DE745539C - Anordnung an Gleichstrom-Tachometermaschinen, deren Klemmenspannung in Abhaengigkeit von der Drehzahl der Maschine einen Regelvorgang zu steuern hat - Google Patents

Description

• Anordnung an Gleichstrom-Tachometermaschinen, deren Klemmenspannung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine einen Regelvorgang zu steuern hat Die Erfindung bezieht sich auf Gleichstrom-'tachometermaschinen, deren Kleminenspannung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine .einen Regelvorgang zu steuern hat. Durch die Erfindung wird eine wesentliche Verstärkung des Meßwertes bzw. :der Regelgröße insofern erzielt, ;als bereits geringfügige Änderungen der Drehzahl eine starke Änderung der Klemmenspannung derMaschine herbeiführen. Dies wirkt sich auf die Regelgenauigkeit der Anordnung günstig aus. Außerdem wird erreicht, daß einer bestimmten Drehzahl stets dieselbe Größe der Klemmenspannung der -Tachometermaschine zugeordnet ist. Erfindung,getnüf) besitzt die Tachometermaschine eine von der Ankerspannung gespeiste Gleichstromerregerwicklung (Selbsterregung) und außerdem ist durch besondere Mittel der unterhalb des Knies gelegene geradlinige Teil der Spannungscharakteristik der Tachometermaschine zum Schnitt mit der Stromspannungscharäkteristik des Erregerkreises der Tachometermaschine gebracht. Die für die Erfindung verwendeten Mittelsind zur Erzielung eines brauchbaren Schnittes der Widerstandsgeraden mit der Magnetisierungskennlinie bzw. zur Erzielung einer großen Spannungsänderung bei kleiner Änderang des Ausgangswertes an sich bereits bekannt. Während jedoch bei den bekannten Einrichtungen gwöhnliche Gleichstrommaschinen geregelt werden, die eine erhebliche Nutzleistung abzugeben haben, besteht hei der Anordnung nach der Erfindung die .Aufgabe iin wesentlichen darin, den einer Gleichstrointachoinetermaschine in Form einer Drehzahl zugeführten Meßwert zti verstärken.
• Inn folgenden ist die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. In Abb. i ist io die Tachometerniaschine, die als selbsterregte Gleichstromniaschille ausgeführt ist und die über die Welle 12 von der Maschine 14 aus angetrieben wird. Die Klemmenspannung der Tachonietermaschine wirkt über die Leitungen 16 auf eine Regelvorrichtung bzw. ein Relais i8 ein, das seinerseits eine Drehzahlregelung an der Maschine i.i steuert. Die Tachometermaschine besitzt eine Erregerwicklung 2o, die an die Klemmen der Maschine über die Widerstände 24 und 26 angeschlossen ist. Während der Widerstand 2d. zur Einstellung des Arbeitsbereichs der Tacholneterlnaschine dient, bewirkt der Widerstand 26 einen Schnitt des unteren Teils der Spannungscharakteristik der Maschine mit der Stromspannungscharakteristik der Erregerwicklung. Der Widerstandswert von 26 steigt zu diesem Zweck mit steigender Temperatur an, was in einfachster Weise dadurch erreicht werden kann, daß der Widerstand 26 eine Metallfaden-, insbesondere eine Wolframlampe ist.
• Aus AlAb.2 ist die Wirkungsweise dieser Anordnung zti erkennen. Die Kurve 22 stellt die Klemmenspannung der Tachometerinaschine in ,Abhängigkeit von ihrem Erregerstrom dar. Die Kurve 28 zeigt die an <len äußeren Klemmen des den Widerstand 26 enthaltenden Erregerstromkreises auftretende Spannung in Abhängigkeit von dem Erregerstrom. Diese Spannung steigt infolge des Widerstandes 26 mehr als linear an. Die Kurve 28 schneidet daher den unterhalb des Knies gelegenen geradlinigen Teil der Kurve 22. Der Schnittpunkt entspricht dabei dein Arbeitspunkt der Maschine bei einer bestimmten Drehzahl. Ändert sich nun die Dre=hzahl der Taehometermaschine, so geht die Kurve -22 entweder in die gestrichelt eingezeichnete Kurve 30 oder bei fallender Drehzahl in die Kurve 32 über. Dementsprechend steigt oder fällt der Schnittpunkt zwischen der Kurve 28 und einer der gestrichelten Kurven. Die Tachometermaschine arbeitet dann mit einer erheblich größeren oder geringeren Spannung, die dann auch ihren Einfluß auf den Regelvorgang an der Maschine 1d. ausübt. .Aus dem Diagramm rlcr Abh. 2 i ist zu ersehen, rlaß bereits eine geringe Änderung der Drehzahl der Tachometermaschine genügt, um eine relativ große Änderung ihrer Klemmenspannung herbeizuführen. Beispielsweise ist es leicht möglich, bei einer Änderung der Drehzahl um 301, eine Änderung der Tachometermaschinenspannung um --40/, zu erreichen, so daß also eine Verstärkung im Verhältnis i : 8 stattfindet. Durch besondere .Mittel kann diese Verstärkung noch erhöht werden.
