-
Elektrischer Regler für einen Einphasen-Repulsionsmotor Es ist ein
elektrischer Regler für einen Repulsionsmotor bekannt, in dessen Ankerstromkreis
ein durch eine gittergesteuerte Röhrenanordnung steuerbarer veränderlicher Widerstand
liegt. Ein mit dem Repulsionsmotor gekuppelter Tachometerdvnamo beeinflußt den Eingangskreis
der Röhrenanordnung.
-
Auch die Erfindung bezieht sich auf einen derartigen elektrischen
Regler. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Ankerstromkreis, insbesondere
über einen Transformator, eine gasgefüllte Röhre in Reihe geschaltet ist, deren
Gitter eine netzfrequenteWechselspannung und eine von der Tachometermaschine stammende
Gleichspannung zugeführt wird, die in Abhängigkeit von ihrer Größe denjenigen Zeitpunkt
der positiven Halbwelle der Anodenspannung beeinflußt, an welchem die Röhre zündet.
-
Im Gegensatz hierzu handelt es sich bei der Röhrenanordnung des bekannten
elektrischen Reglers um Vakuumröhren, welche eine Gleichstromvormagnetisierung der
den veränderlichen Widerstand bildenden Wicklung mittels einer Gleichstromspule
steuern und auf diese Weise den regelbaren Widerstand im Ankerstromkreis des Motors
nach Bedarf verändern.
-
Der durch die Erfindung der bekannten Anordnung gegenüber erzielte
Fortschritt liegt in einer wesentlichen Vereinfachung der Schaltung und in einer
größeren Steilheit der Regelkennlinie. Denn an die Stelle mehrerer Vakuumröhren
tritt eine einzige gasgefüllte Röhre, und eine sehr geringe
Geschwindigkeitsänderung
ergibt eine sehr enhehliche Beeinflussung des Anodenstromes und mithin eine sehr
hohe Regelempfindlfichkeit.
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
wiedergegeben. In diesen zeigt Fig. i ein Schaltschema des elektrischen Reglers,
Fig. 2 Kennlinien des Anodenstromes und der Gitterspannung der gasgefüllten Röhre
und Fig. 3 Kennlinien des mit dem Regler versehenen Repulsionsmotors. '-Die Feldwicklung
9 des Repulsionsmotors ist an das Wechselstromnetz i i angeschlossen. Der in der!
Wicklungen des Ankers io induzierte Strom verläuft durch die Bürsten 12 und durch
eine mit diesen in Reihe geschaltete Eingangswicklung eines Transformators 13. Die
an dieser Eingangswicklung entstehende Spannung hat dieselbe Frequenz wie die Netzspannung,
unabhängig -von der Geschwindigkeit des Motors. Die Phase dieser Wechselspannung
steht in einer bestimmten Beziehung zur Phase der Netzspannung.
-
Die Ausgangswicklung des Transformators ist in Reihe mit einer gasgefüllten
Röhre 14 geschaltet, die eine Anode 15, ein Gitter ig und eine Kathode 2o hat. Durch
die nachstehend beschriebene Regelung der Gitterspannung des Gitters ig wird der
Zündpunkt der Röhre bestimmt, und dadurch wird der Mittelwert des durch die Röhre
fließenden Stromes und somit auch die Stärke des durch den Anker io fließenden Stromes
und das davon abhängige Drehmoment des Motors geregelt.
-
Der Gitterstromkreis der Röhre 14 besteht aus dem Gitter ig, einer
Leitung 22, einem Widerstand 21, einer Leitung 23, einem Potentiometerwiderstand
24, einer Leitung 25, einem Potentiometer 26 und Leitungen 27 und 28, die zur Kathode
2o führen und damit den Gitterstromkreis schließen. Im Widerstand 21 wird mit Hilfe
eines Tachometergenerators 16, 17 ein Spannungsabfall erzeugt, der von der jeweiligen
minutlichen Drehzahl des zu regelnden Motors 9, io abhängt. Der Tachometergenerator
erzeugt einen Wechselstrom: Sein Anker 16 besteht aus einem Magneten mit abwechselnden
Polen und ist mit dem Anker io des zu regelnden Repulsionsmotors gekuppelt. Die
Feldwicklung i8 des Ständers 17 der Tachometermaschine liefert also eine Wechselspannung,
die von der zu regelnden Geschwindigkeit des Repulsionsmotors abhängt.
