DE942754C - Anordnung zur Drehzahlregelung eines von einer Wechselstromquelle ueber Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotors - Google Patents

Description

• .Anordnung. zur Drehzahlregelung eines von einer Wechselstromquelle über Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotors Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Drehzahlregelung eines von einer Wechselstromquelle über Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotors, mit mindestens einem Regelverstärker und Mitteln zur Erzeugung einer von der Motordrehzahl abhängigen elektrischen Spannung.
• In einer großen Anzahl von bekannten Anordnungen wird die- Drehzahl so geregelt, daß die momentane Motordrehzahl. mit einer Sollwertgröße verglichen wird. Letztere ist oft * eine stabilisierte Gleichspannung. Als drehzahlabhängige Spannung wird z. B. die Ankerspannung gewählt, die um eine dem Ankerstrom proportionale Größe korrigiert wird, die dem Spannungsabfall entspricht.
• Im stationären Zustand sind die in Frage kommenden Meßspannungen periodische . Funktionen der Zeit, die in eine Gleichkomponente und eine Wechselkomponente zerlegt werden können. Die Gleichkomponente ist das arithmetische Mittel der betrachteten Meßgröße, und die Wechselkomponente enthält eine Reihe von Harmonischen. Die Grundfrequenz dieser Wechselkomponente ist z. B. gleich einem Mehrfachen der Frequenz des Speisenetzes, oder sie kann der Drehzahl des. betreffenden Motors proportional sein. Fig. i der Zeichnung zeigt schematisch ein Beispiel des Verlaufes der über der Zeit t aufgetragenen Ankerspannung u und des Ankerstromes i eines über -Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotors für zwei verschiedene und beliebig gewählte Zustände a und b. Die Gleichkomponenten sind mit ü bzw. i dargestellt. Die Spannung e entspricht der Gegen-EMK des Motors.
• Bekanntlich ist für die Regelung nur die Gleichkomponente brauchbar. Die Harmonischen (i. Harmonische inbegriffen) stellen eine Störung dar, die eliminiert oder wenigstens stark abgeschwächt werden soll, da sonst das Regelsystem nicht funktidniert. Zu diesem Zweck werden diese Harmonischen allgemein durch ein oder mehrere Tiefpaßfilter (integrierende Elemente) gesiebt, die aber den großen Nachteil haben, mindestens eine zusätzliche Zeitkonstante in den Regelkreis einzuführen, die um so größer ist, je bessere Siebung gewünscht wird. Die Folge davon ist eine Verminderung der Regelgeschwindigkeit und eine vermehrte Tendenz zur Instabilität. ` Zwecks Vermeidung dieser Nachteile besitzt die Anordnung gemäß der Erfindung einen aus mindestens einem Hochpaßfilter bestehenden Hilfsstromkreis und eine Phasenumkehrstufe, die derart angeordnet sind, daß die in der von der Motordrehzahl abhängigen elektrischen Spannung enthaltenen Harmonischen durch Kompensation aus dem Regelverstärker eliminiert werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß die Zeitkonstante des Regelverstärkers klein bleibt und dennoch der Störeffekt der Harmonischen eliminiert wird. Durch entsprechende Wahl der Elemente des Hilfsstromkreises kann der Frequenzgang des Regelverstärkers z. B. so beeinflußt werden, "daß der Hilfsstromkreis in einem bestimmten Frequenzband eine differenzierende Wirkung ausübt. Dabei kann auf die Verwendung zusätzlicher Mittel zur Stabilisierung zum Teil verzichtet werden.
• Da die drehzahlabhängige Spannung im allgemeinen eine große Anzahl von Harmonischen enthält, lassen sich meistens nicht alle Harmonischen gleichzeitig und restlos kompensieren. Es kann daher von Vorteil sein, für gewisse Frequenzen zusätzliche Phasenverschiebungsglieder im Hilfsstromkreis vorzusehen..
