DE976277C

DE976277C - Anordnung zur selbsttaetigen stufenweisen Drehzahlregelung eines elektrischen Stellmotors

Info

Publication number: DE976277C
Application number: DES2043A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr-Ing Kind
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1950-03-04
Filing date: 1950-03-04
Publication date: 1963-07-11

Description

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Steuern elektrischer Leistungen oder anderer Betriebsgrößen bekanntgeworden, bei der für den Istwert der zu regelnden Größe ein kontaktgebendes Glied vorgesehen ist. Dieses Glied besteht beispielsweise aus einem durch einen Stellmotor verstellbaren Kontaktglied, das mit einer Reihe von federnden Kontaktträgern zusammenarbeitet, an die Widerstände angeschlossen sind. Diese werden jeweils dann ίο kurzgeschlossen, wenn das kontaktgebende Glied die; entsprechenden Kontaktträger erreicht. Hierbei läuft der Motor zunächst langsam durch den ersten Arbeitsbereich, bis er das erste dieser Kontaktglieder erreicht. Dann erhält der Motor — sofern die hervorgerufene Verstellung noch nicht ausreichend ist — infolge der Überbrückung eines Widerstandes eine höhere Drehgeschwindigkeit, bis der nächste Kontaktträger erreicht wird, und gegebenenfalls nach dessen Erreichung erneut noch eine weiter erhöhte Geschwindigkeit. Eine derartige Anordnung hat zur Folge, daß die Arbeitsgeschwindigkeit des Verstellmotors beim Übergang von einem Bereich zum anderen jeweils stufenweise erhöht wird, jedoch hängt hierbei die Arbeitsge-

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schwindigkeit wesentlich von der Belastung sowie von diese beeinflussenden anderen äußeren Umständen ab.

Im Gegensatz zu einer derartigen Steuereinrichtung betrifft die Erfindung eine Anordnung zur selbsttätigen stufenweisen Drehzahlregelung eines elektrischen Stellmotors in beiden Drehrichtungen in Abhängigkeit von Größe und Richtung der Differenz eines Sollwertes und eines Istwertes bzw. ίο der Regelabweichung, wobei die Drehzahl um so größer gemacht wird, je größer diese Differenz bzw. Regelabweichung ist, insbesondere für Anwendungsfälle, wo eine Steuerspannung· mit nur sehr geringer Leistung zur Verfügung steht. Sie ist is besonders für die Verwendung in selbsttätig geregelten Verstelleinrichtungen geeignet, bei denen es darauf ankommt, die Lage des zu verstellenden Organs in Abhängigkeit von als S teuer spannungen zur Verfügung stehenden Werten mittels eines Stellmotors zu verändern. Ein solcher Fall liegt beispielsweise bei der Regelung des Verstellmotors für die Elektroden von Lichtbogenöfen vor, bei denen die Elektrode je nach dem Zustand des Lichtbogens gehoben oder gesenkt bzw. dem Aba5 brand entsprechend nachgeschoben werden muß.

Man fordert bei Regeleinrichtungen der genannten Art, daß jedem Betrag der Steuerspannung eine Drehzahl zugeordnet ist, auf die sich der Motor möglichst genau einstellt. Bei selbsttätigen Ver-Stelleinrichtungen wird dadurch erreicht, daß die Verstellung mit um so größerer Geschwindigkeit erfolgt, je größer die Abweichung von dem geforderten Sollzustand ist. Ist der Sollzustand erreicht, muß der Antrieb unverzüglich stillgesetzt werden. Man kann derartige Steuerungen mit Hilfe gittergesteuerter Entladungsgefäße aufbauen, über die der Motor gespeist wird und die durch eine willkürliche oder die Regelabweichung wiedergebende Steuerspannung veränderbar ausgesteuert werden. Solche Steuerungen mit Entladungsgefäßen arbeiten zwar völlig stufenlos und sehr genau, erfordern aber einen ziemlich hohen Aufwand und leiden unter der begrenzten Lebensdauer der Entladungsgefäße.

