DE966258C

DE966258C - Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung der Drehzahl einer Welle

Info

Publication number: DE966258C
Application number: DES7397D
Authority: DE
Inventors: Karl Herbert Schmidt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1942-07-09
Filing date: 1942-07-09
Publication date: 1957-07-18

Description

Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Drehzahl einer Welle Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Drehzahl einer Welle durch eine selbsttätig wirkende Einrichtung derart zu regeln, daß innerhalb eines möglichst großen Drehzahlbereiches eine Konstanz der Drehzahl in dem Maße gewährleistet ist, daß keine größerenAbweichungen als höchsten ein Hundertstel von der jeweils gewünschten Drehzahl eintreten. Auch soll die Einrichtung besonders klein, leicht, einfach und weitgehend unabhängig von Temperaturschwankungen und von der Betriebsspannung sein.
Zur Drehzahlregelung ist es bekannt, die Welle mit einem Gleichstromgenerator zu kuppeln, der in Differenzschaltung mit einer zweiten, eine konstante Spannung aufweisenden Gleichstromquelle angeordnet ist, wobei in dem so gebildeten Ausgleichszweig ein stromrichtungsabhängiges Meßwerk liegt, das bei Abweichungen der Drehzahl der Welle von ihrer Solldrehzahl im regelnden Sinne auf das Regelorgan des Antriebsmotors der Welle einwirkt.
Die. Erfindung bezieht sich auf eine derartige Regeleinrichtung und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwerk ein an sich bekanntes polarisiertes Relais od. dgl. unstetig wirkendes stromrichtungsabhängi.ges Organ mit kontaktfreier -Nullage ist, das in an sich bekannter Weise einen das Regelorgan im einen oder anderen Drehsinn beeinflussenden Steuermotor schaltet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
In der Figur bedeutet W die zu regelnde Welle eines Motors, z. B. eines Flugmotors M, G einen Gleichstromgenerator, B eine Batterie, P ein die Wicklungen I und II aufweisendes polarisiertes Relais mit neutraler Mittelstellung, S einen nach Drehzahlwerten geeichten Spannungsteiler mit dem Abgriffsarm A; H1, H, zwei Hilfsrelais mit den Ankern hi bzw. 1a,; R1, R, Eisen-Wasserstoff-Widerstände, E einen Elektromotor mit Rechts-und Linkslauf und O das Regelorgan, z. B. die Drosselklappe des Motors @1T.
Die Wirkungsweise der neuen Regeleinrichtung ist folgende: Es sei angenommen, daß der Arm A des Potentiometers S auf z. B. iooo Umdrehungen eingestellt sei und daß der Motar M und daher auch der Generator G mit iooo Umdrehungen laufen. Dann herrscht an der in der Figur dem Relais P zugekehrten Bürste des Generators das gleiche Potential wie an der durch den Arm A bestimmten Anzapfstelle des von einem konstanten Strom durchflossenen Potentiometers. Es fließt daher in dem das Relais P enthaltenden Ausgleichszweig kein Strom, so daß keine weiteren Wirkungen hervorgerufen ,werden.
Nimmt nun die Drehzahl des Motors 11 wesentlich zu, z. B. auf iaoo, so wächst damit auch das Potential an der erwähnten Bürste des Generators. Da jedoch an der Anzapfstelle des Potentiometers das gleiche, durch die Batterie B und den Widerstand R, gegebene konstante Potential wie vorher herrscht, entsteht ein Spannungsabfall zwischen der Bürste und der Anzapfstelle und damit ein Stromfluß in dem Ausgleichszweig, wodurch das Relais P in Richtung Wicklung I anspricht. Der Anker des Relais P schaltet daher das Hilfsrelais H1 ein, und dieses legt mit seinem Anker 1a1 Plus an die in der Figur untere und Minus an die obere der zu dem Motor E führenden Leitungen, so daß sich dieser beispielsweise rechtsherum dreht. Dadurch betätigt der Motor E das Regelorgan O in der Weise, daß die Gaszufuhr zu dem Motor 1'V gedrosselt wird, worauf die Drehzahl des Motors JI sinkt, bis sie wieder den Wert iooo erreicht hat, die Relais P und H, abfallen und der Motor E zum Stillstand kommt.
Sinkt dagegen die Drehzahl des Motors 31 wesentlich unter iooo, z. B. auf 8oo, so sinkt damit auch das an der rechten Bürste des Generators herrschende Potential, und es entsteht ein Stromfluß von der Anzapfstelle des Potentiometers zu der genannten Bürste. Relais P spricht daher in Richtung Wicklung II an und schaltet Relais H, ein. Dieses legt mittels seines Ankers 1a, Plus an die obere und Minus an die untere der zu dem Motor E führenden Leitungen, worauf der Motor linksherum läuft und das Regelorgan O in der Weise betätigt, daß die Drosselung der Gaszufuhr zu dem Motor 11T vermindert wird. Die Drehzahl des Motors .,11 steigt daher wieder, bis sie den Wert iooo erreicht hat, worauf die Relais P und H" abfallen und der Motor E zum Stillstand kommt.
Die gleichen Vorgänge, wie oben beschrieben, treten ein, wenn der Abgriffsarm A auf einen anderen der jeweils gewünschten Drehzahlwerte eingestellt ist: Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist bei derr dargestellten Ausführungsbeispiel ein durch die Batterie fremderregter Generator verwendet. Zur Erhöhung der Regelgenauigkeit der Einrichtung ist daher vor die Erregerwicklung des Generators der Eisen-Wasserstoff-Widerstand R1 geschaltet, d:-,1-den Erregerstrom konstant hält.
Um die Regelgeschwindigkeit bei groben Drehzahländerungen zu erhöhen, kann dem polarisierten Relais P ein zweites, P', parallel geschaltet werden, das eine geringere An.sprechempfindlichkeit besitze als das Relais P. Nlit diesem Relais P' läßt sich dann z. B. über zwei «eitere Relais H1' und 1-L,' ein Schrieil,gang des Elektromotors E steuern.
Zur Vermeidung von Regelschwingungen bei kurzzeitig dieRegelgr,-nzen überschreiteiidenDrL-hzahlabweichungen können die Hilfsrelais H1 und l1.= über bekannte Schaltungen zur -zeitlichen Summierung der Verstimmung angeschlossen «-erden. Eine solche Schaltung besteht z. B. aus einem Ohmschen Widerstand, der in den Leitungszug zwischen P und H1 gelegt wird, und einem Kondensator, der parallel zur Wicklung H1 angeschlossen ist; sie bewirkt, daß das Relais H1 den Elektromotor E erst dann einschaltet, wenn die Zeitsumme aller in einer bestimmten Richtung liegenden Drehzahlabweichungen einen vorgegebenen Wert erreicht. Durch einen Zusatzkontakt auf dem Relais H1 wird beim Ansprechen von H1 der zu H., parallel liegende Kondensator entladen, und umgekehrt.

