DE941675C

DE941675C - Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines Elektromotors

Info

Publication number: DE941675C
Application number: DES4384D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1933-09-27
Filing date: 1934-09-25
Publication date: 1956-04-19

Description

Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines Elektromotors Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Steuerung und Regelung der Drehzahl eines Elektromotors und ist insbesondere geeignet für ,die Regelung der Teilmotoren eines Mehrmotorenantriebes. Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Drehzahlregelung von Motoren, in derenAnkeroader Feldkreis steuerbare Entladungsgefäße, insbesondere Entladungsgefäße mit Lichtbogenentladung, geschaltet sind.
Bei einer bekannten Regelanordnung sind Mittel zur Erzeugung von zwei Wechselspannungen vorgesehen, von denen die eine in der Frequenz der Solldrehzahl des Elektromotors entspricht, während die andere in der Frequenz der Isbdreh.zahl des Motors verhältnisgleich ist. Die beiden Wechselspannungen werden bezüglich ihrer Phasenlage miteinander verglichen, und in Abhängigkeit von Änderungen der Phasendifferenz wird die Motordrehzahl derart gesteuert, daß die Frequenzen der beiden Wechselspannungen einander gleichbleiben. Es ist bekannt, diese Regeleinrichtung für einen Mehrmotorenantrieb in der Weise zu verwenden, daß die Frequenz einer der beiden zu vergleichenden Spannungen von der Dre'hza'hl eines Leitmotors bestimmt oder einem Leitnetz entnommen wird, dessen Frequenz für die Drehzahl des Antriebes maßgebend sein soll.
_ Gemäß der Erfindung wird die Regelung der Drehzahl des Motors von der Vektorsumme oder der Vektord:ifferenz der beiden Spannungen abhängig gemacht, welche der Isbdrehzahl bzw. der Solldrehzahl verhältnisgleich sind. Die Erfindung hat den Vorteil, d@aß in einfacher und zweckmäßiger Weise eine Regelspannung gewonnen wird, die in einem gleichspannungsabhängigen Regelstromkreis, insbesondere dem Gitterkreis eines steuerbaren Entla-dungsgefäßes, eingeführt werden kann, welcher zur Regelung des Elektromotors dient.
In der Zeichnung (Fig. i bis 9) sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Teilmotoren io und 1.2 der Fig, i sind im Ankerkreis über gittergesteuerte Gleichrichter 22, 23 an Bin Drehstromnetz i8 angeschlossen. Die mittlere Spannung, welche den Motoren über die Entladungsgefäße zugeführt wird, wird in bekannter Weise mit Hilfe einer Brückenschaltung 32 .bestimmt, die eine Gitterwechselspannung veränderlicher Phase erzeugt. Als Widerstand in einem Brückenzweig dient ein Elektronenrohr 41, in dessen Gitterkreis in Reihe mit einer konstanten Spannung 6o ein Widerstand 58 _ geschaltet ist, dessen Spannung bei Drehzahlschwankungen des Motors geändert wird. Der Widerstand 58 ist zu dem Zweck über einen Gleichrichter 56 an zwei Transformatoren 52 und 54 angeschlossen. Der Transformator 52 wird von einem Generator bzw. Umformer 46 gespeist, der durch einen Motor 5o mit der Solldrehzahl angetrieben wird. In dem Wechselstromnetz 73 wird somit die Sollspannung bzw. Sollfrequenz erzeugt. Das Netz kann als Leitnetz bezeichnet -werden. Der Transformator 54 ist an einneu Gemerato,r- bzw. Umformer 48 angeschlossen, der über ein regelbares Getriebe 15 mit dem Teilmotor io gekuppelt- ist. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel sind .die Maschinen 46 und 48 als Frequenzumformer ausgebildet, welche ständerseitig an das Drehstromnetz i8 angeschlossen sind. Die Drehzahl :des Motors 5o ist so gewählt, daß die Frequenz des Leitnetzes 73 verhältnismäßig klein ist.