Nach der Erfindung erhält man eine sehr vorteilhafte Anordnung zur selbsttätigen stufenweisen Drehzahlregelung eines elektrischen Stellmotors in beiden Drehrichtungen in Abhängigkeit von Größe und Richtung der Differenz eines Sollwertes und eines Istwertes bzw. der Regelabweichung, bei der die Drehzahl um so größer gemacht wird, je größer diese Differenz bzw. Regelabweichung ist, indem in Abhängigkeit von Differenz bzw. Regelabweichung zwischen einer willkürlich veränderbaren oder von dem Zustand des zu verstellenden Organs abhängigen Steuerspannung einerseits und einer der Motordrehzahl verhältnisgleichen Spannung andererseits mehrere zwischen dem Motor und verschiedenen Spannungsstufen seiner Stromquelle liegende Schütze in Abhängigkeit von Größe und Richtung der Differenz bzw. Regelabweichung gesteuert werden, wozu die Erregerspule des der höchsten. Spannungsstufe zugeordneten Schützes an die Differenzspannung gelegt ist, die Erregerspule jedes weiteren Schützes jedoch über einen Ruhekontakt des der nächsthöheren Spannungsstufe zugeordneten Schützes zu der Erregerspule dieses letzteren Schützes parallel geschaltet ist.

Es ist hierbei aber nicht wesentlich, daß die Regelabweichung unmittelbar auf die Erregerspulen der Schütze wirkt. Für manche Anwendungszwecke kann es vielmehr zweckmäßig sein, die Regelabweichung über einen Verstärker zunächst auf Relais wirken zu lassen, die dann ihrerseits die eigentlichen Schütze steuern.

Die Wirkungsweise einer Regelanordnung nach der Erfindung möge an Hand eines in Fig. 1 dargestellten Prinzipschaltbildes in Verbindung mit Fig. 2 näher erläutert werden. Die Drehzahl eines Gleichstrommotors 52, der fremderregt sein möge, soll nach Maßgabe der an einem Spannungsteiler 50 abgegriffenen Steuerspannung e geregelt werden, und zwar in der Weise, daß beim Verschwinden der Steuerspannung e der Motor stehenbleibt, während sich im übrigen Richtung und Größe seiner Drehzahl nach dem Vorzeichen und dem Betrag der S teuer spannung e richten.

Der Steuerspannung e wird eine der Motordrehzahl verhältnisgleiche weitere Gleichspannung e_v entgegengeschaltet. Diese drehzahlabhängige Spannungskotnponente e_v wird im vorliegenden Fall an einem dem Anker des Motors parallel geschalteten Spannungsteiler 53 abgegriffen. Die so als Differenz zwischen e und e_v entstehende Regelabweichung wird nach erfolgter Verstärkung in einem Verstärker si den Erregerspulen von Schützen 61, 62 und 63 zugeführt. Die Anordnung möge in nicht näher beschriebener Weise so getroffen sein, daß bei dem niedrigsten Wert der Regelabweichung zunächst nur das Schütz 61, dann bei einem höheren Wert der Regelabweichung nur das Schütz 62 und oberhalb eines noch höheren Grenzbetrages schließlich nur noch das Schütz 63 allein geschlossen ist. Außerdem möge jedes Schütz zwei Kontakte, z. B. 61 α und 61 b, besitzen, von denen der eine nur bei positiver, der andere nur bei negativer Richtung der Regelabweichung geschlossen wird. Diese Kontakte 61 α bis 63 a bzw. 61 & bis 63 b legen den Anker des Motors 52 an verschiedene Anzapfungen eines Transformators 54, wobei der Kontaktgruppe α bis 63 α ein Ventil 55 und der Kontaktgruppe b bis 63 b ein Ventil 56 mit der umgekehrten Durchlaßrichtung vorgeschaltet ist, so daß der Motoranker je nach dem Vorzeichen der auftretenden Regelabweichung Strom in der einen oder anderen Richtung bekommt.

Hat also die Regelabweichung einen verhältnismäßig hohen Betrag, so erhält der Motor in der entsprechenden Richtung über einen Kontakt des Schützes 63 die höchste verfügbare Spannung. Der iao Motor beginnt zu laufen, und seine Drehzahl strebt, wie in Fig. 2 durch den linken Kurvenast dargestellt, dem der höchsten Spannungsstufe entsprechenden Wert zu. Dadurch wird infolge der drehzahlabhängigen Komponente e_v die Regelab- 1*5 weichung herabgesetzt, so daß schließlich das Schütz

