Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Drehzahl von Gleichstrommotoren mittelst gittergesteuerter Entladungsgefässe. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Drehzahl von Gleichstrom motoren, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Drehzahl innerhalb eines sehr grossen Bereiches beliebig eingestellt -werden kann.
Dieses letztere ist beispielsweise für Bühnen beleuchtungsanlagen von besonderer Bedeu- tuna-. Es ist in solchen Anlagen häufig not wendig, die für eine vollständige Verdunke lung geforderte Zeit zwischen einer Dauer von drei Sekunden bis zu einer Dauer von drei Minuten zu verändern, das bedeutet, dass der Motor zum Antrieb des Hauptschalters mit Geschwindigkeiten laufen muss, die sich wie<B>60 : 1</B> verhalten.
<B>In</B> der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel der Einrichtung gemäss der Erfin dung veranschaulicht, bei welchem der Ho- tor den HauptscUalter einer Theaterbeleuch tungsanlage betätigt.
In der Abb. <B>1</B> bedeutet<B>1</B> den Motor, 2 den Hauptverdunkelungssehalter und<B>3</B> ein Reduktionsgetriebe zwischen dem Motor und dem Schalter.
Der Motor<B>1</B> ist ein Gleichstrommotor und enthält einen Anker 4 und eine ge trennte Erregerwicklung<B>5.</B> Der Motor ist so ausgelegt, dass eine höhere als normale Spannung seinem Anker ohne Schaden zu- fyeführt werden kann. Dem Anker 4 wird Gleichstrom von einer passenden Wechsel- stromquelle mittelst der gittergesteuerten Entlaclungsgefässe <B>6</B> und<B>7</B> zugeführt, die über einen Transformator<B>8</B> von einem Mehr- phasensystem <B>9</B> gespeist werden.
In ähn licher Weise erhält die Feldwieklung <B>5</B> mit- telst der Entladungsgefässe<B>10</B> und<B>11</B> und des Transformators<B>12</B> Wechselstrom aus dem Netz<B>9.</B>
Die Entladungsgefässe<B>6</B> und<B>7</B> sind vor zugsweise Dreielektrodenröhren mit<B>je</B> einer Anode, Gitter und Kathode. Entsprechendes fl auch für die Entladungsgefässe <B>10</B> <I>P</I><B>'</B> t n und<B>11.</B> Obwohl jede passende Entladungsröhre verwendet werden kann, sollen doch vorzugs weise Dreielektrodenröhren verwendet wer den, die ein ionisierbares Medium, beispiels weise Quecksilberdampf, enthalten.
Die Gefässe<B>6</B> und<B>7</B> sind in Vollwe- Gleichrichterschaltung angeordnet. Die Ano den sind an die entgegengesetzten Enden der Sekundärwicklung des Transformators<B>8</B> an geschlossen, dessen Primärwicklung von einer Phase des Mehrphasennetzes <B>9</B> gespeist wird. Die Heizung der Glühkathoden erfolgt durch die Sekundärwicklungeines Heiztrans formators<B>13,</B> dessen Primärwicklung eben falls von einer Phase des Mehrphasen- systems <B>9</B> gespeist wird.
Die Gitter sind an entgegengesetzte Enden der Sekundgrwick- lung eines Gittertransformators 14 ange- in <B>im</B> schlossen, dessen Primärwicklung an einen Phasenschieber bezw. -wandler <B>15</B> angeschlos sen ist, welcher vom Mehrphasennetz <B>9</B> ge speist wird.
Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, dienen die Entladungsgefässe<B>10</B> und<B>11</B> in ähnlicher Weise, -wie eben bei den Ent ladungsgefässen<B>6</B> und-7 beschrieben ist, dazu, der Feldwieklung <B>5</B> einen gleichgerichteten Strom zuzuführen, deren Enden an den Aus gangskreis dieses Vüllweggleichrichters an- ge schlossen sind, das heisst die Feldwicklung ist einerseits an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Transformators<B>12</B> und anderseits an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Heiztransformators <B>26</B> angeschlossen.
Wie vorher erwähnt ist, wird der Anker 4 des Motors durch die Entlaclungsgefässe <B>6</B> und<B>7</B> gespeist, das heisst der Anker ist so wohl an die Mittelanzapfung der Sekundär- wic-klung des Transformators<B>8,</B> als auch an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Ileiztrans±Grmators <B>13</B> angeschlossen.
