DE1638097C3

DE1638097C3 - Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors

Info

Publication number: DE1638097C3
Application number: DE1638097A
Authority: DE
Inventors: Otto Albert Tuckahoe N.Y. Krauer (V.St.A.)
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 1967-03-08
Filing date: 1968-02-09
Publication date: 1979-09-06
Also published as: GB1177601A; ES350219A1; BR6897414D0; DE1638097A1; NL162033B; BE710542A; FR1557983A; NL162033C; CH477121A; US3470438A; CA920248A; NL6803401A; DE1638097B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors, dessen Belastung schwankt in Abhängigkeit von der Größe der an die Ankerwicklung angelegten Klemmenspannung, wobei die Größe der Klemmenspannung von einer Steuereinrichtung bestimmt wird, die ihrerseits durch das Vergleichsresultat verschiedener Signale angesteuert wird, von denen eines der Drehzahlsollwert, ein anderes der von einer drehzahlabhängigen Signalquelle gelieferte Drehzahlistwert ist und weitere Signale die erste und zweite Ableitung der Istdrehzaiil nach der Zeit darstellen, wobei die Signale, welche diesen die Ableitungen bestimmenden Komponenten der Klemmenspannung entsprechen, durch einen darauf ansprechenden Steuerkreis erzeugt werden.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung der erwähnten Art zur Steuerung der Drehzahl eines Elektromotors aus der US-PS 26 00 308 bekannt. Diese enthält einen Tachogenerator, der ein die tatsächliche Drehzahl des Motors wiedergebendes Signal erzeugt. Dieses Signal wird differenziert, um dadurch ein die tatsächliche Beschleunigung des Motors wiedergebendes Signal zu erhalten. Darüber hinaus wird ein die Lastkomponente wiedergebendes Korrektursignal erzeugt und einer Kompensationswicklung zugeführt, um dadurch die Wirkung von Lastschwankungen auszuschalten, so daß die Beschleunigung, Verzögerung und Geschwindigkeit des Motors im wesentlichen einheitlich gestallet werden. Dieser Motor wird bevorzugt in Aufzugsanlagen eingesetzt.

Eine weitere Schaltungsanordnung ist aus der US-PS 28 58 493 bekannt. Bei dieser wird die Wirkung der Trägheit während der Beschleunigung und der Verzögerung kompensiert. Dabei wird eine Zwangsfunktion einer bestimmten Größe und Vorzeichen abgeleitet, die dann, wenn sie dem Motorstrom hinzugefügt wird, eine ausreichende Stromänderung durch den Ankerkreis des Motors bewirkt, um dadurch ein zusätzliches Drehmoment zu erzeugen, wenn dieses während der Perioden einer Drehzahländerung benötigt wird.

Aus der US-PS 29 18 987 ist es schließlich bekannt, einen Aufzugsantrieb derart zu steuern, daß der Abstand und die Zeit der Beschleunigungsbewegung und der Verzögerung konstant bleibt, und zwar unabhängig von der Last bei jedem Bewegungszyklus. Dabei wird eine Kompensationswicklung mit einem Signal beschickt, welches durch Differenzieren des Ausgangsstromes des Motors abgeleitet wird, wodurch jegliche Abweichung aufgrund von Laständerungen ausgeschaltet wird.

Bei den bekannten Anordnungen wird ein die Drehzahl des Motors wiedergebendes Signal entweder mit Hilfe eines Tachogenerators oder durch Ableiten eines Signals erzeugt, welches die Gegen-EMK. des Motors wiedergibt.

Diese bekannten Anordnungen sind jedoch zum Regeln der Drehzahl von Fahrstuhlmotor aus folgenden Gründen nicht geeignet:

Anordnungen, bei denen ein der Drehzahl des Motors entsprechendes Signal mit Hilfe eines Tachogenerators gewonnen wird, arbeiten nicht zufriedenstellend, da die Ausgangssignale des Tachogenerators einen hohen Anteil von Störfrequenzen aufweisen. Die Wirkungen dieser Störfrequenzen werden um so schwerwiegender, wenn die Ausgangssignale des Tachogenerators einmal oder zweimal differenziert werden, um das Beschleunigungssignal und das Signal entsprechend der Änderung der Beschleunigung zu erzeugen.

