DE472809C

DE472809C - Regulation of direct current machines by means of a flow of freely flowing electrons depending on the speed

Info

Publication number: DE472809C
Application number: DES61784D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenther Scharowsky
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1922-12-29
Filing date: 1922-12-29
Publication date: 1929-03-06

Description

Regelung von Gleichstrommaschinen mittels eines von der Drehzahl abhängigen Flusses freiströmender Elektronen Es ist bekannt, Gleichstrommotoren dadurch auf einer geforderten Drehzahl zu halten, daß man durch die Beeinflussung eine freien Elektranenstromes im Erregerstromkreis die Erreger-Amperewindungen des Gleichstrommotors so verändert, daß er jede aus beliebiger Ursache entstandene unerwünschte Drehzahländerung selbsttätig wider ausregelt. Die Wirkung dieserAnordnung beruht auf der Ausnutzung einer den Drehzahlschwankungen der Gleichstrommaschine folgenden Spannung zur Beeinflussung des Elektronenstromes durch elektrische oder magnetische Felder. Die gleiche Forderung kann bei Gleichstrommaschinen auftreten, deren Drehzahl von einer Kommandostelle aus mittels eines normalen hand- oder ferngesteuerten Reglers regelbar ist. Es wird dann verlangt, daß jede befohlene Drehzahl von der Gleichstrommaschine unter allen Umständen eingehalten wird.Regulation of DC machines by means of a speed-dependent Flow of free flowing electrons It is known to drive DC motors on a required speed to keep that one by influencing a free Electran current in the excitation circuit, the excitation ampere turns of the DC motor changed in such a way that it eliminates any undesired speed change resulting from any cause automatically counterbalances. The effect of this arrangement is based on the exploitation a voltage following the speed fluctuations of the DC machine for influencing the flow of electrons through electric or magnetic fields. The same requirement can occur with DC machines whose speed is controlled by a command post can be controlled by means of a normal manual or remote-controlled controller. It will then requires any commanded speed from the DC machine among all Circumstances is complied with.

Diese Eindeutigkeit wird nun aber durch elektrische und magnetische Vorgänge in der Gleichstrommaschine in Frage gestellt. Außerdem können bei Nebenschlußregelung die Spannungsschwankungen, bei Spannungsregelung die Erregungschwankungen der Erreger-Amperewindungen die richtige Ausführung des Kommandos in Frage stellen, oder Ungenauigkeiten in der Übertragung des Kommandos vom Kommandoapparat auf die Spannungsregelung oder die Nebenschlußregelung können die gleichen unerwünschten Wirkungen hervorbringen.This uniqueness is now achieved through electrical and magnetic Processes in the DC machine called into question. In addition, with shunt regulation the voltage fluctuations, with voltage regulation the excitation fluctuations of the exciter ampere turns question the correct execution of the command, or inaccuracies in the transfer of the command from the command apparatus to the voltage regulator or the shunt regulation can produce the same undesirable effects.

Nach der Erfindung sollen alle diese Ungenauigkeiten ausgeschaltet werden. Nun lassen aber die Steuerungen mit freien Elektronenströmen eine Regelbarkeit der Gleichstrommaschine nicht ohne weiteres zu, wenn die dem Elektronenstrom zugeführte Beeinflussungspannung in fester Abhängigkeit von der Drehzahl der zu regelnden Gleichstrommaschine steht. Die eindeutige Regelbarkeit der Motoren kann aber dadurch erreicht werden, daß die den Elektronenstrom regelnden elektrischen oder magnetischen Größen von dem die Drehzahl bestimmenden Kommandoapparat selbsttätig so beeinflußt werden, daß die gewünschten Drehzahlen erzielt werden.According to the invention, all of these inaccuracies are to be eliminated will. Now, however, the controls with free electron streams can be regulated the direct current machine does not readily apply if the electron stream fed into it Influencing voltage as a fixed function of the speed of the DC machine to be controlled stands. The clear controllability of the motors can, however, be achieved by that the electrical or magnetic quantities of the command apparatus which determines the speed are automatically influenced in such a way that that the desired speeds can be achieved.