Die Grösse des im Ausgangskreis der Entladungsgefässe fliessenden Stromes kann geändert werden durch Veränderung der Phasendifferenz zwischen der Anodenwech selspannung und der Gitterwechselspannung. Hierfür dient ein Phasenschieber<B>15,</B> der zwischen die Gitterkreise der Gefässe<B>6</B> und<B>7</B> und das Wechselstromnetz<B>9</B> eingeschaltet ist. Der Pliasenschieber <B>15</B> enthält einen Ständer <B>16,</B> der als Mehrphasenwicklung ausgeführt ist, und einen Läufer<B>17</B> mit einer Ein- phasenwicklung. Der Ständer ist an das Wechselstromnetz <B>9</B> und der Läufer an die Primärwicklung des Gittertransformators 14 angeschlossen.
Wenn der Phasenschieber vom Mehr- phasenstrom erregt wird, so wird ein Dreh feld erzeugt, welches mittelst der Wicklung <B>17</B> den Gitterkreisen eine Spannung zuführt. Die Phase der den Gittern zugeführten Spannung kann in bezug auf die Anoden spannung geändert werden, indem man die Stellung des Läufers zum Ständer ändert.
Ein Phasenschieber<B>18,</B> der im übrigen -ähnlich dem Phasenschieber<B>15</B> ist, ist zwi- scheu das Mehrphasennetz <B>9</B> und die Gitter kreise der Gefässe<B>10</B> und<B>11</B> eingeschaltet. Die Gitter werden durch die Sekundärwick lung eines Transformators<B>19</B> gespeist, des sen Primärwicklun- an den Phmenschieber <B>18</B> angeschlossen ist. Durch Änderung der Phasenlage der Gitterspannung gegen die Anodenspannung wird in gleicher Weise der der Feldwicklung 14 zugeführte Strom ge ändert. Die Zahnräder 20 und 21 sind auf der Welle der Läufer von<B>15</B> bezw. <B>18</B> befestigt.
Ein Hauptsteuersystem ist in der Zeichnung durch einen bandbetätigten Knopf 22 sche- matiseli dargestellt, der auf einer Welle<B>23</B> montiert ist. Die Zahnsegmente 24 und<B>25</B> sitzen auf der Welle<B>23</B> und bewegen die Zahnräder 20 und 21 abwechselnd und in vorbestimmter Reihenfolge<B>je</B> na-eh der Siel- lung bezw. Bewegung des Knopfes 22.
Die Grösse und die Winkelbeziehung der Zahnsegmente 24 und<B>25</B> auf der Welle<B>23</B> werden so gewählt, dass, wenn der Knopf 22 (regen den Uhrzeigersinn gedreht wird, der Läufer<B>17</B> des Phasenschiebers<B>15</B> einen Winkel von annähernd<B>50 '</B> gedreht wird. Darauf wird das Zahnsegment 24 von Zahn rad 20 entkuppelt und das Zalinsegment <B>25</B> mit dem Zahnrad 21 beginnt, den Läufer des Phasenschiebers<B>18</B> um einen Winkel von etwa<B>85 '</B> zu drehen.
Hierauf wird das Zahn segment<B>25</B> von dem Zahnrad 21 entkuppelt und das Segment 24 wird von neuem das Zahnrad 20 und damit den Läufer<B>17</B> um einen Winkel von annähernd<B>55 '</B> drehen und damit den Vorgang beenden.
Zu Anfang wird die Phasenbeziehung zwischen den-Wicklungen <B>16</B> und<B>17</B> des Phasenschiebers<B>15</B> so gewählt, dass die Ent ladungsgefässe<B>6</B> und<B>7</B> keinen-Stroin fü'hren, während die Phasenbeziehung zwischen Ständer und Läufer des Phasenschiebers<B>18</B> anfänglich so gewählt wird, dass die Ent ladungsgefässe<B>10</B> und<B>11</B> ihren grössten Strom der FQldwicklung 14 zuführen.
Die Wirkungsweise der Einrichtung mit den eben beschriebenen Stellungsmöglichkei ten ist folgendermassen: Der Hauptsteuer- knopf <B>60</B> wird gegen den Uhrzeigersinn ge- zn <B>en</B> dreht, verändert so die Phasenbeziehung zwischen den Wicklunoen <B>16</B> und<B>17</B> und dadurch die Phasenbeziellung zwischen den Gitter- und Anodenspannungen der Gefässe<B>6</B> und<B>7</B> in solcher Weise, dass Strom durch den Anker 4 des Motors<B>1</B> fliesst.