Vorrichtungen, bei denen die Gegen-EMK-Signale zum Ableiten der Drehzahl-, Beschleunigungs- und Beschleunigungsänderungssignale verwendet werden, sind zwar nicht mit diesen Störfrequenzen behaftet, sind jedoch auf die Verwendung von einfachen flC-Schaltungen oder Differentialübertragern anstelle dieser WC-Schaltungen zum Ableiten dieser Steuersignale beschränkt. Diese Vorrichtungen sind aber insofern nachteilig als die abgeleiteten Beschleunigungssignale zumindest mit der Lastkomponente des Motorankerstroms behaftet sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Elektromotors der eingangs definierten Art zu schaffen, welche auf möglichst einfache Weise Signale erzeugen kann, die die erste und die zweite Ableitung der Motordrehzahl wiedergeben, die jedoch nicht mit Störsignalen oder der Laststromkomponente des Motors behaftet sind.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der Schaltungsanordnung der eingangs definierten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stenerkreis einen parallel zur Ankerwicklung gefalteten Stromkreis aufweist und durch eine aus Sum: ,anden bestehende Übertragungsfunktion definiert ■ i, deren einer Summand eine Funktion der Trägheit des Ankers und der von diesem angetriebenen Massen ist, wenn auf den Motor eine Last einwirkt, deren zweiter Summand eine Funktion der Induktivität der Ankerwicklung und deren dritter Summand eine Funktion des Widerstands der Ankerwicklung ist.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 8.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. I ein Ausführungebeispiel der Erfindung,

Fig. 2eine Abwandl'-nr-von Fi g. I.

Gemäß Fig. I ist eine laufrolle TS für die Hebeseile 10 einer Fahrstuhlkabine CA und deren Gegengewicht CW auf einer Welle montiert, welche mittelbar oder unmittelbar mit dem Anker M eines im Leonardsatz betriebenen Gleichstrommotors verbunden ist Der Bremsschuh BR deutet eine mechanische Bremse an. Die Erregerwicklung 14 des Motors ist an eine durch eine Batterie 15 angedeutete Konstantspannungsquelle angeschlossen. Der Stromkreis des Motorankers 11 wird durch einen Gleichstromgeneretor gespeist, dessen Anker 16 auf der gleichen Welle sitzt wie der Rotor 18

tu eines Wechselstrommotors. Die Erregerwicklung 20 des Generators liegt in Reihe mit einem Widerstand RDG zwischen der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung eines Transformators 23 und dem Ausgang einer vollgesteuerten Gleichrichterbrücke 22 mit Thyristoren.

r> Der Eingang der Gleichrichterbrücke 22 liegt über Leitungen Sl und 52 an der Sekundärwicklung des Transformators 23, dessen Primärwicklung über Leitungen 01 und 02 an eine einphasige Wechselstromquelle angeschlossen ist An die gleiche Stromquelle ist auch der Eingang einer Steuereinrichtung 24 angeschlossen, welche ein Magnetverstärker sein kann i-nd deren Ausgang an die Steueflrelcktroden der Thyristoren der Brücke 22 angeschlossen ist. Die Ansteuerung d^r Steuereinrichtung 24 erfolgt durch einen Treiberver-

y, stärker 26, an dessen Eingang ein Summationsglied 28 angeschlossen ist, das einen mit Halbleitern bestückten Operationsverstärker aufweisen kann. An den beiden Eingängen des Summationsglieds 28 liegt einmal über einen Widerstand RCFdas Potential der Erregerwick-

