DE947811C

DE947811C - Device for regulating the speed of DC motors

Info

Publication number: DE947811C
Application number: DEA15463A
Authority: DE
Inventors: Robert Keller
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1951-05-01
Filing date: 1952-04-01
Publication date: 1956-08-23

Description

Einrichtung zur Regelung der Drehzahl von Gleichstrommotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl von Gleichstrommotoren, die von einem gemeinsamen Drehstromnetz über gittergesteuerte Gleichrichter gespeist werden, wobei die Gitterstenerspannung des den Gleichstrommotor speisenden Gleichrichters von einer mit dem Gleichstrommotor mechanisch gekuppelten Wechselstrom-Steuermaschine geliefert wird. Gemäß der Erfindung wird, um eine möglichst trägheitslose Drehzahlregelung zu erreichen, die Änderung der Phasenlage des Statorstromes der Steuermaschine entsprechend ihrem Schlupf unmittelbar benutzt, um je nach Belastungsänderung des Gleichstrommotors eine solche Vor- bzw. Rückverschiebung des Zündpunktes des den Gleichstrommotor speisenden Gleichrichters zu bewirken, daß die Drehzahländerung des Gleichstrommotors kompensiert wird.Device for regulating the speed of DC motors The invention refers to a device for regulating the speed of DC motors, fed by a common three-phase network via grid-controlled rectifiers the grid voltage of the rectifier feeding the DC motor from an AC control machine mechanically coupled to the DC motor is delivered. According to the invention, a speed control with as little inertia as possible to achieve the change in the phase position of the stator current of the control machine accordingly their slip is used immediately, depending on the change in load on the DC motor such a forward or backward shift of the ignition point of the DC motor feeding rectifier to cause the speed change of the DC motor is compensated.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar ist in der Fig. r beispielsweise ein Antrieb für eine kontinuierliche Mehrgerüst-Walzenstraße gezeigt.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown, namely in Fig. For example, a drive for a continuous Multi-stand rolling mill shown.

Die Gleichstrommotoren z werden über die mit Gittersteuerung versehenen Gleichrichter 2 mit Hilfe der Transformatoren 3 aus dem gemeinsamen Drehstromnetz q. gespeist. Die Gittersteuerungseinrichtung ist mit 5 bezeichnet. Jeder Antriebsmotor ist mit einer Wechselstrom-Steuermasch.ine 6 mechanisch gekuppelt. Diese Steuermaschine 6 besteht beispielsweise aus einer Asynchronmaschine, deren Rotor vom Gleichstrommotor i angetrieben und deren Stator vom Drehstromnetz q. gespeist wird. Eine dem Statorstrom entsprechende Spannung wird über die Wandler 7 der Gittersteuerungseinrichtung 5 zugeführt und dient zur Regelung der Drehzahl . der Antriebsmotoren i in der nachstehend beschriebenen Weise: Im Leerlauf läuft die mit dem Gleichstrommotor i mechanisch gekuppelte Asynchronmaschine 6 übersynchron und ihr Statorstrom nimmt die Phasenlage I gemäß dem Stromvektordiagramm der Fig. 2 ein. Sobald der Motor i belastet wird, sinkt seine Drehzahl und dementsprechend diejenige der Asynchronmaschine 6. Dem Schlupf der letzteren entsprechend erfährt dann der Statorstrom eine Phasenverschiebung und nimmt die Phasenlage II ein. Da die Verdrehung von I auf II im Sinne des Drehrfeldes erfolgt, wird auch die vom Staborstrom der Asynchronmaschine 6 gelieferte Gitterspannung in demselben ,Sinne vorverschoben. Dadurch tritt eine Erhöhung der @Gleichrichterspannung ein, und der Geschwindigkeitsabfall des Antriebsmotors i bei Belastung wird kompensiert. Bei einer Belastungsänderung im umgekehrten Sinne erfolgt in analoger Weise eine Rückverschiebung des Zündpunktes des den Gleichstrommotor speisenden Gleichrichters 2 durch eine entsprechende Phasenverdrehung des Statorstrornes der Asynchronmaschine 6. Diese Drehzahlregelung arbeitet grundsätzlich als statische Regelung und ist stabil, so daß die Aufholung der Geschwindigkeitsverluste bei Belastung nicht ganz vollkommen ist, aber in vielen Fällen doch ausreicht.The DC motors z are provided with grid control Rectifier 2 with the help of transformers 3 from the common three-phase network q. fed. The grid control device is denoted by 5. Every drive motor is mechanically coupled to an AC control machine 6. This control machine 6 consists, for example, of an asynchronous machine, their rotor driven by the DC motor i and its stator from the three-phase network q. fed will. A voltage corresponding to the stator current is transmitted via the converter 7 of the grid control device 5 and is used to regulate the speed. the drive motors i in the below described way: When idling, the DC motor i runs mechanically coupled asynchronous machine 6 oversynchronously and its stator current takes the phase position I according to the current vector diagram of FIG. As soon as the engine i is loaded, its speed decreases and accordingly that of the asynchronous machine 6. Dem Corresponding to the slip of the latter, the stator current then experiences a phase shift and assumes phase position II. Since the rotation from I to II in the sense of the rotating field occurs, the grid voltage supplied by the rod current of the asynchronous machine 6 is also applied moved forward in the same sense. This causes an increase in the rectifier voltage on, and the drop in speed of the drive motor i under load is compensated. If the load changes in the opposite sense, a Back shift of the ignition point of the rectifier feeding the DC motor 2 by a corresponding phase shift of the stator current of the asynchronous machine 6. This speed control works basically as a static control and is stable, so that the recovery of the speed losses under load is not quite is perfect, but in many cases it is sufficient.

