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DE1158160B - Schaltungsanordnung zum selbsttaetigen Betrieb einer durch einen asynchronen Drehstrommotor angetriebenen Ultrazentrifuge - Google Patents

Schaltungsanordnung zum selbsttaetigen Betrieb einer durch einen asynchronen Drehstrommotor angetriebenen Ultrazentrifuge

Info

Publication number
DE1158160B
DE1158160B DES62689A DES0062689A DE1158160B DE 1158160 B DE1158160 B DE 1158160B DE S62689 A DES62689 A DE S62689A DE S0062689 A DES0062689 A DE S0062689A DE 1158160 B DE1158160 B DE 1158160B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
phase
motor
capacitor
relay
discriminator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES62689A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Erwin Wiedemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sandoz AG
Original Assignee
Sandoz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sandoz AG filed Critical Sandoz AG
Publication of DE1158160B publication Critical patent/DE1158160B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Betrieb einer durch einen asynchronen Drehstrommotor angetriebenen Ultrazentrifuge Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Betrieb einer durch einen asynchronen Drehstrommotor angetriebenen Ultrazentrifuge mit mindestens einem Röhrengenerator mit Phasenspaltungsnetzwerk zur Erzeugung des Drehstroms sowie mit einer Programmsteuerung für das Anfahren, die Einhaltung der gewünschten Drehzahlen und das Abbremsen der Zentrifuge und mit einer Vakuumanlage und Temperaturregelung.
  • Es ist bekannt, elektromotorische Direktantriebe bei maximalen Gebrauchsdrehzahlen von 75000U/ min zu betreiben. Für solche Antriebe kommen in erster Linie zwei- oder dreiphasig mit variabler Frequenz gespeiste Synschron- oder Asynchronmotoren in Frage, die im Hinblick auf die hohen auftretenden Fliehkräfte besonders robust gebaute Läufer aufweisen müssen.
  • Die Betriebsanforderungen an einen derartigen Motor umfassen eine möglichst kurze Anfahrzeit bis zum Erreichen der gewünschten Drehzahl, dann ein mitunter viele Stunden langes, äußerst genaues Einhalten dieser Drehzahl und schließlich ein rasches Abbremsen zum Stillstand. Es ist bekannt, diese Anforderungen dadurch zu erfüllen, daß man asynchrone Drehstrommotoren verwendet, wobei prinzipiell auch ein Röhrengenerator mit Phasenspaltungsnetzwerk zur Erzeugung des Drehstromes dienen kann. Es ist ferner bekannt, die Bedienungsvorgänge zu automatisieren und zu diesem Zweck eine Programmsteuerung für das Anfahren, die Einhaltung der gewünschten Drehzahlen und das Abbremsen vorzusehen. Außerdem ist es im Falle eines Ultrazentrifugenantriebs noch zweckmäßig, die Vakuumanlage und die Temperaturregelung und eine Vorrichtung für photographische Reihenaufnahmen der Meßergebnisse an der Ultrazentrifuge in die Programmsteuerung mit einzubeziehen.
  • Ausgehend von diesen bekannten und zweckmäßigen Maßnahmen wird gemäß der Erfindung eine derartige Schaltungsanordnung so ausgeführt, daß zwei parallel geschaltete Röhrengeneratoren vorgesehen sind, von denen der eine eine feste und der andere eine variable Frequenzeinstellung aufweist, von deren Ausgängen als Differenzfrequenz ein Einphasenweehselstrom einstellbarer Frequenz abgenommen und über das Phasenspaltungsnetzwerk in Drehstrom umgewandelt und verstärkt dem Drehstrommotor zugeführt wird, daß für die Programmsteuerung eine Einstellvorrichtung mit einem Phasendiskriminator mit dem variablen Röhrengenerator derart verbunden ist, daß je ein einstellbarer Kondensator des Röhrengenerators und ein einstellbarer Kondensator eines Oszillators der Einstellvorrichtung mittels eines Drehfeldmotors verstellbar sind, wobei der Diskriminationspunkt auf Grund der Einstellung eines von Hand bedienbaren Kondensators des Oszillators gemäß der Beziehung der Kapazitäten C 1, C 