DE1079170B

DE1079170B - Arrangement for controlling a current- or speed-controlled electric motor

Info

Publication number: DE1079170B
Application number: DES54869A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Waetzmann; Dipl-Ing Franz Seeboeck
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1957-08-24
Filing date: 1957-08-24
Publication date: 1960-04-07

Description

Anordnung zur Steuerung eines strom- oder drehzahlgeregelten Elektromotors In der Antriebstechnik liegt vielfach die Aufgabe vor, einen strom- oder drehzahlgeregelten elektrischen Antriebsmotor mit niedriger Drehzahl winkelgetreu zu führen, ihn in einer vorgegebenen Winkellage stillzusetzen und ein Weiterschleichen des Motors zu vermeiden. Es sei beispielsweise an ein Haspelwalzwerk gedacht, bei dem der mit einer Einrichtung zur Drehzahiregelung versehene Walzmotor zum Einfädeln des Walzgutes langsam vor- und zurückführbar sein muß. Arrangement for controlling a current or speed controlled electric motor In drive technology, there is often the task of creating a current or speed-controlled electric drive motor with low speed to guide him in a predetermined angular position and the motor creeping on to avoid. For example, consider a coiler mill where the with a device for speed control provided rolling motor for threading the rolling stock must be able to move back and forth slowly.

Da vielfach auch zwischen den Walzgerüsten oder zwischen Walzgerüst und Haspel bei Stillstand des Walzmotors ein Zug aufrechtzuerhalten ist, muß vermieden werden, daß der Walzmotor unter dem Zug des Walzgutes weiterschleicht. Der vorhandene Drehzahlregler, der zur Konstanthaltung der Betriebsdrehzahl dient, ist bei derartig niedrigen Schleichdrehzahlen nicht empfindlich genug.Often also between the roll stands or between the roll stands and reel a train is to be maintained when the rolling motor is at a standstill, must be avoided be that the rolling motor sneaks on under the train of the rolling stock. The existing one Speed controller, which is used to keep the operating speed constant, is such low crawl speeds are not sensitive enough.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einfachen Mitteln. Sie besteht bei einer Anordnung zur Steuerung eines strom- oder drehzahlgeregelten Elektromotors bei kleinen Drehzahlen und im Stillstand darin, daß unterhalb einer bestimmten Motordrehzahl eine Einrichtung zur Folgeregelung in den Regelkreis an die Stelle der Einrichtung zur Strom- oder Drehzahlregelung einschaltbar ist. Es wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, im Bereich kleiner Drehzahlen von der Drehzahlregelung oder von der Stromregelung auf eine Winkellageregelung überzugehen. Zu diesem Zweck kann in an sich bekannter Weise der Antriebsmotor mit einem Drehfeldinduktionsgeber gekuppelt werden, an den ein Drehfeldinduktionsempfänger angeschlossen ist. Die an diesem abgenommene Spannung wird in bekannter Weise durch eine phasenempfindliche Gleichrichteranordnung in eine in ihrer Amplitude und Polarität von der jeweiligen Winkellage des Induktionsgebers zum Empfänger abhängige Gleichspannung umgeformt. Diese Spannung kann dann als Maß für die Regel- bzw. Winkelabweichung in den vorhandenen Regler an Stelle der Regelabweichung bei Strom- oder Drehzahlregelung eingeführt werden. Dadurch wird es in bekannter Weise möglich, durch Verdrehen des Drehfeldempfängers den Motor in jede gewünschte Winkellage einzustellen bzw. darin festzuhalten. Die Verstellung des Empfängers kann von Hand oder auch motorisch erfolgen. The invention solves this problem with simple means. she consists in an arrangement for controlling a current- or speed-regulated electric motor at low speeds and at a standstill in that below a certain engine speed a device for follow-up control in the control loop in place of the device can be switched on for current or speed control. It thereby becomes the possibility created in the range of low speeds by the speed control or by the To pass current control to an angular position control. To this end, in at In a known manner, the drive motor is coupled to a rotating field induction transmitter to which a rotating field induction receiver is connected. The one on this one The voltage taken off is determined in a known manner by a phase-sensitive rectifier arrangement into one in its amplitude and polarity of the respective angular position of the induction transmitter converted to the receiver dependent DC voltage. This tension can then be used as a measure for the control or angle deviation in the existing controller instead of the control deviation be introduced for current or speed control. This makes it more well known Way possible, by turning the rotary field receiver, the motor in any desired way Set the angular position or hold it in it. The adjustment of the recipient can be done by hand or by motor.

