DE976110C - Einrichtung zur Synchronisierung der Empfaenger einer Grob-Fein-UEbertragungsanlage auf die Stellung ihrer zugehoerigen Geber - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Synchronisierung der Empfänger einer Grob-Fein-Übertragungsanlage auf die Stellung ihrer zugehörigen Geber, bei welcher die Steuerspannung des Feinempfängers im Bereiche großer Feinfehlerspannungen mittels zweier gegeneinandergeschalteter Gleichrichter in ihrem Einfluß geschwächt wird.

Bei Folgebewegungssteuerungen, bei denen ein Gegenstand einer nach Größe und Richtung vorgegebenen Bewegung laufend nachgeführt wird, kann bekanntlich, z. B. beim Einschalten der Steuerung, nicht immer mit dem Vorliegen gleicher Stellungen auf Geber- und Empfängerseite gerechnet werden. Es ist auch bekannt, bei derartigen Folgebewegungssteuerungen Grob-Fein-Übertragungsanlagen zu verwenden und hierbei beim Vorhandensein einer großen Abweichung zwischen Soll- und Ist-Stellung nur das Grobsystem, bei einer kleinen Abweichung dagegen nur das Feinsystem auf den Einstellmotor oder dessen Regelorgan einwirken zu lassen. Es findet also bei dieser Art der Synchronisierung eine Umschaltung durch Relais von Grob auf Fein oder umgekehrt statt. Es sind auch Anordnungen zur kontaktlosen Umschaltung von Grob auf Fein und umgekehrt bekannt, dergestalt, daß die Feinspannung in ihrer Amplitude begrenzt wird oder daß ihr Einfluß bei

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größeren Regelabweichungen unwirksam gemacht wird. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß sich der Einfluß der Grobfehlerspannung in der Nähe der Nullage störend auswirkt.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Synchronisierung der Empfänger einer Grob-Fein-Übertragungsanlage auf die Stellung ihrer zugehörigen Geber, dergestalt, daß mittels zweier weiterer gegeneinandergeschalteter Gleichrichter auch ίο der Einfluß der Grobfehlerspannung, dieser jedoch im Bereiche kleiner Grobfehlerspannungen, im Sinne einer sich wechselweise überlappenden Begrenzung der Fehlerspannungen geschwächt wird, wobei die Überlagerung beider Spannungen durch einen Transformator erfolgt.

Diese Begrenzung der Grobfehlerspannung im Bereiche kleiner Grobfehlerspannungen bringt im wesentlichen den Vorteil, daß in der Nähe der Nulllage störende Restspannungen, der Grobfehlerspannung, die ihren Ursprung in den Toleranzen der Einrichtung haben, unwirksam gemacht werden. In der Nähe der Nullage ist erfindungsgemäß nur noch der Einfluß der Feinfehlerspannung mit ihrem steilen Nulldurchgang wirksam. Damit erreicht man eine eindeutige Nullage des Systems von be- _r - sonders großer Genauigkeit

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. ι den Verlauf der Grob- und Feinfehlerspannung einer Grob-Fein-Übertragungsanlage,

Fig. 2 die zur Begrenzung und Überlagerung der - - -beiden Fehlerspannungen benutzte Schaltung;

Fig. 3 eine Abänderung für die Begrenzung der Feinfehlerspannung,

Fig. 4 den Verlauf der begrenzten Fehlerspannungen,

Fig. 5 eine Erweiterung der Schaltung nach Fig. 2 zur Schwächung der einer Geschwindigkeitssteuergröße entsprechenden Spannung und Fig. 6 eine Abänderung der Fig. 5.

Beim Vorhandensein eines Stellungsunterschiedes zwischen einem Geber und einem Empfänger einer Synchronübertragungsanlage tritt eine sogenannte Fehlerspannung als Wechselspannung auf. Geber und Empfänger können hierbei z. B. als Ringfeld-Brückensysteme ausgebildet sein. Der Geber kann aber auch z. B. aus einem Polschuhsystem bestehen. Auf dem Ständer, zumindest des Ringfeld-Brückensystems, befindet sich dabei eine symmetrisch verteilte Vierphasenwicklung, welche an zwei diametral gelegenen Punkten erregt werden kann, während sich auf seinem Läufer eine Dreiphasenwicklung befindet. Diese Dreiphasenwicklung steht mit einer ebensolchen Läuferwicklung des Gebers in Verbindung. Bei der Synchronstellung der beiden Läufer sind die Spannungen der vier Ständerwicklungsphasen gleich groß, und die an den Brückenpunkten abzunehmende Fehlerspannung ist gleich Null. Bei einer Verstellung des Geberläufers tritt eine Feldverschiebung im Ständer des Empfängers auf, die die vier Spannungen unterschiedlich macht und die Differenz der Spannungen von je zwei Brückenzweigen als Fehlerspannung abgibt, deren Größe von der Größe der Verstellung des Läufers des Gebers gegenüber dem