2 des motorisch einstellbaren Kondensators des Oszillators der Einstellvorrichtung und des von Hand bedienbaren Abstimmkondensators gegeben ist, und wobei der mit dem ersten Kondensator mechanisch gekuppelte Kondensator die Differenzfrequenz der beiden Röhrengeneratoren und dadurch die Drehzahl des Drehstrommotors bestimmt, daß ferner ein von Hand betätigbarer Schalter vorgesehen ist, dessen Betätigung nach vorgenommener Einstellung des Abstimmkondensators dem Drehfeldmotor eine Spannung mit einer Phasenlage zuführt, die ihn in Richtung auf den Diskriminationspunkt zu in Bewegung setzt, bis eine im Diskriminationspunkt auftretende Gegenspannung ein Relais zum Abfallen bringt und den Drehfeldmotor stillsetzt, der dann nur bei Auftreten einer Diskriminatorspannung anspricht und auf diese Weise die durch die Einstellung des vom Drehfeldmotor verstellbaren Kondensators des Röhrengenerators bestimmte Frequenz und damit die Drehzahl des Drehstrommotors konstant hält, daß ferner ein einstellbares Zeitlaufwerk vorgesehen ist, das nach Ablauf der eingestellten Zeit seinerseits dem Phasendiskriminator zur Durchführung des Bremsvorganges eine Zusatzspannung mit solcher Phase zuführt, daß der Drehfeldmotor zurückläuft, bis er durch einen Endschalter bei Erreichen der Frequenz Null des Röhrengenerators stillsteht, und daß der Phasendiskriminator bei Erreichen des Diskriminationspunktes über den Drehfeldmotor und das Relais ein Sekundenzählwerk einschaltet, das nach Ablauf des Zeitlaufwerkes ebenfalls mittels des Relais gestoppt und bei Stillstand des Drehstrommotors mittels eines Endkontaktes abgeschaltet wird.
  • Es ist zweckmäßig, daß der Phasendiskriminator in Abhängigkeit von seiner Übersteuerung relativ zum Diskriminationspunkt über Verstärkerstufen die Stärke des dem Drehstrommotor zugeführten Stromes derart steuert, daß er die Stromstärke nach Erreichen des Diskriminationspunktes ein erstes Mal und nach Ablauf des Zeitlaufwerkes beim Einleiten des Bremsvorganges ein weiteres Mal vermindert.
  • Gemäß der Erfindung kann die Anordnung ferner dadurch verbessert werden, daß ein. zweiter, von dem ersten Phasendiskriminator unabhängiger Phasendiskriminator, der einen Drehfeldmotor enthält und von einer von der Rotortemperatur der Zentrifuge beeinflußten Brückenschaltung gesteuert ist, die Rotortemperatur laufend zur Anzeige bringt und zugleich einen Kühlwasserumlauf zur selbsttätigen Temperaturregelung nach Maßgabe der Einstellung eines veränderbaren Brückenwiderstandes mittels des Relais ein- und ausschaltet.
  • Die Automatisierung der Vakuumanlage kann dadurch erfolgen, daß sie über ein zusätzliches elektromagnetisches Relais selbsttätig eingeschaltet und, von dem Zeitlaufwerk nach dessen Ablauf betätigt, abgeschaltet wird.
  • Es ist ferner vorteilhaft, elektrische Verriegelungen vorzusehen, die den Anlauf der Zentrifuge sperren, solange die Kühlwasserkreisläufe außer Funktion, die Vorwahleinstellungen nicht getroffen und der Panzerschutzmantel der Zentrifuge geöffnet sind.
  • Zur unabhängigen Drehzahlmessung kann ein vom Zeitlaufwerk einschaltbares elektronisches Zählgerät vorgesehen sein.
  • Im allgemeinen läßt sich das Meßergebnis bei Benutzung einer Ultrazentrifuge nur durch photographische Reihenaufnahmen praktisch auswerten. Dabei wird von konstantem Schwerefeld die Lage der Gradienten in bezug auf das Rotationszentrum oder einen anderen gegebenen Bezugswert photographiert und aus diesen Aufnahmen der interessierende Meßwert errechnet. Zur Automatisierung der Reihenaufnahmen wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß das Zeitlaufwerk während der Zeit des stationären Laufes des Rotors der Ultrazentrifuge über Relais eine selbsttätige photographische Einrichtung für Reihenaufnahmen der Anzeigegeräte steuert, wobei die Belichtungszeiten und -abstände voreinstellbar sind.
