DE251227C

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Publication number: DE251227C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

-JV* 251227 -KLASSE 21 c. GRUPPE -JV * 251227 - CLASS 21 c. GROUP

Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.Facility for carrying out this procedure.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. September 1911 ab.Patented in the German Empire on September 6, 1911.

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.If you connect a capacitor in the circuit of a constantly excited dynamo machine one, electric currents only occur when the speed of the dynamo changes. With suitable When choosing the electrical constants of the circuit, the current flowing in the capacitor is directly proportional to the acceleration the dynamo machine. This known property is intended according to this invention for regulating the speed of prime movers Find use.

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.Fig. 1 shows as an example such an arrangement in which an electric motor k is controlled by a servomotor s, which in turn can be switched on or off by contacts r or its speed can be adjusted. The contact arm α is influenced by the magnetic coil f , which receives its current from the control dynamo machine d loaded with a capacitor c. This should have a speed that is always proportional to the speed of the engine. The whole device serves to give the prime mover k a certain adjustable acceleration which, as desired, either on the lever h. can be set by hand or can be controlled by the guide curve I of the machine itself depending on its path.

Wünscht man der Maschine eine von außenIf you want one from the outside of the machine

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.To give adjustable acceleration, the magnetic coil f _{1 is given} a certain excitation. Only when this is canceled by the excitation of the coil f does the servomotor remain at rest. A constant current in the coil f corresponds to a constant acceleration of the dynamo machine d. If its acceleration changes due to an increase in the load on the engine or due to a change in its electrical equilibrium with increasing speed, a stronger or weaker current flows through the coil f than is necessary to cancel the effect of f _1. The contacts r then switch on the servomotor s and thus cause the prime mover to run faster or slower until the desired acceleration prevails again.

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.On the other hand, the arrangement of the guide curve /, which is moved forwards by the main motor through a transmission, shows how the acceleration of the machine can be controlled depending on its path. The position of the contact path r is adjusted by the guide curve, so that different previously determined accelerations correspond to the various parts of the machine path. This makes it possible to always achieve a given acceleration and thus also speed diagram of the work engine.

Außer zu diesem Verwendungszweck, näm-Except for this purpose, namely-

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.lent the direct influencing of the acceleration of the engine by a capacitor-loaded generator, the field of application of the invention extends to the case that the engine is controlled as a function of its own speed. In control devices of this type, violent vibrations generally occur which cannot be prevented by friction damping. Rather, one has to rely on dampening the vibrations by letting the control apparatus not only be influenced by the speed of the motor itself, but also by the magnitude of its acceleration. Fig. 2 shows the way in which capacitor-loaded dynamo machines can be used for this purpose. In addition to the designations already known, a _x means another dynamo, which is also driven by the prime mover and generates a current proportional to its speed in the magnetic coil f _2. With this arrangement, the servomotor s regulates the speed of the prime mover whenever its speed and thus the current in f _{2 of} the adjustable magnetic force of f _{1 is} unable to precisely maintain the equilibrium. The acceleration current flowing through the coil f prevents overregulation and oscillation of the speed. In this way, the speed of the engine can be kept constant or it can be controlled automatically by hand or as a function of its path. The arrangement can be considerably simplified in that one and the same generator is used to generate the magnetic currents, which are proportional to the speed and the acceleration.

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.Of course, it is always irrelevant what kind of magnetic apparatus the speed is in s and acceleration currents act. You can z. B. instead of the magnet indicated in the figures, the one has to set quite a large starting machine in motion, also simply a contact relay use, which in turn serves to adjust the control device for the servomotor.

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.It is very useful not to direct the currents of the acceleration dynamo machines to use, but to reinforce them through an intermediate dynamo machine, whose Excitation circuits flow through them, while the armature current only acts on the regulating organs. This has the advantage that only very weak acceleration currents are required, which is beneficial for the accuracy of the regulation.

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.This is because disturbances occur both through the resistance and through the self-induction of the capacitor circuit, which have the effect that the current in the capacitor is not exactly proportional to the acceleration of the dynamo. The disturbances caused by the line resistance become less, the smaller the currents themselves can be kept. Self-induction disturbances occur when the natural frequency of the capacitor circuit is low. Since the self-induction of the dynamo has a fairly considerable value, one must use relatively small capacitors, i.e. also weak currents, in order to achieve high natural frequencies. If the capacitor is not completely isolated, the effect of the residual current flowing through it on the magnetic coil f can be compensated by attaching another winding across f , which is connected in parallel to the capacitor and counteracts f.

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.If one wishes to draw stronger currents directly from the accelerating dynamo machine, in this way one can completely prevent the disturbances by self-induction and resistance, whom one is in the electric circuit a second auxiliary dynamo machine running at constant speed switches on, which on the one hand is excited by the current itself, on the other hand by a current that changes the rate of change of the capacitor current is proportional, which is reflected by a switched on Transformer can be achieved. The direct effect of the current on the additional anchor then compensates the influence of the resistors, the inductively fed winding compensates the influence of the self-induction. These additional windings can also be attached directly to the acceleration dynamo machine. However, they are not able to exactly compensate for the interference there.

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei elektrischen Motoren beschränkt, sondern kann bei jeder Kraftmaschine beliebiger Art angewandt werden.The invention is not limited to use in electric motors, but rather can be applied to any type of prime mover.

Claims

Patent Claims:

1. Method for controlling prime movers, the speed of which is arbitrary or also influenced by their own paths, speeds or accelerations is, characterized in that to control the electrical equalizing current between a capacitor and a DC machine is used, the rotational speed of which is proportional to the speed of the prime mover.

2. The method according to claim 1, characterized in that the control devices of the prime mover as a function of

the difference between true and prescribed machine acceleration is actuated will.

3. The method according to claim 1, characterized in that the control organs in Controlled depending on the speed or the path of the machine and depending on its acceleration be dampened.

4. Arrangement for control according to the method according to claim 1 and 3, characterized characterized that the same generator for generating the currents for the speed and acceleration control is used.

5. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that the equalizing current between the capacitor and the accelerating dynamo machine is the field of an intermediate dynamo machine feeds whose armature current acts on the regulating organs.

6. Device for performing the method according to claim 1, characterized by additional windings or additional dynamo machines, which in a known manner, the disruptive effects of the resistors and destroy the self-induction of the capacitor circuit.

1 sheet of drawings.