• Abb. 3 zeigt die Schaltung, wenn man für den temperaturabhängigen Widerstand einen Widerstand mit fallender Charakteristik, also beispielsweise eine Kohlefadenlampe 3-1. ver-~vetidet. Dieser Widerstand ist dann zur Erreger@viclclting 2o parallel geschaltet und die beiden Parallelzweige werden von der Kleininenspa-nnung über den konstant bleibenden Widerstand 2.4 gespeist. Bei steigender Drehzahl der Tachometermaschine und dementsprechend steigenderKlemmenspannung steigt der Strom in dem Widerstand 34 mehr als proportional an arid bewirkt an dem Widerstand 2-. einen verstärkten Spannungsabfall, so daLi die Erregerwicklung 20 eine weniger als proportional mit der Klemmenspannung ansteigende Spannung und einen ebenso ansteigenden Strom (etwa gemäß der Kurve 28 der Abb.2) bekommt.
• Abb. d. zeigt eine Anordnung, bei der eiil anderes Mittel zum Schnitt des unteren Teils der Spannungscharakteristik mit der Erregerspannungscharakteristik verwandt ist. Die Tachometermaschine besitzt dazu eine vo i5 einer Batterie 40 gespeiste Erregerwicklung 38 und eine Erregerwicklung 20, die wieder an den Kommutator der Maschine angeschlossen ist. Die Erregerwicklung 38 liefert eitlen konstanten Grundbetrag der Erregung, zu dem der von der Selbsterregung mit Hilfe der Wicklung 2o gelieferte Teil hinzutritt.
• Abb. @ zeigt diese Verhältnisse an einem Diagramm. Die Kurre 42 ist wieder die i Spannungscharakteristik der Tachometerniaschine,.die aber nicht mehr im Koordinatenmittelpunkt beginnt, sondern in einem Punkt auf der Ordinatenachse anfängt, der um den Betrag k über dem Koordinatenmittelpunkt liegt. Dieser Betrag h entspricht der Spannung, die von der konstanten Erregung mit Hilfe der Wicklung 38 herrührt. :46 ist die Stromspannungscharakteristik, die für die Selbsterregerwicklung 20 maßgebend ist. Diese geht durch den Koordinateninittelpunkt. Da nun- die Kurve q.2 nicht ini Koordinatenmittelpunkt beginnt, sondern in dein Punkt qd., so kommt es wieder .zu :einem guten Schnittpunkt zwischen der Geraden .I6 und dem geradlinigen Teil der Kurve .I2. Die @'cstriclielt eüigezeir7uletcn Kurven 18 und 5o entsprechen den Kurven 30 und 32 der Abb. 2.; sie gelten also für Drehzahlen der Tachoinetermaschine, .die über oder unter der der Kurve 42 entsprechenden Drehzahl liegen. Mit der Anordnung der Abb. 4 läßt sich eine noch etwas größere Verstärkung des Regeleffektes der Tachometermaschine als mit derjenigen nach Abb. i erzielen. Beispielsweise kann man bei einer Änderung der Drehzahl der Tachometermaschine um 3 °jo eine Änderung der Klemmenspannung der Maschine um 30 °/o, also eine Verstärkung im Verhältnis io : i, herbeiführen.
• Die Tachometermaschine ist zweckmäßig mit einem reichlich großen Luftspalt ausgerüstet oder es sind andere Anordnungen vorgesehen, durch die erreicht wird, d:aß die I3ysteresiserscheinungen vernachlässigt werden können. Dadurch wird erreicht, daß die Sättigung der Maschine, die in Abb. 2 an dem Knie .der Kurve 22 auftritt, ihre Lage beibehält, gleichgültig, ob die Spannung steigt oder fällt. Dabei kann :diese Änderung der Spannung ihre Ursache in einer Änderung der Drehzahl oder auch in einer anderen Einstellung des Vorschaltwi.derstandes haben.