  • Mit Hilfe der Schaltungsanordnung nach der Erfindung gelingt es, den zur Speisung des Drehstrommotors in einem Röhrengenerator erzeugten und elektronisch verstärkten Drehstrom in bezug auf Frequenz, Spannung und Stromstärke in Abhängigkeit von der Zeit so zu steuern, daß das gewünschte Programm selbsttätig eingehalten wird. Mit Hilfe der Schaltanordnung können außerdem die erwähnten zusätzlichen Aufgaben durchgeführt werden. Die nach diesen Angaben gebaute Einrichtung zeichnet sich durch geringen Raumbedarf, Geräuschlosigkeit beim Betrieb, Erschütterungsfreiheit und Sicherheit infolge der Verriegelung und der Selbstabschaltung bei Störungen oder Unterbrechungen der Stromversorgung aus.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild der gesamten Schaltungsanordnung, Fig. 1 a ein Blockschaltbild mit weiteren Einzelheiten, Fig. 1 b ein Blockschaltbild für eine Fernmessung der Temperatur, Fig. 2 a ein Schaltbild einer Röhrengeneratoranordnung für Drehstrom, Fig. 2 b ein Schaltbild mehrerer Verstärkergruppen, Fig. 3 ein Schaltbild eines Doppeldiskriminators, Fig. 4 ein Schaltbild eines Steuergerätes für die Anordnung und Fig. 5 eine Ansicht der Schalttafel des Steuergerätes.
  • Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild mit einem Röhrengeneratorteil 1, der über Leiter X, Y, Z einen Drehstrom liefert, der in einer Treiberstufe 2 verstärkt und über eine Endstufe 3 einem Drehstrommotor 4 zugeführt wird, der zum Antrieb des Rotors einer Ultrazentrifuge vorgesehen ist. Mit Hilfe eines Steuergerätes 5, dem eine Einrichtung 6 mit einem Diskriminator beigeordnet ist, wird eine Programmsteuerung durchgeführt. Das Blockschaltbild zeigt ferner drei Netzgeräte I, 1I und 11I, die in an sich bekannter Weise alle erforderlichen Spannungen und Ströme liefern.
  • Fig. 1 a zeigt ein Blockschaltbild der wesentlichen Teile der Anordnung. Der Röhrengeneratorteil 1, der in Fig. 2 a ausführlich dargestellt ist, enthält zwei Röhrengeneratoren in Gestalt zweier Hochfrequenzoszillatoren 11 und 12, vorzugsweise Hartley-Oszülatoren. Der Oszillator 11 ist fest auf eine Frequenz von z. B. 100 kHz abgestimmt, während die Frequenz des Oszillators 12 einstellbar ist, und zwar mit Hilfe eines Kondensators 10, der von einem Drehfeldmotor M1 in einer weiter unten beschriebenen Weise verstellt wird. An den Oszillator 11 ist über einen Transformator 11' ein Phasenspaltungsnetzwerk 13 angeschlossen, welches drei um je 120° phasenverschobene Spannungen über Leitungen 13u, 13, und 13", den Steuergittern von drei Mischröhren 30, 31 und 32 zuführt. Die drei Mischröhren werden ferner am dritten Gitter mit der von dem Oszillator 12 gelieferten variablen Frequenz über Leitungen 12u, 12" und 12", gespeist. Die mittels des Drehkondensators 16 von 0 bis 1500 Hz einstellbare, in den Mischröhren erzeugte Differenzfrequenz wird nach Aussiebung drei Trioden 33, 34 und 35 zugeführt. Die zugehörigen drei Phasenleitungen sind mit U, V und W bezeichnet. In diesen Leitungen liegt ein Dreifachpotentiometer 80 (s. auch Fig. 4) mit den Widerständen 80u, 80, und 80, zur Regelung der drei Drohspannungen des Drehstromgenerators. Über die Anoden der Trioden 33, 34 und 35 wird eine von 0 bis 20 V einstellbare Drehspannung über die Leitungen X, Y und Z abgenommen und drei Kathodenverstärkern 36, 37 und 38 (Fig.2b) zugeführt. An diese sind drei Gegentaktschaltungen 39, 40 und 41 angeschlossen, die über Endpenthoden 42, 43 und 44 den Drehstrom zur Speisung des Drehstrommotors 4 liefern.