Praktisch kann damit dem Antriebsmotor jede beliebige konstante oder veränderliche Drehzahl vorgegeben werden, wie es aus der Technik der Folgeregelung bekannt ist.In practice, the drive motor can use any constant or variable speed can be specified, as it is from the technology of the follow-up control is known.

Um einen stabilen Betrieb zu ermöglichen und beim Übergang von Drehzahl- oder Stromregelung auf die Folgeregelung Pendelungen zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung Vorsorge getroffen, daß dieser Übergang von der einen Regelungsart auf die andere nur unterhalb einer gewissen Drehzahl möglich ist. Entweder kann die Umschaltung in Abhängigkeit von der Drehzahl selbsttätig vorgenommen werden, oder es kann die Umschaltung zur Varnahme von Hand oder durch sonstige Steuermittel gegebenenfalls nur in Abhängigkeit von der Drehzahl freigegeben werden. Für die Freigabe oder die Umschaltung kann die von der phasenempfindlichen Gleichrichteranordnung gelieferte Spannung benutzt werden, die bei jeder Verdrehung des Drehfeldg(bers gegenüber dem Drehfeldeinpfänger sich nach einer Sinuskurve ändert, die also selbst wieder eine Wechselspannung ist, deren Frequenz von der relativen Drehzahl zwischen Geber und Empfänger abhängt. Man kann nun mit bekannten Mitteln diese mit der Drehzahl abnehmende Frequenz in ein proportionale Spannung umwandeln, z. B. mit einem RC-Spannungsteiler, und mit dieser drehzahlabhängigen Spannung z. B. ein Schütz steuern, das die Umschaltung von Strom- oder Drehzahlregelung auf Folgeregelung freigibt oder unmittelbar vornimmt. To enable stable operation and when changing from speed or current control to the follow-up control to avoid swings according to the Invention made provision that this transition from one type of control to the other is only possible below a certain speed. Either can Switching can be carried out automatically depending on the speed, or there can be a switchover to manual or other control means if necessary can only be enabled depending on the speed. For the release or the Switching can be done by the phase-sensitive rectifier arrangement Voltage can be used, which is generated with each rotation of the rotating field generator compared to the Rotary field receiver changes according to a sine curve, which is itself a AC voltage is the frequency of which depends on the relative speed between encoder and Recipient depends. One can now use known means this decreasing with the speed Convert frequency to proportional voltage, e.g. B. with an RC voltage divider, and with this speed-dependent voltage z. B. control a contactor that does the switchover from current or speed control to follow-up control, or performs it immediately.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, dem ein drehzahlgeregelter Leonardantrieb zugrunde liegt. An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown, which is based on a speed-controlled Leonard drive.

Der konstant erregte Motor M mit der fremderregten Feldwicklung 1 wird ankerseitig vom Generator G gespeist. Die Drehzahlregelung erfolgt durch entsprechende Einstellung des Stromes durch die Erregerwicklung 2 des Generators. Zu diesem Zweck ist in bekannter Weise mit dem Motor M eine Tachometermaschine 3 gekuppelt, deren Spannung mit einer am Sollwerteinsteller 4 abgenommenen Spannung verglichen wird. Die dem Drehzahlfehler proportionale Spannungs differenz steuert den Regelverstärker 5, der beispielsweise ein Röhrenverstärker oder ein Magnetverstärker sein kann und den Erregerstrom für die Wicklung 2 des Generators liefert. The constantly excited motor M with the separately excited field winding 1 is fed by generator G at the armature. The speed control is carried out by appropriate Adjustment of the current through the excitation winding 2 of the generator. To this end a speedometer machine 3 is coupled in a known manner with the motor M, whose Voltage is compared with a voltage taken from the setpoint adjuster 4. The voltage difference proportional to the speed error controls the control amplifier 5, the for example a tube amplifier or a magnetic amplifier can be and supplies the excitation current for the winding 2 of the generator.

