DE251227C

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Publication number: DE251227C
Application number: DENDAT251227D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-JV* 251227 -KLASSE 21 c. GRUPPE

Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. September 1911 ab.

Schaltet man in den Stromkreis einer konstant erregten Dynamomaschine einen Kondensator ein, so treten nur dann elektrische Ströme auf, wenn die Geschwindigkeit der Dynamomaschine sich ändert. Bei geeigneter Wahl der elektrischen Konstanten des Stromkreises ist der in dem Kondensator fließende Strom direkt proportional der Beschleunigung der Dynamomaschine. Diese bekannte Eigenschaft soll nach dieser Erfindung zur Regelung der Geschwindigkeit von Kraftmaschinen Verwendung finden.

Fig. ι zeigt als Beispiel eine derartige Anordnung, bei welcher ein Elektromotor k von einem Servomotor s aus gesteuert wird, der seinerseits von Kontakten r ein- oder ausgeschaltet oder in seiner Geschwindigkeit eingestellt werden kann. Der Kontaktarm α wird von der Magnetspule f beeinflußt, die ihren Strom von der mit einem Kondensator c belasteten Steuerdynamomaschine d erhält. Diese soll eine Drehzahl besitzen, die stets proportional der Drehzahl der Kraftmaschine ist. Die ganze Einrichtung dient dazu, der Kraftmaschine k eine bestimmte einstellbare Beschleunigung zu erteilen, die je nach Wunsch entweder an dem Hebel h. von Hand eingestellt werden kann oder auch durch die Leitkurve I von der Maschine selbst in Abhängigkeit von ihrem Wege gesteuert werden kann.

Wünscht man der Maschine eine von außen

einstellbare Beschleunigung zu erteilen, so gibt man der Magnetspule f₁ eine bestimmte Erregung. Nur dann, wenn diese durch die Erregung der Spule f aufgehoben wird, bleibt der Servomotor in Ruhe. Ein konstanter Strom in der Spule f entspricht dabei einer konstanten Beschleunigung der Dynamomaschine d. Ändert sich ihre Beschleunigung etwa durch Zunahme der Belastung der Kraftmaschine oder durch eine Änderung ihres elektrischen Gleichgewichts bei zunehmender Drehzahl, so wird die Spule f von einem stärkeren oder schwächeren Strom durchflossen als er zur Aufhebung der Wirkung von f₁ nötig ist. Die Kontakte r schalten dann den Servomotor s ein und bringen somit die Kraftmaschine zum schnelleren oder langsameren Lauf, bis wieder die gewollte Beschleunigung herrscht.

Die Anordnung der Leitkurve /, die vom Hauptmotor durch eine Übersetzung vorwärts bewegt wird, zeigt andererseits, auf welche Weise man eine Steuerung der Beschleunigung der Maschine abhängig von ihrem Wege erzielen kann. Die Kontaktbahn r wird durch die Leitkurve in ihrer Lage verstellt, so daß den verschiedenen Teilen des Maschinenweges verschiedene vorher bestimmte Beschleunigungen entsprechen. Es ist hierdurch möglich, stets ein gegebenes Beschleunigungs- und damit auch Gesrhwindigkeitsdiagramm desÄrbeitsmotors zu erzielen.

Außer zu diesem Verwendungszweck, näm-

lieh der direkten Beeinflussung der Beschleunigung der Kraftmaschine durch einen kondensatorbelasteten Generator, erstreckt sich das Anwendungsgebiet der Erfindung auch auf den Fall, daß die Kraftmaschine in Abhängigkeit von ihrer eigenen Geschwindigkeit gesteuert wird. Bei derartigen Regelungseinrichtungen treten im allgemeinen heftige Schwingungen auf, die sich durch eine Reibungsdämpfung nicht verhindern lassen. Man ist vielmehr darauf angewiesen, die Dämpfung der Schwingungen dadurch zu erzielen, daß man den Steuerapparat nicht nur von der Geschwindigkeit des Motors selbst, sondern auch von der Größe seiner Beschleunigung beeinflussen läßt. Fig. 2 zeigt, in welcher Weise kondensatorbelastete Dynamomaschinen hierzu verwendet werden können. Außer den schon bekannten Bezeichnungen bedeutet ä_x eine weitere Dynamomaschine, die ebenfalls von der Kraftmaschine angetrieben wird und in der Magnetspule f₂ einen ihrer Geschwindigkeit proportionalen Strom erzeugt. Der Servomotor s regelt bei dieser Anordnung die Drehzahl der Kraftmaschine stets dann, wenn ihre Geschwindigkeit und damit der Strom in f₂ der einstellbaren Magnetkraft von f₁ nicht genau das Gleichgewicht zu halten vermag. Der die Spule f durchfließende Beschleunigungsstrom verhindert hierbei das Uberregeln und Pendeln der Geschwindigkeit. Man kann auf diese Weise die Drehzahl der Kraftmaschine dauernd konstant halten oder von Hand oder in Abhängigkeit von ihrem Wege selbsttätig steuern. Die Anordnung läßt sich dadurch noch wesentlich vereinfachen, daß zur Erzeugung der Magnetströme, die der Geschwindigkeit und der Beschleunigung proportional sind, ein und derselbe Generator benutzt wird.