  • Das Steuergerät 5, dessen vollständige Schaltung in Fig. 3 dargestellt ist, enthält eine Einstellvorrichtung mit einem Drehfeldmotor M1 für mehrere Teile der Anordnung. Das Steuergerät enthält ferner einen in einem Zwischenfrequenzbereich mit etwa 470 kHz schwingenden Oszillator 45, der zwei unabhängig voneinander einstellbare Drehkondensatoren 14 und 15 enthält, deren halbe Kapazitätssumme der gewünschten Zwischenfrequenz entspricht. Der eine Kondensator 15 ist von Hand einstellbar, der andere Kondensator 14 wird vom Drahfeldmotor M 1 verstellt, der auch den Kondensator 16 des Oszillators 12 einstellt. Die vom Oszillator 45 gelieferte Zwischenfrequenz wird in zwei auf die Zwischenfrequenz abgestimmten Verstärkerstufen 46 und 47 verstärkt und einer Triode 49 zugeführt, wo sie mit einer 50-Hz-Wechselspannung moduliert wird. An diese Triode 49 ist eine Diskriminatorschaltung 24 angeschlossen, die eine 50-Hz-Wechselspannung liefert, deren Phasenlage von der Verstimmung abhängt. Dieser 50-Hz-Wechselspannung wird über ein Röhrenrelais 50 eine zweite 50-Hz-Wechselspannung überlagert. Die Phasenlage dieser zweiten Wechselspannung kann gleich oder entgegengesetzt gewählt werden wie die der Wechselspannung am Ausgang des Diskriminators 24. Die Summe oder Differenz dieser Wechselspannungen wird in einer Pentode 48 verstärkt und der Wicklung des Drehfeldmotors M 1 zugeführt. Die zweite zugeführte Wechselspannung wird durch das Röhrenrelais 50 dann. abgeschaltet, wenn die beiden Spannungen gegenphasig sind, d. h. gemäß der Diskriminatorspannungskurve nahe am Diskriminationspunkt, worauf die verbleibende Diskriminatorspannung die Scharfabstimmung auf den Diskriminationspunkt bewirkt und automatisch aufrechterhält. Wählt man mit dem Abstimmkondensator 15 von Hand eine beliebige Stellung vor, und wählt man die Phasenlage der zweiten zugeführten Wechselspannung so, daß bei ihrer Zuführung der Abstimmkondensator 14 durch den Drehfeldmotor M 1 auf den Abstimmpunkt hin bewegt wird, so schaltet die dann auftretende gegenphasige erste 50-Hz-Wechselspannung das Relais 50 und damit die zweite 50-Hz-Wechselspannung ab. Die an der Wicklung des Drehfeldmotors M1 noch verbleibende, vom Diskriminator 24 herrührende Wechselspannung übernimmt die Scharfabstimmung auf den Nulldurchgangspunkt des Diskriminators 24 und wirkt jeder Abweichung davon entgegen. Da der Kondensator 16 des Oszillators 12 ebenfalls von dem Drehfeldmotor M1 bewegt wird, kann jede mögliche Frequenz der Röhrengenetoren 11, 12 und damit jede gewünschte Drehzahl des Drehstrommotors 4 mit dem Drehkondensator 15 vorgewählt und selbsttätig konstant gehalten werden.
  • Ferner kann man dem Drehfeldmotor M 1 mit Hilfe eines Relais 19 eine 50-Hz-Wechselspannung solcher Phasenlage zuführen, daß sich der Motor M1 und mit ihm der Drehkondensator 14 auf den Diskriminationspunkt zu bewegt. Wenn man weiter dafür sorgt, daß die am Diskriminationspunkt auftretende Diskrirninatorspannung zu dieser zugeführten Wechselspannung gegenphasig ist, so daß das Relais 19 abfällt, so hat man damit die gewünschte Frequenz des Drehstromes erreicht, da der Kondensator 16 von dem Drehfeldmotor M1 eingestellt wird. Hierdurch wird die Drehzahl selbsttätig auf einem festen Wert gehalten.
