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Einrichtung zur Drehmomentregelung von Doppelantrieben, insbesondere
für Doppelantriebe von Walzgerüsten Die Drehmomentregelung. von Doppelantrieben
ist insbesondere bei Walzgerüsten mit einer Ober-und Unterwalze von Bedeutung, von
denen jede von einem besonderen Motor angetrieben wird. Bei solchen Antrieben ist
es wichtig, daß von jeder Walze das gleiche Moment auf das Walzgut ausgeübt wird,
da das Walzgut sonst gekrümmt werden kann oder andere Nachteile entstehen.
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Bisher war es üblich, zur Gewinnung von Steuerwerten für die Momentenregelung
solcher Antriebe Widerstände in die Ankerkreise der Motoren zu schalten. Die hieran
abfallenden Spannungen hat man gegeneinander geschaltet und die sich daraus ergebende
Differenzspannung zur Beeinflussung der Erregung der beiden Motoren verwendet. Derartige
Widerstände sind jedoch aus verschiedenen Gründen unvorteilhaft. Vor allem können
sie relativ große Verluste hervorrufen und müssen daher klein bemessen werden. Dadurch
sind auch die gewonnenen Spannungen und damit das Abbild der Regelabweichung klein.
Es ergibt sich dabei außerdem die Schwierigkeit, daß bei Motoren hoher Spannung
der Steuerkreis, in dem die Differenzsteuerwerte gebildet werden, auf hohem Potential
liegen kann, so daß unter Umständen besondere Maßnahmen zur Isolierung dieser hohen
Spannung im Eingang des Regelverstärkers erforderlich sind. Infolgedessen sind als
Regelverstärker nicht die üblichen Standardausführungen, sondern besondere, für
diesen Zweck geeignete Verstärker zu verwenden.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Spannungen an den Wendepolwicklungen
der Motoren
für die Bildung der Steuergrößen zu verwenden. Diese
Maßnahme hat jedoch ebenfalls Nachteile. Es werden zwar besondere Widerstände und
die durch sie bedingten Verluste vermieden, jedoch ergeben sich durch die galvanischen
Verbindungen zwischen den beiden Motoren für die Schutz- und Überwachungseinrichtung
besondere Probleme, die spezieller Lösungen bedürfen.
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Es ist in der Regeltechnik bekannt, als Regelverstärker Magnetverstärker
heranzuziehen, d. h. Drosselspulenanordnungen, die durch Vormagnetisierungsströme,
insbesondere Gleichströme, gesteuert werden. Man kann hierbei mehrere Steuergrößen
anwenden und sie je einer besonderen Vormagnetisierungswicklung zuführen. Zum Vergleich
von Soll- und Istwert werden wenigstens zwei Steuerströme bzw. Steuerdurchflutungen
mit entgegengesetzter Richtung angewandt; darüber hinaus kann man auch Hilfsregelgrößen
zur Wirkung bringen.
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In vielen Fällen ist es erforderlich, daß die Ausgangsgröße des Regelverstärkers
sowohl nach Betrag als auch nach Vorzeichen von der Steuergröße abhängt. In diesem
Fall kann man bekanntlich zwei Magnetverstärker in Gegentaktschaltung vorsehen,
und zwar entweder mit stromsteuerndem oder mit spannungssteuerndem Verhalten. Zur
Erzielung der spannungssteuernden Eigenschaft wird meist die innere Selbstsättigung
durch in Reihe mit den Arbeitswicklungen geschaltete Ventile angewandt.
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Zur Erfassung hoher Gleichströme kann man außer den früher angedeuteten
Möglichkeiten auch vormagnetisierte Drosselspulenanordnungen in Form von Gleichstromwandlern
heranziehen. Dabei werden um den stromführenden Leiter ein oder mehrere Eisenkerne
gelegt, auf- denen Wechselstromwicklungen angeordnet sind. Der in diesen Wechselstromwicklungen
fließende Strom ist, gegebenenfalls nach Gleichrichtung, ein Maß für den im Hauptleiter
fließenden Gleichstrom.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehmomentregelung zweier
mit Hilfe je eines Gleichstrommotors für sich angetriebener Bewegungs-oder Bearbeitungsmittel
für denselben Gegenstand bzw. für dasselbe Gut, insbesondere für Doppelantriebe
von Walzgerüsten, unter Verwendung von Magnetverstärkern im Regelkreis zur Steuerung
der Erregerstromstärke der Motoren. Sie ist gekennzeichnet durch zwei spannungssteuernde
Magnetverstärker mit innerer Selbstsättigung in Gegentaktschaltung, deren Kerne
die an einer Stelle räumlich zusammengefaßten Ankerstromzu- oder -abführungen beider
Motoren umschließen, so daß die Magnetverstärker unmittelbar von der Ankerstromdifferenz
vormagnetisiert sind.