Gleichgültig ist es natürlich stets, auf welche Art von magnetischen Apparaten die Geschwindigkeit s- und Beschleunigungsströme wirken. Man kann z. B. anstatt des in den Figuren bezeichneten Magneten, der einen ziemlich großen Anlaßapparat in Bewegung zu setzen hat, auch einfach ein Kontaktrelais benutzen, das seinerseits zur Verstellung der Steuervorrichtung für den Servomotor dient.

Sehr zweckmäßig ist es, die Ströme der Beschleunigungsdynamomaschinen nicht direkt zu verwenden, sondern sie durch eine Zwischendynamomaschine zu verstärken, deren Erregerkreise sie durchfließen, während der Ankerstrom erst auf die Regelorgane wirkt. Man erreicht dadurch den Vorteil, nur sehr schwache Beschleunigungsströme nötig zu haben, was für die Exaktheit der Regulierung von Vorteil ist.

Es treten nämlich sowohl durch den Widerstand wie auch durch die Selbstinduktion des Kondensatorkreises Störungen auf, die bewirken, daß der Strom im Kondensator nicht genau proportional der Beschleunigung der Dynamomaschine ist. Die Störungen durch den Leitungswiderstand werden um so geringer, je kleiner man die Ströme selbst halten kann. Störungen durch Selbstinduktion treten dann auf, wenn die Eigenschwingungszahl des Kondensatorkreises gering ist. Da die Selbstinduktion der Dynamomaschine einen ziemlich beträchtlichen Wert besitzt, so muß man relativ kleine Kondensatoren, also auch schwache Ströme, anwenden, um auf hohe Eigenschwingungszahlen zu kommen. Sollte der Kondensator nicht vollkommen isolieren, so kann man den ihn durchfließenden Reststrom in seiner Wirkung auf die Magnetspule f dadurch kompensieren, daß man eine weitere Wicklung über f anbringt, die parallel zum Kondensator geschaltet ist und f entgegenwirkt.

Wünscht man der Beschleunigungsdynamomaschine direkt stärkere Ströme zu entnehmen, so kann man die Störungen durch Selbstinduktion und Widerstand vollständig verhindern, wem man in den Stromkreis noch eine zweite mit konstanter Drehzahl laufende Zusatzdynamomaschine einschaltet, die einerseits vom Strom selbst erregt wird, anderer- go seits von einem Strom, der der Änderungsgeschwindigkeit des Kondensatorstromes proportional ist, was sich durch einen eingeschalteten Transformator erreichen läßt. Die direkte Wirkung des Stromes auf den Zusatzanker kompensiert dann den Einfluß der Widerstände, die induktiv gespeiste Wicklung kompensiert den Einfluß der Selbstinduktion. Man kann diese Zusatzwicklungen auch direkt auf der Beschleunigungsdynamomaschine anbringen. Sie vermögen allerdings dort die Störungen nicht exakt zu kompensieren.

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei elektrischen Motoren beschränkt, sondern kann bei jeder Kraftmaschine beliebiger Art angewandt werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Regeln von Kraftmaschinen, deren Drehzahl willkürlich oder auch von ihren eigenen Wegen, Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der elektrische Ausgleichsstrom zwischen einem Kondensator und einer Gleichstrommaschine verwendet wird, deren Drehgeschwindigkeit proportional der Geschwindigkeit der Kraftmaschine ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtungen der Kraftmaschine in Abhängigkeit von

der Differenz zwischen wahrer und vorgeschriebener Maschinenbeschleunigung betätigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelorgane in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder dem Wege der Maschine gesteuert und in Abhängigkeit von deren Beschleunigung gedämpft werden.

4. Anordnung zur Steuerung nach dem Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe Generator zur Erzeugung der Ströme für die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsregelung dient.

5. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsstrom zwischen Kondensator und Beschleunigungsdynamomaschine das Feld einer Zwischendynamomaschine speist, deren Ankerstrom auf die Regelorgane wirkt.

6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zusatzwicklungen oder Zusatzdynamomaschinen, die in bekannter Weise die störenden Wirkungen der Widerstände und die der Selbstinduktion des Kondensatorkreises vernichten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.