Läufer des Empfängers abhängig ist.

In der Fig. 1 sind die Kurve der Fehlerspannung Ugi, für den G rob empfänger und die Kurve der Fehlerspannung U_fn für den Feinempfänger bis zu einer vollen Umdrehung des Grobempfängers phasenrichtig gleichgerichtet dargestellt, und zwar unter Zugrundelegung eines Übersetzungsverhältnisses zwischen Grob und Fein von 1:8. Es ist natürlich auch jedes andere Übersetzungsverhältnis zwischen Grob und Fein denkbar. Die einseitige Einstellung einer Steuerung ist dabei nur für eine sehr kleine Abweichung zwischen vorgegebener und nachgebildeter Bewegung möglich; und zwar ist dieser Einstellbereich etwa begrenzt durch die mit einem Kreuz versehene Stelle, wo die resultierende Spannung U_sl)+U_fn Null ist. Bei größeren Abweichungen, wie sie insbesondere beim Einschalten der Steuerung vorliegen können, indem der Geber bei ausgeschalteter Steuerung verstellt worden ist, oder beim Vorhandensein von schwergängigen Stellen in den Getriebeteilen· ist die eindeutige Einstellung der Steuerung nicht mehr möglich, weil die resultierende Fehlerspannung zwischendurch einmal oder mehrere Male das Vorzeichen gewechselt hat.

An den Klemmen 1 und 2 der Fig. 2 steht die Feinfehlerspannung und an den Klemmen 3 und 4 ■die Grobfehlerspannung zur Verfügung. Die Begrenzung der Feinfehlerspannung erfolgt durch zwei gegeneinandergeschaltete Gleichrichter 5 und 6, vorzugsweise Trockengleichrichter, die über einen Transformator 7 angeschlossn sind. Mit wachsender Spannung sinkt bekanntlich der Gleichrichterwiderstand. Dadurch steigt aber der Primärstrom des Transformators 7, und in einem mit dessen Primärwicklung in Reihe geschalteten Widerstand 8 entsteht hierdurch eine höhere Spannung. Mit Hilfe des Transformators 7 erreicht man eine galvanische Trennung der Spannungen und eine gute Anpassung durch etwaige Veränderung des Anschlußpunktes 9.

Die an den Klemmen 3 und 4 liegende Grobfehlerspannung wird der Feinfehlerspannung über einen Transformator 10 überlagert. Der Transformator 10 bewirkt einmal eine Erhöhung der Grobfehlerspannung, und außerdem erreicht man eine galvanische Trennung. Um zu vermeiden, daß sich die Grobfehlerspannung in der Synchronstellung und in ihrer Nähe in unerwünschter Weise bemerkbar macht, ist dem Transformator 10 noch ein Gleichrichterpaar 11 und 12 mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung vorgeschaltet. Durch seinen hohen Widerstand bei kleinem Strom schwächt ein derartiger Gleichrichter bei kleiner Grobfehlerspannung deren Einfluß. Auf diese Weise wird auch die Rückwirkung eines weiteren ausgelenkten, aber nicht mit dargestellten Empfängers, der an denselben Grobgeber angeschlossen ist wie der die Grobfehlerspannung liefernde Empfänger, sehr tark herabgesetzt. Ein aus einem Widerstand 13 und einem Kondensator 14 bestehender Siebkreis dient zur Verbesserung der Kurvenform. Die resul-

tierende Spannung (Grobfehlerspannung + Feinfehlerspannung) liegt an den Eingangsklemmen eines Verstärkers 15, dessen Ausgangsklemmen mit dem Regelorgan für den Einstellmotor, z. B. mit dem Gitterkreis einer aus gittergesteuerten Gasoder Dampfentladungsgefäßen bestehenden Schaltung in Verbindung stehen.

