DE970960C - Selbsttaetige Regelvorrichtung zur Erzielung einer angenaeherten Nebenschlusscharakteristik bei Reihenschluss-Kommutatormotoren - Google Patents

Description

• Selbsttätige Regelvorrichtung zur Erzielung einer angenäherten Nebenschlußcharakteristik bei Reihenschluß-Kommutatormotoren Bei vielen Verwendungsarten der Elektromotoren ist es von besonderem Wert, die mit steigendem Lastmoment konstante oder schwach geneigte Drehzahlkennlinie auszunutzen, die Nebenschlußmotoren kennzeichnet. Diese Motoren haben jedoch den Nachteil, daß ihre Anlaufeigenschaften nicht geeignet sind, wenn ein hohes Anlaufmoment gefordert wird. Es besteht daher ein Interesse daran, eine Drehzahlregelung zu erzielen, die eine Drehzahlkennlinie ergibt, die im wesentlichen der eines Nebenschlußmotors auch bei Elektromotoren anderer Art entspricht, vor allem bei solchen, die günstigere Eigenschaften beim Anlauf oder bei starker Belastung aufweisen.
• Es ist bereits bekannt, den Anstieg der Drehzahl bei Reihenschlußmotoren bei Entlastung dadurch zu begrenzen, daß dem Motor eine Drosselspule vorgeschaltet wird, die durch den gleichgerichteten Strom des Motors in der Weise gesättigt wird, daß ihre Sättigung mit zunehmender Belastung des Motors zunimmt. Auf 'diese Weise kann zwar eine Begrenzung des Drehzahlanstiegs, aber nicht eine annähernd konstante Drehzahl des Motors erreicht werden, wie dies für einen Nebenschlußmotor zutrifft.
• Bekannt ist weiter, bei Elektromotoren mit Hilfe von Transduktoren eine bestimmte Drehzahl trotz schwankender Speisespannung einzuhalten. Der Transduktor liegt hierbei bei Gleichstrommaschinen im Erregerstromkreis des Motors oder bei Reihenschlußmotoren entweder parallel zur Erregerwicklung oder parallel zum Anker. Die Speisespannung dient als Regelgröße. Es ist auch bekannt, bei Motoren mit Hilfe von Transduktoren eine bestimmte Drehzahl trotz schwankender Last einzuhalten, wobei als Einflußgrößen der Motorstrom und die Motordrehzahl verwendet werden. Mit diesen Mitteln wird innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen eine konstante Drehzahl erreicht, aber es ist nicht möglich, einem Hauptstrommotor drehzahlmäßig die Charakteristik eines Nebenschlußmotors zu geben unter Beibehaltung seiner günstigen Anlaufeigenschaften.
• Dies ist erfindungsgemäß bei Reihenschluß-Kommutatormotoren, die über einen in Reihe liegenden, mit einer dem Motorstrom proportionalen. Gleichstromerregung versehenen Transduktor gespeist werden, dadurch erreicht, daß durch eine weitere, der Motorspannung proportionale Gleichstromerregung des Transduktors eine mit dem Motorstrom linear veränderliche Motorspannung hervorgerufen wird.
• In erster Linie bezieht sich die Erfindung auf die Drehzahlregelung des sogenannten Hauptstrommotors, der mit Gleichstrom, Einphasenstrom oder Drehstrom betrieben wird, aber es ist auch möglich, sie für Repulsionsmotoren, wie beispielsweise die von T h o m s o n und D e r i angegebenen, anzuwenden. Mit der Bezeichnung »Reihenschlußmotor« soll im folgenden eine der genannten Motortypen gemeint sein.
• Durch die Erfindung wird unter anderem der Vorteil gewonnen, daß die Fähigkeit des Reihenschlußmotors, einer Lastmomentsteigerung zu begegnen, ausgenutzt werden kann. Das Drehmoment eines Nebenschlußmotors ist bekanntlich im wesentlichen dem Ankerstrom proportional, während das Drehmoment eines Reihenschlußmotors etwa mit dem Quadrat des Ankerstromes wächst. Hieraus folgt, daß eine Steigerung des Lastmomentes eine vergleichsweise geringere Leistungssteigerung bei der letztgenannten Motortype mit sich führt. Der Reihenschlußmotor ist daher besonders geeignet in den Fällen, wo das Anlaufmoment groß ist.
• Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, die in Fig. I den Zusammenhang zwischen Strom und Spannung für einen Reihenschlußmotor bei verschiedenen Drehzahlen und in Fig. 2 und 3 schematisch zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt. Aus Fig. I geht der geradlinige Zusammenhang hervor, der zwischen dem Strom und der Spannung eines Reihenschlußmotors bei verschiedenen Drehzahlen n, bis n4 herrscht. Ein in passender Weise gleichstromvormagnetisierter Transduktor kann zur Erzielung dieser Kurven angewendet werden.