-
Die Feldwicklung 18 ist in der Mitte bei 33 angezapft. Sie liegt mit
ihren Enden an Potentiometerwiderständen 29 und 3o, die in Reihe geschaltet sind
und deren Verbindungsstelle mit der Anzapfstelle 33 verbunden ist. Die Gleitschieber
31 und 32 der beiden Potentiometerwiderstände 29 und 30 sind mechanisch gekuppelt,
so daß die Spannungen zwischen den beiden Potentiometerschiebern und dem Anzapfpunkt
33 gleichbleiben. Die von -den Potentiometerwiderständen durch die Schieber 34 32
abgegriffenen Spannungen sind durch Leitungen 34 35 an die Anoden 37 und 38 einer
Gleichrichterröhre angelegt, deren Kathode 39a- durch eine Ausgangswicklung 39 eines
Netztransformators beheizt wird. Der Stromkreis des Gleichrichters verläuft wie
folgt: Kathode 39a, mittlerer Anzapfpunkt 4o der Transformatorwicklung 39, Leitung
41, Schieber eines Potentiometers 42, unterer Abschnitt dieses Potentiometers, Leitung
23, Widerstand 2i und Leitung 36 zurück zum Anzapfpunkt 33 der Wicklung 18. Infolgedessen
erzeugt die Tachometermaschine einen den Widerstand 21 durchfließenden Gleichstrom,
welcher sich mit der zu regelnden Geschwindigkeit des Repulsionsmotors ändert. Dieser
Gleichstrom wird durch einen zum Widerstand 21 parallel geschalteten Kondensator
geglättet. Da der Widerstand 21 gleichzeitig im Gitterstromkreis liegt, beeinflußt
der in ihm entstehende Spannungsabfall die Gitterspannung.
-
Parallel zum Potentiometer 42 ist eine Gleichstromquelle 43 geschaltet.
Infolgedessen entsteht zwischen den Leitungen 41 und 23 eine einstellbare Gleichstromspannung,
die dem Spannungsabfall im Widerstand 21 entgegenwirkt. Das Potentiometer 42 bildet
den Sollwertgeber, mit dessen Hilfe man die- Solldrehzahl des Repulsionsmotors einstellen
kann. Die Regelwirkung tritt ein, wenn der von der Regelgröße, d. h. der Drehzahl
des Repulsionsmotors, abhängige Spannungsabfall im Widerstand 29, 30 größer
wird als die durch den Sollwertgeber 42 eingestellte Vorspannung.
-
Am Potentiometer 24 liegt eine Wechselspannung; denn das Potentiometer
24 ist mit einerAusgangswicklung 44 des Netztransformators in Reihe in einem Stromkreis
geschaltet, in welchem außerdem ein Kondensator 45 und ein Phasenschieber 46 eingeschaltet
sind. Daher entsteht am Potentiometer 24 ein Spannungsabfall, welcher eine Wechselspannung
von Netzfrequenz von einstellbarer Phase darstellt. Ein beliebiger Anteil dieser
Spannung kann durch Einstellen des Schiebers des Potentiometers 24 dem Gitter ig
aufgedrückt werden. Das ebenfalls im Gitterkreis liegende Potentiometer 26 wird
durch eine Gleichstromquelle 47 gespeist. In ihm entsteht daher ein Gleichstromspannungsabfall
einstellbarer Größe. Mithin setzt sich die Spannung des Gitters ig aus folgenden
Anteilen zusammen: i. Der Gleichspannungsabfall im Widerstand 21, welcher dem Regelunterschied
verhältnisgleich ist, d. h. dem Unterschied zwischen der Ist-Drehzahl des Repulsionsmotors
9, io und der durch den Sollwertgeber 41, 42 eingestellten Soll-Drehzahl. Läuft
der Repulsionsmotor mit der Soll-Drehzahl, so fließt kein Strom durch den Gleichrichter
37, 38, 39, und die Tachometermaschine erzeugt daher keinen Spannungsabfall im Widerstand
21.
-
2. Der Gleichspannungsabfall im Widerstand 26, der sich demjenigen
im Widerstand 21 überlagert. 3. Der Wechselspannungsabfall im Potentiometerwiderstand
24, welcher ebenso wie die an Anode 15 und Kathode 2o liegende Spannung Netzfrequenz
hat, aber durch den Phasenschieber 46 dieser Spannung gegenüber phasenverschoben
eingestellt werden kann.
