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Steuerung für elektrische Regelantriebe Der Erfindung liegt die: Aufgabe:
zugrunde, dem ArbedtsmotoT eines. Leonardsatzes oder auch einen durch gittergesteuerte
Stromrichter gespeisten Motor selbsttätig und ohne Verwendung von Relais mittels
Röhrenregler zu regeln, und zwar so" daß der Ankerstrom oder das Drehmoment während
des Anfah.rens konstant bleibt und daß beim Erreichen der am Regler eingestelltem
Solldrehzahl eine Regelung auf konstante Drehzahl erfolgt, wobei der übergang von
der einen auf die andere Regelart selbsttätig vor sich geht. Diese Aufgabe tritt
beispielsweise auf bei den Antrieben von Schleppwagen in Schiffbauversuchsanstalten.
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Bisher behalf man sich zu diesem Zweck mit dem Umschalten des Meßgliedes
des Reglers. Dabei war das Meßglied zunächst nicht von der Drehzahl abhängig gemacht,
sondern auf den Wert des zulässigen Stromes (bzw. des ihm unter gewissen Voraussetzungen
proportionalen Drehmomentes) eingestellt, ohne Rücksicht auf die Drehzahl. Mit einem
zusätzlichen Relais wurde das MeßglIled des Reglers dann bei Erreichen der gewünschten
Solldrehzahl auf Drehzahlmessung umgeschaltet.
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Erfindungsgemäß geschieht die Regelung durch einen Stromtorregler
oder Röhrenregler in der Weise, daß als Regelorgan ein Stromtorregler oder Röhreenregler
in solcher Schaltung verwendet ist, daß den Gittern der Stromtore bei Stromto,rreglern
oder der Elektromenröh.ren in der Endstufe bei
Röhrenreglern, die
das Feld des Leonardgenerators bzw. die Gitter der Gefäße eines Stromrichters beeinflussen,
die Differenz zweier von den zu regelnden Größen, z. B.. Drehmoment und Drehzahl,
abhängiger Gleichspannung zugeführt wird. Dadurch werden die Stromtore bzw. Elektronenröhren
so ausgesteuert, daß die gestellten Regelaufgaben erfüllt werden. Hierzu dienen
zwei Regelvorstufen..
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
erläutert.
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Fig. i zeigt ein Übersichtsschaltbild des Schleppwagenantriebs einer
Schiffbauversuchsanstalt zur Untersuchung von Schiffsmodellen. Der nicht mit dargestellte
Schleppwagen hat die Aufgabe; Schiffsmodelle durch einen Kanal zu ziehen, wobei
unter anderem der Modellwiderstand im Wasser bestimmt wird. Der Schleppwagen wird
durch zwei Fahrmotoren i, 2 angetrieben, die über Schleifleitungen 3 von einem .ortsfesten
Steuergenerator q. gespeist werden. 5 ist der dazugehörige Antriebsmotor für den
Generator. Die Feldwvicklung 6 des Steuergenerators wird über weitere Hilfsschleiflei:tungen
7 von einem Stromtorregler 8 aus gespeist, der mittels eines Tachometerdynamos.
g von der Drehzahl der Fahrmotoren beeinflußt wird. 11, 12 sind die Feldwicklungen,
der Fahrmotoren, die aus einer Hilfsgleichstromquelle 13 konstant erregt werden.
Die Meßstrecke soll mit konstanter Geschwindigkeit durchfahren werden, wobei nur
eine sehr geringe Abweichung von der Sollgeschwindigkeit zugelassen wird. Die An.fahrbeschleunigung
muß jedoch möglichst groß sein. Andererseits darf das vom Motor entwickelte, Drehmoment
bzw. die Umfangskraft am Rad die Adhäsionsgrenze nicht überschreiten. Daher wird
das von den Motoren entwickelte Drehmoment bzw. ihr Ankerstrom auf einen konstanten
Wert von solcher Höhe einreguliert, daß oinerseits die Anfahrstrecke möglichst kurz
gehalten und andererseits die Adhäsionsgrenze nicht überschritten wird. Nach dem
Erreichen der Sollgeschwindigkeit soll die Regelung von konstantem Strom auf konstante
Drehzahl umgesteuert werden, wobei der Übergang der ansteigenden Fahrgeschwindigkeit
in die konstante Meßgeschwindigkeit schwingungsfrei erfolgen muß.
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Während der Meßfahrt soll die Geschwindigkeit des Schleppwagens konstant
gehalten werden. Hierzu dient die in Fig. 2 dargestellte Prinz:ipschaltung des Stromreglers
B. 14. und 15 sind zwei gittergesteuerte Stromtore, die in Doppelwegschaltung in
den Erregerkreis des Steuergenerators eingeschaltet sind. Die Gitterspannung der
Stromtore wird über zwei. Vorstufen durch die Regelgrößen (Drehzahl bzw. Ankerstrom
der Fahrmotoren) beeinflußt und steuert die Öffnung der Stromtore so, daß der Erregerstrom
des Steuergenerators bzw. die Ankerspannung der Fahrmotoren die zur Erfüllung der
Regelaufgabe richtige Größe hat.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Der mit den Fahrmotoren gekuppelten
Tachometermaschine g (Fig. i und 2) wird eine der Drehzahl proportionale Spannung
entnommen und mit der konstanten Spannung einer Normalspannungsquelle 18 verglichen.