ID lung 2( des Gleichstromgenerators und zum anderen f'ber ei ie Schaltung 31 zur Phasenstabilisierung der Ausgang eines Vergleichers 30. Dieser Vergleicher 30 kann ebenfalls einen mit Halbleitern bestückten Operationsverstärker beinhalten und weist drei Eingän-

ii ge auf, von denen der eine an eine Drehzahl-Programmsteuerung 33, der zweite über einen Widerstand RT an den Ausgang eines Tachogenerators 44 und der dritte über den Verstärker 37 sowie über einen Wioerstawd /?^fund einen parallel zu diesem liegenden Kondensa-

•tii tor Caf an einen Steuerkreis 48 angeschlossen ist, weichet seinerseits das Potential des Ankers 11 des Gleichstrommotors abgreift.

Die Drehzahl-Programmsteuerung 33 kann eine Potentialquelle sein, deren Ausgangsgröße sich in einem vorbestimmten Ablauf ändert, so daß der Gleichstrom-Tiotor auf beliebige Weise gesteuert werden kann. Bei jedem Anlauf der Fahrstuhlkabine wird z. B. durch die programmgesteuerte Führungsgröße der Motor zunächst schnell aus dem Stillstand auf seine Betriebsdreh-

,ii zahl beschleunigt und dann auf dieser konstant gehalten, ohne hierbei Beschleunigungs- oder Verzögerungswerte zu erreichen, welche das Wohlbefinden der Fahrgäste beein'rächtigen könnten.

Bei jedem Motor-Regelsystem ist das Ausmaß, in

,, welchem der Motor dei Stellgröße folgt, eine Furktion der Verstärkung von Führungsgröße und Rückführgröße — bzw. der Stellgröße. Im allgemeinen nimmt bei einem derartigen System die Stabilität bei Erhöhung des Verstärkungsfaktors ao. Sowohl mit direkter Ankerspannungs= Rückführung als auch mit Rückführung über einen Tachometergenerator arbeitende Regelkreise werfen stets Schwierigkeiten entweder bezüglich der Betriebsgenauigkeit oder der Stabilität auf, wobei die Höhe des Verstärkungsgrads im Rückführungskreis den

■ ausschlaggebenden Faktor darstellt. Die bei Tachogenerator-Rückführsystemen auftretenden Stabilisierungsprobleme lassen sich lösen, wenn aus Beschleunigungswerten differenziert eine Rückführgröße gewonnen

wird. Das Problem der Genauigkeit bei Ankerspannung-Rückführsystemen läßt sich lösen, wenn die Lastkomponente aus der Rückführgröße ausgeschtiltet werden kann. Bei den beschriebenen Anordnungen wird der Steuerkreis 48 zur Erfüllung dieser beiden Funktionen verwendet. Er stellt eine zweckmäßige Einrichtung zur Erzeugung von Signalen dar, die in Tachogenerator-Rückführsystemen unmittelbar zur Stabilisierung des Systems und in Ankerspannungs-Rückführsystemen zur Erhöhung der Betriebsgenauigkeit des Motors im Betrieb unter veränderlicher Belastung Anwendung finden kann.

Bei beiden Systemen besitzen die Größen der Bauteile des Steuerkreises 48 feste, für die jeweilige Anlage charakteristische Werte. Wenn diese Größen auf die nachstehend erläuterte Weise einwandfrei ausgewählt werden, isl der im Sleuerkreis bei einer

PnniKnkllnn D nln €· I , , m-w flinOnnrln ·*€>*- " ^U'"¹¹·" IJVlOJlUItJ,

praktisch äquivalent der Beschleunigungskomponente des in der Ankerwicklung fließenden Stroms. Bei stabilen, anderen Belastungen als der einen ausgewählten, nimmt die Gleichartigkeit von Steuerstrom und Beschleunigungskomponente geringfügig ab, trotzdem gibt der im Steuerkreis 48 fließende Strom über einen verhältnismäßig weiten Bereich von Laständerurigen, wie sie bei einem Fahrstuhl-Hebewerk auftreten, in ausreichendem Ausmaß die Beschlennip'ine^kompu nente des Ankerstroms wieder, so dau nierdurch die Arbeitsweise der vorher beschriebenen Anordnung wesentlich verbessert werden kann.

