DE1052523B - Verfahren zur Regelung von Mehrmotorenantrieben - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Um bei Mehrmotorenantrieben für Papiermaschinen, Walzwerke u. dgl. Leistung und Geschwindigkeit steigern zu können, sind Verfahren bekannt, um die Regelgeschwindigkeit zu erhöhen. All diesen Verfahren ist das Merkmal eigen, daß sie das bereits als klassisch zu bezeichnende Regelverfahren unter Verwendung mechanischer oder elektromechanischer Differentiale, bezogen auf die Geschwindigkeit, eine lnfcegralregarung, verlassen und zur Proportionalregekinig übergehen. Es 'hat sich jedoch in vielen Fällen gezeigt, daß eine reine Proportionalregelung infolge des diesem Verfahren anhaftenden Proportionalfehlers den Ansprüchen nicht genügt.

Diesem Übelstand will die vorliegende Erfindung abhelfen. Es ist bekannt, Zusatzmaschinen zur Regelung zu verwenden, besonders im Ankerkreis der zu regelnden Motoren, wobei die Regeleinrichtung auf das Feld der Zusatzmaschine arbeitet und der geregelte Motor durch Änderung seiner Ankerspannung entsprechend beeinflußt wird. Die Zusatzmaschinen haben den großen Nachteil, daß site, da sie ja nur eine verhältnismäßig niedrige Spannung in den Ankerkreis einfügen, für sehr hohe Ströme bei kleinen Spannungen gebaut werden müssen. Deshalb sind diese Maschinen sehr störanfällig und werden daher wenig eingesetzt.

Es ist auch bereits bekannt, zur / · i?-Kompensation in den Ankerstromkreis des zu regelnden Motors einen magnetischen Verstärker zuzuschalten, der von der Differenz zwischen den durch Tachometermaschinen gegebenen Soll- und Istwerten gesteuert wird. Hierbei handelt es sich um eine reine Proportional regelung. Ebenso ist bekannt, zur Erzielung einer Proportionalregekiing· das Feld eines Motors mittels magnetischer Verstärker ζω steuern.

An Hand der Figuren soll das Regelverfahren nach der Erfindung beispielsweise näher erläutert we.rd i'ii. In Fig. 1 ist mit 3 ein Gruppen motor eines Mehrmotorenantriebes für Papiermaschinen, bezeichnet. Das neue Verfahren kann genauso auch bei, anderen Mehrmotorenantrieben für durchlaufende Bahnen, bei denen die Aufrechterhaltung eines relativen Gleichlaufes verlangt wird, angewendet werden. Dieser Motor wird zur Erzielung des verlangten Stellbereiches des Gesamtantriebes durch Verändern der angelegten Ankerspannung P-N mittels eines Leonard-, Zu- und Gegenschaltungssatzes oder eines Gleichrichters in seiner Drehzahl eingestellt. Ebenfalls an dem Netz P-N liegt ein Leitmotor 1, welcher einen Wechselstromgenerator 2 antreibt, der für alle Gruppenantriebe eine der Speisespannung P-N proportionale Leitfrequenz vorgibt. Von dem Leitnetz wird ein Reluktanzmotor 5, der ein Drehstrom-Asynchronmotor mit synchronem Charakter ist, gespeist.

Verfahren zur Regelung
von Mehrmotorenantrieben

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs -G. m.b.H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dipl.-Ing. Heinz-Günter Lott, Berlin-Reinickendorf,

und Dipl.-Ing. Gerhart Klatte, Berlin-Grunewald,

sind als Erfinder genannt worden

Sein Ständer ist drehbar gelagert. Der Läufer des Reluktanzmotors wird über einen Kegelscheibenriementrieb von dem Gruppenmotor 3 mit der Istgeschwindigkeit angetrieben (elektrisches Differential). Bei Abweichungen zwischen Soll- und Istdrehzaihl dreiht sich der Ständer des Reluktanzmotors 5 und verstellt über ein Getriebe den Feldsteller 6 so lange, bis wieder Gleichheit zwischen Soll- und Istdrehzahl erreicht ist.