Während des durch den handbetätigten Knopf 22 erfolgen- C den Drehens des Läufers<B>17</B> um etwa<B>50</B> wird der Ankerstroin stark steigen, bis zum normalen vollen Wert und der Motor<B>1</B> wird mit einer Geschwindigkeit laufen, die dem Punkt a auf der Kurve<B>27</B> der Abb. 2 ent spricht, Die Kurve<B>27</B> gibt an die Umdre hungen pro 'Minute als Ordinate und die Winkeldrellung des Hauptsteuerknopfes 22- als Abszisse.
Wenn die Geschwindigkeit den durch den Punkt a gekennzeichneten Wert erreiclit hat, wird das Zahnsegnient 24 ent- kuppelt, und das Zahnsegment 25 wird mit dem Zahnrad 21 gekuppelt.
Wird der Knopf 22 weiter gedreht, so wird auch der Läufer des Phasenschiebers<B>18</B> gedreht werden, und zwar wird er die Phasenlage zwischen den Anodenspannungen und Gitterspannungep der Gefässe<B>10</B> und<B>11</B> derart ändern, dass die Geschwindigkeit des Motors weiterhin steigt bis zu einem 'VVert auf der Geschwindigkeits kurve<B>27,</B> der durch. den Punkt,<B>b</B> gekenn- zeichnet ist. 'Während der Zeit, während der das Zahnsegment<B>25</B> mit dem Zahnrad 21 gekuppelt war, waren das Zahnsegment 24 und das Zahnrad 20 nicht gekuppelt, und infolgedessen blieb der Läufer<B>17</B> in Ruhe und der Ankerstrom annähernd konstant während dieses Zeitabschnittes.
Wenn die Geschwindigkeit des Motor- den durch den Punkt<B>b</B> gekennzeichneten Wert erreicht, hat, wird das Zahnsegment 25 vom Zahnrad 21 entkuppelt und das Zahn segment 24 und das Zahnrad 20 werden von neuem gekuppelt. Der von Hand betätigte Knopf 22 wird bei weiterer Drehung gegen den Uhrzeigersinn bewirken, dass der dem Anker 4 zugeführte Strom wächst, bis der Läufer<B>17</B> des Phasenschiebers<B>15</B> sich etwa annähernd<B>55</B> weitere Grad gedreht hat.
Der -Inkerstrom wird annähernd den doppelten Wert haben, und die Geschwindigkeit des Motors -wird einen durch den Punkt c in der Kurve<B>27</B> gekennzeichneten Wert erreichen. Ein Ziffernblatt <B>28</B> ist in Umdrehungen pro Minute des Motors eingeteilt, und ein auf der Welle<B>23</B> sitzender Zeiger<B>9-9</B> gibt die Ge schwindigkeit an, mit der der Motor bei einer gegebenen Winkelstellung des Hauptsteuer- knopfes <B>292</B> rotiert.
Aus der obigen Beschreibung ist zu er sehen, dass bei voller Felderregung der An kerstrom von Njull bis annähernd Normal spannung verändert -wird und eine nennens werte Geschwindigkeit des M, otors erreicht wird. Durch die volle Felderregung für die- niedrigen Geschwindigkeiten kann man eine befriedigende Drehmomentscharakteristik er halten, so dass der Motor<B>1</B> den Hauptsehal- ter 2 bei kleinen Geschwindigkeiten durch zieht.
Hat der Motor eine gewisse, durch den Punkt a gekennzeichnete Geschwindig keit erreicht, so wird der Feldstrom ge schwächt, wodurch die Geschwindigkeit des Motors steigt, aber die Drehmomentscharak- teristik nicht wesentlich verschlechtert wird, da der Ankerstrom einen nennenswerten Wert erreicht hat und annähernd konstant ist während der Zeit, während der der Feld- stram geschwächt wird.
Das weitere Anstei <U>gen</U> der Spannun- und des Stromes im Anker von seinem normalen Wert zu angenähert dem doppelten Wert dient dazu, -den Dreh- zahlbereic'h fles Motors, wie oben auseinander gesetzt ist, bis zu einem Wert, der durch den Punkt c dargestellt ist, zu erhöhen. Durch die Anwendung der Erfindung ist man somit in der Lage, den Anker- und Feldstrom des Motors abwechselnd und in einer vorbestimmten Reihenfolge zu ändern.
Infolgedessen aTbeHet der Motor bei jeder Geschwindigkeit innerhalb des Bereiches von <B>60 : 1</B> zwischen arössten und kleinsten Wer ten, und diese Arbeitsweise ergibt sich aus der einfachen Handhabung des Hauptsteuer- knopfes, der gedreht wird, bis der Zeiger auf dem Zifferblatt 28 die gewünschte Geschwin digkeit anzeigt.
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