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Anordnung zum Verhindern des Dberregelis.
Es sind Regelanordnungen vorgeschlagen worden, bei denen die Regelbewegung von dem Geschwindigkeitsunterschied zweier Glieder abhängt, von denen das eine mit einer dem Sollwert, das andere mit einer dem Istwert der zu regelnden Grösse entsprechenden Geschwindigkeit angetrieben wird. Sobald ein geeignet gewähltes zeitliches Integral des Geschwindigkeitsunterschiedes erreicht ist, wird dabei ein Regelschritt ausgelöst. Eine nach diesen Grundsätzen hergestellte Regelvorrichtung neigt aus mehrfachen Gründen zum Pendeln.
Zunächst ist schon deswegen die Pendelneigung gross, weil selbst die geringsten Gesehwindigkeitsunterschiede im Laufe der Zeit einen Regelschritt auslösen, durch den die Geschwindigkeit des Istwertes in einem Masse verändert wird, welches zu einem allerdings entgegengesetzt gerichteten, aber wesentlich grösseren Gesehwindigkeitsuntersehied führt, als dieser vor dem Regelsehritt vorhanden war. Ausserdem kommt es auch vor, dass der eingestellte zeitliche Integralwert des Gesehwindigkeits- unterschiedes gerade in dem Augenblick erreicht wird, wo die Geschwindigkeiten beider Vergleichsglieder sich wieder nähern, wo also die Auslösung eines Regelschrittes nicht mehr erforderlich, ja sogar uner-
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Man hat, um die Neigung zum Pendeln zu beseitigen, bei Reglern anderer Bauart bereits vorgeschlagen, die Grösse des Regelschrittes von dem Unterschied zwischen Ist-und Sollwert abhängig zu machen.
Gemäss der Erfindung wird bei Reglern, bei welchen zwei Geschwindigkeiten miteinander verglichen werden, die Grösse des Regelschrittes von dem zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelschritten abhängig gemacht. Dieser Zeitabstand ist nämlich ein genügend genaues Mass für die Differenz zwischen Ist-und Sollwert. Es ist dabei belanglos, ob man von derjenigen Zeitdauer ausgeht, welche zwischen dem Beginn zweier aufeinanderfolgender Regelschritte liegt oder von der Zeitdauer, welche zwischen der Beendigung des vorangegangenen und den Beginn des folgenden Regelschrittes liegt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Über das Relais 1 werden Stromstösse geleitet, deren Häufigkeit dem Istwert der zu regelnden Grösse entspricht, während dem Relais 2 Stromstösse zufliessen, deren Häufigkeit dem Sollwert der Regelgrösse entspricht und die z. B mit Hilfe eines von einem Synchronmotor angetriebenen Kollektors erzeugt werden. Von dem Relais 1 und 2 werden Kontakte 3 und 4 gesteuert, die Wicklungen 5 und 6 abwechselnd in umgekehrter Richtung an Gleichstromquellen legen. Die Wicklungen 5 und 6 sind Teile bekannter Nebenuhrtriebe. Ihre Umpolung hat jedesmal eine Drehung um 90 der Z-Anker 7 und 8 zur Folge. Über Schneckentriebe 9 und 10 werden von den Z-Ankern koaxiale Wellen 11 und 12 angetrieben.
Auf der Welle 11 ist das Feld 13 einer magnetischen, auslösbaren Kupplung befestigt, deren Anker 14 auf einer Welle 15 sitzt. Die Welle 15 trägt ausserdem noch einen Arm 16, der an seinem einen Ende einen Doppelkontakt 17 besitzt. Der Kontakt 17 steht mit einem Schleifring 18 in leitender Verbindung. An dem andern Ende des Armes 16 sind zwei Blattfedern 19 befestigt. Auf der Welle 12 sitzt ein Arm 20, der zwei als Gegenkontakt des Doppelkontaktes 17 wirkende Kontakte 21 und 22 trägt. Die Kontakte 21 und 22 stehen mit den Sehleifringen 23 und 24 in leitender Verbindung.
Das andere Ende des Armes 20 liegt zwischen den Blattfedern 19, so dass infolgedessen diese bestrebt sind, die gezeichnete Mittellage der beiden Arme 16 und 20 gegeneinander herzustellen. 25 und 26 sind zwei Relais, von denen Kontakte 27-31 bzw. 32-36 gesteuert werden.
37 ist der Anker des Regelmotors, dessen Feld 38 ständig an Spannung liegt. 39 ist ein verzögertes Relais.