  • Mit der beschriebenen Einrichtung sind im Steuergerät 5 weitere zusätzliche Einrichtungen verbunden und gekuppelt, um die Steuerung für die Ultrazentrifuge vollkommen selbsttätig automatisch zu machen. Das Relais 19 hat Kontaktsätze, welche in den Endlagen des Drehfeldmotors M 1 und in den Endlagen eines Synchronmotors M3 Hilfseinrichtungen betätigen, die ein Überschreiten der Grenzfrequenzen unmöglich machen, eine Inbetriebnahme der Einrichtung ohne Zeitvorwahl verhindern sowie beim Ablauf der vorgewählten Zeit die Frequenz und damit die Drehzahl des Motors 4 auf Null zurückzuführen. Ferner wird ein beim Erreichen des Diskriminationspunktes vom Relais 19 eingeschaltetes Sekundenzählwerk 21 bei jeder Drehzahländerung gestoppt und nach dem Rücklauf auf die Frequenz Null gelöscht. Weitere Kontaktsätze dienen zur selbsttätigen Betätigung einer nicht dargestellten Vakuumanlage, eines ebenfalls nicht dargestellten Kühlwasserkreislaufes sowie zum Öffnen und Schließen eines Schutzgehäuses in Gestalt eines Panzerschutzmantels für die schnell umlaufenden Maschinenteile, ferner zur Drehzahlbegrenzung bei geöffnetem Schutzgehäuse, zur Auslösung photographischer Aufnahmen in vorbestimmten Zeitintervallen sowie zur Abschaltung von Teilen oder der ganzen Einrichtung bei Störungen oder Versorgungsunterbrechung.
  • Das Steuergerät 5 enthält ferner eine Einrichtung zur laufenden Fernmessung der Rotortemperatur auf 1/l00 C genau; diese Einrichtung enthält eine Wechselstrommeßbrücke 52 (Fig.1 b), die einen am Rotor angeordneten temperaturabhängigen Widerstand sowie einen temperaturunabhängigen einstellbaren Widerstand enthält. Die Brückenschaltung ist über drei Verstärkerstufen 53, 54 und 55 mit einem Drehfeldmotor M2 verbunden, der ein die Brücke 52 abstimmendes Potentiometer im Sinne einer Nullpunkteinstellung der Brücke verstellt.
  • Das Steuergerät 5, dessen Schalttafel in Fig. 5 dargestellt ist, enthält darauf je ein Anzeigeinstrument 56 bis 59 für die Temperatur, für die Zeitvorwahl, für den Drehzahlistwert und für die Drehzahlvorwahl. Außerdem ist ein Bedienungsknopf des Kondensators 15 für die Drehzahlvorwahl und ein Bedienungsknopf 60 für die Zeitvorwahl vorgesehen. Auf der Schalttafel sind auch Anzeigeröhren 51 und 61 für die Diskriminatoren angeordnet. Ferner sind vier Kontrolllampen 62 bis 65 für Bereitschaft, Anlauf, Halten und Bremsen angeordnet. Das Sekundenzählwerk hat eine Ziffernanzeigevorrichtung 66. Ferner ist ein Schaltknopf 67 für die Entriegelung, ein Schaltknopf 68 für die Anschlüsse P, Q (Fig. 4), ein Schaltknopf 69 für die Umschaltung der Anzeigeröhre 51 auf den ersten oder zweiten Diskriminator und ein Schaltknopf 70 für die Anzeigeröhre 61 auf je zwei Drehstromphasen vorgesehen. Ein Druckkontakt 71 betätigt einen von Hand zu betätigenden Schalter 18 (Fig.1 a).
  • Die Verstärkerstufen 2 und 3 sind in Fig. 2 b nur einphasig dargestellt, in Wirklichkeit aber dreiphasig ausgeführt, wobei die drei Phasen sich völlig gleichen. Sowohl die Treiberstufen 2 mit Röhren 72, 73 und 74 als auch die Endstufen 3 mit Röhren 75, 76 sind in Gegentaktschaltung ausgeführt. Die vom Röhrengenerator 1 gelieferte Spannung auf Leitung X bzw. Y und Z wird über eine Kathodenverstärkerstufe (rechte Hälfte der Doppelröhre 72) der Gegentakttreiberstufe mit den Röhren 73 und 74 zugeführt und von dieser transformatorisch auf die ebenfalls in Gegentakt geschalteten Leistungstetroden 75, 76 übertragen. Die drei um 120° in der Phase verschobenen Ströme der letzten Stufe werden über drei Abwärtstransformatoren entnommen und über eine Stern- oder Dreieckschaltung dem Motor 4 der Fig. 1 zugeführt.