Bei einer Fahrstuhlanlage wird die Geschwindigkeitsänderung des Motorankers durch eine Komponente des Anker-Gesamtstroms bestimmt. Diese im folgenden als Beschleunigungskomponente bezeichnete Komponente ist eine Funktion des Widerstands und der Induktivität im Motoranker sowie der Trägheit sowohl des Motorankers als auch der durch ihn angetriebenen Massen. Diese Komponenten des Widerstands, der Induktivität und der Masse bilden ein elektromechanisches System, das mathematisch durch eine Differentialgleichung zweiter Ordnung beschrieben werden kann. Entsprechend diesem elektromechanischen System stellt auch ein »RLC«-Kre\s ein allerdings rein elektrisches System dar. welches den mathematischen Gesetzen einer Ableitung zweiter Ordnung gehorcht.

Vergleichsweise entspräche bei einer solchen » RLC«- Kombinationder

elektrische Widerstand R dem elektrischen Widerstand des Motorankers,

die Induktivität L der Niederfrequenz-Induktivität des Motorankers und

die Kapazität C der mechanischen Trägheit des Motorankers und der von ihm bei der vorgegebenen Belastung getragenen Massen.
Unter der Annahme, daß die »ausgewählte bzw. vorgegebene Belastung« der unbelastete, also der Zustand des Massenausgleichs der Fahrstuhlanlage ist, wird die Größe der Kapazität durch den Quotienten aus dem Gesamt-Trägheitsmoment des Moiorankers und der angetriebenen Massen und dem Produkt von Drehmoment pro Ampere und der erzeugten elektromotorischen Kraft pro Bogeneinheit bzw. Winkelgrad der Drehung des Motors bestimmt. Die notwendige Größe der Induktivität läßt sich durch einen Niederfrequenz-Ansprechversuch des Moiors bestimmen. Nach Bode kann der Logarithmus des Amplitudenverlaufs über dem Logarithmus der Frequenz aufgetragen werden. Aus dieser sogenannten »Bode-Kurve« kann in bekannter Weise aus dem Schnittpunkt der Asymptoten für ο)-» O bzw. o)-* oo die sogenannten »F.ckfrequenz« ermittelt werden. In einem solchen System zweiter Ordnung, wie es das vorliegende darstellt, entspricht diese »Eckfrequenz« der ungedämpften natürlichen Frequenz des Motors. Die Größe der der Trägheit der rotierenden Motorteile äquivalenten kapazitiven Reaktanz ist bei »Eckfrequenz« gleich der Größe der induktiven Reaktanz des Motors. Bei bekanntem Trägheitsmoment des Motorläiifers i'ml biv.i.mmter »Eckfrequenz« ist mithin der Wert der Induktivität des Ankers ohne weiteres bestimmbar. Die Größe der analogen induktiven Komponente für das vorgenannte clektromechanische System ist gleich der auf uiese Weise bestimmten induktivität. Die Größe der Analog-Widcrstandskomponentc ist selbstverständlich gleich dem gemessenen Widerstand des Motorankers.

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und RP, eine Induktivität LF und eine Kapazität CF. deren Werte vorzugsweise so gegenüber den wie vorsteü^id beschrieben ermittelten, analogen Widerstands-, Induktivitäts- und Kapazitätswerten proportioniert sind, daß sich bei .lusbelanzierten Massen von Fahrstuhl und Gegengewicht der durch den Steuerkreis 48 fließende, von der abgegriffenen Klemmenspannung hervorgerufene ^nom praktisch analog zum Strom durch i-n Motoranker 11 verhält. In diesem lastfreien Zustand enthält der Ankerstrom nur eine Beschleunigungskomponente und ist der durch den Steuerkreis 48 fließende Strom proportional z>> dieser bzw. zur Beschleunigung oder Verzögerung cics Motorankers.