Mit dem Motor M ist außerdem der Anker eines an sich bekannten, zweiphasig erregten Drehfeldgebers 6 gekuppelt. An diesen ist ein Drehfeldempfänger 7 angeschlossen, der sich an beliebiger Stelle, z.B. am Steuerpult eines Walzwerkes, befinden kann und dessen Ausgangsspannung durch eine phasenempfindliche Gleichrichterschaltung in eine in ihrer Amplitude und Polarität von der jeweiligen Winkellage des Drehfeldgebers 6 zum Drehfeldempfänger 7 abhängige Gleichspannung umgeformt wird. Diese phasenempfindliche Gleichrichteranordnung ist, da sie an sich bekannt ist, nicht dargestellt. Sie sei bei 8 untergebracht. With the motor M is also the armature of a per se known, two-phase energized rotary field encoder 6 coupled. A rotating field receiver 7 is connected to this, which can be located anywhere, e.g. on the control panel of a rolling mill and its output voltage through a phase sensitive rectifier circuit into one in its amplitude and polarity of the respective angular position of the rotary field encoder 6 to the rotating field receiver 7 dependent DC voltage is converted. This phase sensitive Since it is known per se, the rectifier arrangement is not shown. She be housed at 8.

Die Ausgangsspannung der phasenempfindlichen Gleichrichteranordnung 8 ist aus bekannten Gründen eine Gleichspannung, die sich mit der Winkelabweichung zwischen Geber 6 und Empfänger 7 nach dem Sinusgesetz ändert. Sie erreicht also bei 9()° Stellungsunterschied ihr Maximum in der einen (z. B. positiven) Richtung, geht bei 1800 Stellungsunterschied durch Null, erreicht bei 2700 ihr Maximum in entgegengesetzter (z. B. negativer) Richtung und geht bei 3600 wieder durch Null. Wenn daher bei stillstehendem Drehfeldempfänger 7 der Geber 6 umläuft, so entsteht eine Wechselspannung, deren Frequenz proportional ist der Drehzahl des Antriebsmotors M. The output voltage of the phase sensitive rectifier arrangement 8 is, for known reasons, a DC voltage that changes with the angular deviation between encoder 6 and receiver 7 changes according to the sine law. So you achieved at 9 () ° position difference their maximum in one (e.g. positive) direction, goes through zero at 1800 position difference, reaches its maximum at 2700 in opposite (e.g. negative) direction and goes through zero again at 3600. Therefore, if the encoder 6 rotates when the rotating field receiver 7 is at a standstill, then this arises an alternating voltage, the frequency of which is proportional to the speed of the drive motor M.

Diese Frequenz wird mit abnehmender Drehzahl des Antriebsmotors immer kleiner, bis sie bei Stillstand des Motors zu Null wird und die Ausgangsspannung der phasenempfindlichen Gleichrichteranordnung 8 somit einen der Winkelabweichung entsprechenden konstanten Wert annimmt. Dieser Gleichspannungswert kann dann auch dazu benutzt werden, eine Gleichstellung zwischen Geber 6 bzw. Motor M und Empfänger 7 herbeizuführen, indem man diese winkel fehlerproportionale Spannung bei auf Null zurück gestelltem oder überbrücktem Soliwerteinsteller an Stelle des von der Tachometermaschine 3 gelieferten Meßwertes in den Regelkreis des Drehzahlreglers einführt, was beispielsweise durch Öffnen des Schalters Sj und Schließen der Schalter S2 und S3 geschehen kann.This frequency increases with decreasing speed of the drive motor until it becomes zero when the motor is at a standstill and the output voltage of the phase-sensitive rectifier arrangement 8 thus one of the angular deviation assumes a corresponding constant value. This DC voltage value can then also be used to equate encoder 6 or motor M and receiver 7 by taking this angular error-proportional voltage at zero reset or bypassed the set value adjuster instead of the one from the tachometer machine 3 introduced measured value into the control loop of the speed controller, which for example can be done by opening switch Sj and closing switches S2 and S3.