Das Vektordiagramm für die von den Transformatoren 52 und 54 in dem Regelstromkreis erzeugten Spannungen ist in. Fig. 2 damgestellt. E" ist die Sollspannung, E, die Istspannung und E, die Summe aus beiden Spannungen. Ändert sich die Drehzahl des Teilmotors io relativ zu dem Leitmotor 50, so nimmt die Spannung E, die Phasenlage Ep ein. Der Vektor der resultierenden Spannung hat die Lage E,'. Durch Drehzahländerungen des Teilmotors ändert sich somit die resultierende Spannung nach Größe und Phase. Beides kann für die Regelung der Drehzahl des Teilmotors ausgenutzt werden. In der Schaltung nach Fig. i ist die Drehzahlregelung von der Größe der Spannung abhängig gemacht. DieTransformatoren 52 und 54 sind an einen Gleichrichter 56 angeschlossen, dessen Spannung Er dem Widerstand 58 im Gitterkreis des Elektronenrohres 41 zugeführt wird. Jede Änderung der Drehzahl des Teilmotors io bewirkt eine Änderung der Spannung Er und damit eine Änderung des Widerstandes des Elektronenrohres 41, durch den eine Änderung .der Phasenlage der Gitterspannung der Gleichrichter 22, 23 hervorgerufen wird.
Durch einen Umschalter 9o im Gitterkreis des Rohres 41 kann dieses über einen einstellbaren Widerstand 93 an eine konstante Spannung 62 angeschlossen werden, um den Motor anzulassen.
Die Schaltung des Teilmotors 12 entspricht derjenigen des Motors io. Bei beiden Motoren können die steuerbaren Gleichrichter 22, 23- auch in den Feldkreis geschaltet sein. Im vorliegenden Fall ist angenommen, daß die Feldwicklungen 16 der Teilmotoren über Gleichrichter an das Wechselstromnetz i$ angeschlossen sind und daß in deren Gitterkreis Steuereinrichtungen 21 eingeschaltet sind.
Bei Arbeitsmaschinen mit großen umlaufenden Massen werden die Motoren zweckmäßig über nachgiebige Kupplungen mit den Arbeitsmaschinen verbunden. Wie -in Fig. 3 dargestellt, ist zwischen den Motor io und die Arbeitsmaschine 3o eine nachgiebige Kupplung 98 geschaltet.
Das in Fig.4.dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet mit steuerbaren Gleichrichtern i12 und 113 im Stromkreis der Erregerwicklung 107 des Teilmotors ioo. Die von der Sollspannung und Istspannung abhängige Gleichspannung E, ist an die Erregerwicklung 127 einer Drosselspule 118 angeschlossen, welche in einem Zweig einer Brückenschaltung 116 im Gitterkreis der Gleichrichter i 12 und i 13 liegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5. ist die Istspannung, welche von einer Hilfsmaschine 158 erzeugt wird, an. den, Gittertransformator 172 der Steuergleichrichter 168 und 169 angeschlossen, während die Hilfsmaschine 162, welche mit dem Leitmotor 165 gekuppelt ist, über einen Transformator 166 den Gleichrichtern die Sollspannung zuführt.
Die Regeleinrichtung nach der Erfindung wird zweckmäßig noch mit Zusatzeinrichtungen versehen, um Pendelungen und Überregelungen zu vermeiden. Zu dem Zweck werden erfindungsgemäß in den Regelstromkreis des Motors Hilfsspannungen eingeführt, (die von Strömen im Anker oder Feldkreis des Motors abhängig sind. Die Spannungen können dabei als Gleichspannungen in üblicher Weise an Meßwiderständen angenommen werden oder unter Vermittlung von Transformatoren auf den Regelstromkreis übertragen werden. Bei der Schaltung nach Fig. i ist zu diesem Zweck ein Widerstand 68 in Reihe mit einem Kondensator 69 an die Ankerspannung des Teilmotors io angeschlossen. Die am Widerstand 68 entstehende Spannung wirkt im Gitterkreis des Elektronenrohres 41. Bei dem Teilmotor 12 der gleichen Schaltung wird das gleiche Ziel dadurch erreicht, daß zu dem Kondensator im Brückenkreis 32' Hilfskondensatoren 78 und 84 parallel geschaltet sind. Der Kondensator 78 wird durch ein vom Ankerstrom des Teilmotors 12 abhängige Relais 8o gesteuert, während das Relais 85 für den Kondensator 84 an einen Widerstand 87 im Feldkreis des Teilmotors 12 angeschlossen ist.
Bei der Schaltung nach Fig.4 wird die Regelung vom Ankerstrom des Teilmotors dadurch abhängig gemacht, daß eine zusätzliche Erregerwicklung 128 der Drosiselspule i18 an einen Wid eTstand im Ankerkreis angeschlössen ist.