• Bei der Ausführungsform nach Fig.2 bezeichnet I einen Reihenschlußmotor mit der Erregerwicklung 2. Der Motor, der in diesem Fall als wechselstrombetrieben gedacht ist, ist in Reibe mit dem Transduktor 3 und der Gleichrichterbrücke 4 an die Wechselstromquelle bei 5 und 6 angeschlossen. Der Transduktor 3, der zweckmäßigerweise sparselbsterregt sein kann, hat eine von dem Gleichrichter 4 gespeiste, mit der Selbsterregung zusammenwirkende Steuerwicklung 7. Der Transduktor hat außerdem eine weitere Steuerwicklung I2, deren Amperewindungszahl den Amperewindungszahlen der Selbstmagnetisitrungswicklung und der Steuerwicklung 7 entgegengerichtet ist. Die Steuerwicklung I2 wird von einem Gleichrichter 13, der an die Spannung am Reihenschlußmotor angeschlossen ist, gespeist. Zur Einstellung .des Steuerstromes ist ein einstellbarer Widerstand 14 vorgesehen. In der Figur ist die wahlweise Ausführung gezeigt, daß dieser Widerstand auf der Wechselstromseite des Gleichrichters 13 eingeschaltet ist.
• Die Amperewindungszahlen der beiden Steuerwicklungen 7 und I2, die je für sich eine große Amperewindungszahl - liefern müssen, heben sich gegenseitig bei einem gewissen Verhältnis zwischen Strom und Spannung auf, :d. h. bei einer gewisen Drehzahl, die mit Hilfe des Widerstandes 14 eingestellt werden kann. Dank der angegebenen Schaltung spielt die Krümmung der Transduktorkurve eine geringere Rolle, wodurch erreicht wird, daß ein großer Drehzahlbereich mit hoher Regelungsgenauigkeit umfaßt werden kann.
• Es ist natürlich auch möglich, in gleicher Weise einen Gleichstrom-Reihenschlußmotor zu regeln, wobei dieser an einen in Reihe mit dem Transduktor eingeschalteten Gleichrichter angeschlossen wird.
• In Fig. 3 ist ein anderer Weg angegeben., um zu erreichen, daß der der Spannung am Motor proportionale und der dem Motorstrom proportionale Erregerstrom des Transduktors sich bei einem gewissen Verhältnis zwischen Strom und Spannung gegenseitig aufheben. Nach dieser Anordnung wer- i den die Gleichstromkreise der Gleichrichter 4 und 13 in der Art zusammengeschaltet, daß ein Differenzstrom für die Wicklung 18 abgenommen werden kann. In geeigneter Weise sollen gewisse Widerstände in die Stromkreise eingeschaltet werden, so z. B. die Widerstände i9, 2o in Reihe mit ihrem entsprechenden Gleichrichter. Von diesen Widerständen soll der eine einstellbar sein.
• Es sind natürlich auch gewisse abgeänderte Ausführungsformen der Regelvorrichtung denkbar. So i kann z. B. in bekannter Weise der Transdaiktor von einem Strom gesteuert werden,, der ein direktes Maß derDrehzahl des Motors ist und beispielsweise von einem vom Motor angetriebenen Tachometergeneratorerhalten wird. Im Rahmen der Erfindung i kann eine andere Abwandlung darin bestehen, daß der die Spannung abtastende Steuerstrom bei einer Anordnung nach Fig. 2 vom Anker I des Motors abgenommen wind.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Selbsttätige Regelvorrichtung zur Erzielung einer angenäherten Nebenschlußcharakteristik bei Reihernschluß-Kommutatormotoren, die über einen in Reihe liegenden, mit einer dem Motorstrom proportionalen Gleichstromerregung versehenen Transduktor gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine weitere der Motorspannung proportionale Gleichstromerregung des Transduktors eine mit dem Motorstrom linear veränderliche Motorspannung hervorgerufen wird.
2. 2. Regelvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromerregung des Transduktors aus der Differenz zweier der Motorspannung und dem Motorstrom proportionaler Gleichstromkomponenten besteht und gegebenenfalls zusätzlich noch aus einer hauptsächlich konstanten, einstellbaren Stromkomponente.
3. 3. Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Proportionalität der differenzbildenden Gleichstromkomponenten zur Motorspannung bzw. zum Motorstrom einstellbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 294 577, 304 840, 327 173, 641 003, 658 392; französische Patentschrift Nr. 716 248; britische Patentschriften Nr. 571 851, 602 377; Elektrotechnische Zeitschrift, 1937, S. 991; Electrical Review, 1949, S. 1029 bis 1031; AIEE Transactions, 1949, S. 789.