63 abfällt und statt dessen das Schütz 62 den Motor an die mittlere Spannungsstufe legt. Die Drehzahlkurve steigt jetzt weniger steil, bis schließlich auch das Schütz 62 abfällt und das Schütz 61 den Motor an die niedrigste Spannungsstufe legt. Nunmehr steigt die Drehzahlkurve noch flacher als vorher, und zwar so lange, bis die Regelabweichung den Betrag erreicht hat, auf dem auch das Schütz 61 abfällt. Dadurch wird der Motor abgeschaltet; seine ίο Drehzahl sinkt, und die Regelabweichung nimmt infolgedessen wieder zu, bis das Schütz 61 erneut anzieht. Dieses Spiel wiederholt sich, so daß die Drehzahl des Motors um den durch die Steuerspannung e festgelegten Betrag pendelt. Die Abweichungen von der mittleren Drehzahl nach oben und unten sind um so größer, je größer die Differenz zwischen Ansprech- und Abfallspannung des Schützes 61 ist. Man wird zweckmäßig hier eine gewisse Differenz nicht unterschreiten, da bei ao kleinerer Differenz zwischen Ansprech- und Abfallspannung auch die Frequenz der Pendelungen und damit die Schalthäufigkeit der Schütze immer größer wird, wodurch die Lebensdauer der Anlage beeinträchtigt werden kann.

«5 Ein Zahlenbeispiel möge den beschriebenen Regelvorgang noch deutlicher machen. Die Schütze 61, 62 und 63 mögen bei Werten der Regelabweichung, vor dem Verstärker 51 gemessen, von 1,2 bzw. 4VoIt anziehen und bei 0,7, 1,4 bzw. 2,8 Volt abfallen. Der Transformator 54 möge so gewickelt sein, daß der Motor auf den drei verschiedenen Stufen mit 150, 300 bzw. 1500 U/min läuft. Bei diesen Drehzahlen möge die Spannung e_v die Größe 5, 10 bzw. 50 Volt haben, was bedeutet, daß die Spannung e_v zahlenmäßig gleich dem 30. Teil der Drehzahl ist. Nun möge die S teuer spannung e plötzlich von ο auf 4 Volt gesteigert und dann auf diesem Wert konstant gehalten werden. Es spricht zunächst das Schütz 63 allein an und legt den Motor an die volle Spannung, so daß seine Drehzahlzeitkennlinie dem Betrag von 1500 U/min zustrebt. Seine Beschleunigung ist also verhältnismäßig groß. Hat er eine Drehzahl von 36 U/min erreicht, so ist e_v auf 1,2 Volt gestiegen und die Regelabweichung am Verstärker auf 2,8 Volt, d. h. auf die Abfallspannung des Schützes 63 gesunken. Das Schütz 63 fällt mithin ab, und statt dessen zieht das Schütz 62 an. Die Motordrehzahl strebt nun mit geringerer Neigung dem Wert 300 U/min zu, bis schließlich bei 78 U/min e_v den Wert 2,6VoIt erreicht und die Regelabweichung auf 1,4 Volt gesunken ist. Dann fällt das Schütz 62 ab, und das Schütz 61 legt den Motor an die niedrigste Transformatorspannung, bei der sich der Motor noch langsamer als vorher beschleunigt. Bei 100 U/min erreicht die Regelabweichung den Abfallwert des Schützes 61, und der Motor wird abgeschaltet. Seine Drehzahl sinkt, und damit nimmt auch e_v ab. Hat e_v den Wert 3 Volt erreicht, so zieht das Schütz 61 wieder an, und der Motor wird erneut beschleunigt, worauf sich das Spiel wiederholt. Die Drehzahl schwankt also, wie in Fig. 2 dargestellt, bei der S teuer spannung von 4VoIt zwischen 90 und 100 U/min um den Mittelwert von 95 U/min.

Man erkennt aus dieser Darlegung, daß tatsächlich jedem Wert der S teuer spannung e eine bestimmte Drehzahl des Motors entspricht, die allerdings nicht ganz genau eingehalten wird, sondern um einen Mittelwert zwischen Grenzen schwankt, die von dem Unterschied zwischen Ansprech- und Abfallspannung der Schütze abhängen.

