DE938586C - Automatische Regeleinrichtung zur Drehzahlkonstanthaltung - Google Patents

Description

• Automatische Regeleinrichtung zur Drehzahlkonstanthaltung Für die automatische Drehzahlkonstanthaltung wurden bisher im allgemeinen Fliehkraftregler sowie Kontaktregler im Stromkreis von Elektromaschinen od. dgl. verwendet. Es ist auch schon bekannt, zur Konstanthaltung der Drehzahl von Maschinen sogenannte Bremsregler mit elektrisch beeinflußter Bremse zu verwenden, wobei jedoch als Regler zur Steuerung der Bremse ebenfalls ein Zentrifugalregler verwendet wird, bei welchem ein Kontakt bei jeder Umdrehung abwechselnd geöffnet und geschlossen wird. Die Betriebsweise ist bei diesem bekannten Bremsregler derart, daß die mit der Kraftmaschinenwelle gekuppelte Bremseinrichtung in Abhängigkeit von der Drehzahl auf elektrischem Wege gesteuert wird, so daß mit steigender Drehzahl die Bremswirkung zunimmt.
• Die Erfindung hat den Zweck, die Drehzahlregelung gegenüber der bei den bekannten Regeleinrichtungen zu verbessern und insbesondere die Regelgenauigkeit zu erhöhen und ferner die Anordnung so zu treffen, daß Kontaktregler vermieden werden.
• Die automatische Regeleinrichtung nach der Erfindung zur Drehzahlkonstanthaltung bei Kraftmaschinen unter Verwendung einer Bremseinrichtung, insbesondere einer Wirbelstrombremse, die mit der Kraftmaschinen-welle gekuppelt ist und in Abhängigkeit von der Drehzahl auf elektrischem Wege gesteuert wird, so daß mit steigender Drehzahl die Bremswirkung zunimmt, weist hierfür das Merkmal auf, daß mit der auf Drehzahl zu regelnden Drehwelle' außer der Bremseinrichtung ein elektrischer Generator gekuppelt ist und daß der vom Generator erzeugte Strom, gegebenenfalls über elektrische Zwischenglieder, die elektrische Bremseinrichtung steuert. Bei der Erfindung werden somit die störanfälligen Reglerkontakte vermieden; und man hat außerdem die Möglichkeit, zwischen Generator und Bremseinrichtung elektrische Zwischenglieder einzuschalten, die dazu beitragen, die Regelcharakteristik zu versteilern. Die Verwendung des elektrischen" Generators in Verbindung mit der Bremseinrichtung stellt somit gegenüber dem bekannten Bremsregler mit Zentrifugalkontaktregler einen technischen Fortschritt dar.
• Als elektrischer Generator soll zweckmäßig ein Wechselstromgenerator vorgesehen werden, dessen Spannung und Frequenz mit steigender Drehzahl, vorzugsweise proportional,. größer wird. Man erhält hierdurch die Möglichkeit, die Regelwirkung zu erhöhen, indem man zwischen Generator und Bremseinrichtung ein elektrisches Glied mit frequenzabhängigerDurchlässigkeit einschaltet. Dieses elektrische Glied wird zweckmäßig als Filter nach Art eines Hochpasses ausgebildet, welches im Regelbereich bewirkt, daß an der Bremseinrichtung die Bremsspannung-bei Drehzahländerung sich stärker ändert als die Spannung unmittelbar am Generator. Die Wechselspannung vom Generator wird zweckmäßig in einem Verstärker, vorzugsweise Röhrenverstärker, verstärkt, der die Bremseinrichtung speist. In Weiterbildung der Erfindung ist es dabei durch Veränderung des Verstärkungsgrades möglich, eine Regelung der stabilisierten Solldrehzahl durchzuführen. Diese Regelung kann gegebenenfalls automatisch erfolgen, indem man den Verstärkungsgrad in Abhängigkeit von einer Regelspannung veränderbar macht, wodurch man z. B. erreichen kann, daß sich die Drehzahl nach einem bestimmten Programm einstellt.
• Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten sind an Hand der Fig. i bis 6 beispielsweise erläutert.
• In Fig. i ist die Anordnung im -Prinzip dargestellt. Die Regeleinrichtung besteht hier aus einem Antrieb M, z. B. Motor, welcher die Bremsscheibe S einer Wirbelstrombremse und einen Wechselstromgenerator G in Drehung setzt. Die vom Generator G erzeugte Spannung wird über ein Hochpaßfilter HP geleitet, dessen größte Flankensteilheit im Bereich der Frequenz liegt, die der gewünschten Drehzahl entspricht. Nach Bewertung im Hochpaß HP steuert die Spannung der Verstärker V und wird nach entsprechender Verstärkung und Gleichrichtung im Gleichrichter GL der Wicklung W1 des Magneten der Wirbelstrombremse zugeführt.
• Fig. a zeigt die Abhängigkeit der vom Generator G abgegebenen Spannung U von der Drehzahl n. Fig.3 zeigt die Abhängigkeit der Frequenz f von der Drehzahl n. Nach Bewertung im Hochpaß HP ist der dem Frequenzanstieg entsprechende Spannungsanstieg U'. Fig. q. zeigt die Summe der beiden Spannungen U -i- U' in Abhängigkeit von der Drehzahl n. Eine -Drehzahländerung dn würde ohne Bewertung der Frequenz nur eine Änderung der Spannung dU bewirken, während die zusätzliche Bewertung der Frequenz eine entsprechende Änderung dU+ U' ergibt. Dadurch. ist der Einfluß einer Drehzahländerung wesentlich vergrößert, und der Verstärker V darf bei gleicher Regelempfindlichkeit kleiner bemessen werden, oder es wird bei gleichem Verstärker die Regelgenauigkeit vergrößert. Innerhalb des Durchlaßbereiches des Hochpasses HP kann die Drehzahl durch Regelung der Verstärkung des Verstärkers V eingestellt werden.
