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Einrichtung zur Gleichlaufregelung zweier Gleichstrommotoren Es ist
bekannt, zur Regelung des Gleichlaufs von Gleichstrommotoren gittergesteuerte Dampf-
oder Gasentladungsstrecken oder gittergesteuerte Elektronenrohre zu verwenden; diese
werden vorzugsweise als Zwischenglieder im Erregerkreis der zu regelnden Maschine
verwendet und der Erregerstrom durch Gittersteuerung in Abhängigkeit von der Abweichung
der '.Motordrehzahl von irgendeiner Vergleichsdrehzahl geregelt. Anordnungen mit
Elektronenröhren haben in solchen Fällen stets den Nachteil, daß sie für stärkere
Erregerströme nicht oder nur mit großem Kostenaufwand brauchbar sind und daß ihr
beträchtlicher und stromabhängiger innerer Widerstand den Wirkungsgrad und die Regelfähigkeit
beeinträchtigt. Bezüglich der bisher bekanntgewordenen Gleichlaufregelungen mit
Dampf- oder Gasentladungsstrecken, die diese Nachteile vermeiden, ist zu bemerken,
daß sie meist eine Steuerung durch frequenzfremde Gitterspannungen benutzen, die
nur in einem engen Drehzahlbereich betriebssicher arbeitet.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine Einrichtung zur
Gleichlaufregelung zweier Motoren, bei der gittergesteuerte Dampf-oder Gasentladungsstrecken
für die Speisung wenigstens einer Motorwicklung zur Verwendung gelangen, deren Steuerspannungen
in an sich bekannter `'eise dadurch von etwaigen Drehzahlunterschieden beeinflußt
werden, daß jeder zu regelnde Motor mit einem Gleichstromhilfsgenerator gekuppelt
ist.
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In wesentlicher Unterscheidung von bekannten Anordnungen wird die
Spannung dieser Generatoren jedoch nicht unmittelbar zur Steuerung benutzt, weil
eine solche Steuerung bei Dampf- oder Gasentladungsstrecken nur eine Regelung über
ein Teilbereich erlaubt; die von den Hilfsmaschinen gelieferten Gleichspannungen
dienen vielmehr lediglich dazu, über Zwischenglieder die zur eigentlichen Steuerung
dienenden Wechselspannungen zu beeinflussen, wodurch eine stetige Regelung des die
Entladungsstrecken durchsetzenden Stromflusses-von Null -bis zum Höchstwert möglich
wird.
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Zwei Ausführungsformen der Erfindung, die sich durch die Hilfseinrichtung
unterscheiden, vermittels deren die Abhängigkeit der Gitterspannung der Entladungsgefäße
von der Drehzahl der beiden Gleichstrommotoren erzeugt wird, werden im folgenden
beschrieben: Die Abb. r und a zeigen die beiden Schaltungsanordnungen in schematischer
Darstellung, -während in der Abb.3 ein Vektordiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise
nach Abb. z wiedergegeben ist.