Claims

PATE-NTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Drehzahl einer Welle, bei der diese mit einem Gleichstromgenerator gekuppelt ist, der in Differenzschaltung mit einer zweiten, eine konstante Spannung aufweisenden Gleichstromquelle angeordnet ist, und wobei in dem so gebildeten Ausgleichszweig ein stromrichtungsabhängiges Meßiverk liegt, das bei Abweichungen der Drehzahl der Welle von ihrer Solldrehzahl im regelnden Sinn auf das Regelorgan des Antriebsmotors der Welle einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwerk ein an sich bekanntes polarisiertes Relais od. dgl. unstetig wirkendes stromrichtungsabhängiges Organ mit kontaktfreier Nullage ist, das in an sich bekannter Weise einen das Regelorgan im einen oder anderen Drehsinn beeinflussenden Steuermotor schaltet.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Generator (G) abzweigende Ausgleichszweig an den Abgriffsarm (A) eines im Stromkreis der zweiten Gleichstromquelle (B) angeordneten Spannungsteilers (S) angeschlossen ist, finit dem die gewünschte Drehzahl einstellbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte Relais (P) über je ein Hilfsrelais (H1, Hz) den Steuermotor (E) in dem einen oder anderen Drehsinn schaltet.
4. Einrichtung nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ausgleichszweig zwei parallel zueinander liegende polarisierte Relais (P, P') angeordnet sind, von denen das eine (P') eine geringere Ansprechempfindlichkeit besitzt als das andere (P) und welches (P') über je eins von zwei weiteren Hilfsrelais (Hi', Hz') einen Schnellgang des Steuermotor (E) beeinflußt.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit jedem Hilfsrelais (H" H,) ein Ohmscher Widerstand und parallel zu jedem Hilfsrelais ein Kondensator angeordnet ist, von denen beim Ansprechen des einen Hilfsrelais der zu dem anderen Hilfsrelais parallel liegende Kondensator und beim Ansprechen des zweiten Hilfsrelais der zu dem ersten parallel liegende Kondensator entladen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 654 777, 334036, 113 751; deutsche Patentanmeldung A 75 977 VIII b / a i c; A. L e o n h a r d , »Die selbsttätige Regelung in der Elelctro:technik«, Springer-Verlag Berlin, 194o, Kap. B. 11I. 13, S. 4aff.