Eine sehr gute Begrenzung der Feinfehlerspannung läßt sich nach Fig. 3 auch mit einem Streutransformator 16 erzielen, der ebenfalls die beiden Gleichrichter S und 6 in Gegenschaltung speist. Bei einem Streutransformator besteht bekanntlich eine lose Kopplung zwischen seinen beiden Schenkeln, d. h., die beiden Schenkel sind nur über einige wenige Bleche miteinander verbunden. Auch bei Verwendung eines Streutransformatcrs ist eine Trennung und eine Transformierung möglich.

Die Fig. 4 zeigt die Wirkung der Gleichrichter auf die Grobfehlerspannung (voll eingezeichnete Kurve) und auf die Feinfehlerspannung ( gestrichelt eingezeichnete Kurve). Bei einer Verstellung innerhalb· eines Winkelbereiches von etwa ±1,5° des Grobbereiches ist die Grobfehlerspannung praktisch Null. Die Feinfehlerspannung bleibt in der Nähe der Synchronstellung praktisch unbeeinflußt, was für die Ansprechempfindlichkeit der Steuerung besonders vorteilhaft ist, und wird erst später stark begrenzt.

Die Darstellung der Fig. 5 ist hinsichtlich der Überlagerung der Grob- und der Feinfehlerspannung identisch mit der Fig. 2. Zusätzlich ist hier noch eine Gebertachometermaschine 17 und eine Empfängertachometermaschine 18 vorgesehen, deren Spannungen gegeneinandergeschaltet sind, so daß als Geschwindigkeitssteuergröße die Differenz der beiden von den Tachometermaschinen 17 und 18 gelieferten Spannungen vorhanden ist. Die Größe der von der Empfängertachometermaschine 18 gelieferten Spannung ist noch über einen Widerstand 19 einstellbar. Aus dieser Geschwindigkeitsdifferenzspannung wird zunächst mit Hilfe eines Wechselrichters 20 eine Wechselspannung gemacht. Als solcher Wechselrichter ist z. B. bereits eine einen dreischenkligen Transformator benutzende Einrichtung zur Gewinnung einer als Steuergröße verwendbaren, über ein Regelorgan einen Motor, der einen Gegenstand entsprechend einer nach Größe und Richtung vorgegebenen Bewegung einstellt, beeinflussenden Wechselspannung vorgeschlagen worden, die einer Gleichspannung verhältnisgleich ist, wobei die Phasenlage der Steuerwechselspannung durch die Grundwechselspannung und die Gleichspannungsrichtung gegeben ist. Hierbei bewirken die Grundwechselspannung und eine dieser überlagerte Gleichspannung mittels einer auf dem Mittelschenkel des Transformators aufgebrachten Wicklung dessen Vormagnetisierung, während die beiden Seitenschenkel mindestens zwei gegeneinandergeschaltete, die Eingangsgleichspannung führende Wicklungen und zwei ebenfalls gegeneinandergeschaltete, die Ausgangswechselspannung führende Wicklungen tragen. Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, eine solche Einrichtung dadurch zu verbessern, daß der magnetische Kreis des Transformators aus zwei unter sich gleichen Teilen besteht.

Die Grundwechselspannung des Wechselrichters 20 steht hierbei an den Klemmen 21 und 22 und die dieser überlagerte Gleichspannung an den Klemmen 23 und 24 zur Verfügung. Letztere wird aus einer Gleichstromspannungsquelle 25 geliefert. Gemäß Fig. 5 wird nun die Steilheit des Wechselrichters 20 durch Änderung seiner Gleichstromerregung herabgesetzt, und zwar mit Hilfe der Feinfehlerspannung. Diese wird über einen Transformator 26 einem Gleichrichtersystem 27 zugeführt. Die von letzterem gelieferte Gleichspannung wird der von der Gleichstromspannungsquelle 25 gelieferten Gleichspannung derart überlagert, daß eine Erhöhung der Gleichstromerregung des Wechselrichters 20 stattfindet. Dadurch gelingt es, die von dem Wechselrichter 20 abgegebene Wechselspannung in Abhängigkeit von der Feinfehlerspannung wesentlich herabzusetzen, ohne praktisch die Phase und die Kurvenform dieser Wechselspannung zu ändern. Mit 28 und 29 sind zwei Widerstände bezeichnet.

