DE972523C - Einrichtung zur Verhinderung der UEbersteuerung eines aus zwei Drosselspulen bestehenden Magnetverstaerkers - Google Patents

Description

Es sind bereits Drosselspulen bekannt, bei denen die Änderung ihres magnetischen Widerstandes durch Gleichstrommagnetisierung zur Steuerung des die Drosselspule durchfließenden Wechselstromes benutzt wird, die also als Verstärker wirken. Die Drosselspule besitzt hierbei eine gegebenenfalls unterteilte Wechselstromwicklung und eine oder mehrere gleichstromgespeiste Magnetisierungswicklungen. Der besondere Vorteil derartiger Drosselspulen ist außer einem einfachen und betriebssicheren Aufbau noch darin zu sehen, daß mit verhältnismäßig kleinen Gleichströmen beträchtliche Wechselstromleistungen gesteuert werden können.

Bei aus zwei derartigen Drosselspulen bestehenden Magnetverstärkern darf die Steuerspannung (Eingangsspannung) einen bestimmten Wert, deren Größe durch die Bemessung des Magnetverstärkers bestimmt ist, nicht überschreiten. Findet eine Übersteuerung des Magnetverstärkers statt, so nimmt der Verstärkungsgrad mit zunehmender Eingangsspannung stetig ab, ao bis er schließlich den Wert Null erreicht.

Bei den für Steuerungen, insbesondere für Folgebewegungssteuerungen, verwendeten Stellungsvergleichseinrichtungen, die z. B. aus elektromagnetischen Brücken, Drehtransformatoren od. dgl. bestehen können, steigt bekanntlich die Fehlerspannung, d. h. die

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bei einer Abweichung zwischen Soll- und Iststellung auftretende und der Größe dieser Abweichung verhältige Spannung, mit der dann die beiden Drosselspulen des Magnetverstärkers gesteuert werden, sinusförmig mit der Fehlstellung an und erreicht erst bei 90⁰ Fehlstellung ihr Maximum. Mit Rücksicht auf die erwünschte Steuergenauigkeit muß aber der Magnetverstärker bereits bei kleinen Fehlstellungen zwischen der vorgegebenen Bewegung und der Bewegung des einzustellenden Gegenstandes ausgesteuert sein, denn bei weiterem Ansteigen der Fehlerspannung würde eine Übersteuerung des Magnetverstärkers in starkem Maße stattfinden; eine solche Einrichtung wäre nicht eindeutig.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung der Übersteuerung eines aus zwei Drosselspulen bestehenden Magnetverstärkers, der insbesondere einen Zweiphasenmotor, einen mit Kunstphase arbeitenden Einphasenmotor oder einen Ferrarismotor steuert oder einen Leonardgenerator tastet, und besteht darin, daß die jeder Magnetisierungswicklung der beiden Drosselspulen zugeführte Steuerspannung durch ein an sich bekanntes Regelglied (Regelröhre, Gleichrichteranordnung, vormagnetisierte Drosselspule od. dgl.) eine Begrenzung erfährt. Die Einstellung des Arbeitspunktes des Magnetverstärkers erfolgt durch eine beiden Drosselspulen in gleicher Weise zugeführte konstante Spannung. Die eigentliche Steuerspannung magnetisiert dabei die beiden Drosselspulen in einander entgegengesetztem Sinne.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. ι den Aufbau einer Eingangsschaltung für einen Magnetverstärker,

Fig. 2 die Fehlerspannung einer StellungsVergleichseinrichtung in Abhängigkeit von der Größe der Fehlstellung,

Fig. 3 den Verlauf der Magnetisierungsströme und der Induktivitäten der beiden Drosselspulen des Magnetverstärker nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Anordnung zur Begrenzung des Anstieges der Steuerspannung (Fehlerspannung),

Fig. 5 die begrenzte Fehlerspannung in Abhängigkeit von der Größe der Fehlstellung und Fig. 6 den Verlauf der Steuerströme und der Induktivitäten des Magnetverstärkers nach Fig. 1 bei begrenzter Steuerspannung entsprechend Fig. 5.