  • Der Doppeldiskrirninator der Fig. 3 enthält die zwei Phasendiskriminatoren 24 und 22, von denen der erste eine Wicklung des Drehfeldmotors M 1 und der zweite eine Wicklung des Drehfeldmotors M2 speist. In der Figur ist ein abstimmbarer Hartley-Oszillator 45 dargestellt, der mit einer Röhre EC 92 bestückt sein kann. Es folgen die beiden Verstärkerstufen 46 und 47 mit je einer Röhre EF 89. Dem Diskriminatorfilter ist eine Triode 49 (ECL 80) vorgeschaltet.
  • Der zweite Diskriminator 22 dient zur fortlaufenden Messung und Anzeige eines Temperaturbereiches, der durch die Veränderung eines temperaturabhängigen Widerstandes 52 aufgenommen wird. Dieser Widerstand liegt in einer 6,3-V-Wechselstrom-Meßbrücke. Die Verstärkerstufen 53, 54 und 55 sind vorzugsweise mit Röhren ECL 92, ECL 80 und ECL 80 bestückt, wodurch eine 9000fache Verstärkung erzielt werden kann. Da im Brückennullpunkt eine Phasenumkehr erfolgt, bewirken beliebige Temperaturänderungen entsprechende Bewegungen des Motors M2 und des damit gekoppelten Potentiometers.
  • Die Schaltung der Fig.4 zeigt im einzelnen die Schaltung der Motoren M1 und M2 sowie die Schaltungen, die zur Sicherung des Betriebes vorgesehen sind.
  • Das Arbeiten der Diskriminatoren wird durch die Anzeigeröhre 51 angezeigt, deren Leuchtflächen bei Nulldurchgang am kleinsten sind. Eine weitere Anzeigeröhre 61 erlaubt es, die Aussteuerung jeweils zweier Drehstromphasen zu kontrollieren und zu vergleichen. Die Aussteuerung der drei Drehstromphasen ist mittels eines dreifachen Potentiometers 80 von Hand einstellbar, kann aber auch selbsttätig den Betriebsbedingungen mit Hilfe von Kondensatorgruppen angepaßt werden.
  • Eine zweite, in zwei entgegengesetzten Phasenlagen verfügbare Wechselspannung von 50 Hz wird dem Ansehluß C in Fig. 3 und 4 über ein elektromagnetisches Relais 19 (Fig. 4, oben) zugeführt, und zwar derart, daß nach Vorwahl der Phasenlage durch Betätigen des Schalters 18 die zugeordnete vertikale Spule den Relaisanker anzieht und die horizontale Spule ihn hält. Seine Abschaltung erfolgt durch das Auftreten der gegenphasigen, Spannung des Diskriminators 24, wodurch die horizontale Spule stromlos wird und das Relais in seine gezeigte Mittellage zurückfällt.
  • In Fig. 4 ist auch die Schaltung und Ausbildung des Endschalters 20 mit einer Nockenscheibe zu sehen. Der Endschalter verhindert durch eine entsprechende Kontaktgebung, die ein Zurückfallen des Relais 19 in die Mittelstellung bewirkt, das überschreiten der Grenzfrequenzen von 0 bzw. 1500 Hz. Die Nockenscheibe macht das überschreiten einer einstellbaren niedrigen Frequenz bzw. Drehzahl für den Fall unmöglich, daß das Schutzgehäuse des Motors 4 nicht geschlossen und die Vakuumanlage nicht in Betrieb ist. Hierzu dienen die Schalter 81 und 82. Ein weiterer Sicherheitsschalter 83 sperrt den Betrieb bei Kühlwasserausfall. Der Motor 85 (M5 in Fig. 4) dient zur Löschung des Sekundenzählwerkes 66 in Fig. 5.
  • Die Bedienung der mit der beschriebenen Schaltung ausgerüsteten Anlage beschränkt sich auf die Vorwahl der Drehzahl mittels des Knopfes des Kondensators 15 und der Versuchszeit mittels der Scheibe 60, die über eine Rutschkupplung mit dem Synchronmotor M 3 verbunden ist, die die Scheibe dann in ihre Ausgangsstellung zurückführt, wenn der Programmablauf durch eine Kontaktgebung am Schalter 71 eingeleitet und die vorgewählte Drehzahl erreicht worden ist. Mit dem Drehzahlvorwahlknopf des Kondensators 15 kann über eine weitere Rutschkupplung ein Drehsinnvorwahlschalter verbunden sein. Fehlt dieser, so sind an Stelle des Druckkontaktes 71 zwei getrennte Druckkontakte für »Hochfahren« und »Bremsen« erforderlich.