Bei Auswahl der Größen der Widerstände RF und RP, der Induktivität /.Fund der Kapazität CF im Fall des unbelasteten Motors nach obigen Grundsätzen kann ein bekanntes Vorausregelverfahren angewandt werden. Zunächst wird die Größe der Induktivität LFso gewählt, daß sie in einem passenden Verhältnis auf die Induktivität des Motorankers 11 abgestimmt ist. Die Größe der Kapazität CF wird dann so gewählt, daß sie um den Reziprokwert dieses Faktors der Größe der Kapazität entspricht, welche der Trägheit des Motorankers 11 und der von ihm angetriebenen, aber ausbalanzierten Massen äquivalent ist. Das Produkt von Induktivität LF und Kapazität CF ist dann gleich dem Produkt aus Induktivität LFund Kapazität CFist dann gleich dem Produkt aus Induktivität und Kapazität des /?LC-Kreises bei lastfreiem Motor. Die Gesamtgröße der Widerstände /?Fund RP wird so gewählt, daß sie sich im selben Verhältnis, wie es für die Auswahl der Induktivität benutzt wurde, zur Größe des Wid -Standes des Motorankers 11 befinden, so daß das Produkt aus Kapazität CF und Gesamtgröße der Widerstände RF und RP gleich dem Produkt aus Kapazität und Widerstand des Analog-/?CZ.-Kreises bei lastfreiem Motor ist.

Der durch den Steuerkreis 48 fließende Strom ist damit unabhängig von den verschiedenen konstanten Größen der Lastkomponente der Motoranker-Klemmspannungen, ändert sich aber mit der Beschleunigungskomponente dieser Spannungen. Mittels einer am Widerstand RP vorgesehenen Anzapfung wird über einen Widerstand Rafein dem durch den Steuerkreis 40 fließenden Strom proportionales Signal geliefert, welches die Beschleunigung oder Verzögerung, also die ersie Ableitung der Drehzahl des fviotorankers 11 nach der Zeit wiedergibt.

Ein die Änderungsgeschwindigkeit der Beschleunigung oder Verzögerung, d. h. die zweite Ableitung der

Motordrehzahl nach der Zeit darstellendes Signal wird von einer zum Widerstand Raf parallelgeschalteten Kapazität CUrgeliefert.

Die Arbeitsweise der Erfindung läßt sich am besten unter der Annahme erläutern, daß der Fahrstuhl an einem der Stockwerke F\ — F5 angehalten hat und die Fahrb'.ühlanlage ein Signal erhält, den Fahrstuhl in einer vorgegebenen Bewegungsrichtung in Bewegung zu setzen. Beim Schließen der Fahrstuhltüren beginnt die Drehzahl-Programmsteuerung 33 des Drehzahlsollwertsignal zu erzeugen. Dieses Signal gelangt an das Summationsglied 30 und während der Fahrstuhl noch bewegungslos bleibt, wird es unbeeinflußt zur Schaltung 31 weitergeleitet. Das von letzterer abgegebne Signal wird dann der Steuereinrichtung 24 aufgeprägt, wo es die Erzeugung von Sperr- oder Durchlaßimpulsen bewirkt, welche an die Steuerelektroden der Siliziumgieiuni iciiici uci Gieienr icinei utiiuke 22
werden. Diese Impulse steuern die Entstehung und die Dauer He* an die Erregerwicklung 20 des Gleichstromgenerators angelegten Gleichstroms. Ein diesem Strom proportionales Signal wird über den Widerstand RGF zum Summationsglied 28 zurückgeführt, um die Zeitkonstante der Haupt-Feldwicklung 20 zu kompensieren. Die Erregung des Generators hat eine Spannung am Generatoranker 16 zur Folge, so daß Strom über den Anker 11 des Fahrstuhl-Hebemotors fließt und letzterer zum Bewegen der Fahrstuhlkabine in Drehung versetzt wird.