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In der Abb. x bedeuten zo und 1r die Anker der beiden Gleichstrommotoren,
13 und 15 ihre Feldwicklungen. Die beiden Anker sowie
die Feldwicklung
13 sind an eine mit i2 bezeichnete Gleichspannungsquelle angeschlossen, der Feldwicklung
13 ist dabei noch ein einstellbarer Widerstand 14 vorgeschaltet. Zwei Gleichstromhilfsgeneratoren
30 und 29 sind mit den Motorenankern io und ii starr gekuppelt, die Erregerwicklungen
32 und 31:
dieser beiden Generatoren werden ebenfalls aus der Gleichstromquelle
i2 gespeist. Die Feldwicklung 15 des einen Motors liegt im Gleichstromkreise zweier
in Doppelweggleichrichterschaltung angeordneter gittergesteuerter Gas- oder Dampfentladungsgefäße
18 und i9, welche über einen Transformator 17 an eine Wechselspannungsquelle 16
angeschlossen sind. Diese Wechselspannungsquelle speist außerdem eine Brückenschaltung
22, welche in ihrem einen Zweige eine Drosselspule 24 und einen Ohmschen Widerstand
23, in ihrem anderen Zweige dagegen zwei Drosselspulen 27 und 26 enthält. Die Drosselspulen
24 und 27 in j e einem der beiden Brückenzweige besitzen Eisenkerne, welche noch
Gleichstromvormagnetisierungswicklungen 25 und 28 tragen; diese letzteren sind an
die beiden Gleichstromhilfsgeneratoren 2g und 3o angeschlossen. Die Drosselspule
26 kann ohne Eisenkern ausgeführt werden oder mit einem Eisenkern derartig großen
Querschnitts, daß bei keinem der in Betracht kommenden Stromwerte eine nennenswerte
Sättigung auftritt. An die gemeinsamen Punkte der Drosselspule 24 und des Widerstandes
23 einerseits und der Drosselspulen 27 und 26 andererseits sind über einen Hilfstransformator
2o die Steuergitter der Gefäße 18 und ig angeschlossen. Es ist ferner ein Strombegrenzungswiderstand
21 zwischen der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 2o und den
Kathoden der Gefäße vorgesehen.
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Diese Anordnung arbeitet in folgender Weise: Es sei angenommen, daß
die beiden Motoren io und ii mit gleicher Geschwindigkeit laufen mögen und daß die
Vormagnetisierung der Eisenkerne der Drosselspulen 24 und 27 den gleichen Wert besitzen
möge. Die Spannungsverhältnisse in der Brückenschaltung 22 sind dann an Hand der
Abb. 3 leicht zu übersehen. In dieser bedeutet der Vektor 0A die Anodenspannung
der Entladungsgefäße und gleichzeitig die Spannung an den Eingangspunkten der Brücke.
Der Vektor OB ist der Spannungsabfall an dem Ohmschen Widerstand 23, der Vektor
BA derjenige längs der Drosselspule 24. Der Spannungsabfall an den Drosselspulen
26 und 27 ist durch die Vektoren 0 C und CA gegeben. `Nenn nun bei
urveränderter mechanischer Belastung der Motoren io und ii die Drehzahl beider Motoren
gleichmäßig erhöht werden soll, wird der Widerstand 14 im Erregerkreise des einen
Motors vergrößert. Es steigt also zunächst die Drehzahl dieses Motors, und demzufolge
wächst auch die von dem mit ihm gekuppelten Gleichstromhilfsgenerator 30 gelieferte
Spannung an. Dies hat eine stärkere Sättigung des Eisenkernes der Drosselspule 27
zur Folge, der Blindwiderstand dieser Drosselspule nimmt also ab. Das Ergebnis dieser
Widerstandsänderung besteht darin, daß der Punkt C im Vektordiagramm der Abb. 3
in die Lage C rückt, so daß die der Primärwicklung des Hilfstransformators
2o zugeführte Spannung und somit auch die Gitterspannung der Entladungsgefäße nunmehr
durch den Vektor CB gegeben ist. Dieser letztere Vektor schließt mit dem Vektor
0A, also mit der Anodenspannung der Entladungsgefäße, einen größeren Winkel ein
als der Vektor CB, so daß nunmehr die Entladung innerhalb jeder positiven Anodenspannungshalbwelle
in einem späteren Zeitpunkt einsetzt und damit der Erregerstrom durch die Wicklung
15 des zweiten Motors gegenüber den anfänglich vorausgesetzten Verhältnissen vermindert
wird. Die Drehzahl des zweiten Motors steigt also ebenfalls an. Wenn bei unveränderter
Belastung der Motoren eine andere Drehzahl eingestellt werden soll, ist der Widerstand
14 im Erregerkreise des einen Motors zu vergrößern, es spielen sich dann die geschilderten
Vorgänge mit umgekehrtem Vorzeichen ab. Der Gleichlauf der Motoren wird auch aufrechterhalten,
wenn die Last beider Motoren je um den gleichen Bruchteil ihrer augenblicklichen
Belastung vermindert wird. Zunächst beschleunigen sich in diesem Falle beide Motoren.