Der Magnetverstärker besteht aus den beiden dreischenkligen Drosselspulen 1 und 2, auf deren mittleren Schenkeln die Gleichstrommagnetisierungswicklungen 3 und 4 und auf deren äußeren Schenkeln die Wechselstromwicklungen 5, 6 und 7, 8 untergebracht sind. Einer Wechselstromquelle 9 wird über einen Transformator 10 mit den beiden Sekundärwicklungen 11 und 12 eine konstante Spannung U₀ entnommen, die den Gleichrichteranordnungen 13 und 14 gleichgerichtet wird. Die dieser konstanten Gleichspannung zugehörigen Ströme (Ruheströme) durchfließen die Magnetisierungswicklungen der Drosselspulen 1 und 2. Durch Änderung der konstanten Spannung U₀ läßt sich der günstigste Arbeitspunkt der Drosselspulen 1 und 2 einstellen. An den Klemmen 15 und 16 steht die eigentliche Steuerspannung, die der obengenannten Fehlerspannung oder aber auch der Summe mehrerer in Form von Spannungen vorhandener Steuergrößen entsprechen kann, zur Verfügung. Aus der Richtung der an den Wicklungen 11 und 12 eingezeichneten Pfeile ist ersichtlich, daß bei einer bestimmten Richtung der an den Klemmen 15 und 16 liegenden Steuerwechselspannung z. B. die Spannung in der Wicklung 12 um diesen Betrag erhöht, die Spannung in der Wicklung 11 dagegen um den gleichen Betrag erniedrigt wird. Die Magnetisierungswicklungen 3 und 4 werden demzufolge von Strömen I₁ und i₂ durchflossen, deren Änderungen gegenüber den Ruheströmen durch die an den Klemmen 15 und 16 liegende Steuerspannung hervorgerufen wird. Die Verstärkerwirkung des Magnetverstärkers beruht dabei auf der Änderung der Induktivitäten L₁ und L₂ der beiden Drosselspulen ι und 2 durch die Änderung der Magnetisierungsströme i_x und i₂. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß durch diese im entgegengesetzten Sinne wirkenden Magnetisierungen die Umsteuerung eines über die Drosselspulen 1 und 2 gespeisten Motors erfolgen kann. In der Fig. 2 ist die Steuerspannung U_st in Abhängigkeit von der Fehlstellung α z. B. eines Drehtransformators dargestellt. Die Steuerspannung ändert sich dabei bekanntlich sinusförmig und erreicht ihren Höchstwert bei 90⁰, Auf dieser Kurve ist ferner ein Punkt 17 besonders markiert, der den Arbeitspunkt des Magnetverstärkers bei einer ganz bestimmten Spannung U₀ bedeutet. Weiterhin ist noch der dabei vorhandene Aussteuerbereich des Magnetverstärkers angegeben.

In der Fig. 3 ist der Verlauf der Magnetisierungsströme i_x und i₂ in Abhängigkeit von der an den Magnetisierungwicklungen 3 und 4 der Drosselspulen 1 und 2 anliegenden Spannungen [U₀ + U_st) voll eingezeichnet darstellt. Die gestrichelt eingezeichneten Kurven geben den durch die Magnetisierungsströme i_x und i₂ beeinflußten Verlauf der Induktivitäten L₁ und L₂ der beiden Drosselspulen 1 und 2 an. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Differenz zwischen den Induktivitäten L₁ und L₂ am größten, wenn die Steuerspannung U_st ungefähr gleich der konstanten Spannung U₀ ist, weil der Magnetverstärker bei dieser Steuerspannung voll ausgesteuert ist. Bei weiter zunehmender Größe der Steuerspannung U_st wird die Differenz zwischen den Induktivitäten L₁ und L₂ immer kleiner, bis schließlich L₁ und L₂ gleich groß werden. In diesem Punkte kann der Magnetverstärker überhaupt keine Leistung mehr abgeben.

In der Fig. 4 ist mit 18 der mit dem einzustellenden Gegenstand zusammenarbeitende Teil einer Stellungsvergleichseinrichtung bezeichnet, der z. B. ein Drehtransformator sein kann und beim Vorhandensein einer Abweichung zwischen Geber und einzustellendem Gegenstand eine dieser Abweichung verhältige Steuerspannung U_st abgibt. Wird zwischen den Drehtransformator 18 und den Magnetverstärker 20 ein Regelglied 19 gelegt, so kann damit der Anstieg der Steuerspannung auf einen bestimmten Wert U'_st begrenzt werden. Das Regelglied 19 kann z. B. aus einer Regelröhre, einer Gleichrichteranordnung, einer vormagnetisierten Drosselspule od. dgl. bestehen. Dem Magnetverstärker 20 wird demzufolge dann eine be-