In der Abb. i wird ein Gleichstrommotor i mit der gewöhnlichen Erregerwicklung 2 dadurch auf stetiger Drehzahl gehalten, daß die Hilfserr egerwicklung 3 durch eine Elektronenröhre.I in Abhängigkeit von der Gitterspannung 6 Reize erfährt, die die Maschine i kleine Pendelungen um eine mittlere Drehzahl ausführen lassen. Die Gitterspannung 6 liegt an cler Tachometerdynamo 7, die mit der Maschine i mechanisch gekuppelt ist.In Fig. I a DC motor i with the usual field winding is shown 2 thereby kept at a steady speed that the auxiliary exciter winding 3 through an electron tube.I experiences 6 stimuli as a function of the grid voltage, which let the machine i perform small oscillations around a medium speed. the Grid tension 6 is due to the tachometer dynamo 7 that came with the machine i is mechanically coupled.

Die Abb. 2 stellt ein Beispiel für die Charakteristik der Elektronenröhre, d. h. die Stromstärke .T, in der Erregerwicklung 3 in Abhängigkeit von der Gitterspannung E8 dar. Die Verhältnisse sind dabei so angenommen, daß einer mittleren Stromstärke 1, eine Spannung Es = o entspricht. Der geforderten Drehzahl muß also eine Spannung im Gitterstromkreis 6 vom Wert o entsprechen.Fig. 2 shows an example of the characteristics of the electron tube, ie the current intensity .T, in the excitation winding 3 as a function of the grid voltage E8. The relationships are assumed so that an average current intensity 1 corresponds to a voltage Es = o . The required speed must therefore correspond to a voltage in the grid circuit 6 with a value of o.

Die Abb. 3 zeigt die Spannung E, der Tachometerdynamo in Abhängigkeit von der Drehzahl n der Gleichstrommaschine i. Befindet sich im Gitterkreis eine Spannungsquelle E12, die in bekannter Weise der Tachometerdynamospannung E7 entgegenarbeitet, so stellt sich die Maschine i auf die Drehzahl n,. ein, bei der E, gleich und entgegengerichtet der Spannung E12 ist. Die sich hieraus ergebende Gitterkreisspannung hat dann den Wert o.Fig. 3 shows the voltage E, the speedometer dynamo as a function on the speed n of the DC machine i. There is one in the grid circle Voltage source E12, which counteracts the tachometer dynamo voltage E7 in a known manner, so the machine i sets itself to the speed n ,. one, at the E, equal and opposite the voltage is E12. The resulting lattice circle voltage then has the Value o.

Diese Drehzahl 1i.1 würde der an einem Kommandoapparat eingestellten Drehzahl entsprechen. Der Kommandoapparat 8 besteht aus einem Regler, der die Erregerstromstärke in der Wicklung 2 der Maschine i verändert. Wird nun der Kommandoapparat 8 auf eine der Drehzahl zz. entsprechende Stellung umgestellt, so muß auch die Spannung E12 auf einen Wert Eh n_ vermindert werden, welcher der von der Tachometerdynamo 7 bei der Drehzahl n2 abgegebenen Spannung E, gleich und entgegengesetzt ist. Das Regelsystem übernimmt dann selbsttätig die Aufrechterhaltung der Drehzahl zag. Die Spannung E12 kann z. B. selbsttätig dadurch geregelt werden, daß der Regler 8 mit einem Regler io mechanisch gekuppelt ist, der die Spannung E12 in der gewünschten Weise verändert.This speed 1i.1 would be that set on a command apparatus Speed correspond. The command apparatus 8 consists of a controller that controls the excitation current changed in the winding 2 of the machine i. If the command set 8 is now on a If the position corresponds to the speed, the voltage E12 be reduced to a value Eh n_, which of the speedometer dynamo 7 at of the speed n2 output voltage E, is equal and opposite. The rule system zag then automatically maintains the speed. The voltage E12 can e.g. B. be automatically controlled in that the controller 8 with a controller io is mechanically coupled, which changes the voltage E12 in the desired way.