• In der Zeichnung zeigen die Fig. 2, 3 und 4 schematisch drei Beispiele von Anordnungen zur Drehzahlregelung gemäß der Erfindung. Nach Fig.2 speist ein Transformator 2, der an das Netz i angeschlossen ist, mit Hilfe von gittergesteuerten Gleichrichter-Röhren 3 den Anker 6 eines Gleichstrommotors, dessen Erregung 5 fremdgespeist ist. Der Anker 6 kann durch einen Schalter 7 ein- oder ausgeschaltet werden. Ein Potentiometer 8 liefert eine Bezugsgleichspannung (Sollwert der Motordrehzahl). An den Klemmen eines Spannungsteilers g liegt eine der Ankerspannung proportionale Spannung. Die Differenz zwischen diesen beiden Spannungen wird durch Widerstände io und ii gebildet und an den Eingangsleiter 22 eines Regelverstärkers 24 über einen Widerstand 12 gelegt. Ein Hilfsstromkreis mit einem Potentiometer 13, einem aus einem Kondensator 14 und einem Widerstand 18 bestehenden Hochpaßfilter, einer Phasenumkehrstufe, die aus einer Röhre 2o, einem Kathodenwiderstand ig und einem Anodenwiderstand 17 besteht, und mit einem Netzwerk, umfassend einen Kondensator 16 und einen Widerstand 15, ist an den Eingang 22 des Verstärkers 24 angeschlossen. Leiter o, 21 und 23 des Verstärkers 24 sind an eine Hilfsstromquelle angeschlossen. Der Ausgangsleiter 4 des Regelverstärkers 24 führt zur Steuereinrichtung der Gleichrichterröhren 3. Die Harmonischen der Ankerspannung werden einerseits über den Spannungsteiler 9 und den aus den Widerständen i i und 12 bestehenden eigentlichen Steuerkreis, anderseits über den erwähnten Hilfsstromkreis geleitet, wo ihre Polarität umgekehrt wird. Infolgedessen findet am Verbindungsort beider Stromkreise, d. h. am Eingang 22 des Verstärkers 24, eine Kompensation der Harmonischen statt. Diese Kompensation muß nur einmal mittels des Potentiometers 13 eingestellt werden.
• Nach Fig. 3, die eine Variante des Beispiels in Fig. 2 zeigt, wird die von der Motordrehzahl abhängige Spannung durch die Differenz einer der Ankerspannung proportionalen Spannung und einer dem Ankerstrom proportionalen Spannung gebildet. Dieses zweite Signal entspricht dem durch die Belastung entstehenden Spannungsabfall. Die dem Ankerstrom proportionale Spannung wird durch einen Kreis geliefert, der aus einem Stromwandler 25 (von dem nur die Sekundärwicklung gezeigt wird), einem Gleichrichter 26, einem Potentioineter 27 und einem Widerstand 28 gebildet ist. Der Spannungsteiler 9 wird bei dieser Schaltung an das Potentiometer 27 angeschlossen. Die Spannungsabfall-Kompensation wird mittels des Potentiometers 27 eingestellt. Das Potentiometer 13 -ist bei dieser Variante an den- Mittelabgriff des Spannungsteilers 9 angeschlossen. Diese Anordnung ist nötig. damit die gleichen Harmonischen sowohl in den Steuerkreis als auch in den Hilfsstromkreis geleitet werden. -Nach Fig. 4, die eine weitere Variante des Beispiels in Fig. 2 zeigt, wird die von der Motordrehzahl abhängige Spannung durch einen Wechselstrom-Tachometer-Generator 29 mit dem Gleichrichter 3o und dem Widerstand 31 geliefert. Die Kompensation der Harmonischen erfolgt auf die gleiche Art wie in Fig. 2.
• In der Anordnung gemäß der Erfindung kann die Phasenumkehrstufe sich auch außerhalb des Hilfsstromkreises befinden, z. B. im Regelverstärker.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Drehzahlregelung eines von einer Wechselstromquelle über Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotors, mit mindestens einem Regelverstärker und Mitteln zur Erzeugung einer von der Motordrehzahl abhängigen elektrischen Spannung, gekennzeichnet durch einen aus mindestens einem Hochpaßfilter bestehenden Hilfsstromkreis und durch eine Phasenumkehrstufe, die derart angeordnet sind, daß die in der von der Motordrehzahl abhängigen elektrischen Spannung enthaltenen Harmonischen durch Kompensation aus dem Regelverstärker eliminiert werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochpaßfilter alle Frequenzen sperrt, die kleiner sind als diejenige der ersten Harmonischen der von der Motordrehzahl abhängigen Spannung.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenumkehrstufe sich im Hilfsstromkreis befindet.
4. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenumkehrstufe durch eine Stufe des Regelverstärkers gebildet wird. -
5. 5. Anordnung nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Einstellung der Kompensation der Harmonischen.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch ein zusätzliches Phasenverschiebungsglied.
7. 7. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromkreis eine differenzierende Wirkung ausübt. B.
8. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Motordrehzahl abhängige Spannung an den Klemmen des Motorankers abgegriffen wird.
9. 9. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Motordrehzahl abhängige Spannung von einem Spannungsteiler geliefert wird, der an die Klemmen des Motorankers. angeschlossen ist. io. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Motordrehzahl abhängige Spannung durch die Differenz zwischen einer der Ankerklemmenspannung proportionalen Spannung und einer dem Ankerstrom proportionalen Spannung gebildet wird. i i. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als von der Motordrehzahl abhängige Spannung die gleichgerichtete Spannung eines Wechselstrom-Tachometer-Generators dient.