Unter Zugrundelegung des soeben betrachteten Zahlenbeispiels gibt Fig. 3 die Abhängigkeit der sich einstellenden Motordrehzahl von der Steuerspannung e an. Solange e kleiner ist als 1 Volt, bleibt der Motor noch stehen, da das Schütz 61 erst bei ι Volt anzieht. Liegt e zwischen 1 und 5,6 Volt, so stellt sich eine Motordrehzahl ein, deren Schwankungsbereich durch die beiden gestrichelten Kurven dargestellt ist. Bei e — 5,8 Volt ist die Motordrehzahl 150 U/min. Die Regelabweichung ist dabei größer als 0,7 Volt, und das Schütz 61 fällt nicht mehr ab. Der Motor läuft, sofern keine äußeren Einflüsse störend einwirken, mit der konstanten Drehzahl von 150 U/min. Das gilt allerdings für den S teuer Spannungsbereich zwischen 5,8 und 6 Volt nur bedingt, da hier z. B. eine Schwankung der Netzspannung infolge einer vorübergehenden Steigerung der Drehzahl ein Abfallen des Schützes 61 zur Folge haben kann. Von 6 Volt an bleibt dann die Drehzahl konstant auf 150 U/min, was in Fig. 3 durch den ausgezogenen Teil der Drehzahlcharakteristik dargestellt ist. Erreicht e den Wert 7 Volt, so zieht das Schütz 62 an, und es schließt sich nun wiederum ein Drehzahlbereich mit geringen Schwankungen um einen von der Steuerspannung e abhängigen Mittelwert an. In entsprechender Weise geht die Kurve dann in den konstanten Bereich von 300 U/min über, worauf sich, wenn e 14 Volt überschreitet, wieder bis zur Höchstdrehzahl von 1500 U/min ein Regelbereich mit Drehzahlschwankung um einen Mittelwert anschließt. Fig. 3 zeigt deutlich, daß durch die Anordnung nach der Erfindung das Ziel, jedem Wert der Steuerspannung eine bestimmte Motordrehzahl zuzuordnen, in befriedigender Weise gelöst ist. Dabei läuft, wie Fig. 2 zeigt, die Motordrehzahl bei größeren Werten der Steuerspannung verhältnismäßig sanft in den Endzustand ein, was insbesondere bei selbsttätigen Verstelleinrichtungen zur Vermeidung von Stoßen und Pendelungen wünschenswert ist. Da bei einer selbsttätigen Verstelleinrichtung die Steuerspannung um so mehr abnimmt, je mehr sich das verstellte Organ der Sollstellung nähert, erhält der Motor vor Erreichung der Sollstellung bereits keine Spannung mehr zugeführt, und diese kann sich durch Umkehr der Regelabweichung sogar in eine bremsende Gegenspannung umwandeln.

Als Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 4 eine selbsttätige Elektrodensteuerung für Lichtbogenofen. Eine Elektrode 1 liegt über einen Kontakt des Ofenhauptschützes 2 an einer Phase des Drehstromnetzes RST. Der Verstellmotor, der über ein Getriebe 4 die Elektrode bewegt, ist mit 3 bezeichnet. Er wird aus einem Transformator 40 gespeist, der sekundärseitig drei Anzapfungen besitzt. Jeder Anzapfung ist ein Schalter in Form

eines Schützes zugeordnet. Die Erregerspulen dieser Schütze sind mit 19, 20, 21 und ihre Hauptkontakte mit 19a, 20a und 21a bezeichnet. Die Schütze werden von Relais 16, 17 und 18 über zugehörige Kontakte 16 α, 17 α und 18 α gesteuert. Die Relais 17 und 18 besitzen außerdem Ruhekontakte 17 b und 18 b, welche bewirken, daß jeweils nur ein Relais angezogen ist und dadurch nur ein Hauptkontakt 19 a, 20 a oder 21 α geschlossen sein kann. Bei der niedrigsten Spannung hinter dem Verstärker 15 spricht zunächst das Relais 16 an. Steigt die Spannung, so spricht das Relais 17 an und schaltet über seinen Ruhekontakt ijb das Relais 16 wieder ab. Ebenso wird Relais 17 wieder abgeschaltet, wenn bei noch weiterer Spannungserhöhung das Relais 18 anspricht.

Als Steuerspannung dient hier in bekannter Weise die Differenz zwischen zwei Gleichspannungen, von denen die eine dem Elektrodenstrom, die andere der Elektrodenspannung verhältnisgleich ist. Sie werden an Widerständen 9 und 10 abgenommen, von denen der erstere über einen Hilfsgleichrichter 7 aus einem Stromwandler 5, der letztere über Hilfsgleichrichter 8 aus einem Spannungswandler 6 gespeist wird. Um die Elektrode auch willkürlich verstellen zu können, kann mittels eines Umschalters 11 die an den Widerständen 9 und 10 abgegriffene S teuer spannung unwirksam gemacht und statt dessen eine an dem Potentiometer 12 abgreifbare Gleichspannung eingeführt werden.