Eine andere Möglichkeit für die zusätzliche Regelung ist in Fig.5 dargestellt. Die Hilfstnaschine 158, welche mit dem Teilmotor gekuppelt ist, hat einen beweglichen Stator, weicher über ein Getriebe 189 an einen Hilfsmotor 182 angeschlossen ist. Die Spannung des Motors 182 wird einem Widerstand 183 im Ankerkreis des Teilmotors i5o entnommen, Fig. 6 zeigt die Anordnung im Querschnitt.
Eine besonders empfindliche Regelanordnung ist in Fig.7 dargestellt. Die Schaltung der Teilmotoren io und 12 entspricht der Schaltung der Fig. i. Entsprechende Teile sind daher mit gleichen Bezugsziffern versehen. Das Neue bei der Schaltung nach Fig. 7 besteht darin, daß im Regelstromkreis, d. h. im Gitterkreis des Elektronenrohres 41, drei Zusatzspannungen wirksam sind. Die Spannung des Widerstandes 188 hängt vom Strom in der Erregerwicklung 16 ab, die Spannung im Widerstand 181 vom Strom im Ankerkreis des Teilmotors io, während die Spannung an der Transformatorwicklung 178 den Änderungen des Ankerstromes des Teilmotors io verhältnisgleich ist. Durch diese Schaltung wird mit Sicherheit dafür gesorgt, daß Pendelungen oder Überregelungen nicht auftreten können.
Ohne an dem Prinzip der Regelung etwas zu ändern, kann die Schaltung nach Fig. 7 auch noch abgewandelt werden; so kann beispielsweise, wie in Fig.8 dargestellt ist, in den Regelstromkreis ein Transformator 18o geschaltet sein, dessen Primärwicklung im Stromkreis der Erregerwicklung 16 des Teilmotors io liegt.
Es sei noch erwähnt, daß das gittergesteuerte Elektronenrohr 41 in den Schaltungen der Fig. i, und 7 auch durch ein Elektronenrohr ohne Steuergitter ersetzt werden kann, bei dem der wirksame Widerstand durch Änderung des Heizstromes geändert wird. Fig.9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für diese Schaltung. Die Brückenschaltung 32, welche den Gittertransformator 33 speist, enthält in dem einen Brückenzweig einen Kondensator 38, in dem anderen Zweig eine Gleichrichteranordnung 39, an die ein Elektronenrohr igi angeschlossen ist. Die Steuerspannung E,, welche von Drehzahlschwankungen des Teilmotors abhängig ist, wird an den Heizstromkreis des Rohres angeschlossen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines Elektromotors mit Hilfe von zwei Wechselspannungen, von denen die eine in der Frequenz der Solldrehzahl und die andere in der Frequenz der Istdrehzahl des Motors verhältnisgleich ist, wobei in Abhängigkeit von Änderungen der Phasendifferenz .der beiden Wechselspannungen die Motordrehzahl derart gesteuert wird, daß die Frequenzen der beiden Wechselspannungen einander gleichbleiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Drehzahl des Motors von der Vektorsumme oder der Vektordifferenz der Spannungen abhängig gemacht ist.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe oder Differenz von Sollspannung und Istspannung gleichgerichtet und einem gleichspannungsabhängigen Regelstromkreis, beispielsweise dem Gitterkreis eines Elektronenrohres, zugeführt wird.
3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Änderung der Phasenlage der resultierenden Spannung auf die Drehzahl des Motors einwirken zu lassen, beispielsweise durch Steuerung der Phase der Gitterspannung eines gas-oder dampfgefüllten Entladungsgefäßes, welches in den Anker- oder Feldkreis des zu regelnden Motors geschaltet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Regelstromkreis des Motors Zusatzspannungen geschaltet sind, welche von den Strömen im Anker- oder Feldkreis des Motors abhängig sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß :die Zusatzspannungen an Widerständen abgenommen sind, welche im Anker- oder Feldkreis des Motors liegen, so daß die Zusatzspannungen der Größe des Stromes im Anker- oder Feldkreis verhältnisgleich sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzspannungen durch Transformatoren erzeugt werden, deren Primärwicklungen in den Anker- oder Feldkreis des Motors geschaltet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, .daß im Regelstromkreis gleichzeitig mehrere Zusatzspannungen wirksam sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 563462.