grenzte Steuerspannung U'_st zugeführt, deren Verlauf aus der Fig. 5 ohne weiteres ersichtlich ist. Zweckmäßig ist es, die Steuerspannung U'_st etwas größer zu wählen als die konstante Spannung U₀. Unter einer Regelröhre wird hierbei eine Mehrgitterröhre verstanden, deren einem Gitter die Steuerspannung U_st zugeführt wird. In Abhängigkeit von dieser Steuerspannung wird daher der Durchlaß einer solchen Röhre geregelt, und zwar wird der Durchlaß mit zunehmender Größe der Steuerspannung herabgesetzt. Erfolgt die Spannungsbegrenzung mit Hilfe einer Gleichrichteranordnung, so können hierzu Trockengleichrichter parallel zum Drehtransformator geschaltet werden, von denen jeweils einer oder mehrere für jede Durchlaßrichtung vorzusehen sind. Trockengleichrichter stellen bekanntlich einen spannungsabhängigen Widerstand dar, dessen Größe mit zunehmender Spannung abnimmt, und umgekehrt. Bei niedriger Steuerspannung fließt dabei nur ein geringer Strom über die Gleichrichter, während der Hauptteil die Magnetisierungswicklungen der Drosselspulen durchfließt. Mit zunehmender Steuerspannung dagegen wird der über die Gleichrichter fließende Strom immer größer und demzufolge der Magnetisierungsstrom kleiner. Die Wirkung dieser Gleichrichter kann noch erhöht werden, wenn zusätzlich zu den Gleichrichtern noch ein spannungsabhängiger Widerstand, z. B. Glühlampe, in Reihe zum Drehtransformator geschaltet wird, dessen Größe mit zunehmender Spannung zunimmt, und umgekehrt.

Es ist auch bereits bekannt, eine Spannungsbegrenzung mit Hilfe einer dreischenkligen vormagnetisierten Drosselspule vorzunehmen. Mit zunehmender Größe der Eingangswechselspannung wächst hierbei auch die Größe des Wechselstromwiderstandes, und dabei erfährt die Amplitude der Eingangswechselspannung eine Begrenzung.

Die begrenzte Steuerspannung U'_st verhindert ein Ansteigen der Magnetisierungsströme i_x und i₂ im umgekehrten Sinne. Der Verlauf dieser Ströme bei einer entsprechend Fig. 5 auf den Wert U'_st begrenzten Steuerspannung ist aus den Kurven der Fig. 6 ersichtlich. Die Werte für die Induktivitäten L₁ und L_s der beiden Drosselspulen 1 und 2 sind wiederum gestrichelt eingezeichnet. Da infolge der Begrenzung der Steuerspannung auf den konstanten Wert U'_st für einen Wert der Steuerspannung U_st (Fehlerspannung), der größer ist als der der konstanten Spannung U₀, die Differenz zwischen den Induktivitäten L₁ und L₂ der

Drosselspulen 1 und 2 nahezu unverändert erhalten bleibt, wird hierdurch der Magnetverstärker vor Übersteuerung geschützt.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Verwendung eines aus zwei Drosselspulen bestehenden Magnetverstärkers, wie er zur Umsteuerung eines Motors benötigt wird. Sie kann vielmehr auch für einen nur aus einer Drosselspule bestehenden Magnetverstärker Verwendung finden, mit dessen Hilfe die Drehzahl, nicht aber die Drehrichtung eines Motors geändert werden kann. Beispielsweise sei hierzu auf die Gleichlaufregelung zweier Motoren verwiesen, wie sie insbesondere bei mehrteiligen Arbeitsmaschinen (Papiermaschinen, Druckereimaschinen od. dgl.) vorkommt.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Einrichtung zur Verhinderung der Übersteuerung eines aus zwei Drosselspulen bestehenden Magnetverstärkers, der insbesondere einen Zweiphasenmotor, einen mit Kunstphase arbeitenden Einphasenmotor oder einen Ferrarismotor steuert oder einen Leonardgenerator tastet, dadurch gekennzeichnet, daß die jeder Magnetisierungswicklung der beiden Drosselspulen zugeführte Steuerspannung durch ein an sich bekanntes Regelglied (Regelröhre, Gleichrichteranordnung, vormagnetisierte Drosselspule od. dgl.) eine Begrenzung erfährt.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Magnetisierungswicklungen der beiden Drosselspulen außer der Steuerspannung noch eine konstante, ihren Arbeitspunkt bestimmende Spannung zugeführt wird.

   3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die begrenzte Steuerspannung ungefähr gleich der konstanten Magnetisierungsspannung ist.

   4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander überlagerten Spannungen (Steuerspannung und konstante Spannung) den Magnetisierungswicklungen der Drosselspulen über gemeinsame Gleichrichteranordnungen zugeführt werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 579 580, 646 851,

   433. 708777;
   USA.-Patentschrift Nr. 1 849 820.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   @ 909 572/22 7.59