Angenommen, die Drehzahlerhöhung des Motors io sei so groß, daß der Punkt C im Vektordiagramm
nach Abb. 3 wieder in die Lage C
wandern möge, so wird, wie oben erläutert,
die Sättigung der Drosselspule 27 vergrößert und daher ihr Blindwiderstand verkleinert.
Gleichzeitig steigt jedoch auch die Sättigung der Drosselspule 24., so daß deren
Blindwiderstand ebenfalls abnimmt. Dies hat zur Folge, daß der Punkt B die Lage
B' annimmt, so daß also die Gitterspannung nunmehr durch den Vektor CB' gegeben
ist. Dieser Vektor schließt jedoch den gleichen Phasenwinkel (von go °) mit dem
Vektor 0A, d. h. mit der Anodenspannung der Entladungsgefäße, ein wie der Vektor
CB. Der Motor ii behält also seine neue Drehzahl bei und befindet sich nach wie
vor im Gleichlauf mit dem Motor io. Es wird also sowohl bei Änderungen im Erregerstrom
des Motors io als auch bei Änderungen der Belastung beider Motoren der Motor ii
stets im Gleichlauf gehalten.
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Bei der in der Abb.2 dargestellten Ausführungsform besteht die Brückenschaltung
im einen Zweige aus zwei Drosselspulen konstanten Blindwiderstandes 33 und 34 und
im anderen
Zweige aus zwei j e mit einer V ormagnetisierungswicklung
36 und 38 versehenen Drosselspulen 35 und 37. Dieser Brückenschaltung wird wieder,
wie an Hand der Abb. i erläutert, aus der Wechselspannungsquelle 16, die ebenfalls
die Entladungsgefäße speist, Spannung zugeführt, und die zwischen ihren Äquipotentialpunkten
auftretende Spannung liegt ebenfalls an den Steuergittern der Entladungsgefäße.
Die Vormagnetisierungswicklungen 36 und 38 liegen wieder an dem Gleichstromhilfsgenerator,
derart, daß zwischen den Leitungen 39 und 41 die Spannung des einen Hilfsgenerators,
zwischen den Leitungen 40 und 41 die Spannung des anderen eingefügt ist.
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Die Brückenschaltung ist in diesem Falle so abgeglichen, daß bei gleicher
Last und gleicher Drehzahl der beiden Motoren zwischen den Äqüipotentialpunkten
der Brücke keine Spannung auftritt. Im Betrieb pendelt diese Äquipotentialspannung
jedoch dauernd zwischen positiven und negativen Werten hin und her in der Weise,
daß bei einer gleichmäßigen Zunahme der Vormagnetisierungsströme die Gitterspannung
der Entladungsgefäße nicht verändert wird, daß jedoch eine solche Veränderung eintritt,
wenn die Vormagnetisierungsströme sich in entgegengesetztem Sinne verändern oder
wenn nur der eine dieser Ströme eine Änderung erfährt. In diesem Falle ändert die
den Entladungsgefäßen zugeführte Gitterspannung ihr Vorzeichen, so daß die Entladung
jeweils bereits zu Beginn der positiven Anodenspannungshalbwelle einsetzt bzw. für
die ganze Dauer dieser Halbwelle unterbrochen ist. Die Feldwicklung 15, welche
an den gemeinsamen Gleichstromkreis der Entladungsgefäße 18 und i9 angeschlossen
zu denken ist, wird also mit einem intermittierenden Strom gespeist, derart, daß
das Verhältnis der Zeiten, während welcher die Wicklung von Strom durchflossen und
stromlos ist, den Mittelwert der Geschwindigkeit des Motors ii bestimmt.
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Die Vormagnetisierungswicklungen sind, wie die Abb. x und 2 erkennen
lassen, in der Weise ausgeführt, daß ihre beiden Hälften in Gegenschaltung angeordnet
sind.