Die Differenzspannung liegt am Gitter der Verstärkerröhre 17. Zur vollen Aussteuerung
der Röhre 17 genügt eine im Verhältnis zur Normalspannung i8 sehr kleine Spannung.
Dadurch wird erreicht, daß der Regler auch auf sehr kleine Drehzahlschwankungen
anspricht.
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Dem Gitter der Röhre ig wird über eine Verstärkerstufe die Differenzspannung
aus einer dem Ankerstrom proportionalen Spannung und einer konstanten Vergleichsspannung
einer Normalbatterie 23 zugeführt. Zur vollsten Aussteuerung der Röhre genügt auch
hier eine im Verhältnis zu dieser Vergleichsspannung sehr kleine Spannung, so daß
die Röhre ig auf sehr kleine Abweichungen vom Sollwert des Ankerstromes anspricht.
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Vor Inbetriebnahme der Anlage, also während der Anheizzeit der Stromtore,
liegt am Gitter der Röhre 17 nur die Normalspannungsquelle 18. Das Rohr ist ganz
gesperrt, die Spannung U, die an. der Brücke (bestehend aus dem Innenwiderstand
der Röhre 17, dem Potentiometer 26 und dem Widerstand 21) abgegriffen wird, hat
ihren größten positiven Wert, da kein Anodenstrom fließt und somit an dem Widerstand
21 kein Spannungsabfall auftritt.
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Am Gitter der Röhre ig liegt ebenfalls nur die negative Spannung der
Vergleichsbatterie 23. Das Rohr ig ist gesperrt, die Spannung U2 am Widerstand 25
ist Null, da auch kein Anodenstrom fließt.
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Die Gittergleichspannung für die Stromtore U3 (sie ist in jedem Falle
U3= Ul-U2) hat also hier ihren größtmöglichen positiven Wert. Die Stromtore sind
offen.
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Wird nun die Anodenspannung der Stromtore eingeschaltet, so steigt
der Erregerstrom: des Leonardgenerators q. so lange schnell an, bis er in die Nähe
des am Potentiometer 27 eingestellten Sollwertes kommt. Sobald dieser Wert erreicht
ist, öffnet das Rohr 1g. Es fließt ein Anodenstrom über den Widerstand 25 und erzeugt
dort einen Spannungsabfall U2, der der Spannung U1 entgegengerichtet ist.
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Das Rohr 17 bleibt während des ganzen Anfahrvorganges bis kurz vor
Erreichen der Sollgeschwindigkeit gesperrt. Die Spannung U1 behält ihren größtmöglichen
positiven Wert. Der Anfahrstrom wird also gesteuert durch die Gittergleichspannung
der Stromtore. U3 = U1- U21 -wobei. U1 als konstant zu betrachten ist, während
U2 mit dem Ankerstrom wächst. Der Ankerstrom wird auf diese Weise mit hoher Genauigkeit
konstant gehalten.
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Nähert sich die Fahrgeschwindigkeit des Schleppwagens denn am Sollwertpotentiometer
22 eingestellten Sollwert, so greift die Drehzahlregelung ein. Die Röhre 17 führt
Strom., dadurch sinkt die Spannung U1 von ihrem größtmöglichen positiven Wert herunter,
d. h. die Öffnung der Stromtore wird verkleinert, dadurch geht aber der Ankerstrom
der
Schleppwagenmoto-ren zurück. Dies hat eine Sperrung der Röhre 1g zur Folge, wodurch
die Spannung U, zu Null wird und weiter Null bleibt. Damit ist der eigentliche Anfahrvorgang
beendet, die Drehzahlregelung übernimmt das Kommando. Während der Meßfahrt entwickeln
die beiden Fahrmotoren nur das zum Überwinden des Fahrwiderstandes notwendige Drehmoment.
Der Ankerstrom der Fahrmotoren hat also nur einen im Verhältnis zum Anfahrstrom
kleinen Wert, d. h. U2 bleibt Null, so daß die Röhre 1g während der Meßfahrt die
Genauigkeit der Drehzahlregelung nicht beeinflussen kann.
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Man erkennt, daß die Röhre 1g während des Anfahrens den Ankerstrom
der Motoren begrenzt. Beim Erreichen der Sol.ldr@ehzahl wird dann die Kommandogabe
automatisch auf die Röhre 17 übertragen, so daß die Motoren nach beendetem Anlauf
auf konstante Drehzahl geregelt werden. Die Erfindung läßt sich daher ganz universell
anwenden zum selbsttätigen Anlassen mit anschließender Regelung auf konstante Drehzahl
von Motoren., die z. B. durch Leonardgeneratoren, gittergesteuerte Stromrichter
u. dgl. gespeist werden.