DE976639C - Anordnung zur genauen Wegsteuerung bei im Ankerstromkreis ueber gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsgefaesse gespeisten Gleichstromnebenschlussmotoren - Google Patents

Description

• Anordnung zur genauen Wegsteuerung bei im Ankerstromkreis über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsgefäße gespeisten Gleichstromnebenschlußmotoren Bei vielen industriellen Anwendungen von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrekken arbeitenden Stromrichtern, z. B. bei Walzenantrieben, ergibt sich die i\ otwendigkeit, einem Antriebsmotor einen bestimmten Weg (Drehwinkel) vorzuschreiben, z. B. für eine genaue Einstellung der Gerüste eines Walzwerkes. Es ist bekannt, hierbei mit üblichen Steuerungen bzw. Regelungen bis zu kleinsten Drehzahlen von etwa 1/"a der Nenndrehzahl zu gelangen. Es gibt aber Fälle, z. B. den sogenannten Feinstich mit einer Walzenverstellung von 1/10o mm, wo eine übliche Steuerung bzw. Regelung nicht ausreicht.
• Es ist weiterhin für kleinere elektrische Stellmotoren bekannt, mittels sogenannter Impulssteuerung beliebig kleine Wege genau vorzuschreiben, indein der den Motor speisende Stromrichter nur sehr kurzzeitig (weniger als i Sekunde) eingeschaltet ist und eine begrenzte Leistung und damit Energie liefert. Dabei wird der Stromrichter im Takt einer Tastfrequenz geöffnet und gesperrt.
• Auch ist es bereits bekannt, zum Pressen voii Braunkohlenbriketts die Preßformen mit einem Antriebsmotor in einer üblichen Steuerschaltung zusammenzufahren. Anschließend wird der über Stromrichter gespeiste Motoranker impulsweise beaufschlagt, um einen bestimmten Druck auf die Briketts auszuüben. Um eine Wegsteuerung handelt es sich bei der impulsweisen Beaufschlagung demnach nicht. Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur genauen Wegsteuerung bei im Ankerstromkreis über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsgefäße gespeisten Gleichstromnebenschlußmotoren, denen zur rohen Wegsteuerung ein stetiger Ankerstrom zugeführt wird. Erfindungsgemäß ist zur genauen Steuerung des restlichen Weges bzw. Drehwinkels eine Impulssteuerung mit zeitlich eng begrenzten, auf konstanten Strom geregelten Ankerstromimpulsen vorgesehen. Durch die nacheinander erfolgende Anwendung beider Steuerungsarten gelingt es, die Lücke zwischen Stillstand und etwa 1/"o der Nenndrehzahl zu überbrücken und mit geringstem Zeitaufwand einen vorgegebenen Weg genau zurückzulegen, z. B. eine vorgeschriebene Endlage zu erreichen.
• Dadurch, daß bei der Impulssteuerung die Dosierung so stark heruntergesetzt werden kann, daß die kurzzeitig abgegebene Energie den jedesmal zur Ruhe gekommenen Antriebsmotor nur anstößt, gelingt es, sehr kurze Wege (etwa 1/1o mm) mit jedem Impuls zu ermöglichen.
• Es empfiehlt sich, daß der sich bildende Ankerstrom nach Erreichen seiner vorgegebenen Größe und Impulsbreite sich selbsttätig abschaltet. Bei der üblichen Steuerung bzw. Regelung verhindert man eine Überlastung des Ankerstromkreises dadurch, daß der Motor während der Drehzahl- bzw. Ankerspannungsregelung mittels der vorhandenen Ankerstrombegrenzung mit dem vorgegebenen maximalen Strom beschleunigt und auch wieder abgebremst wird. Während der Impulssteuerung erfolgt eine Regelung auf konstanten Strom. Durch Veränderung einer Stromsollwertspannung kann bei Konstantstromregelung die Impulshöhe und damit indirekt die Drehzahl beeinflußt werden.
• Die angeführten Vorteile zeigen, daß sowohl maximale Drehzahlverstellverhältnisse als auch maximale Verstellgeschwindigkeitbei größtmöglicher Wegregelgenauigkeit erreicht werden.
• Bei dem in Fig. i der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Drehzahlsollwert bei Drehzahlregelung durch Verstellung des Abgriffes des Steuerpotentiometers i a aus seiner Mittellage vorgegeben, wobei ein vom Regler :2 gesteuertes, nicht dargestelltes Kommandorelais mittels der Kontakte 3 und 6/1 (vgl. Fig. 2) das Reglereingangsrelais,. und den Polwender 5', 5" in die regeltechnisch richtige Lage bringt. Da beim Hochfahren des Motors 7 mittels des aus Transformatorwicklung und beispielsweise mehränodigem Entladungsgefäß bestehenden Stromrichters 9 der Drehzahlsollwert gegenüber dem Istwert der Drehzahl am Anker des Motor 7 überwiegt, wird der Regler 2 geöffnet und somit auch der Stromrichter 9 über die Gittersteuervorrichtung B.