Die Regelung kann auch astatisch gemacht werden. Zu diesem Zweck wird ein Nulleistungsregler 8 in der Zuleitung zur Asynchronmaschine 6 vorgesehen. Dieser Wälzsektorregler regelt immer auf Nulleistung, und bei Abweichungen von diesem Wert wird vom Regler 8 eine zusätzliche Steuerspannung geliefert, die über die Gittersteuereinrichtung 5 dem Gleichrichter 2 zugeführt wird und somit die Drehzahl ,des Gleichstrommotors i genau konstant hält. Durch die Wirkung dieses Reglers 8 erhält der Rotor der Asynchronmaschine 6 immer synchrone Drehzahl, d. h. er regelt auf Schlupf Null.The regulation can also be made astatic. To this end, will a zero power regulator 8 is provided in the feed line to the asynchronous machine 6. This Rolling sector controller always regulates to zero power, and in the event of deviations from this value an additional control voltage is supplied by the controller 8, which is via the grid control device 5 is fed to the rectifier 2 and thus the speed of the DC motor i keeps exactly constant. The rotor of the asynchronous machine receives the effect of this controller 8 6 always synchronous speed, i.e. H. it regulates to zero slip.

Um nunmehr die Geschwindigkeit der Gleichstrommotoren i auf jeden beliebigen Wert konstant halten zu können, d. h. je nach den Betriebsverhältnissen den Sollwert der Geschwindigkeit beliebig einstellen zu können, .muß eine weitere Variable eingeführt werden. Zu diesem Zweck wird dann der Stator der Asynchronmaschine 6 über ein Getriebe 9 durch einen Leitmotor io angetrieben, der über den Transformator i i vom Drehstromnetz q. aus gespeist wird. Die gewünschte Solldrehzahl, auf die der Triebmotor konstant gehalten werden soll, wix-d dann am Leitmotor io eingestellt.To now the speed of the DC motors i on each to be able to keep any value constant, d. H. depending on the operating conditions To be able to set the setpoint of the speed as desired, another one Variable to be introduced. The stator of the asynchronous machine is then used for this purpose 6 driven via a gear 9 by a master motor io, which is via the transformer i i from the three-phase network q. is fed from. The desired target speed to which the drive motor should be kept constant, then set wix-d on the master motor io.

