modulation level of the converter is changed while the overlap duration remains the same. Any required change in the overlap duration can, according to an earlier proposal, be brought about by electromagnetic control of the auxiliary motor 26 as a function of the voltage integral measured during the overlap duration. In this case, by regulating the duration of the overlap, as described above, an additional rotation of the stator 14 of the drive motor is brought about. If the individual parts of the control arrangement are matched to one another in such a way that in every position of the tooth segment, lever 29, the adjustment of the switch-on time caused by regulating the overlap duration is compensated for by an equal adjustment of the switching times in the opposite sense, then the position of the switch-on time for all operating states can be read off by means of a pointer 39 on a scale attached to the toothed segment lever 29.

In Fig. 2 ist ein Ausgleichsgetriebe dargestellt, durch das beispielsweise der Ausgleichshebel 30 der in Fig. i dargestellten Anordnung ersetzt werden kann. Es enthält zwei Wellen 40 und' 41, deren Achsen sich senkrecht zueinander schneiden. Die Welle 41 hat in der Mitte eine zylindrische Lagerbuchse 42, mit der sie um die Welle 41 schwenkbar gelagert ist. Die Stümpfe der Welle 41 sind beiderseits der Lagerbuchse 42 unverdrehbar befestigt. Auf ihnen sind zwei Kegelräder 43 und, 44 lose drehbar gelagert. Auf der Welle 40 ist ein Kegelrad 45 befestigt, das mit den beiden Kegelrädern 43 und 44 im Eingriff steht. Außerdem ist auf der Welle 40 ein viertes Kegelrad 46 lose drehbar gelagert, das ebenfalls mit den beiden Kegelrädern 43 und 44 im Eingriff steht. Die Welle 40 ist außerdem mit einem Hebelarm 47 versehen. Ebenso befindet sich ein Hebelarm 48 an dem Kegelrad 46, mit dem er durch eine kurze Hohlwelle 49 verbunden ist. Diese Hohlwelle ist in dem Deckel 5o eines Gehäuses 51 gelagert. In der dem Deckel gügenüberliegenden Wand 51 befindet sich ,ein zweites Lager der Welle 4o. Mit dem Deckel 5o ist das ganze Ausgleichsgetriebe an dem nur teilweise gezeichneten Getriebegehäuse 52 des Kontaktumformers befestigt. Die freien Enden der Hebelarme 47, 48 und der schwenkbaren Welle 41 bilden die Angriffspunkte 31, 32, 33 für die übertragung der Steuerkräfte. Auch in diesem Fall kann die Zuordnung der Angriffspunkte zu den Bfetätigungsgliedern bzw. dem betätigten Glied beliebig gewählt werden und wird :durch die gegebenen Raumverhältnisse sowie durch das erfarderliche Gesamtübersetzungsverhältnis bestimmt. Letzteres ist durch den Abstand der Punkte 31, 32 und 33 von der Achse der Welle 4o und durch das Übersetzungsverhältnis der Kegelräderpaare 43, 44 und 45, 46 gegeben.In Fig. 2, a differential gear is shown through which, for example the balance lever 30 of the arrangement shown in Fig. i can be replaced. It contains two shafts 40 and '41, the axes of which intersect perpendicular to each other. The shaft 41 has in the middle a cylindrical bearing bush 42 with which it is around the Shaft 41 is pivotally mounted. The stumps of the shaft 41 are on both sides of the Bearing bush 42 attached non-rotatably. On them are two bevel gears 43 and 44 loosely rotatably mounted. On the shaft 40, a bevel gear 45 is attached, which with the two bevel gears 43 and 44 is in engagement. There is also a 40 on shaft fourth bevel gear 46 loosely rotatably mounted, also with the two bevel gears 43 and 44 is engaged. The shaft 40 is also provided with a lever arm 47. There is also a lever arm 48 on the bevel gear 46, with which it can be driven by a short Hollow shaft 49 is connected. This hollow shaft is in the cover 5o of a housing 51 stored. In the wall 51 lying opposite the cover there is a second one 4o shaft bearing. With the cover 5o the whole differential gear is only on that partially drawn gear housing 52 of the contact converter attached. The free Ends of the lever arms 47, 48 and the pivotable shaft 41 form the points of application 31, 32, 33 for the transmission of the steering forces. In this case, too, the assignment the points of attack to the actuating members or the actuated member as desired be chosen and will be: by the given space conditions as well as by what is required Total transmission ratio determined. The latter is due to the distance between the points 31, 32 and 33 from the axis of the shaft 4o and by the gear ratio of the Bevel gear pairs 43, 44 and 45, 46 are given.