D^ Amplitude und die Polarität des an die Steuereinrichtung 24 angelegten verstärkten Signals bestimmen den Zeitpunkt, zu welchem die Sperr- bzw. Durchlaßimpulse während jeder Periode des an den Gleichrichterkreis 22 angelegten Wechselstroms erzeugt werden, und steuern somit die Zeitspanne, während welcher die Siliziumgleichrichter des Gleichrichterkreises 22 leiten. Auf diese Weise steuert das vom Vergleicher 30 abgegebene Ausgangssignal die Größe und die Polarität des über die Erregerwicklung 20 fließenden Stroms und die Ausgangsspannung des Gleichstromgenerators und damit die Drehzahl des Fahrstuhl-Hebemotors.

Während des Betriebs des Motors wird das vom Vergleicher 30 gelieferte Signal aus den von der Programmsteuerung 33 kommenden und den an den beiden anderen Eingängen des Vergleichers 30 anliegenden Signalen gebildet. Der eine dieser beiden Eingänge ist über den Widerstand RT an den Tachogenerator 44 angeschlossen und empfängt Signale, welche der Drehzahl des Motorankers 11 proportional sind, während der andere Eingang über den Parallelkreis R_Af— Caf und den Verstärker 37 an den Steuerkreis 48 angeschlossen ist, von welchem er Signale erhält, welche der ersten und zweiten Ableitung der Motoranker-Drehzahl nach der Zeit entsprechen. Die von diesen beiden Stromkreisen gelieferten Signale werden mit der entgegengesetzten Polarität des Signals der Drehzahl-Programmsteuerung an den Vergleicher 30 angelegt. Wenn der Vergleicher 30 ein Signal abgibt, so zeigt dies an, daß die Drehzahl des Motorankers nicht in Obereinstimmung mit der durch das Signal der Drehzahl-Programmsteuerung 33 geforderten Drehzahl steht, und bewirkt eine Erhöhung oder Verminderung der Ankerdrehzahl, bis eine Übereinstimmung hergestellt ist.

Die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 enthält die in den Steuerkreisen gemäß F i g. 1 enthaltenen Bauteile sowie einige zusätzliche Bauteile eines Regelsystems mit Ankerspannungsrückführung. Unter Vernachlässigung der Gemeinsamkeiten der beiden Anordnungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 sind folgende Unterschiede zwischen beiden Anordnungen zu berücksichtigen: Der Generator 44 ist bei der dargestellten Ausführungsform über einen Widerstand RT an den Eingang 42 eines Summationsglieds 35 angeschlossen, während der Steuerkreis 48 ebenfalls über eine Parallelschaltung Raf—Caf und einen Umkehrverstärker 50 an den

to zweiten Eingang 46 des Summationsjplieds 35 angeschlossen ist. Ein dritter Eingang 40 des Summationsglieds 35 greift über einen parallel zum Anker 11 des Motors geschalteten Spannungsteiler RDV2 dessen Klemmenspannung ab.

Der Ausgangskreis des Summationsglieds 35 ist über einen Umkehrverstärker 38 und ein Filter 36 an den Eingang 34 des Vergleichers 30 angeschlossen, dessen Zweiter Eingang 32 üuci ilen parallel ium Anker 11 ucs Motors geschalteten Widerstand RDVX dessen Klemmenspannung abgreift.

Wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird die Drehzahl des Motors auch bei dieser Ausführungsform durch das resultierende Ausgangssignal des Vergleichers 30 gesteuert, welches sich aus dem Signal der Drehzahl-Programmsteuerung 33 und den Signalen der an den beiden anderen Eingängen liegenden Rückführgrößen zusammensetzt. Wie erwähnt, ist dabei der Eingang 34 über das Filter 36 und den Umkehrverstärker 38 an das Summationsglied 35 angeschlossen. Die am Eingang 34 erscheinenden Signale resultieren aus den an die drei Eingänge des Summationsglieds 35 angeschlossenen Signalspannungen. Der erste dieser Eingänge 40 ist an den Spannungsteiler RDV2 angeschlossen und liefert

^J5 Signale proportional der Klemmenspannung des Motorankers 11. Bekanntlich enthält die Motoranker-Klemmenspannung Komponenten, welche die Drehzahl des Motors sowie die Ableitung dieser Drehzahl nach der Zeit bestimmen, sowie eine Komponente, welche das Drehmoment erzeugt, welches zur Überwindung des auf den Motoranker infolge einer Belastung einwirkenden Drehmoments erforderlich ist. Darüber hinaus wird ein Teil der Anker-Klemmenspannung zur Deckung von Leistiingsverlusten benötigt. Die durch den Spannungsteiler RDV2 erzeugten und dem Summationsglied 35 eingegebenen Rückführsignale enthalten Komponenten, welche die Drehzahl des Ankers, die Ableitung dieser Drehzahl nach der Zeit, die vom Motor angetriebene Last und die Motorverluste angeben.

Am Eingang 42 des Summationsglieds 35 liegen Signale, welche die Drehzahl des Ankers wiedergeben. Die Signale am Eingang 46 entsprechen der ersten und zweiten Ableitung der Ankerdrehzahl nach der Zeit. Die Signalspannungen an diesen beiden Eingängen weisen entgegengesetzte Polarität auf wie die am Eingang 40 liegende Spannung. Auf diese Weise werden durch das Summationsglied 35 diejenigen Komponenten der am Eingang 40 liegenden Signalspannung unterdrückt, welche der Drehzahl und deren erster und zweiter Ableitung nach der Zeit entsprechen. Die vom Summationsglied 35 abgegebenen Signale enthalten demnach nur diejenigen Komponenten der am Eingang 40 liegenden Signale, welche die vom Motor angetriebene Last und die Motorverluste darstellen. Diese Komponenten gelangen durch den Umkehrverstärker 38 und das Filter 36 an den Eingang 34 des Vergleichers 30.

Der Vergleicher 30 erhält am Eingang 32 weiterhin die Anker-Klemmenspannungssignale vom Spannungsteilerkreis RDVi. Wie die vom Spannungsteiler RDW 2 gelieferten Signale enthalten auch diese Signale Komponenten, welche die Drehzahl des Ankers, die Ableitungen dieser Drehzahl nach der Zeit, die vom Motor angetriebene Last und die Motorverluste darstellen. Durch Anlegung dieser beiden Rückführsignale mit entgegengesetzter Polarität an den Vergleicher 30 löschen die am Eingang 34 liegenden Signale diejenigen Komponenten der am Eingang 32 ankommenden Signale, welche die vorn Motor angetriebene Last und die Motorverluste darstellen. Das Ergebnis