Als Geschwindigkeitssteuergröße kann auch nur die der Soll-Geschwindigkeit bzw. die der Ist-Geschwindigkeit entsprechende Gleichspannung am go Eingang des Wechselrichters 20 liegen. Desgleichen kann die Änderung der Steilheit des Wechselrichters durch eine Herabsetzung der Gleichstromerregung erfolgen. Die Änderung der Steilheit des Wechselrichters 20 kann auch durch Änderung der Grundwechsdspannung oder durch gleichzeitige Änderung der Grundwechselspannung und der Gleichstromerregung erfolgen.

Die in der Fig. 5 angegebene Möglichkeit der Herabsetzung der Steilheit des Wechselrichters 20 in Abhängigkeit von der Feinfehlerspannung ist in der Nähe der Synchronstellung praktisch wirkungslos. Will man dafür die Verwendung eines Relais in Kauf nehmen,, so kann die Herabsetzung der Steilheit des Wechselrichters 20 auch in Abhängigkeit von der Grobfehlerspannung erfolgen, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Beim Ansprechen des Relais 30, welches vor oder hinter dem Transformator 10 liegen oder direkt an die Klemmen 3, 4 angeschlossen sein kann, wird sein Kontakt 31 geschlossen und hierdurch ein Teil oder auch der ganze Widerstand 28 kurzgeschlossen. Es erfolgt also wiederum eine Heraufsetzung der Gleichstromerregung des Wechselrichters 20. Die Relaisschaltung kann natürlich auch so getroffen werden, daß durch den Kontakt 31 durch Einschalten von Widerstand eine Herabsetzung der Gleichstromerregung des Wechselrichters 20 stattfindet.

Claims (9)

1. P ATE N TA N S P R C C H E:

   i. Einrichtung zur Synchronisierung der Empfänger einer Grob-Fein-Übertragungsanlage auf die Stellung ihrer zugehörigen Geber, bei welcher die Steuerspannung des Feinempfängers im Bereiche großer Feinfehlerspannungen mittels zweier gegeneinandergeschalteter

   Gleichrichter in ihrem Einfluß geschwächt wird, dadurch, gekennzeichnet, daß mittels zweier weiterer gegeneinandergeschalteter Gleichrichter auch der Einfluß der Grobfehlerspannung, dieser jedoch im Bereich kleiner Grobfehlerspannungen, im Sinne einer sich wechselweise überlappenden Begrenzung der Fehlerspannungen geschwächt wird, wobei die Überlagerung beider Spannungen durch einen Transformator

   ίο erfolgt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Überlagerung der beiden Fehlerspannungen bewirkende Transformator die Grobfehlerspannung erhöht.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Feinfehlerspannung die beiden gegeneinandergeschalteten Gleichrichter über einen Transformator angeschlossen sind, mit dessen Primärwicklung ein Widerstand in Reihe liegt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung der Feinfehlerspannung durch einen Streutransformator erfolgt, der die beiden gegeneinandergeschalteten Gleichrichter speist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung der Grobfehlerspannung durch ein dem Überlagerungstransformator vorgeschaltetes Gleichrichterpaar erfolgt.
6. 6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der beim Synchronisieren noch eine einer Geschwindigkeitssteuergröße entsprechende Spannung vorhanden ist, gekennzeichnet durch eine Schwächung der letzteren gegenüber der resultierenden Wegfehler spannung.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächung der der Geschwindigkeitssteuergröße entsprechenden Spannung durch Herabsetzung der Steilheit eines die Umwandlung dieser Spannung in eine Wechselspannung bewirkenden Wechselrichters durch Änderung einer oder beider seiner Erregerspannungen erfolgt.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromerregung des Wechselrichters mit Hilfe der gleichgerichteten Fein- oder Grobfehlerspannung eine Erhöhung erfährt.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromerregung des Wechselrichters in Abhängigkeit von einem von der Grobfehlerspannung betätigten Relais eine Änderung erfährt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 761 121;
   Jahrbuch der AEG-Forschung, 1941, S. 1, 4, 5, und 20.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsche Patente Nr. 896 377, 923 679.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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