• DerBremsmagnet kann eine zweiteWicklung W2 tragen, die von einer Stromquelle B mit konstantem Strom gespeist wird und das Grundbremsmoment ergibt. Der vom Generator G erzeugte Strom hat infolgedessen nur noch die Aufgabe zu erfüllen, ein veränderliches Zusätzbremsmoment für die Regelung zu liefern, welches klein gegenüber dem Grundbremsmoment sein kann.
• In Fig.5 ist für die Bremsung an Stelle der Wirbelstrombremse eine Fliehkraftbremse FK und in Fig. 6 eine Flüssigkeitsbremse FL verwendet. Für die Steuerung der Fliehkraftbremse in Fig. 5 wird ein Solenoid mit zwei Wicklungen Wi und W2 verwendet; W1 wird analog wie bei Fig. i vom Generatorstrom gespeist urld liefert das veränderliche Zusatzbremsmoment, während W2 das konstante Grundbremsmoment erzeugt. Der Anker A verändert den Bremsdruck an der Scheibe C der Fliehkraftbremse FK.
• Die Flüssigkeitsbremse in Fig.6 besteht aus zwei Teilen, zwischen welchen sich ein Überströmkanal K für die Bremsflüssigkeit befindet. Der Strömungswiderstand in diesem Kanal wird durch das Ventil R, z. B. Nadelventil, verändert, welches durch ein Solenoid mit den zwei Wicklungen W1 und W2 gesteuert werden kann.
• Die Wirbelstrombremse und die Fliehkraftbremse besitzen gegenüber sonstigen Bremsen den besonderen Vorzug, daß sie auch bereits von sich aus eine gewisse Regelwirkung und Stabilisierung hervorrufen, welche dann durch die Anordnung der Erfindung noch beträchtlich gesteigert wird.
• Für die Veränderung der Solldrehzahl wird zweckmäßig die Verstärkung des Verstärkers V mit Hilfe an sich bekannter Mittel, z. B. mittels eines Regelpotentiometers, veränderbar gemacht. Man kann die Verstärkung auch mit Hilfe von. Regelröhren im Verstärker V verändern, denen eine Regelgleichspannung am _ Gitter zugeführt wird. Diese Regelung kann auch automatisch erfolgen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Automatische Regeleinrichtung zur Drehzahlkonstanthaltung bei Kraftmaschinen unter Verwendung einer Bremseinrichtung, insbesondere einer Wirbelstrombremse, die mit der Kraftmaschinenwelle gekuppelt ist und in Abhängigkeit von der Drehzahl auf elektrischem Wege gesteuert wird, so daß mit steigender Drehzahl die Bremswirkung zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß mit der auf Drehzahl zu regel'ndenDrehwelle außerderBremseinrichtung ein .elektrischer Generator gekuppelt ist und daß der vom Generator erzeugte Strom, gegebenenfalls über elektrische Zwischenglieder, die elektrische Bremseinrichtung steuert.
2. 2. Regeleinrichtung nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrischer Generator ein Wechselstromgenerator (G) vorgesehen ist, dessen Spannung und Frequenz mit steigender Drehzahl, vorzugsweise proportional, größer wird.
3. 3. Regeleinrichtung nachAnspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß die v om Generator erzeugte Wechselspannung gleichgerichtet und dann der Bremseinrichtung, z. B. der Wicklung (W1) eines Bremsmagneten, zugeführt wird.
4. 4. Regeleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung vom Generator (G) in einem Verstärker (V), vorzugsweise Röhrenverstärker, verstärkt wird, der dieBremseinrichtung speist.
5. 5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom zwischen Generator und Bremseinrichtung ein elektrisches Glied mit frequenzabhängiger Durchlaßfähigkeit durchläuft, welches auf Grund seiner Flankensteilheit die Regelwirkung erhöht.
6. 6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Glied als Filter (HP) nach Art eines Hochpasses ausgebildet ist, welches im Regelbereich bewirkt, daß an der Bremseinrichtung die Bremsspannung bei Drehzahländerung sich stärker ändert als die Spannung unmittelbar am Generator (G).
7. 7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung der konstant zu haltenden Drehzahl der Verstärkungsgrad des Verstärkers (Tl) regelbar ist, gegebenenfalls automatisch in Abhängigkeit von einer Regelspannung. B. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche z bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung ein konstantes Grundbremsmoment erzeugt, z: B. durch einen konstanten Strom in einer Zusatzwicklung (W2) des Bremsmagneten, und daß der vom Generator (G) erzeugte Strom in der Bremseinrichtung ein veränderliches Zusatzbremsmoment für die Regelung liefert, welches gegebenenfalls klein gegenüber dem Grundbremsmoment ist. g. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bremseinrichtung eine Fliehkraftbremse (FK) vorgesehen ist, deren Bremswirkung elektromechanisch gesteuert wird, z. B. durch ein Solenoid, dessenAnker (A) den Bremsdruck an der Fliehkraftbremse (FK) verändert. io. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bremseinrichtung eine Flüssigkeitsbremse (FL) vorgesehen ist, deren Bremswirkung elektromechanisch gesteuert wird, z. B. durch ein Solenoid, dessen Anker (A) über ein Ventil (R) den Strömungswiderstand der Bremsflüssigkeit verändert. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift hTr. 46o 1g3.