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besteht darin, daß di? an den Vergleicher 30 angelegten, aus den Eingängen 32 und 34 resultierenden Rückführsignale nur die Drehzahl und deren erste und zweite Ableitung nach der Zeit angeben. Diese Signale erscheinen im Vergleicher 30 mit einer Polarität, welche der von der Drehzahlprogrammsteuerung 33 gelieferten Bezugsspannung entgegengesetzt ist. Jedes vom Vergleicher 30 abgegebene Ausgangssignal bedeutet, daß die Drehzahl des Motorankers nicht in Überein-Stimmung mit der durch die Drehzahlprogrammsteuerung 33 geforderten Drehzahl ist, so daß die Ankerdrehzahl erhöht oder vermindert wird, bis eine solche Übereinstimmung vorliegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors, dessen Belastung schwankt in Abhängigkeit von der Größe der an die Ankerwicklung angelegten Klemmenspannung, wobei die Größe der Klemmenspannung voi. einer Steuereinrichtung bestimmt wird, die ihrerseits durch das Vergleichsresultat verschiedener Signale angesteuert wird, von denen eines der Drehzahlsollwert, ein anderes der von einer drehzahlabhängigen Signalquelle gelieferte Drehzahlistwert ist und weitere Signale die erste und zweite Ableitung der Istdrehzahl nach der Zeit darstellen, wobei die Signale, welche diesen die Ableitungen bestimmenden Komponenten der Klemmenspannung entsprechen, durch einen darauf ansprechenden Steuerkreis erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Steaedcreis (48, 37, RAF, CAF) einen parallel zur Ankerwicklung geschalteten Stromkreis (RF, RP, CF, LF) aufweist und durch eine aus Summanden bestehende Übertragungsfunktion definiert ist, deren einer Summand eine Funktion der Trägheit des Ankers und der von diesem angetriebenen Massen ist, wenn auf den ivlotor eine Last einwirkt, deren zweiter Summand eine Funktion der Induktivität der Ankerwicklung und deren dritter Summand eine Funktion des Widerstands der Ankerwicklung ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verg„'?icher ,'⁰O) zum Differenz bildenden Vergleich des Prehzahlsollwertes von einer Drehzahlprogrammsteuerunf (33) mit dem Drehzahlistwcrt an einem Widerstand (RT)und den durch den Steuerkreis (48,37, RAF, CAF)erzeugten Signalen zum Erzeugen eines die Klemmenspannung bestimmenden Signals.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch zwei parallel zur Ankerwicklung angeordnete Spannungsteiler (RDV2, RDVi), durch ein Summationsglied (35) zur Bildung eines der augenblicklichen Motorbclastung entsprechenden Signals (34) aus dem vom ersten Spannungsteiler (RDV2) gelieferten Signal, dem Drehzahlistwert und den durch den Steuerkreis (48, 50, RAF, CAF) erzeugten Signalen und durch einen Vergleicher (30) zum Vergleich des vom zweiten Spannungsteiler (RDVX) gelieferten Signals und der der augenblicklichen Motorbelastung entsprechenden Signale mit dem von einer Drehzahlprogrammsteuerung (33) gelieferten Drehzahlsollwert zum Erzeugen eines die Klemmenspannung bestimmenden Signals.

4.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (RP, RF, LF, CF) eine elektrische Nachbildung des Motorankers und der von diesem angetriebenen Massen bei Einwirkung auf die vorgegebene Last enthält.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (RP, RF, CF, LF) einen Widerstand (RP, RF), eine Induktivität (LF) und eine Kapazität (CF) aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind, und daß die Größe des Widerstands auf den Widerstand des Motorankers, die Größe der Induktivität auf die Induktivität des Motorankers und die Größe der Kapazität auf die Trägheit des Motorankers und der von diesem angetriebenen Massen bei vorgegebener Last

abgestimmt sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt aus Induktivität (LF) und Kapazität (CF) des Steuerkreises (RP, RF, LF, CF)praktisch gleich dem Produkt aus der Größe der Induktivität des Motorankers und der Größe einer Kapazität ist, welche der Trägheit des Motorankers und der von diesem bei vorgegebener Last angetriebenen Massen äquivalent isL

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt aus Widerstand (RP, RF) und Kapazität (CF) des Steuerkreises (RP; RF; CF; LF) praktisch gleich dem Produkt aus der Größe des Widerstands des Motorankers und der Größe der Kapazität ist, welche der Trägheit des Motorankers und der von diesem bei vorgegebener Last angetriebenen Massen äquivalent ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis einen ÄC-Parallelkreis (RAF, CAF) aufweist, welcher mit dem Ausgang des aus der Reihenschaltung des Widerstands, der Induktivität und der Kapazität bestehenden Stromkreises (RP; RF; CF; LF) in Reihe geschaltet ist.