• Damit der zulässige Ankerstrom nicht überschritten wird, bildet man mittels des Meßgliedes io (Gleichstromwandler) mit zugehörendem Erregertransformator i i und Gleichrichter 12 am Bürdenwiderstand 13 eine dem Ankerstrom proportionale Spannung (Stromistwert-Spannung) und vergleicht diese mit einer an einem Stellwiderstand 14. einstellbaren Stromsollwert-Spannung. Überwiegt nun die Stromistwert-Spannung, so- fließt über den Reglereingangswiderstand 15 und das Ventil 16 ein Ausgleichsstrom, der am Widerstand 15 eine negative Regelspannung entstehen läßt und den Regler bis auf den vorgegebenen Stromwert zurücknimmt. Bei Erreichen des vorgegebenen Drehzahl-Sollwertes geht der Regler wieder in die normale Drehzahl- bzw. Ankerspannungsregelung über.
• Mit dem Steuerpotentiometer i a ist eine Kontaktanordnung i b (Fig. 2) gekuppelt. Soll nun zum genauen Einfahren auf Impulssteuerung übergegangen werden, so ist der Steuerhebel der Kontaktanordnung i b j e nach der gewünschten Richtung, in der -die Impulssteuerung wirken soll, in Stellung I oder II zu bringen. Der Drehzahl- bzw. Ankerspannungssollwert geht hierbei auf Null, und falls der Ankerspannungs-Istwert nicht mit der gleichen Geschwindigkeit zurückgeht, wird der Regler 2 gesperrt und steuert somit über die Gittersteuervorrichtung 8 den Stromrichter 9 in die Wechselrichterstellung. Das Sperren des Reglers 2 bewirkt eine einmalige Umschaltung des nicht dargestellten Kommandorelais und mittels der Kontakte 3 und 6/1 somit eine Umschaltung des Polwenders 5', 5" bzw. Ausschaltung des Reglereingangsrelais q.. Der Istwert am Motor 7 öffnet den Regler 2, so daß die Gittersteuerung des Stromrichters aus der maximalen Wechselrichterstellung zurückgezogen wird und die Schwungenergie des Motors ins Netz zurückarbeitet. Auch hierbei wird das Überschreiten des maximalen Bremsstromes durch die zuvor beschriebene Ankerstrombegrenzung verhindert.
• Beim Absinken der Ankerspannung auf annähernd Null fällt das durch Trockengleichrichter 18 und einen Widerstand i9 vor Überlastung geschützte Feinrelais 17 ab und bringt über seinen Ruhekontakt 17/i (Ankerspannung annähernd Null) je nach der am Steuerpotentiometer i b vorgewählten Drehrichtung über das Zwischenrelais 2o bzw. 21 und deren Arbeitskontakt 2o/i bzw. 2i/i das Relais 22 zum Ansprechen, das seinerseits über seinen Arbeitskontakt 22;i und den Arbeitskontakt 2o/2 bzw. 2i/2 den Polwender 5' bzw. 5" betätigt. Über den Ruhekontakt 22/3 (Ankerspannung annähernd Null) wird die eine Reglerzuleitung unterbrochen, während der Arbeitskontakt 224 das Ventil 16 überbrückt und somit die Ankerstrombegrenzung während der Impulssteuerung in eine Konstantstromregelung überführt. Hierdurch wird es möglich, daß die positive Stromsollwert-Spannung den Regler öffnet und den Ankerstrom bis zu dem am Stromsollwertpotentiometer 14 vorgegebenen Wert durch Vergleichen mit der am Bürdenwiderstand 13 entstehenden Strcmistwert-Spannung ansteigen läßt. Das an der Stromistwert-Spannung liegende Feinrelais 23 sperrt entweder sofort oder mit vorbestimmter Zeitverzögerung beim Ansprechen über den bereits geschlossenen Arbeitskontakt 22/6 durch Einführen einer negativen Gitterspannung den Regler 2 und somit auch den Stromrichter 9; der Ankerstrom klingt auf Null ab. Der Stromistwert wird Null, und das Feinrelais 23 fällt wieder ab. Der Ankerstrom kann bei unveränderter Stellung des Steuerhebels erneut ansteigen. Durch Einfügen von Schaltelementen 2.4 bis 28 mit einstellbarem, gerichteten Auf- und Entladezeitkonstanten im Stromkreis des Relais 23 wird Stromzeit und Strompause vorgegeben, d. 11., das Tastverhältnis und die Impulsfrequenz können damit beliebig eingestellt werden. Durch Verändern der Tastverhältnisse bzw. Impulsfrequenz oder des Stromsollwertes kann der Weg (Drehwinkel) stetig verändert werden. so da.ß jede beliebige Drehzahl von extrem kleinem Wert bis zum Anschluß an die untere Grenze der Drehzahlsteuerung bzw. -regelung einstellbar ist. Um die Drehzahl auch bei Impulssteuerung mit dem Steuerhebel stetig verändern zu können, schaltet das Relais 22 mittels seines Umschaltkontaktes 22/8 auf eine zweite Stromsollwert-Spannung, deren Abgriff am Steuerwiderstand i c mit dem Abgriff am Steuerpotentiometer i a gekuppelt ist.