Wird die Drehzahl der Gleichstrommaschine i nach der Abb. 4 bei gleichbleibender Erregung durch Veränderung der den Bürsten zugeführten Spannung EB mit Hilfe eines Kommandoapparates bekannter Art, z. B. eines Widerstandsreglers oder eines Erregerstromreglers eines Leonardgenerators geregelt, so wird von der Gleichstrommaschine eine Drehzahl verlangt, die dieser Spannung verhältnisgleich ist. Wird dann die Spannung der Tachometerdynamo E, mit der Spannung EB in Reihengegenschaltung gelegt, so wird, wie aus der Abb. 5 hervorgeht, die Zusatzspannung EB selbsttättig im gleichen Sinne geregelt, wie die Spannung E12 in der Abb. 3, und es wird die gleiche Regelwirkung wie in der Abb. i erzielt. Eine richtige Abgleichung der Spannung E, gegen die Spannung EB kann auf einfache Weise durch einen Spannungsteiler i i, der hier die Stelle des Kommandoapparates 8, io der Abb. i v er-.sieht, bewirkt werden.If the speed of the DC machine i according to Fig. 4 remains constant Excitation by changing the voltage EB supplied to the brushes with the aid of a Command apparatus of a known type, e.g. B. a resistance regulator or an excitation current regulator controlled by a Leonard generator, the DC machine provides a speed required, which is proportional to this tension. Then the voltage of the speedometer dynamo E, connected in series with the voltage EB, then, as shown in Fig. 5 it can be seen, the additional voltage EB is regulated automatically in the same sense as the voltage E12 in Fig. 3, and it will have the same regulating effect as in the Fig.i scored. A correct adjustment of the voltage E, against the voltage EB can easily be done by a voltage divider i i, which is the place of the Command apparatus 8, io of Fig.

Liegt die Maschine i nach der Abb. 6 in Leonardschaltung, d. h. wird sie von dem Leonardgenerator ig des Umformers gespeist, so entspricht die Spannung EB nicht genau der Stellung des Steuerhebels 2o (Kommandoapparat). Dieser Stellung entspricht aber stets eindeutig die an den Klemmen der Erregerwicklung 21 des Leonardgenerators ig auftretende Spannung. Schaltet man diese Spannung mit der Spannung F__, des Tourengenerators in Gegenschaltung, wie die Spannung EB in derAbb. q., so erhält man eine durchaus eindeutige Steuerung der Maschine i durch den Kommandoapparat 2o unter Ausschluß der inneren Ungenauigkeitswirkungen des Leonardumformers ig und der Gleichstrommaschine i. Die Batterie a2 in dieser Abbildung dient lediglich zum Heizen der Kathode q..If the machine i is in Leonard circuit according to Fig. 6, d. H. will fed by the Leonard generator ig of the converter, the voltage corresponds EB does not exactly match the position of control lever 2o (command apparatus). This position but always clearly corresponds to the one at the terminals of the excitation winding 21 of the Leonard generator ig occurring voltage. If you switch this voltage with the voltage F__, the tour generator in opposition, like the voltage EB in Fig. q. you get one unambiguous control of the machine i by the command apparatus 2o under exclusion the internal inaccuracy effects of the Leonard converter ig and the DC machine i. The battery a2 in this figure is only used to heat the cathode q ..