Dieser Steuerspannung wird nun die der Drehzahl des Motors verhältnisgleiche Gleichspannung entgegengeschaltet, die an dem zu den Motorklemmen parallel liegenden Spannungsteiler 13 abgegriffen wird. Die sich so ergebende Regelabweichung wird in einem magnetischen Modulator 14 in eine Wechselspannung verwandelt, die sich mit ihr nach Größe und Phasenlage ändert. Diese Wechselspannung wird in dem Verstärker 15 verstärkt und erst dann zur Steuerung der Relais 16, 17 und 18 benutzt.

Damit der Motor je nach dem Vorzeichen der Regelabweichung in der einen oder anderen Drehrichtung läuft, liegen in seinem Ankerstromkreis noch Gleichrichter 33 und 34, deren Durchlaßrichtungen entgegengesetzt sind. Je nach dem Vorzeichen der Regelabweichung schließt sich der Schützkontakt 31a oder 32 a. Die entsprechenden Schützspulen 31 und 32 werden über Relais 27 und 28 gesteuert. Diese beiden Relais liegen je in Reihe mit einem Ventil 29 bzw. 30 an einem Widerstand 26, der von der Differenz der Ausgangsspannung der Gleichrichter 24 und 25 gespeist wird. Von diesen beiden Gleichrichtern erhält der eine die Sum- me, der andere die Differenz einer konstanten Wechselspannung und der der Regelabweichung entsprechenden Wechselspannung im Ausgangskreis des Verstärkers 15. Zu dieser Summen- bzw. Differenzbildung dient der Transformator 22, wobei die konstante phasengleiche Wechselspannung den Klemmen 23 zugeführt wird. Je nach dem Vorzeichen der Regelabweichung wird also nur das Relais 28 oder 27 erregt.

Sobald die Regelabweichung verschwindet, muß der Motor stillgesetzt werden. Damit er beim Ab- 6g schalten von der Speisespannung nicht sich selbst überlassen ist, ist ein Bremsschütz 35 vorgesehen, welches ihn über einen Kontakt 35 a kurzschließt. Ein weiterer Parallelwiderstand 41 zu dem Motoranker bleibt ständig eingeschaltet, damit der Motor auch in den durch die Ventile 33 bzw. 34 bewirkten Strompausen in seiner Bewegung gedämpft wird. Erwähnt sei schließlich noch ein Endlageschalter 36, der bei Erreichung der oberen Endlage den Kontakt 36 & schließt und den Kontakt 36 a öffnet, während bei Erreichung der unteren Endlage Kontakt 36d geschlossen und Kontakt 36c geöffnet wird. Damit auch bei einem Ansprechen des Ofenhauptschützes 2, z. B. infolge eines Elektrodenkurzschlusses, der Antrieb stillgesetzt und die Elektrode sogar noch etwas angehoben wird, ist das Ofenhauptschütz 2 mit einem Ruhekontakt 2 a ausgerüstet, der, wenn er geschlossen wird, ein unverzögertes Relais 37 und ein Zeitrelais 38 an Spannung legt.

Wird beispielsweise angenommen, daß eine Steuerspannung an den Widerständen 9 und 10 auftritt, die eine Hebung der Elektrode 1 zur Folge haben soll, dann spricht zunächst das Relais 27 an und schließt seinen Kontakt 27 a, während sich seine Ruhekontakte 27 b und 27 c öffnen. Je nach der Größe der Abweichung spricht auch eins der Relais 16 bis r8 an und bewirkt damit die Schließung der zugeordneten Hauptkontakte 19a bis 21a. Von den Kontakten 16 c bis 18 c wird ebenfalls einer geschlossen, so daß, wenn die Endlagekontakte 36 a und 36 c geschlossen sind, das Schütz 31 erregt wird. Dieses schließt seinen Kontakt 31a, so daß der Motor 3 über den eingeschalteten Hauptkontakt und das Ventil 33 Strom im Sinne der Elektrodenhebung erhält. Das Bremsschütz 35 ist dabei abgefallen, da der Ruhekontakt 27 b infolge Ansprechens des Relais 27 geöffnet ist. Der Regelvorgang verläuft nunmehr also wie oben beschrieben, wobei jedoch infolge Annäherung der Elektrode an den Sollzustand die Steuerspannung immer kleiner wird, bis sie schließlich ganz verschwindet. Dann fällt außer dem zuletzt noch geschlossenen Relais der Gruppe 16 bis 18 auch das Relais 27 wieder ab, so daß durch Unterbrechung des Kontaktes 27 α auch das Schütz 31 spannungslos wird und durch den Kontakt 27 b das Schütz 35 eingeschaltet wird. Tritt eine Regelabweichung mit umgekehrtem Vorzeichen auf, so spricht statt des Relais 27 das Relais 28 an, so daß nunmehr der Schützkontakt 32 a geschlossen wird; Motor läuft dann in umgekehrtem Drehsinn. Es sei darauf hingewiesen, daß mittels der Ruhekontakte 31 b und 32 & die Schütze 31 und 32 für das Heben und Senken der Elektrode gegeneinander verriegelt sind. iao