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Der Erfindungsgegenstand weist gegenüber den bekannten Einrichtungen
eine Reihe wesentlicher Vorteile auf. Zunächst sind Meßwiderstände bzw. besondere
Gleichstromwandler zur Erfassung der Ankerströme entbehrlich, so daß Verluste bzw.
zusätzliche Mittel im Meßkreis vermieden werden. Die Einwirkung der Regelabweichung
geschieht unmittelbar über die Durchflutungsdifferenz in den Kernen des als Regelverstärker
wirkenden Gegentaktmagnetverstärkers, der kleiner und billiger als ein Gleichstromwandler
ist. Da zur Differenzbildung die vollen Ankerströme zur Verfügung stehen, ergibt
sich in Verbindung mit dem hohen Verstärkungsgrad von Magnetverstärkern mit Selbstsättigung
eine kräftige Regelwirkung.
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Von Bedeutung ist auch die praktisch verschwindende Zeitkonstante
des Steuerkreises, da die Steuerwicklungen des Gegentaktverstärkers nur aus je einer
einzigen Windung bestehen. Verwendet man zur Steuerung der Erregung der Motoren
einen nachgeschalteten weiteren Regelverstärker, so kann auch dessen Ansprechzeit
sehr klein gehalten werden, da zu seiner Aussteuerung bereits eine ver= hältnismäßig
große Leistung zur Verfügung steht. Dadurch wird eine besonders schnelle'Regelung
des Drehmomentes erzielt.
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Vorteilhaft ist es, je eine Ankerstromzu- oder -abführung beider Motoren
zu einer baulichen Einheit in Form einer Doppelschiene zusammenzufassen, so daß
in den beiden isoliert voneinander verlaufenden Teilleitern die entgegengesetzten
Ankerströme der Motoren fließen. Diese Schiene wird von den Kernen der Magnetverstärker
allseitig umschlossen, wobei sie als Träger und Halter für die Magnetverstärker
dienen kann. Zur näheren Erläuterung sei im folgenden auf die Zeichnungen verwiesen.
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Fig. i zeigt schematisch das Schaltbild eines solchen Doppelantriebes.
Eine Oberwalze ist mit i, eine Unterwalze mit 2 bezeichnet. Die beiden Walzen werden
von zwei Motoren 3, q. angetrieben, die zusammen mit je einem Generator 5 bzw. 6
Leonardsätze bilden. Die Generatoren 5 und 6 haben je zwei verschiedene Erregerwicklungen
7, 8 bzw. 9, io, die jeweils in Reihe geschaltet sind. Die Erregerwicklungen 7,
9 werden über einen einstellbaren Widerstand i i von einer nicht mit dargestellten
Stromquelle gespeist und liefern eine konstante Haupterregung. Die Erregerwicklungen
8, io sind in bezug auf die Wicklungen 7, 9 gegensinnig in Reihe geschaltet und
werden von einem Regelverstärker 12 gespeist, dessen Stromversorgung über die Klemmen
13Q erfolgt. Zur Steuerung des Regelverstärkers 12 dient ein Gegentaktmagnetverstärker
13 der auf den Ankerstromzuführungen i¢, 15 angebracht und in Fig. 2 und 3 näher
dargestellt ist.
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Fig. 2 zeigt eine Anordnung von vier Magnetverstärkerkernen 21 bis
2q., die je zwei Drosselspulen 25, 26, 27, 28, 29, 30 und 31, 32 aufweisen.
Die Ankerstromzuführungen 1q., 15, vergleiche Fig. i, gehen durch sämtliche Kerne
21 bis 24 hindurch. Die insgesamt vier Kerne erklären sich dadurch, daß der Magnetverstärker
in Gegentaktschaltung ausgeführt ist, infolge der verschiedenenDrehrichtungen für
die Walzen i, 2 (Fig. i) und die dadurch *bedingt-en Ströme verschiedener Richtung
in den Ankerstrornzuführungen 1q., 15.
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Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht zu Fig. 2 entlang der Linie III-III
in Richtung auf den Magnetverstärkerkern 2q. und die Drosselspulen 31 und 32. Die
Leiter 14 und 15 sind durch eine Isolierschiene
33 voneinander getrennt
und bestehen jeweils aus beispielsweise drei Einzelleitern 34 bis 36 bzw. 37 bis
39. Sie sind an einzelnen Stellen mit Hilfe von Isolierzwischenstücken miteinander
fest verbunden und stellen dadurch stabile Schienen mit Luftzwischenräumen dar,
die zugleich eine wirksame Kühlung ermöglichen. Die Befestigung der Magnetverstärkerkerne
auf der Doppelschiene 14, 15 ist in Fig. 3 ebenfalls zu erkennen. Auf dem Kern 24
sind in der Nähe der Kernschenkel 40, 41 und zu diesen parallel laufend Winkelschienen
44 und 45 angebracht. Zwischen ihnen ist, isoliert durch Isolierplatten 42, 43,
die Doppelschiene 14, 15 durch nicht näher dargestellte Mittel fest eingeklemmt.
Die Winkelschienen 44, 45 sind nach unten durch Hilfsschienen 46, 47 verlängert,
zwischen denen eine den Drosselspulen 31, 32 zugeordnete Ventilanordnung
48 auf Balzen 49 und 5o isoliert angebracht ist. An den Magnetverstärkerkernen sind
außerdem seitlich Klemmleisten 5 i bis 54 befestigt.
