DE612196C

DE612196C - Control device for keeping the speed of DC motors constant in a network with strongly fluctuating voltage

Info

Publication number: DE612196C
Application number: DES99684D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Georg Braun
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1931-07-09
Filing date: 1931-07-09
Publication date: 1935-04-15

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 15. APRIL 1935ISSUED ON APRIL 15, 1935

REICHSPATENTAMT'REICHSPATENTAMT '

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 c GRUPPE 5942CLASS 21c GROUP 5942

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Juli 1931 abPatented in the German Empire on July 9, 1931

Zum Konstanthalten der Drehzahl von Gleichstrommotoren, die an Netze mit stark schwankender Spannung angeschlossen sind, werden meist Fliehkraftregler verwendet, welche die Drehzahl der Motoren durch Feldregelung beeinflussen. Es hat sich gezeigt, daß derartige Fliehkraftregler nicht unter allen Umständen eine genügende Konstanthaltung der Drehzahl ermöglichen, insbesondere haben sie bei Maschinen mit vertikalen Wellen versagt. Abgesehen davon sind diese Regler auch verhältnismäßig kompliziert und teuer, ebenso die bekannten Tirillregler, welche für die vorliegenden Verhältnisse zu empfindlich sind.To keep the speed of DC motors constant, which are connected to networks with strong are connected to fluctuating voltage, centrifugal governors are usually used, which influence the speed of the motors through field control. It has shown, that such centrifugal governors do not maintain a sufficient constant under all circumstances enable the speed, especially in machines with vertical Waves fail. Apart from that, these regulators are also relatively complicated and expensive, as are the well-known Tirill regulators, which for the present conditions are too are sensitive.

Gemäß der Erfindung wird eine genügend genaue Drehzahlregelung mittels eines gegen Stöße und Schwingungen wenig empfindlichen ausbalancierten Spannungsrelais erzielt, durch das zwei Widerstände in dem Erregerstromkreis eines Gleichstrommotors zwecks Feldschwächung oder Feldverstärkung wirksam gemacht werden. Die Belastung des Motors bleibt im wesentlichen unverändert.According to the invention, a sufficiently precise speed control by means of a counter Impacts and vibrations achieved by balanced voltage relays that are not very sensitive the two resistors in the excitation circuit of a DC motor for the purpose of field weakening or field enhancement can be made effective. The load on the engine remains essentially unchanged.

In dem Schaltbild 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Konstanthalten der Drehzahl dargestellt. 1 ist ein Gleichstrommotor, der an ein Gleichstromnetz 2 mit stark schwankender Spannung angeschlossen ist. Die Maschine hat zwei Erregerwicklungen 3 und 4, von denen die_ Wicklung 3 ein Grund feld erzeugt, während das durch die Spule 4 erzeugte Nebenfeld mit Hilfe von zwei Widerständen 5 und 6 geregelt wird. Der Widerstand 5 kann zur Wicklung 4 parallel geschaltet werden, wodurch das Feld der Erregerwicklung 4 geschwächt wird. Der Widerstand 6 ist mit der Erregerwicklung 4 in Reihe geschaltet. Durch Kurzschließen des Widerstandes 6 wird das Nebenfeld verstärkt und die Drehzahl verringert. In the circuit diagram 1 is an embodiment of a device for holding constant the speed shown. 1 is a direct current motor connected to a direct current network 2 is connected with strongly fluctuating voltage. The machine has two excitation windings 3 and 4, of which the_ winding 3 generates a basic field, while the secondary field generated by the coil 4 with With the help of two resistors 5 and 6 it is regulated. The resistor 5 can be connected in parallel to the winding 4, whereby the field of the excitation winding 4 is weakened. The resistor 6 is connected in series with the excitation winding 4. By By short-circuiting the resistor 6, the secondary field is amplified and the speed is reduced.

Das Einschalten der Widerstände 5 oder 6 erfolgt durch die Kontakte 7°, y^b und 8^a, 8* des Spannungsrelais 9; die Kontakte 7° und 8^a smd an lesmem beweglichen Waagebalken 11 angeordnet, der durch einen Elektromagneten 10 bewegt wird. Die Erregerwicklung dieses Elektromagneten ist an das Gleichstromnetz 2, von dem der Motor 1 gespeist wird, angeschlossen. Die Kontakte J^b und 8^δ stehen fest.The switching on of the resistors 5 or 6 takes place through the contacts 7 °, y ^b and 8 ^a , 8 * of the voltage relay 9; the contacts 7 ° and 8 ^{a are} arranged on lesmem movable balance beam 11, which is moved by an electromagnet 10. The excitation winding of this electromagnet is connected to the direct current network 2 from which the motor 1 is fed. The contacts J ^b and 8 ^δ are fixed.