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Es besteht aus einem Eisenkern 40, der von einer Spule 41 beeinflusst wird und auf ein Ritzel 42 einwirkt, das in ein Zahnrad 43 eingreift. Das Zahnrad 43 trägt einen Nocken 44, mit dem es von einer Feder 45 gegen einen festen Anschlag 46 gezogen wird. 47 ist ein Doppelkontakt, der von den Nocken 44 betätigt wird, und 48 ist ein elektrisch erregtes Magnetsystem, das dämpfend auf die Bewegung des Rades 43 einwirkt. 49 ist ein Wechselstromsynchronmotor und 50 eine Spannungsquelle für diesen Motor. Über ein Zahnradvorgelege 51 treibt der Motor 50 eine Welle 52 an, auf der das Gehäuse 53 einer magnetischen Kupplung befestigt ist. Koaxial zu der Welle 52 ist eine Welle 55 angeordnet, die den Anker 56 der Magnetkupplung und eine Schaltwalze 57 trägt.
Eine Feder 58 ist bestrebt, die Schaltwalze 57 in ihre Ausgangsstellung zurückzuführen. Auf der Schaltwalze 57 schleifen die Bürsten 59-64. Der Deutlichkeit halber ist in der Fig. 2 eine Abwicklung der Sehaltwalze gezeigt. Der Pfeil zeigt die Bewegungsrichtung der Walze an, wenn diese mit dem Motor 49 gekuppelt ist. Die Linie a gibt die Stellung der Bürsten 59-64 bei der Ausgangsstellung und die Linie b die Bürstenstellung nach erreichter Endstellung der Schaltwalze 57 an. 65 ist ein Relais, von dem ein Doppelkontakt 66 betätigt wird.
Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Anordnung erklärt sich wie folgt : Die Z-Anker 7 und 8
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gewünschte Betriebszustand eingehalten wird, dann laufen beide Arme 16 und 20 mit gleicher Gesehwind- digkeit um, so dass es zu einer Berührung der Kontakte 17 und 21 bzw. 17 und 22 nicht kommen kann. Sobald jedoch die Istgeschwindigkeit sich ändert, dann wird nach mehr oder minder langer Zeit der Kon-
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den Kontakt 21, den Schleifring 23, das Relais 26 und den Kontakt 30 zum Minuspol der Stromquelle. Infolgedessen wird das Relais 26 erregt, und die von ihm gesteuerten Kontakte werden in ihre obere Stellung gebracht.
Dadurch werden nebeneinander folgende Stromkreise hergestellt : Von dem Pluspol einer Stromquelle über den Kontakt 47, des Zeitrelais 39, über die Wicklung 41, den Haltekontakt 32, die Relaisspule 26 und den Kontakt 30 zum Minuspol der Stromquelle. Die Erregung des Relais 26 ist somit unabhängig davon geworden, ob der Kontaktsehluss zwischen 17 und 21 noch länger aufrechterhalten bleibt. Ausserdem wird ein Stromkreis geschlossen, der von dem Pluspol der Stromquelle über den Kontakt 33, den Anker 37 des Regelmotors und den Kontakt 34 zum Minuspol der Stromquelle führt. Der Regelmotor beginnt also zu laufen. Weiterhin wird der Kontakt 35 geöffnet, so dass das Gegenrelais 25 nicht ansprechen kann. Schliesslich wird der Kontakt 36 unterbrochen und dadurch der Motor 49 stillgesetzt.
Infolgedessen bleibt die Schaltwalze in der von ihr erreichten Stellung stehen. Durch die Erregung der Wicklung 41, die über Kontakt 32 in Reihe mit der Wicklung des Relais 26 geschaltet ist, wird das Zeitrelais 39 in Bewegung gesetzt. Dieses läuft mit einer Geschwindigkeit ab, welche von der Stellung der Schaltwalze abhängig ist, da die Spule des Dämpfermagneten 48 über den auf der Schaltwalze befindliehen Widerstand an Spannung liegt. Sobald nun das Rad 43 des Zeitrelais sieh in Richtung des eingezeichneten Pfeiles so weit gedreht hat, dass von dem Nocken 44 der Kontakt 47 betätigt wird, wird zunächst der Haltestromkreis des Relais 26 unterbrochen, so dass das Relais abfällt, dabei den Motor 37 stillsetzt und die Regelung für einen neuen Regelimpuls vorbereitet.