Erreicht die Elektrode eine Endlage, beispielsweise die obere, so wird an dem Kontakt 36 a der Erregerstrom für das der Elektrodenhebung zugeordnete Richtungsschütz 31 abgeschaltet und über den Kontakt 36 ο das Bremsschütz 35 erregt. Dieses ist über die Kontakte 3 r c und 32 c gegen die

Schütze 31 und 32 so verriegelt, daß es nur ansprechen kann, wenn beide Schütze abgefallen sind. Soll jetzt die Elektrode aus der oberen Endlage durch eine an dem Potentiometer 12 abgegriffene Steuerspannung herausgefahren werden, so darf einem solchen Kommando nur stattgegeben werden, wenn die abgegriffene Steuerspannung tatsächlich ein Senken der Elektrode zur Folge hat. Dies wird durch den Ruhekontakt 28 c des der Senkung zugeordneten Richtungsrelais 28 erreicht. Wenn dieses Relais anspricht, öffnet sich der Ruhekontakt 28 c; das Bremsschütz 35 fällt ab und legt über seinen Ruhekontakt 35 b und den geschlossenen unteren Endlagekontakt 36 c das Schütz 32 an Spannung.

Der Motor beginnt in Richtung der Elektrodensenkung zu laufen, und es stellt sich, nachdem sich der Kontakt 36 ο geöffnet und der Kontakt 36 a geschlossen hat, der vorher beschriebene Regelzustand ein. Die umgekehrten Verhältnisse gelten, wenn der Endlageschalter seine untere Stellung erreicht hat. In diesem Falle kann infolge des Ruhekontaktes 27 a des der Hebung zugeordneten Richtungsrelais 27 nur einem Befehl zur Elektrodenhebung stattgegeben werden.

Fällt infolge eines Elektrodenkurzschlusses das Ofenhauptschütz 2, so werden, wie schon erwähnt, die Relais 37 und 38 an Spannung gelegt. Das Relais 37 schaltet mit Hilfe seines Umschaltkontaktes 37 a die Regelabweichung ab und statt dessen eine an einem Potentiometer 39 abgegriffene Gleichspannung ein, die so gerichtet ist, daß sie eine Hebung der Elektrode bewirkt. Nach einiger Zeit spricht auch das Zeitrelais 38 an, schaltet mittels seines Ruhekontaktes 38 a das Relais 37 wieder ab und unterbricht mittels seines Ruhekontaktes 38 fr den Erregerkreis für das Schütz 31 bzw. 32. Dadurch wird der Motor abgeschaltet und bleibt stehen. Beim Wiedereinschalten des Ofenhauptschützes ist die Regelanordnung wieder betriebsbereit.