Mit 13 ist ein in den Erregerstromkreis des Spannungsrelais eingeschalteter Regelwiderstand bezeichnet, durch den die Erregung des Spannungsrelais nach Bedarf eingestellt wird· 12 bedeutet einen Justierwiderstand, der im Erregerstromkreis der Feldwicklung 4 liegt.With 13 is a in the excitation circuit of the Voltage relay denotes switched-on variable resistor through which the excitation of the Voltage relay is set as required · 12 means an adjustment resistor, which is im The excitation circuit of the field winding 4 is present.

Der Abstand der Kontakte des Spannungsrelais 9 ist einstellbar, so daß die Kontakte 7 und 8 für verschiedene Spannungsabweichungen gegenüber der Normalspannung eingestellt werden können.The distance between the contacts of the voltage relay 9 is adjustable so that the contacts 7 and 8 set for various voltage deviations from the normal voltage can be.

Es soll von dem einfachsten Fall, daß bei der Normalspannung der die Kontakte tragende Waagebalken 11 des Relais 9 sich in der mittleren Stellung befindet und daß dieIn the simplest case, it should be the one carrying the contacts at normal stress Balance beam 11 of the relay 9 is in the middle position and that the

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Georg Braun in Berlin-Wilmersdorf.Dipl.-Ing. Georg Braun in Berlin-Wilmersdorf.

Abstände der Kontakte J^a, y^b bzw. 8^a, 8^b de; Relais gleich sind, ausgegangen werden.Distances between the contacts J ^a , y ^b and 8 ^a , 8 ^b de; Relays are the same to be assumed.

Sobald die Spannung E sich gegenüber der Normalspannung etwas erhöht, wird durch den Magneten io des Spannungsrelais der Waagebalken 11 angehoben; gleichzeitig ändert sich entsprechend der Spa'nnungsänderung die Drehzahl des Antriebsmotors ι etwa nach der in Fig. 2 der Zeichnung punktiert dargestellten Regelkurve. Sobald die Netzspannung und damit die Drehzahl um einen gewissen Wert angestiegen ist, werden die Kontakte y^a und j^b geschlossen (Punkt B' der Regelkurve). Infolgedessen wird der Vorschaltwiderstand 6 in dem Erregerstromkreis der Spule 4 kurzgeschlossen, so daß sich der Strom in der Erregerwicklung 4 erhöht und das Magnetfeld der Maschine 1 verstärkt wird. Nunmehr sinkt die Drehzahl des Motors ι bis auf einen unteren Grenzwert (Punkt C) ab, wie aus der Regelkurve der Fig. 2 ersichtlich ist. Die beiden Grenzwerte können durch Bemessung der Widerstände 5 und 6 sowie eine geeignete Einstellung des Justierwiderstandes 12 im Erregerstromkreis der Wicklung 4 erzwungen werden. Nach dem Kurzschließen des Widerstandes 6 steigt bei weiterer Erhöhung der Netzspannung die Drehzahl wieder entsprechend dem angedeuteten Kurvenzug an.As soon as the voltage E increases slightly compared to the normal voltage, the balance beam 11 is raised by the magnet io of the voltage relay; At the same time, the speed of the drive motor changes in accordance with the change in voltage, approximately according to the control curve shown in dotted lines in FIG. 2 of the drawing. As soon as the mains voltage and thus the speed has risen by a certain value, the contacts y ^a and j ^{b are} closed (point B 'of the control curve). As a result, the series resistor 6 is short-circuited in the excitation circuit of the coil 4, so that the current in the excitation winding 4 increases and the magnetic field of the machine 1 is strengthened. The speed of the motor now drops to a lower limit value (point C) , as can be seen from the control curve in FIG. The two limit values can be enforced by dimensioning the resistors 5 and 6 as well as a suitable setting of the adjusting resistor 12 in the excitation circuit of the winding 4. After the resistor 6 has been short-circuited, if the line voltage increases further, the speed increases again in accordance with the indicated curve.

Tritt statt einer Spannungserhöhung eine Spannungserniedrigung in dem Netz 2 ein, so sinkt der Anker des Magneten 10, und die Drehzahl des Motors nimmt ab. Der Waagebalken 11 schwingt nach der anderen Richtung aus. Sobald bei Erreichung eines unteren Grenzwertes (Punkt E) die Kontakte 8^β, 8^δ des Spannungsrelais 9 geschlossen sind, ist der Widerstand 5 zur Erregerspule 4 der Maschine 1 parallel geschaltet; infolgedessen tritt eine Feldschwächung ein, die eine Erhöhung der Drehzahl zur Folge hat (Punkt F). Sinkt die Netzspannung nach dem Parallelschalten des Widerstandes 5 weiter ab, so muß auch die Drehzahl des Antriebsmotors 1 wieder sinken (bis Punkt G) der Fig. 2.If, instead of a voltage increase, a voltage decrease occurs in the network 2, the armature of the magnet 10 drops and the speed of the motor decreases. The balance beam 11 swings out in the other direction. As soon as the contacts 8 ^β , 8 ^{δ of} the voltage relay 9 are closed when a lower limit value is reached (point E) , the resistor 5 is connected in parallel to the excitation coil 4 of the machine 1; as a result, a field weakening occurs, which results in an increase in the speed (point F). If the mains voltage drops further after the resistor 5 has been connected in parallel, the speed of the drive motor 1 must also drop again (up to point G) in FIG. 2.