Je nach der Charakteristik der verwendeten Elektronenröhren kann es notwendig sein, außer der von der Drehzahl abhängigen Spannung und der ihr entgegengesetzt wirkenden stetigen Spannungsquelle im Gittertsromkreis eine dritte stetige Spannungsquelle einzuschalten. Es ist dann möglich, als mittlere Gitterspannung unabhängig von den Werten der beiden veränderlichen Spannungsquellen beliebige positive und negative Werte zu erreichen. Für das Verhältnis der Erreger-Amperewindungen der Wicklungen 2 und 3 und damit für die Schnelligkeit und Stärke der Regelreize gilt für solche Anordnungen das gleiche wie für Anordnungen zur Aufrechterhaltung einer stetigen Drehzahl nicht regelbarer Gleichstrommaschinen. Bestimmend für die Einstellung dieser Amper ewindungen ist jedoch im vorliegenden Fall auch die Größe der Ungenauigkeit der Kommandoübertragung an sich. Weicht z. B. die Drehzahl der Gleichstrommaschine i von der mit dem Regler (Kommandoapparat 2o) geforderten Drehzahl erheblich ab, so übernimmt der Regelkreis, in den die Elektronenröhre eingeschaltet ist, die selbsttätige Ausregelung dieses Unterschiedes. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß eine für bestimmte Belastungsschwankungen ausreichende Steuerung durch eine solche Ungenauigkeitsübertragung weiter beansprucht wird, und es muß dafür gesorgt werden, daß die durch die Einstellung der Erregungen gegebene Möglichkeit auch fürUngenauigkeiten noch ausreicht. Z. B. muß in der Abb. q. der Regler g bei größerer Ungenauigkeit auf einen kleineren Widerstandswert eingestellt werden. Dadurch werden die Regelreize in der Wicklung 3 vergrößert und sind dann in der Lage, außer den Drehzahlschwankungen durch Belastungstöße auch die durch die Ungenauigkeit in der Kommandoübertragung verursachten Schwankungen auszugleichen.Depending on the characteristics of the electron tubes used, it can be necessary, except for the voltage dependent on the speed and the opposite acting constant voltage source in the grid circuit a third constant voltage source to turn on. It is then possible to use the mean grid voltage independently of the Any positive or negative values of the two variable voltage sources To achieve values. For the ratio of the exciter ampere-turns of the windings 2 and 3 and thus for the speed and strength of the control stimuli applies to such Arrangements the same as for arrangements to maintain a steady Speed of non-controllable DC machines. Determining for the setting of this However, ampere turns is also the size of the inaccuracy in the present case the command transfer itself. Soft z. B. the speed of the DC machine i considerably depends on the speed required by the controller (command apparatus 2o), so the control circuit in which the electron tube is switched takes over the automatic one Correction of this difference. It is easy to see that one for certain load fluctuations sufficient control by such an inaccuracy transfer continues to be claimed, and it must be ensured that the recruitment The possibility given of the excitations is also sufficient for inaccuracies. E.g. must be shown in fig. q. the controller g to a smaller resistance value in the case of greater inaccuracy can be set. This increases the control stimuli in the winding 3 and are then able, in addition to the speed fluctuations due to load surges even the fluctuations caused by the inaccuracy in the command transmission balance.

Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf Gleichstrommaschinen als solche, sondern auch auf Anordnungen, bei denen mehrere Maschinen verwendet werden und Gleichstrommaschinen die Aufrechterhaltung der Drehzahl tragen, wie z. B. Regelsätze mit Gleichstrom-Hintermaschinen usw.The invention extends not only to DC machines as those, but also to arrangements where multiple machines are used and DC machines help maintain the speed, such as. B. Rule sets with DC rear machines, etc.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Regulation of DC machines by means of a speed-dependent flow of free-flowing electrons, characterized in that the size of the flow is simultaneously made dependent on the setting of the normal manual or remote-controlled speed controller used to regulate the DC motor.

2. Control arrangement according to claim i, characterized by an inevitable with the command apparatus (8) connected control element (io), which provides an additional counter voltage for speedometer dynamo regulates.

3. Control arrangement according to claim i, characterized in that that an additional voltage to the tachometer dynamo when regulating the speed by changing the voltage supplied to the brushes by connecting this voltage in series the speedometer dynamo is given.

Control arrangement according to claim i, characterized by removing the additional voltage from the terminals of the excitation (2i) of one of the to regulating motor (i) driving Leonard generator (i9).

5. Control arrangement according to the claims 3 and q., characterized by a decrease in the additional voltage of one Voltage divider.

6. Control arrangement according to claims i to 5, characterized by Switching on a further additional voltage in the grid circle for the purpose of adaptation the voltage to the characteristics of the electron tube.