Ausserdem wird über den Kontakt 47 ein Stromkreis geschlossen, der von dem Pluspol einer Stromquelle über den Kontakt 47 und das Relais 65 zum Minuspol der Stromquelle führt. Das Relais 65 hebt seine Kontakte 66 an und schaltet sieh dadurch in einen Haltestromkreis, der vom Minuspol einer Stromquelle über das Relais 65, den oberen Kontakt 66, die Bürste 64 und die Bürste 63 zum Pluspol der Stromquelle verläuft. Gleichzeitig wird an den Kontakten 66 der Haltestromkreis der 1Ylagnetkupplung 53 unterbrochen, so dass diese vorübergehend ausgelöst wird und die Feder 58 die Sehaltwalze in die Anfangsstellung zurückführen kann.
Sobald die Schaltwalze ihre Anfangsstellung erreicht hat, ist die Verbindung zwischen den Bürsten 63 und 64 aufgehoben, so dass auch der Haltestromkreis für das Relais 65 unterbrochen ist und die Kontakte 66 wieder in ihre untere Lage zurückfallen können. Der Erregerstromkreis des Relais 65 ist schon früher dadurch unterbrochen worden, dass das Rad 43 des Zeitrelais von der Feder 45 in seine Ausgangsstellung zurück-
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gängen ist auch der Kontakt 36 wieder geschlossen worden, so dass der Motor 49 wieder zu laufen beginnt und die Schaltwalze 57 wieder in Richtung des eingezeichneten Pfeiles in Bewegung setzt.
Bei grösseren Abweichungen zwischen dem Istwert und dem Sollwert erfolgt sehr schnell ein neuer Regelimpuls, so dass die Schaltwalze nur einen kleinen Teil ihres annähernd 3600 be. tragenden Weges zurücklegen kann.
Infolgedessen liegt bei der Auslösung des nächsten Regelschrittes zwischen den Bürsten 59 und 60 nur ein kleiner Widerstand. Der Dämpfermagnet 58 wird also sehr kräftig erregt, so dass der Ablauf des Zeitrelais stark verzögert wird und der nächste Regelschritt eine entsprechende Länge erhält. Ist jedoch der Gesehwindigkeitsunterschied beider Glieder nur klein, dann kann die Sehaltwalze nahezu eine volle Umdrehung zurücklegen, ehe der nächste Regelimpuls erfolgt. In diesem Falle ist der ganze auf der
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Schaltwalze angeordnete Widerstand zwischen die Bürsten 59 und 60 und somit vor die Erregung des Magneten 48 geschaltet, so dass die Dämpfung nur gering ist und der Regelschritt entsprechend klein bemessen wird.
Sind die Gesehwindigkeitsuntersehiede so gering, dass innerhalb einer Umdrehung der Sehaltwalze ein neuer Regelimpuls überhaupt nicht erfolgt, dann wird am Ende ihres Weges durch Unterbrechung der Verbindung zwischen den Bürsten 61 und 62 der Motor 49 stillgesetzt und durch Unterbrechung der Verbindung zwischen den Bürsten 59 und 60 die Dämpfung des Zeitrelais ganz unwirksam gemacht.
Die in der Zeichnung angegebene, bisher in ihrer Wirkung nicht beschriebene magnetische, lösbare Kupplung 13 hat den Zweck, ein Überregeln zu vermeiden, das eintreten würde, wenn die Wellen 11 und 15 starr miteinander gekuppelt wären. In diesem Falle müsste nämlich, wenn z. B. eine Geschwindgkeits-
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über die Sollgeschwindigkeit erhöht werden, damit die ursprüngliche Relativlage der Arme 16 und 20 wieder erreicht werden könnte.
Dieses Überregeln wird dadurch vermieden, dass jedesmal nach Auslösen eines Regelimpulses die parallel zum Motor 37 geschaltete Kupplung 13, die von einer Feder betätigt und durch die Magnetwicklung gelöst wird, vorübergehend unwirksam gemacht wird, so dass die Arme 16 und 20 infolge der Wirkung der Blattfedern 19 ungehindert ihre ursprüngliche Relativlage zueinander einnehmen können. Erst nach Beendigung des Regelschrittes wird der Stromkreis der Kupplung 13 wieder unterbrochen, so dass diese die Verbindung zwischen den Wellen 11 und 15 wiederherstellen kann.