Durch Einstellung der Erregung des Magneten 10 des Spannungsrelais kann das Relais derartig beeinflußt werden, daß der Waagebalken seine Gleichgewichtslage annimmt, auch wenn im Netz 2 nicht die Normalspannung herrscht. Hierdurch sowie durch geeignete Einstellung des Abstandes der Kontakte 7 und 8 kann die Regelcharakteristik auch so beeinflußt werden, daß bei ungleichmäßigen Schwankungen der Netzspannung nach oben und unten, wenn zum Beispiel die Spannungserniedrigungen größer sind als die Spannungserhöhungen, die Regeleinrichtung besonders günstig arbeitet.By setting the excitation of the magnet 10 of the voltage relay, this can Relays are influenced in such a way that the balance beam assumes its equilibrium position, even if the normal voltage does not prevail in network 2. This as well as suitable adjustment of the distance the contacts 7 and 8, the control characteristic can also be influenced so that at Uneven fluctuations in the mains voltage upwards and downwards, for example if the voltage drops are greater are as the voltage increases, the control device works particularly favorably.

Die ausgezogene Regelkurve in Fig. 2 ist für den Fall aufgezeichnet, daß die Regeleinrichtung bei Spannungserhöhungen von 10 °/₀ und Spannungserniedrigungen von 20 °/₀ arbeiten soll. Zu diesem Zweck werden die Abstände der Kontakte des Relais 9 voneinander ungleich gemacht, und zwar schließen die Kontakte beim Sinken der Spannung schon bei einem erheblich geringeren Wert als dem beim Ansteigen über den der Gleichgewichtslage des Waagebalkens 11 auftretenden Spannungswert. Dabei ist der Regel widerstand 13 im Erregerstromkreis des Spannungsrelais 9 so eingestellt, daß sich der Waagebalken 11 bei einer Spannung, die kleiner ist als die normale Spannung des Netzes, in seiner Gleichgewichtslage befindet (Punkt A der Regelkurve). Wie ohne weiteres aus der Figur hervorgeht, können die Drehzahlschwankungen bei Erhöhung der Spannung erheblich geringer gehalten werden als die Drehzahlschwankungen bei Erniedrigung der Netzspannung.The solid control curve in FIG. 2 is recorded for the case that the control device is to operate _{with voltage increases of 10 ° / 0} and voltage decreases of 20 ° / _0. For this purpose, the distances between the contacts of the relay 9 are made unequal, namely the contacts close when the voltage drops at a considerably lower value than the voltage value occurring when the balance beam 11 rises above the equilibrium position. The control resistor 13 in the excitation circuit of the voltage relay 9 is set so that the balance beam 11 is in its equilibrium position at a voltage that is less than the normal voltage of the network (point A of the control curve). As is readily apparent from the figure, the speed fluctuations when the voltage is increased can be kept considerably lower than the speed fluctuations when the line voltage is reduced.

Die neue Regeleinrichtung zum Konstanthalten der Drehzahl zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus. Es sind lediglich das Spannungsrelais und zwei Widerstände für den Erregerstromkreis der Erregerwick- lung 4 erforderlich. Durch Einstellung des Erregerstromes der Wicklung 4 sowie durch Regelung des Widerstandes in dem Erregerstromkreis des Magneten 10 des Spannungsrelais 9 und Änderung der Abstände der Kontakte γ", y^b und 8°, 8^b kann die Einrichtung beliebig leicht den Bedürfnissen des Betriebes angepaßt werden.The new control device for keeping the speed constant is characterized by its particular simplicity. Only the voltage relay and two resistors for the excitation circuit of the excitation winding 4 are required. By setting the excitation current of the winding 4 and by regulating the resistance in the excitation circuit of the magnet 10 of the voltage relay 9 and changing the distances between the contacts γ ", y ^b and 8 °, 8 ^b , the device can be easily adapted to the needs of the company.

Claims

Patent claims:

1. Control device to keep the speed of DC motors constant in a network with strongly fluctuating voltage, characterized in that a A balanced voltage relay that is insensitive to shocks and vibrations is used, which can be adjusted by means of an adjustable Contact pairs short-circuit a series resistor (6) to strengthen the field of the motor or a resistor (5) is connected in parallel to the field winding for the purpose of field weakening,

2. Control device according to claim τ for motors with subdivided field winding, characterized in that the resistors (5, 6) influence the excitation current of the secondary field winding (4).

1 sheet of drawings