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Die Magnetverstärker können sowohl mittelbar als auch unmittelbar,
z. B. über Verstärkermaschinen, Schnellerregermaschinen, weitere Magnetverstärker
auf die Erregung der Motoren oder die Erregung der diese speisenden Steuergeneratoren
einwirken. Nach der weiteren Erfindung können die Magnetverstärker mit Zusatzvormagnetisierungswicklungen
versehen werden, die es gestatten, eine Regelung sowohl auf gleiche Ankerströme
der Motoren oder auch auf einen gewünschten Unterschied dieser Ströme vorzunehmen,
so daß also entweder auf gleiche Momente oder auf einen gewünschten Unterschied
der Momente geregelt wird. Die zusätzlichen Vormagnetisierungswicklungen werden
zusammen mit den Arbeitswicklungen auf den Schenkeln der Drosselspulenkerne angebracht
und können sowohl von einem konstanten Vormagnetisierungsstrom gespeist werden,
so daß durch eine der Walzen ein konstantes größeres Moment auf das Walzgut ausgeübt
wird oder die Zusatzmagnetisierung kann nach einem gewünschten Programm veränderbar
sein, beispielsweise so, daß stets auf ein konstantes Verhältnis der durch die Walzen
ausgeübten Momente geregelt wird.
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Bei Doppelantrieben für Walzgerüste kann nach der weiteren Erfindung
eine selbsttätig-gesteuerte Zusatzmagnetisierung der Magnetverstärker vorhanden
sein, der ein Zeitverzögerungsmittel zugeordnet ist. Der Sinn dieser Maßnahme ist
die Erzielung einer anderen Momentenverteilung beim .Einlaufen des Walzgutes zwischen
die Walzen als später während des Walzvorganges. Dadurch kann dem Anfangsstück des
Walzgutes eine Biegung nach oben erteilt werden, so daß ein Einhaken und Hängenbleiben
des Walzgutes an irgendeiner Stelle der Walzenstraße vermieden wird. Die Zusatzmagnetisierung
und ihre selbsttätige Steuerung können auf verschiedene Weise bewirkt werden. Es
ist beispielsweise möglich, den beiden Zweigen eines Gegentaktrnagnetverstärkers
anfänglich eine verschiedene Zusatzmagnetisierung zu erteilen und diese so lange
beizubehalten, bis der Anfang des Walzgutes eine bestimmte Länge durch die Walzen
hindurchgegangen ist. Danach, während des weiteren Walzvorganges, liegt dann,die
gleiche Zusatzmagnetisierung vor, und es werden beide Wälzen auf das gleiche Moment
geregelt. Das Einsetzen der vorübergehenden unterschiedlichen Magnetisierung kann
durch den beim Einlaufen des Walzgutes sich ergebenden Stromstoß im Ankerkreis der
Motoren ausgelöst werden, beispielsweise mit Hilfe eines Relais, durch das die Zusatzmagnetisierungswicklungen
der beiden Zweige des Magnetverstärkers an eine konstante Spannung gelegt werden.
Da der Zusatzmagnetisierung des .einen Zweiges ein Zeitverzögerungsmittel zugeordnet
ist"erreiCht der Strom in dieser Wicklung erst später den gleichen Wert wie in derZusatzmagnetisierung
des anderenZweiges.
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Ein weiteres Anwendungsbeispiel für die Einrichtung nach der Erfindung
stellen elektrisch betriebene Fahrzeuge dar, bei denen verschiedene Motoren unabhängig
voneinander auf verschiedene Fahrzeugachsen und Antriebsräder einwirken. Die Einrichtung
nach. der Erfindung ist jedoch in ihrer Anwendung nicht auf die .genannten Beispiele
beschränkt, sondern läßt sich überall dort mit Vorteil anwenden, wo es darauf ankommt,
eine Momentenregelung zweier mit Hilfe je eines Gleichstrommotors für sich angetriebener
Bewegungs- oder Bearbeitungsmittel für denselben Gegenstand bzw. dasselbe Gut in
irgendeiner gewünschten Weise vorzunehmen. Die Einrichtung nach der Erfindung ist
außerdem nicht an die in der Zeichnung dargestellten konstruktiven Merkmale gebunden.
So ist es für das Wesen der Erfindung an sich gleichgültig, welcher Art die Kerne
des Magnetverstärkers sind. An Stelle von Schichtkernen können auch gewickelte Bandringkerne
verwendet werden. Ebenso ist die Form der durch die Kerne hindurchgehenden Leiter
an sich gleichgültig. Es können z. B. auch zwei isolierte Kabel oder ein Zweileiterkäbel
verwendet werden. Auch die in Fig. i dargestellte Schaltung eines Doppelantriebes
ist nur als Beispiel zu werten. Der Regelverstärker 12 kann beispielstveise für
jede Erregerwicklung 8, io mit galvanisch getrennten Ausgangsstromkreisen versehen
sein.