Bei der in Fig. i veranschaulichten Anordnung ist noch angedeutet, wie beispielsweise bei einer kontinuierlichen Mehrgerüst-Walzenstraße das Drehzahlverhältnis der aufeinanderfolgenden Gerüste konstant gehalten werden kann. In diesem Fall ist der Leitmotor io jeder Antriebsgruppe noch mit einem Leitgenerator 12 mechanisch gekuppelt, und dieser speist den Leitmotor des nächstfolgenden Gerüstes. Bei dieser Reihenschaltung .der Leitgruppen sind alle Asynchronmaschinen der zweiten und nachfolgenden Gruppen unter sich synchronisiert, und sobald die Drehzahl des einen geändert wird ändert sich die Drehzahl der nachfolgenden im gleichen Maße.In the arrangement illustrated in FIG. I, it is also indicated such as, for example, the speed ratio in a continuous multi-stand rolling mill of the successive scaffolds can be kept constant. In this case it is the master motor io each drive group mechanically with a master generator 12 coupled, and this feeds the master motor of the next stand. At this Series connection. Of the master groups are all asynchronous machines of the second and following Groups synchronized among themselves, and as soon as the speed of one is changed the speed of the following changes to the same extent.

Es ist auch ohne weiteres möglich, die Leitmotoren io parallel zu schalten. In diesem Fall muß dann die Zugeinstellung für die einzelnen Gerüste, .die über die konischen Riemenscheibenpaare 13 erfolgt, synchronisiert werden, so daß eine Anpassung an die veränderte Drehzahl erfolgen kann.It is also easily possible to have the master motors io in parallel switch. In this case, the tension setting for the individual scaffolding must be . Which takes place via the conical pulley pairs 13, are synchronized, so that an adaptation to the changed speed can take place.

Die mit dem Triebmotor i mechanisch gekuppelte Steuermaschine 6 kann auch als Wechselstrom-Kollektormaschine :ausgebildet werden. Die Einstellung der Solldrehzahl erfolgt dann lediglich durch Verschieben der Bürsten an der Maschine selbst, so daß ein besonderer Leitmotor für diesen Zweck nicht mehr notwendig ist. Die Kollektormaschine wird vorzugsweise als Nebenschlußmaschine ausgebildet, und um einen möglichst großen Winkel. 9p (Fig. 2) für die Phasenverdrehung zwischen Leerlauf und Vollast zu erhalten, ist es vorteilhaft, den Motorleerlaufstrom :T durch Einfügung einer Kompensation möglichst herabzusetzen.The control machine 6 mechanically coupled to the drive motor i can also as an alternating current collector machine: be trained. The setting of the The target speed is then only set by moving the brushes on the machine itself, so that a special lead motor is no longer necessary for this purpose. The collector machine is preferably designed as a shunt machine, and at the largest possible angle. 9p (Fig. 2) for the phase shift between To get idle and full load, it is beneficial to keep the engine idle current: T to be reduced as much as possible by inserting compensation.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for regulating the speed of DC motors, fed by a common three-phase network via grid-controlled rectifiers the grid control voltage of the rectifier feeding the DC motor from an AC control machine mechanically coupled to the DC motor . Delivered, characterized in that the change in the phase position of the stator current the control machine is used immediately according to their slip, depending on Load change of the direct current motor such a pre- or. Back shift to effect the ignition point of the rectifier feeding the DC motor, because, ß the change in speed of the DC motor is compensated.

2. Establishment according to claim i, characterized in that the control machine is an asynchronous machine serves, whose rotor is mechanically coupled to the DC motor and whose stator is fed from the common three-phase network.

3. Device according to claim 2, characterized characterized in that the stator of the asynchronous machine is connected to the three-phase network connected master motor is driven.

Device according to claim i, characterized characterized in that a control machine AC collector machine, z. B. in the form of a shunt collector machine, whose speed is through Adjusting their brushes can be changed.

Device according to claim 4, characterized characterized in that by introducing a compensation of the motor idle current the limits of the phase shift of the stator current are increased.

6. Establishment according to claim z, characterized in that in the feed line to the control machine a zero power regulator is provided, which provides an additional control voltage for the Grid control supplies to keep the speed of the DC motor constant.

7. Device according to claim 3 for keeping constant the speed ratio of the successive stands when driving continuous multi-stand rolling mills, characterized in that each master motor is coupled to a master generator which feeds the master motor of the next stand. B. Device according to claim 3 for regulating the speed of continuous multi-stand rolling mills, characterized in that the drive motors of the control machines are connected in parallel. Documents considered: German Patent No. 666 976.