In den Fig. 3 und 4 ist an einem Ausführungsbeispiel gezeigt, wie man das Zeitrelais ganz entbehrlich machen kann. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die mit den Bezugszeiehen bis 24 versehenen Teile der Steuerung fortgelassen. Im übrigen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wieder dieselben Teile wie in Fig. 1. An Stelle der untersten in dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 von den Relais 25 und 26 betätigten Kontakte 31 und 36 sind zwei Kontakte 70, 71 getreten. Die Schaltwalze 72 ist unmittelbar gekuppelt mit der Welle 52. Eine Rückführungsfeder ist nicht mehr vorhanden. Auf der Schaltwalze schleifen vier Bürsten 73-76. Die Abwicklung der Schaltwalze ist in der Fig. 4 besonders dargestellt.
Die Wirkungsweise erklärt sich wie folgt : Nach Beendigung eines Regelschrittes bleibt die Sehaltwalze in einer Stellung stehen, in der die Bürsten in der in der Fig. 4 mit c bezeichneten strichpunktierten Linie sieh befinden. In dieser Stellung ist nämlich der Stromkreis des Motors 49 zwischen den Bürsten 73 und 74 unterbrochen. Sobald nun durch einen Regelimpuls eines der Relais 25 und 26 erregt wird, wird auch einer der Kontakte 70 oder 71 geschlossen. Über den geschlossenen Kontakt wird der Motor 49 vorübergehend an Spannung gelegt, so dass er zu laufen beginnt und dabei durch Fortbewegung der Sehaltwalze 72 in Pfeilrichtung den Kontakt zwischen den Bürsten 73 und 74 herstellt.
Die weitere Bewegung des Motors 49 und somit auch der Schaltwalze 72 ist unabhängig von der Dauer des vom Relais 25 oder 26 bewirkten Kontaktschlusses. Gleichzeitig mit dem Kontakt 70 oder 71 ist von dem erregten Relais 25 oder 26 auch einer der Kontakte 27 oder 32 geschlossen worden, so dass der Erregerstromkreis des Relais 25 bzw. 26 über den Kontakt 35 bzw. 30 und die Bürsten 75 und 76 geschlossen ist. Das Relais 25 oder 26 bleibt infolgedessen so lange erregt, bis an der in Fig. 4 mit d bezeich- neten Stelle der Stromkreis zwischen den Bürsten 75 und 76 unterbrochen wird. Diese Zeitspanne ist klein, wenn die Schaltwalze 72 aus ihrer Anfangsstellung anläuft, da bereits nach kurzer Zeit der geringe Abstand e zwischen den mit e und d bezeichneten Linien zurückgelegt ist.
An der mit d bezeichneten Stelle wird jedesmal der Regelschritt beendet und gleichzeitig beginnt eine neue, nahezu ganze Umdrehung der Schaltwalze. Je schneller also nach der Beendigung des vorangegangenen Regelsehrittes der nächste Regelimpuls gegeben wird, um so grösser ist der Weg, den die Schaltwalze noch bis zum Erreichen der
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drehungszeit der Schaltwalze ist also eine konstante, beliebig einstellbare Zeitspanne gegeben. Von dieser Zeitspanne wird jedesmal ein Betrag abgezogen, welcher dem Abstand zweier aufeinanderfolgender Regelsehritte entsprieht, und der verbleibende Rest bestimmt die Dauer des Regelsehrittes.
Diese wird also um so kleiner, je grösser die Abstände zwischen den einzelnen Regelsehritten werden, d. h. je geringer die Abweichungen der Soll-und Istgeschwindigkeit voneinander sind.
Durch die Verwendung der Schaltwalze 72 ist ein Zusammenhang zwischen dem Abstand zweier Regelschritte und der längsten Dauer eines Regelschrittes insofern gegeben, als der längste Regdsehritt etwa dem grössten Abstand zisehen zvsei Regelsehritten entsprieht. Diesen Nachteil kann man beheben und die Regelsehrittdauer von dem gewünschten grössten Abstand zwischen zwei Regelsehritten dadurch unabhängig machen, dass z. B. ein Widerstand 78 in denjenigen Teil des Stromkreises des Motors 49 eingeschaltet wird, welcher von den Bürsten 73 und 74 unter Spannung gesetzt wird.
Dadurch wird erreicht, dass die Schaltwalze langsamer läuft während der Pause zwischen zwei Regelschritten und eine gewünschte höhere Geschwindigkeit während der Ausführung eines Regelschrittes annimmt.
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