• Während der kurzen Stromzeiten hei Impulsbetrieb besteht nicht die Gefahr, daß Pendelerscheinungen auftreten; zur Erhöhung der Regelgeschwindigkeit des Reglers 2 kann die Wirkung der Riickfiihrung 29/3o durch Öffnen des Kontaktes 22/7 stark gemindert werden.
• Durch Vorschalten geeigneter Meßmittel, wie z. B. Fernübertragungssystenie, lassen sich Wegregelungen bei größter Verstellgeschwindigkuit vornehmen, deren Wegregelgenauigkeit nur noch von der Güte der mechanischen Teile und der verwendeten Meßmittel abhängt. Die vorgeschlagene Zusammenfassung einer üblichen Drehzahlregelung und Impulssteuerung ist nicht nur bei Wegregelung von Bedeutung, sondern überall dort, wo größte Drehverstellverhältnisse erforderlich werden.
• Die Erfindung hat nicht nur Bedeutung für Einzelantriebe. Beispielsweise kcinmt sie auch bei Mehrmctorenantrieben in Frage, wo sehr häufig eine Gleichlaufregelung für alle Motoren gefordert wird. Man kann für jeden Motor eine kombinierte Steuerung bzw. Regelung gemäß der Erfindung vorsehen. In manchen Fällen, z. B. bei der Verwendung minde#t(-ns zweier gleichartiger Motoren, kann es genügen, eine übliche Steuerung bzw. Regelung gemeinsam für mindestens zwei Motoren und je eine Impulssteuerung für jeden Motor vorzusehen. Dies hat besondere Bedeutung für das Einstellei) beim Anfahren.
• Es kann auch, beispielsweise bei Förderniaschinen, empfehlenswert sein, die Betätigung der üblichen Steuerung bzw. Regelung an einer Stelle (Maschinenhaus) und die Betätigung der Impuls-:tcuerung an einer anderen Stelle (Bühne, Sohle) 1-crzuilellmen, weil dort die, vorgeschriebene Endlage. (Bühne. Sohle) am besten beobachtet werden kann. Bei einer solchen Anordnung muß dafür Serge getragen werden, daß ein Eingreifen einer anderen Stelle nur möglich ist, wenn die zentrale Stelle (Maschinenhaus) die übliche Steuerung bzw. Regelung unwirksam gemacht und- die Möglichkeit für die Impulssteuerung freigegeben hat.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur genauen Wegsteuerung bei im Ankerstromkreis über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsgefäße gespeisten Gleichstromnebenschlußmotoren, denen zur rohen Wegsteuerung ein stetiger Ankerstrom zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur genauen Steuerung des restlichen Weges bzw. Drehwinkels eine Impulssteuerung mit zeitlich eng begrenzten, auf konstanten Strom geregelten Ankerstromimpulsen vorgesehen ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die rohe Wegsteuerung eine Ankerstrombegrenzung vorgesehen ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang auf Impulssteuerung an Stelle der Ankerstrombegrenzung die Iionstantstromregelung tritt.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Ankerstromistwert gesteuertes Feinrelais (23) vorgesehen ist, das sofort oder mit vorbestimmter Zeitverzögerung anspricht und die Dauer jedes Impulses der Impulssteuerung festlegt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch .4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Feinrelais eine Elektronenröhre mit Zeitkonstantenkreis im Gitter- oder Anodenkreis vorgesehen ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch q. oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise während des Betriebes einstellbare Scheinwiderstandselemente (2.I bis 28) zur Erzielung von voneinander verschieden großen Zeitkonstanten für die Auf- und Entladung vorgesehen sind.
7. 7. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltmittel (22/7) vorgesehen ist, das bei Impulssteuerung die Rückführung des üblichen Reglers weitgehend unwirksam macht. B. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, gekennzeichnet durch ein Relais (i7), das nur bei Unterschreiten einer vorbestimmten Drehzahl die Impulssteuerung freigibt. 9. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden für Mehrmotorenantriebe, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Motor die kombinierte Steuerung mit lückenlosem Strom und zeitlich engbegrenzten Strömen vorgesehen ist. io. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden für Mehrmetorenantriebe, vorzugsweise mit gleichartigen Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens zwei Motoren eine. übliche Steuerung bzw. Regelung gemeinsam und je eine Impulssteuerung für jeden Motor vorgesehen ist. i i. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, vorzugsweise für Aufzüge (Fördermaschinen), dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der üblichen Steuerung bzw. Regelung an einer Stelle . (Maschinenhaus) und die Betätigung der Impulssteuerung an einer anderen-Stelle (Bühne, Sohle) erfolgt. 12. Anordnung nach Anspruch i i, gekennzeichnet durch eine derartige Schaltung, daß ein Eingreifen einer anderen Stelle nur möglich ist, wenn die zentrale Stelle die übliche Steuerung bzw. Regelung unwirksam gemacht und die Möglichkeit für die Impulssteuerung freigegeben hat. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 643 663, 676 668; Dr. Reinhard Kretzmann: »Industrielle Elektronik«, Berlin-Borsigwalde, 1952, S. 151 und 174 bis 176.