  • Liegt die Anlage an Spannung, so zeigt das Aufleuchten der Kontrollampe 62 die Betriebsbereitschaft an. Nach Vorwählen der Drehzahl mittels des Kondensators 15 und der Versuchszeit mittels der Scheibe 60 wird durch eine Kontaktgebung das Relais 19 sinngemäß betätigt, das dann durch den Strom in seiner mittleren Spule so lange in der Anschlagstellung verbleibt, bis der Diskriminator 24 bei Erreichen der gewünschten Drehzahl oder einer der Endschalter diesen Strom und damit auch den Lauf des Drehfeldmotors M1 unterbricht. Während dieser Zeit bleibt der Synchronmotor M3 stromlos, während der Drehsinn des Motors M1 durch das Aufleuchten der Kontrollampe 63 (»Hochfahren«) oder der Lampe 65 (»Bremsen«) angezeigt wird. Das bei Erreichen der vorgewählten Drehzahl oder einer Endlage erfolgende Abfallen des Relais 19 in seine Mittelstellung bewirkt: 1. Konstanthaltung der erreichten Drehzahl mit Hilfe des Diskriminators 24, 2. Ingangsetzung des Synchronmotors M3 und Zeitablauf gemäß Vorwahl, 3. Ingangsetzung des von einem Synohronmtor M4 angetriebenen Sekundenzählwerkes mit der Ziffernanzeigevorrichtung 66 und 4. Löschen der Kontrollampen 63 und 65 und Aufleuchten der Kontrollampe 64, die das Erreichen und Halten der vorgewählten Drehzahl anzeigt.
  • Sind auf diese Weise Frequenz und Drehzahl Null erreicht, so bewirken die mit dem Drehfeldmotor M 1 gekuppelten Kontakte: 1. das Abfallen des Relais 19 in seine Mittelstellung und damit das Anhalten des Drehfeldmotors M 1, 2. Abschalten des Motors 85 (M5), 3. Löschen der Kontrollampe 65 und 4. das öffnen der Magnetrelais I und II.
  • Damit ist der Anfangszustand wieder hergestellt.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Betrieb einer durch einen asynchronen Drehstrommotor angetriebenen Ultrazentrifuge mit mindestens einem Röhrengenerator mit Phasenspaltungsnetzwerk zur Erzeugung des Drehstromes sowie mit einer Programmsteuerung für das Anfahren, die Einhaltung der gewünschten Drehzahlen und das Abbremsen der Zentrifuge, und mit einer Vakuumanlage und Temperaturregelung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallel geschaltete Röhrengeneratoren (11, 12) vorgesehen sind, von denen der eine (Il) eine feste und der andere (12) eine variable Frequenzeinstellung aufweist, von deren Ausgängen als Differenzfrequenz ein Einphasenwechselstrom einstellbarer Frequenz abgenommen und über das Phasenspaltungsnetzwerk (13) in Drehstrom umgewandelt und verstärkt dem Drehstrommotor (4) zugeführt wird, daß für die Programmsteuerung eine Einstellvorrichtung mit einem Phasendiskriminator (24) mit dem variablen Röhrengenerator (12) derart verbunden ist, daß je ein einstellbarer Kondensator (16) des Röhrengenerators und ein einstellbarer Kondensator (14) eines Oszillators (45) der Einstellvorrichtung mittels eines Drehfeldmotors (M1) verstellbar sind, wobei der Diskriminationspunkt auf Grund der Einstellung eines von Hand bedienbaren Kondensators (15) des Oszillators (45) gemäß der Beziehung der Kapazitäten (C1, C2) des motorisch einstellbaren Kondensators (14) des Oszillators (45) der Einstellvorrichtung und des von Hand bedienbaren Abstimmkondensators (15) gegeben ist und wobei der mit dem ersten Kondensator (14) mechanisch gekuppelte Kondensator (16) die Differenzfrequenz der beiden Röhrengeneratoren (11 und 12) und dadurch die Drehzahl des Drehstrommotors (4) bestimmt, daß ferner ein von Hand betätigbarer Schalter (18) vorgesehen ist, dessen Betätigung nach vorgenommener Einstellung des Abstimmkondensators (15) dem Drehfeldmotor (M1) eine Spannung mit einer Phasenlage zu- führt, die ihn in Richtung auf den Diskriminationspunkt zu in Bewegung setzt, bis eine im Diskriminationspunkt auftretende Gegenspannung ein Relais (19) zum Abfallen bringt und den Drehfeldmotor (M1) stillsetzt, der