• Abb. 6 der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in einer Schaltung zur Synchronisierung- eines selbstanlaufenden Synchronmotors besteht. Der während des Synchronisierens als Tachometermaschine arbeitende Gleichstromgenerator io ist unmittelbar mit dem Synchroninotor 6o gekuppelt und liefert nach dem Parallelschalten den Erregerstrom an die Erregerwicklung 64 des Synchronmotors. In den Erregerstromkreis der Gleichstromniaschine 1ö ist wieder der temperaturabhängige Widerstand 26 eingeschaltet. Während des Anlaufs des Motors 6o wird zuerst die Ständerwicklung des Motors an die nicht dargestellte Wechselstromquelle angeschlossen. In der Nähe -des Synchronismus konunt es infolge des Widerstandes 26 entsprechend den an Hand der Abb. i und 2 geschilderten Verhältnissen zu einer stärken Änderung der von der Gleichstrommaschine io gelieferten Spannung bei einer geringfügigen Erhöhung der Drehzahl. Die Spannung der Maschine io speist nun ein Relais 66, das über ein Zwischenrelais 68 durch Schließen der Kontakte-7o den Anschluß der Erregerwicklung 64 des Synchronmotors an .die Gleichstrommaschine, io vornimmt. Bei einer bestimmten im Synchronismus oder in unmittelbarer Nähe des Synchronismus gelegenen Drehzahl wird dieser Anschluß von -den Relais durchgeführt. Der Widerstand 26 bringt dabei den Vorteil, daß die Drehzahl, bei der die Umschaltung selbsttätig vorgenommen wird, sehr genau eingehalten werden kann. Mit dem Schließen der Kontakte 70 werden auch die Kontakte 72 geschlossen, die den Widerstand 26 überbrücken und ihn somit aus dem Erregerkreis ausschalten. Die Gleichstrommaschine io arbeitet sodann in der üblichen Weise als Erregermaschine für den Synchronmotor 6o.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung an Gleichstromtachok' deren Klemmenspannung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine einen Regelvorgang zu steuern hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Tachometermaschine eine von der Ankerspannung gespeiste Gleichstromerregerwicklung besitzt (Selbsterregung) und daß außerdem durch besondere Mittel der unterhalb des Knies gelegene geradlinige Teil der Spannungscharakteristik der .Tachometermas-chine zum Schnitt mit der Stromspannüngscharakteristik des Erregerkreises der Tachometerinaschine ge-Lracht ist, derart, daß bei Änderung der Drehzahl der Tachonietermaschine ihre Klemmenspannung sich um einen erheblich größeren (prozentualen) Betrag änrl2rt als die Drehzahl.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregerstro nkreis der Tachoinetermaschine ein stromabhängiger Widerstand eingeschaltet ist.
3. 3. Anordnung nach ,Anspruch 2, da. durch gekennzeichnet, daß ein mit der "I en1peratur ansteigender Widerstand (26), z. B. eine Wolframlampe, mit der Erregerwicklung (2o der Tachometerinaschine (io) in Reihe geschaltet ist (Abb. i).
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei steigender Temperatur den Widerstandswert vermindernder Widerstand (34), z. B. eine Kohlefadenlampe, zur Erregerwicklung (20) der Tachometermaschine (io) parallel geschaltet ist (Abb.3).
5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Tachometermaschine außer der vom Kommutator gespeisten Selbsterregung (2o) noch eine von einer konstanten Stromquelle (40) gespeiste Fremderregung (38) besitzt (Abb.4).
6. 6. Anordnung nach Anspruch 3 zum Synchronisieren von selbstanlaufenden Synchronmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromerregermaschine (io) des Synchronmotors (6o) während des Synchronisierungsvorgangs als Tachometergenerator arbeitet und beim Erreichen der annähernd synchronen DrehzaÜl mit ihrer Spannung das Schließen eines Relais bewirkt, das die Erregerwicl:lung (64) der Synchromnaschine an die Erregermaschine (io) anschließt und gleichzeitig den im Erregerkreis der Erregermaschine liegenden stromabhängigen Widerstand (26) überbrückt. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften .... Nr. 169 375, 28o 6o4, 366:270, 421396, 450 863, 475 8o9, 6oi o99, 613 835, 63 0 337; französische Patentschrift ... Nr. 4.60 304; USA.-Patentschriften ..... Nr. 1874 163, 2021757.