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Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines Elektromotors Die Erfindung
bezieht sich auf Einrichtungen zur Steuerung und Regelung der Drehzahl eines Elektromotors
und ist insbesondere geeignet für ,die Regelung der Teilmotoren eines Mehrmotorenantriebes.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Drehzahlregelung von Motoren, in derenAnkeroader
Feldkreis steuerbare Entladungsgefäße, insbesondere Entladungsgefäße mit Lichtbogenentladung,
geschaltet sind.
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Bei einer bekannten Regelanordnung sind Mittel zur Erzeugung von zwei
Wechselspannungen vorgesehen, von denen die eine in der Frequenz der Solldrehzahl
des Elektromotors entspricht, während die andere in der Frequenz der Isbdreh.zahl
des Motors verhältnisgleich ist. Die beiden Wechselspannungen werden bezüglich ihrer
Phasenlage miteinander verglichen, und in Abhängigkeit von Änderungen der Phasendifferenz
wird die Motordrehzahl derart gesteuert, daß die Frequenzen der beiden Wechselspannungen
einander gleichbleiben. Es ist bekannt, diese Regeleinrichtung für einen Mehrmotorenantrieb
in der Weise zu verwenden,
daß die Frequenz einer der beiden zu
vergleichenden Spannungen von der Dre'hza'hl eines Leitmotors bestimmt oder einem
Leitnetz entnommen wird, dessen Frequenz für die Drehzahl des Antriebes maßgebend
sein soll.
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_ Gemäß der Erfindung wird die Regelung der Drehzahl des Motors von
der Vektorsumme oder der Vektord:ifferenz der beiden Spannungen abhängig gemacht,
welche der Isbdrehzahl bzw. der Solldrehzahl verhältnisgleich sind. Die Erfindung
hat den Vorteil, d@aß in einfacher und zweckmäßiger Weise eine Regelspannung gewonnen
wird, die in einem gleichspannungsabhängigen Regelstromkreis, insbesondere dem Gitterkreis
eines steuerbaren Entla-dungsgefäßes, eingeführt werden kann, welcher zur Regelung
des Elektromotors dient.
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In der Zeichnung (Fig. i bis 9) sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt.
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Die Teilmotoren io und 1.2 der Fig, i sind im Ankerkreis über gittergesteuerte
Gleichrichter 22, 23 an Bin Drehstromnetz i8 angeschlossen. Die mittlere Spannung,
welche den Motoren über die Entladungsgefäße zugeführt wird, wird in bekannter Weise
mit Hilfe einer Brückenschaltung 32 .bestimmt, die eine Gitterwechselspannung veränderlicher
Phase erzeugt. Als Widerstand in einem Brückenzweig dient ein Elektronenrohr 41,
in dessen Gitterkreis in Reihe mit einer konstanten Spannung 6o ein Widerstand 58
_ geschaltet ist, dessen Spannung bei Drehzahlschwankungen des Motors geändert wird.
Der Widerstand 58 ist zu dem Zweck über einen Gleichrichter 56 an zwei Transformatoren
52 und 54 angeschlossen. Der Transformator 52 wird von einem Generator bzw. Umformer
46 gespeist, der durch einen Motor 5o mit der Solldrehzahl angetrieben wird. In
dem Wechselstromnetz 73 wird somit die Sollspannung bzw. Sollfrequenz erzeugt. Das
Netz kann als Leitnetz bezeichnet -werden. Der Transformator 54 ist an einneu Gemerato,r-
bzw. Umformer 48 angeschlossen, der über ein regelbares Getriebe 15 mit dem Teilmotor
io gekuppelt- ist. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel sind .die Maschinen 46 und
48 als Frequenzumformer ausgebildet, welche ständerseitig an das Drehstromnetz i8
angeschlossen sind. Die Drehzahl :des Motors 5o ist so gewählt, daß die Frequenz
des Leitnetzes 73 verhältnismäßig klein ist.
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Das Vektordiagramm für die von den Transformatoren 52 und 54 in dem
Regelstromkreis erzeugten Spannungen ist in. Fig. 2 damgestellt. E" ist die Sollspannung,
E, die Istspannung und E, die Summe aus beiden Spannungen. Ändert sich die Drehzahl
des Teilmotors io relativ zu dem Leitmotor 50, so nimmt die Spannung E, die Phasenlage
Ep ein. Der Vektor der resultierenden Spannung hat die Lage E,'. Durch Drehzahländerungen
des Teilmotors ändert sich somit die resultierende Spannung nach Größe und Phase.
Beides kann für die Regelung der Drehzahl des Teilmotors ausgenutzt werden. In der
Schaltung nach Fig. i ist die Drehzahlregelung von der Größe der Spannung abhängig
gemacht. DieTransformatoren 52 und 54 sind an einen Gleichrichter 56 angeschlossen,
dessen Spannung Er dem Widerstand 58 im Gitterkreis des Elektronenrohres 41 zugeführt
wird. Jede Änderung der Drehzahl des Teilmotors io bewirkt eine Änderung der Spannung
Er und damit eine Änderung des Widerstandes des Elektronenrohres 41, durch den eine
Änderung .der Phasenlage der Gitterspannung der Gleichrichter 22, 23 hervorgerufen
wird.
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Durch einen Umschalter 9o im Gitterkreis des Rohres 41 kann dieses
über einen einstellbaren Widerstand 93 an eine konstante Spannung 62 angeschlossen
werden, um den Motor anzulassen.
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Die Schaltung des Teilmotors 12 entspricht derjenigen des Motors io.