Es sei noch erwähnt, daß sich bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht vermeiden läßt, daß kurzzeitig zwei der Kontakte 19a bis 21 a gleichzeitig eingeschaltet sind. Aus diesem Grunde sind an die Anzapfungen des Transformators 40 noch Schutzwiderstände 42 bzw. 43 gelegt, die einen Kurzschluß des Transformators verhüten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Anordnung zur selbsttätigen stufenweisen Drehzahlregelung eines elektrischen Stellmotors, insbesondere bei seiner Verwendung als Stellglied in selbsttätigen Regeleinrichtungen, in beiden Drehrichtungen in Abhängigkeit von Größe und Richtung der Differenz eines Sollwertes und eines Istwertes bzw. der Regelabweichung, wobei die Drehzahl um so größer gemacht wird, je größer diese Differenz bzw. Regelabweichung ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von Differenz bzw. Regelabweichung zwischen einer willkürlich veränderbaren oder von dem Zustand des zu verstellenden Organs abhängigen Steuerspannung einerseits und einer der Motordrehzahl verhältnisgleichen Spannung andererseits mehrere zwischen dem Motor und verschiedenen Spannungsstufen seiner Stromquelle liegende Schütze in Abhängigkeit von Größe und Richtung der Differenz bzw. Regelabweichung gesteuert werden, wozu die Erregerspule des der höchsten Spannungsstufe zugeordneten Schützes an die Differenzspannung gelegt ist, die Erregerspule jedes weiteren Schützes jedoch über einen Ruhekontakt des der nächsthöheren Spannungsstufe zugeordneten Schützes zu der Erregerspule dieses letzteren Schützes parallel geschaltet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schütze den Anker des Motors über Gleichrichter mit verschiedenen Anzapfungen eines als Stromquelle für den Motor dienenden Transformators verbinden.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gleichrichtung des Motorstromes zwei Gleichrichter entgegengesetzter Durchlaßrichtung vorgesehen sind, von denen durch die Schütze, je nach dem Vorzeichen der Regelabweichung, nur der eine oder der andere eingeschaltet wird.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Motoranker ständig ein Widerstand parallel geschaltet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichung aus Gleichspannungskomponenten gebildet und durch bekannte Mittel in eine sich nach Amplitude und Phasenlage mit ihr ändernde Wechselspannung umgeformt wird, welche über einen Verstärker die Schütze steuert.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspulen der die Stromrichtung im Motoranker bestimmenden Schütze über Ventile entgegengesetzter Durchlaßrichtung an der Differenz der Spannung zweier Gleichrichter liegen, von denen der eine von der Differenz einer konstanten Wechselspannung und der aus der Regelabweichung gebildeten phasengleichen Wechselspannung und der andere von der Summe dieser Spannungen gespeist wird.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verschwinden der Regelabweichung der Motoranker über einen Bremswiderstand kurzgeschlossen wird.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Erregerkreis eines den Bremswiderstand einschaltenden Bremsschützes Ruhekontakte der beiden Stromrichtungsschütze hintereinanderliegen.

9. Anordnung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stromrichtungsschütze gegeneinander und gegen das Bremsschütz verriegelt sind.

10. Anordnung nach Anspruch 1 bis 9 mit Endlageschaltern zur Begrenzung des Stellbereiches, dadurch gekennzeichnet, daß die

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beiden Endlageschalter je einen Ruhe- und einen Arbeitskontakt besitzen, von denen bei Erreichung einer Stellbereichs-Endlage der Ruhekontakt den Erregerstromkreis des zugehörigen Stromrichtungsschützes abschaltet und der Arbeitskontakt das Bremsschütz an Spannung legt.

11. Anordnung nach Anspruch ι bis io bei Verwendung zur selbsttätigen Elektrodensteuerung für Lichtbogenofen, dadurch gekennzeichnet, daß als S teuer spannung die Differenz zwischen einer dem Lichtbogenstrom und einer der Lichtbogenspannung verhältnisgleichen Gleichspannung dient.

12. Anordnung nach Anspruch ii, bei der die Steuerspannung die Abweichung des Lichtbogens von dem Sollzustand wiedergibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ruhekontakt des Ofenhauptschützes ein unverzögertes Relais und ein Zeitrelais an Spannung legt, von denen das erste den Stellmotorsteuerkreis von der Regelabweichung auf eine im Sinne einer Elektrodenhebung wirkende Steuerspannung umschaltet und das zweite nach Ablauf seiner Verzögerung den Erregerkreis der Stromrichtungsschütze unterbricht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 296016, 301026,

424132, 466380, 485607, 528380, 539 275.

175. 589345. 625816, 641 113, 657107, 748046;

österreichische Patentschriften Nr. 31 099,

157252;
schweizerische Patentschriften Nr. 209 756, 449; französische Patentschrift Nr. 945458; britische Patentschriften Nr. 391474, 630894; USA.-Patentschrift Nr. 1 871 499; »AEG-Mitteilungen«, 1936, S. 40 bis 43; »Elektrotechnik und Maschinenbau«, 1942,

s.133;

»Industrial Electronics Reference Handbook« (1948) der Westinghouse Electric Corporation, S.560;

U. Lamm ; The Transductor, Dissertation Stockholm, 1943, S. 23.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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