-
Die Fig. 2 und 3 zeigen die Wirkung des Reglers. In Fig. 2 gibt die
Kurve 5o die Wechselspanneng
wieder, welche in der Ausgangswicklung
des Transformators 13 erzeugt wird und an der Anode 15 und der Kathode
2o liegt. Der durch die Röhre fließende Strom hängt bekanntlich davon ab, in welchem
Zeitpunkt der ,positiven Spannungshalbwelle die Röhre zündet. Dieser Zündpunkt wird
durch den Verlauf der Gitterspannung bestimmt. Die Röhre zündet nämlich, wenn diese
Gitterspannung einen Wert erreicht, der durch die gestrichelte Kurve 5 i bezeichnet
ist.
-
In Fig. 2 sind die drei oben bezeichneten, einander überlagerten Anteile
der Gitterspannung mit 21, 26 und 24 bezeicihnet, entsprechend den im Gitterkreis
liegenden Potentiometerwiderständen 21, 26 und 24, in denen sie erzeugt werden.
Man erkennt, daß, wenn die Spannung 26 auf den in Fig.2 vorausgesetzten positiven
Wert eingestellt ist und wenn der Repulsionsmotor mit der Soll-Drehzahl umläuft,
so daß die Spannung 21 gleich Null ist, die Gitterspannung den durch die Kurve 52
bezeichneten Verlauf nimmt. Die Röhre zündet dann im Punkt a der positiven Halbwelle;
d. h. im Schnittpunkt der Kurven 51 und 52. Läuft aber der Repulsionsmotor mit höherer
Drehzahl als mit der durch den Sollwertgeber 41, 42 eingestellten Drehzahl, so wird
die durch die Kurve 52 dargestellte Gitterspannung infolge Überlagerung der Spannung
21 bis auf die Kurve 53 abgesenkt, welche die Kurve 51 im Punkt b schneidet. Mithin
zündet die Röhre erst im Punkt b der Halbwelle.
-
Man kann nun die Spannung 26 hinsichtlich ihrer Größe und die Spannung
24 hinsichtlich ihrer Größe und Phase so .einstellen, daß sich der Zündpunkt in
Abhängigkeit von der Regelspannung 21 praktisch über die ganze positive Halbwelle
verschiebt.
-
Fig. 3 zeigt das Ergebnis dieser Regelung. Sie gibt Kennlinien wieder,
welche die minutliche Drehzahl des Repulsionsmotors in Abhängigkeit vom Drehmoment
zeigen: Die Kurvenschar T1 ergibt sich bei einer Einstellung der Potentiometer 26
und 24, derzufolge im Soll-Zustand (Spannung 21 gleich Null) der Zündpunkt a bei
Beginn der positiven Halbwelle der durch die Kurve 5o dargestellten Anodenspannung
liegt. Die einzelnen Kurven der Kurvenschar T1 unterscheiden sich durch die Soll-Drehzahl,
d. h. durch die Einstellung des Sollwertgebers 4, 42.
-
Die Kurvenschar T2 ergibt sich bei einer anderen Einstellung der Potentiometer
24 und 26, und zwar etwa bei derjenigen, auf welche sich die Fig. 2 bezieht. Bei
dieser Einstellung erfolgt im Soll-Zustand die Zündung der Röhre etwas später, etwa
so, wie es Fig. 2 zeigt.
-
Bezeichnend für die Auswirkung der beschriebenen Schaltung ist der
steile Verlauf der Kennlinien in ihrem abfallenden Bereich. Dieser steile Verlauf
wirkt sich dahin aus, daß, wenn sich die Belastung,des Motors ändert, die Ist-Drehzahl
nur eine geringfügige Änderung gegenüber der Soll-Drehzahl erfährt, die auf S1,
S2, S3 . . . oder SS eingestellt werden kann. Ferner ist aus Fig. 3 ersichtlich,
daß die durch den Sollwertgeber eingestellte Soll-Drehzahl sich nicht oder nicht
wesentlich ändert, wenn die Potentiometer 25 und 26 in dem Bereich zwischen T1 und
T2 verstellt werden. Eine Ausnahme hiervon macht nur die höchste Drehzahl S5. Diese
verschiebt sich etwas, wenn man durch Verstellung der Potentiometer 24 und 26 vom
Zustand T2 auf den Zustand T1 übergeht; dann nämlich wächst die Soll-Drehzahl von
S5 bis auf den Wert S6, sofern die Belastung des Motors sich in Abhängigkeit von
der Drehzahl im Sinne der Kurve 5,4 ändert.