Wird der Hebel 47 aus der Zeichnungsebene herausgedreht, so wälzt sich das Kegelräderpaar 43, 44 auf dem sich drehenden Kegelrad 45 und dem in Ruhe bleibenden Kegelrad 46 derart ab, daß sich der Angriffspunkt 33 ebenfalls aus der Papierebene herausbewegt. Wird dagegen der Hebelarm 48 aus der Papierebene herausbewegt, so wird der Angriffspunkt 33 infolge der umgekehrten Wälzbewegung des Kegel.räderpaares 43, 44 auf dem jetzt sich drehenden Kegelrad 46 und dem jetzt in Ruhe befindlichen Kegelrad 45 in die Zeichnungsebene hineingedreht. Werden sowohl der Hebel 47 als auch der Hebel 48 bewegt, so führt der Angriffspunkt 33 eine aus der überlagerung der beiden Hebel.armbewegungen resultierende Schwenkung aus. Im übrigen kann die Steueranordnung mit den gleichen Teilen ausgerüstet sein wie die Steueranordnung nach Fig. i. Wie dort, so kann bei Verwendung eines Ausgleichsgetriebes gemäß Fig.2 durch Lenkersteuerung das Übersetzungsverhältnis über den Regelbereich veränderlich gemacht werden, so daß eine beliebige Form der Stromspannungskennlinie des Umformers erzielt werden kann.If the lever 47 is rotated out of the plane of the drawing, it rolls the bevel gear pair 43, 44 on the rotating bevel gear 45 and the one at rest remaining bevel gear 46 from such that the point of application 33 is also from the Paper plane moved out. If, on the other hand, the lever arm 48 is moved out of the plane of the paper, so the point of application 33 is due to the reverse rolling motion of the Kegel.räderpaares 43, 44 on the now rotating bevel gear 46 and the one that is now at rest Bevel gear 45 turned into the plane of the drawing. If both the lever 47 as If the lever 48 is also moved, the point of application 33 leads one out of the superposition of the two lever arm movements resulting from the pivoting. In addition, the Control arrangement be equipped with the same parts as the control arrangement according to Fig. i. As there, when using a differential gear according to FIG the transmission ratio can be changed over the control range by means of handlebar control be made so that any shape of the current-voltage characteristic of the converter can be achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control arrangement for contacts of a mechanical converter, driven by means of a synchronous motor, with a device for regulating the overlap duration of the contacts, which is coupled to a device for adjusting the phase position of the switching times in such a way that each locking process changing the overlap duration also actuates the device for adjusting the phase position the switching times brings about, according to patent 936 277, characterized by a device for superimposing two control movements, z. B. a compensating linkage or gear box, with three attack points for the to be transmitted control forces, one of which is driven by the device for the overlap duration control, while at the second point of a solely serving for adjustment of the switching times actuator engages and, third Point of attack is connected to the control element to be actuated; that causes the adjustment of the switching times.

2. Control arrangement according to claim i, characterized in that the compensating device a double-armed compensating lever, if necessary angled lever, with three movable ones: Has points of articulation at which the control forces act, and one of which is provided with a guide device.

3. Contact converter according to claim 2, characterized in that the control device of the overlap period ends which takes one lever arm with it and that alone to adjust the switching times serving actuator engages between the lever arms while the end of the second lever arm with the control element to be actuated, which makes the adjustment the switching times causes is engaged. q .. contact converter according to claim r, characterized in that the compensating device with a bevel gear has two shafts whose axes intersect perpendicular to each other, and of one with two loosely rotatable bevel gears and pivotable around the other is mounted, while on this other shaft one in the two bevel gears of the pivotable shaft engaging bevel gear and a lever arm are attached and a fourth, also engaging the two ball wheels of the swiveling shaft and bevel gear provided with a lever arm is loosely rotatably mounted so that the free ends of the two lever arms and the pivoting shaft the three. Points of attack form for the transmission of the control forces. 5. Contact converter according to claim q., characterized in that the free end of the pivotable shaft with .dem to be actuated Control element, which causes the adjustment of the switching times, is engaged.