Bei beiden Motoren können die steuerbaren Gleichrichter 22, 23- auch in den Feldkreis
geschaltet sein. Im vorliegenden Fall ist angenommen, daß die Feldwicklungen 16
der Teilmotoren über Gleichrichter an das Wechselstromnetz i$ angeschlossen sind
und daß in deren Gitterkreis Steuereinrichtungen 21 eingeschaltet sind.
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Bei Arbeitsmaschinen mit großen umlaufenden Massen werden die Motoren
zweckmäßig über nachgiebige Kupplungen mit den Arbeitsmaschinen verbunden. Wie -in
Fig. 3 dargestellt, ist zwischen den Motor io und die Arbeitsmaschine 3o eine nachgiebige
Kupplung 98 geschaltet.
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Das in Fig.4.dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet
mit steuerbaren Gleichrichtern i12 und 113 im Stromkreis der Erregerwicklung 107
des Teilmotors ioo. Die von der Sollspannung und Istspannung abhängige Gleichspannung
E, ist an die Erregerwicklung 127 einer Drosselspule 118 angeschlossen, welche in
einem Zweig einer Brückenschaltung 116 im Gitterkreis der Gleichrichter i 12 und
i 13 liegt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5. ist die Istspannung, welche
von einer Hilfsmaschine 158 erzeugt wird, an. den, Gittertransformator 172 der Steuergleichrichter
168 und 169 angeschlossen, während die Hilfsmaschine 162, welche mit dem Leitmotor
165 gekuppelt ist, über einen Transformator 166 den Gleichrichtern die Sollspannung
zuführt.
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Die Regeleinrichtung nach der Erfindung wird zweckmäßig noch mit Zusatzeinrichtungen
versehen, um Pendelungen und Überregelungen zu vermeiden. Zu dem Zweck werden erfindungsgemäß
in den Regelstromkreis des Motors Hilfsspannungen eingeführt, (die von Strömen im
Anker oder Feldkreis des Motors abhängig sind. Die Spannungen können dabei als Gleichspannungen
in üblicher Weise an Meßwiderständen angenommen werden oder unter Vermittlung von
Transformatoren auf den Regelstromkreis übertragen werden. Bei der Schaltung nach
Fig. i ist zu diesem Zweck ein Widerstand 68 in Reihe mit einem Kondensator 69 an
die Ankerspannung des Teilmotors io angeschlossen. Die am Widerstand 68 entstehende
Spannung wirkt im Gitterkreis des Elektronenrohres 41. Bei dem Teilmotor 12 der
gleichen
Schaltung wird das gleiche Ziel dadurch erreicht, daß zu dem Kondensator im Brückenkreis
32' Hilfskondensatoren 78 und 84 parallel geschaltet sind. Der Kondensator
78 wird durch ein vom Ankerstrom des Teilmotors 12 abhängige Relais 8o gesteuert,
während das Relais 85 für den Kondensator 84 an einen Widerstand 87 im Feldkreis
des Teilmotors 12 angeschlossen ist.
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Bei der Schaltung nach Fig.4 wird die Regelung vom Ankerstrom des
Teilmotors dadurch abhängig gemacht, daß eine zusätzliche Erregerwicklung 128
der Drosiselspule i18 an einen Wid eTstand im Ankerkreis angeschlössen ist.
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Eine andere Möglichkeit für die zusätzliche Regelung ist in Fig.5
dargestellt. Die Hilfstnaschine 158, welche mit dem Teilmotor gekuppelt ist, hat
einen beweglichen Stator, weicher über ein Getriebe 189 an einen Hilfsmotor 182
angeschlossen ist. Die Spannung des Motors 182 wird einem Widerstand 183 im Ankerkreis
des Teilmotors i5o entnommen, Fig. 6 zeigt die Anordnung im Querschnitt.
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Eine besonders empfindliche Regelanordnung ist in Fig.7 dargestellt.
Die Schaltung der Teilmotoren io und 12 entspricht der Schaltung der Fig. i. Entsprechende
Teile sind daher mit gleichen Bezugsziffern versehen. Das Neue bei der Schaltung
nach Fig. 7 besteht darin, daß im Regelstromkreis, d. h. im Gitterkreis des Elektronenrohres
41, drei Zusatzspannungen wirksam sind. Die Spannung des Widerstandes 188 hängt
vom Strom in der Erregerwicklung 16 ab, die Spannung im Widerstand 181 vom Strom
im Ankerkreis des Teilmotors io, während die Spannung an der Transformatorwicklung
178 den Änderungen des Ankerstromes des Teilmotors io verhältnisgleich ist. Durch
diese Schaltung wird mit Sicherheit dafür gesorgt, daß Pendelungen oder Überregelungen
nicht auftreten können.
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Ohne an dem Prinzip der Regelung etwas zu ändern, kann die Schaltung
nach Fig. 7 auch noch abgewandelt werden; so kann beispielsweise, wie in Fig.8 dargestellt
ist, in den Regelstromkreis ein Transformator 18o geschaltet sein, dessen Primärwicklung
im Stromkreis der Erregerwicklung 16 des Teilmotors io liegt.
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Es sei noch erwähnt, daß das gittergesteuerte Elektronenrohr 41 in
den Schaltungen der Fig. i, und 7 auch durch ein Elektronenrohr ohne Steuergitter
ersetzt werden kann, bei dem der wirksame Widerstand durch Änderung des Heizstromes
geändert wird. Fig.9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für diese Schaltung. Die Brückenschaltung
32, welche den Gittertransformator 33 speist, enthält in dem einen Brückenzweig
einen Kondensator 38, in dem anderen Zweig eine Gleichrichteranordnung 39, an die
ein Elektronenrohr igi angeschlossen ist. Die Steuerspannung E,, welche von Drehzahlschwankungen
des Teilmotors abhängig ist, wird an den Heizstromkreis des Rohres angeschlossen.