Damit eine solche Umschaltung nur bei einer so niedrigen Drehzahl des Antriebsmotors M vorgenommen werden kann, daß keine nachteiligen Pendelerscheinungen mehr auftreten können, ist eine drehzahlabhängige Umschalteinrichtung vorgesehen. Diese besteht aus dem von der Ausgangsspannung der phasenempfindlichen Gleichrichterschaltung 8 gespeisten RC-Spannungsteiler 9, 10 und dem durch den Spannungsabfall am Kondensator 10 gesteuerten Schütz S. Letzterem kann eine Schaltröhre 11> z. B. eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre, vorgeschaltet sein. Ist die Spannung am Kondensator 10, welche mit abnehmender Frequenz, also mit abnehmender Drehzahl des Motors zunimmt, genügend groß, so wird die Schaltröhre 11 gezündet und das Schütz S erregt. This means that such a switchover is only possible at such a low speed of the drive motor M can be made that no disadvantageous pendulum phenomena can occur more, a speed-dependent switching device is provided. This consists of that of the output voltage of the phase-sensitive rectifier circuit 8 fed RC voltage divider 9, 10 and through the Voltage drop across the capacitor 10 controlled contactor S. The latter can be a switching tube 11> z. B. a grid controlled Gas discharge tube, be connected upstream. Is the voltage across the capacitor 10, which with decreasing frequency, i.e. increasing with decreasing speed of the motor, sufficient large, the interrupter 11 is ignited and the contactor S energized.

Dieses kann entweder die Schalter S1 his S3 unmittelbar betätigen oder ihre Betätigung nur freigeben, so daß sie von Hand od. dgl. umgestellt werden können.This can either operate the switches S1 to S3 immediately or just release their operation so that they or the like can be converted by hand can.

Da die Schaltröhre 11 nur bei steigender positiver Gitterspannung gezündet wird, erfolgt bei direkter Steuerung der Schalter Sj und S2 durch das Schütz S die Umschaltung immer bei der gleichen Winkellage des Motors bzw. des Gebers 6 zum Empfänger 7, wenn für eine gleichbleibende Ruhestellung des Empfängers 7 gesorgt ist. Durch Verdrehen des Empfängerankers kann der Motor aber auch in jede beliebige Winkellage gedreht werden.Since the interrupter 11 only with increasing positive grid voltage is triggered, switches Sj and S2 are controlled directly by the contactor S switching always with the same angular position of the motor or the encoder 6 to the receiver 7, if a constant rest position of the receiver 7 is ensured is. By turning the receiver armature, the motor can also be inserted into any Angular position can be rotated.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for controlling a current- or speed-controlled Electric motor, in particular a rolling motor, at low speeds and at a standstill, characterized in that a device below a certain engine speed for follow-up control in the control loop in place of the device for power or Speed control can be switched on.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the device for follow-up control from a rotary field induction transmitter krupp parent with the motor to be controlled, a rotating field induction receiver fed by this and from a facility for phase-sensitive rectification of the output voltage of the receiver.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the Frequency of the voltage obtained by the phase-sensitive rectification as Measure for the motor speed is used at which the switchover or the enable the switchover from current or speed control to follow-up control takes place.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that for switching or a relay is used to enable the switchover, which depends on the voltage drop across the capacitor an RC voltage divider is controlled, at which the output voltage of the phase-sensitive Rectifier lies.