dann nur bei Auftreten einer Diskriminatorspannung anspricht und auf diese Weise die durch die Einstellung des vom Drehfeldmotor verstellbaren Kondensators des Röhrengenerators bestimmte Frequenz und damit die Drehzahl des Drehstrommotors (4) konstant hält, daß ferner ein einstellbares Zeitlaufwerk (17) vorgesehen ist, das nach Ablauf der eingestellten Zeit seinerseits dem Phasendiskriminator (24) zur Durchführung des Bremsvorganges eine Zusatzspannung mit solcher Phase zuführt, daß der Drehfeldmotor (M1) zurückläuft, bis er durch einen Endschalter (20) bei Erreichen der Frequenz Null des Röhrengenerators stillsteht, und daß der Phasendiskriminator (24) bei Erreichen des Diskriminationspunktes über den Drehfeldmotor (M1) und das Relais (19) ein Sekundenzählwerk (21) einschaltet, das nach Ablauf eines Zeitlaufwerkes (17) ebenfalls mittels des Relais (19) gestoppt und bei Stillstand des Dreh-Strommotors (4) mittels eines Endkontaktes abgeschaltet wird.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendiskriminator (24) in Abhängigkeit von seiner Übersteuerung relativ zum Diskriminationspunkt über Verstärkerstufen (2, 3) die Stärke des dem Drehstrommotor (4) zugeführten Stromes derart steueri, daß er die Stromstärke nach Erreichen des Diskriminationspunktes ein erstes Mal und nach Ablauf des Zeitlaufwerkes (17) beim Einleiten des Bremsvorganges ein weiteres Mal vermindert.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, von dem ersten Phasendiskriminator (24) unabhängiger Phasendiskriminator (22), der einen Drehfeldmotor (23) enthält und von einer von der Rotortemperatur der Zentrifuge beeinflußten Brückenschaltung gesteuert ist, die Rotortemperatur laufend zur Anzeige bringt und zugleich einen Kühlwasserumlauf zur selbsttätigen. Temperaturregelung nach Maßgabe der Einstellung eines veränderbaren Brückenwiderstandes mittels des Relais (19) ein- und ausschaltet.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über zusätzliche elektromagnetische Relais selbsttätig eine Vakuumanlage eingeschaltet und, von dem Zeitlaufwerk (17) nach dessen Ablauf betätigt, abgeschaltet wird.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie elektrische Verriegelungen aufweist, die den Anlauf der Zentrifuge sperren, solange die Kühlwasserkreisläufe außer Funktion, die Vorwahleinstellungen nicht getroffen und der Panzerschutzmantel der Zentrifuge geöffnet sind.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur unabhängigen Drehzahlmessung ein vom Zeitlaufwerk (17) einschaltbares elektronisches Zählgerät vorgesehen ist.
  7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitlaufwerk (17) während der Zeit des stationären Laufes des Rotors der Ultrazentrifuge über Relais eine selbsttätige photographische Einrichtung für Reihenaufnahmen der Anzeigegeräte steuert, wobei die Belichtungszeiten und -abstände voreinstellbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 882114; deutsche Auslegeschrift Nr. 1011981; deutsche Auslegeschrift N 9089 VIII b / 21c (bekanntgemacht am 18. 10. 1956); österreichische Patentschrift Nr. 183 485; USA.-Patentschrift Nr. 2 631264; Martin Kulp, »Elektronenröhren und ihre Schaltungen«, Göttingen, 1951, S. 190.
DES62689A 1958-06-19 1959-04-22 Schaltungsanordnung zum selbsttaetigen Betrieb einer durch einen asynchronen Drehstrommotor angetriebenen Ultrazentrifuge Pending DE1158160B (de)

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CH1158160X 1958-06-19

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DES62689A Pending DE1158160B (de) 1958-06-19 1959-04-22 Schaltungsanordnung zum selbsttaetigen Betrieb einer durch einen asynchronen Drehstrommotor angetriebenen Ultrazentrifuge

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Cited By (1)

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