Die bisher beschriebene Regelung ist bekannt als Regelung mittels elektromechanischer Differentiale und ist in dieser Form, bezogen auf die Geschwindigkeit, eine reine Integralregelung. Es ist dabei für die Wirkungsweise unerheblich, ob man den Reluktanzmotor durch einen doppelt gespeisten Asynchronmotor oder ein mechanisches Differential ersetzt.

Die Erfindung beruht nun darauf, daß mittels eines magnetischen Verstärkers, welcher entweder mit dem Anker- oder dem Feldkreis des zu regelnden Motors in Reihe geschaltet wird, Zusatzspannungen in diese Kreise eingefügt werden, wodurch eine schnellere Regelung bewirkt wird, ohne auf die Vorteile der daneben beibehaltenen Integralregelung zu verzichten. Dementsprechend bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Regelung von Motorenantrieben für durchlaufende Bahnen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Erzielung einer Integralregelung, bezogen auf die Geschwindigkeit, mechanische oder elelctromechanisobe Differentiale benutzt sind, und daß mittels einer Anordnung magnetischer Verstärker eine Zusatzspannung in den Regelkreis eingefügt wird, welche es gestattet, die reine Integralregeluing in eine Integral-Proportional- bzw. Integral - Proportional - Differential - Regelung umzugestalten. Damit wird die Integralregelung zur Pro-

809 769/433

portional-Integral-Regelung, die gleichzeitig die Möglichkeit der Störwertauf schaltung gibt, erweitert. In Fig. 1 ist im Ankerkrei« des Motors 3 der magnetische Verstärker 7 dargestellt, bestehend aus dem Transformator, gespeist von einer beliebigen Drehstromquelle, den gleichstromvormagnetisierten Drosseln sowie den Gleichrichtern. Die Drosseln sind mit mehreren Steuerwicklungen versehen, welche folgende Aufgaben haben: Die erste Wicklung α dient zur Einstellung des Arbeitspunktes, sie wird von einem vorhandenen Gleichstrom P₁-N₁ gespeist. Die zweite Wicklung b wird von einem Gleichstrom-Tachometergenerator 4 gespeist, welcher von dem Ständer des Reluktanzmotor^ 5 angetrieben wird. Bei Abweichungen zwischen Ist- und Solldrehzahl dreht sich der Ständer des Reluktanzmotors gemäß der obenangegebenen Arbeitsweise mit der Differenz der Ist- und der Solldreihzahl. Die durch die Drehung des Tachometergenerators 4 erzeugte Spannung bewirkt nun über eine entsprechende Vormagnetisierung der Drosseln des Magnetverstärkers eine Erhöhung bzw. Erniedrigung der Ankerspannung des Gruppenmotors 3, ehe eine Ausregelung über den Feldsteller 6 und über das Feld mit seiner größeren Zeitkonstanten erfolgt ist. In dem Maße wie der Feldsteller 6 die Drehzahl nachregelt, wird der Einfluß des magnetischen Verstärker» kleiner, und die Integralregelung führt den Motor mit absoluter Genauigkeit auf den richtigen Drehzahlwert zurück.

Die dritte Steuerwicklung c wird von einem Impulswandler 9 gespeist, der eine Störwertaufschaltung bei plötzlichen Änderungen des Ankerstromes gestattet. Im Impulswandler wird der Differentialquotient des Stromes gebildet. Die Regeleinrichtung wird damit zum .P-Z-D-Regler.

Die vierte S teuer wicklung d der Drossel des Magnetverstärkers 7 wird von einem Gleichstromwandler 8 gespeist. Diese Wicklung dient zur J-R-Kompensation. Je nach Größe des Ankerstromes wird dabei von dem magnetischen Verstärker 7 eine Zusätzspannung in den Ankerkreis eingefügt, welche dem Ankerspannungsabfall des Motors entspricht. Unabhängig von den hier beschriebenen Möglichkeiten gestattet die beschriebene Einrichtung durch weitere Anordnung von Steuerwicklungen auf den Drosseln des Magnetverstärkers 7 weitere Störwerte aufzuschalten.

Die Erfindung gestattet also nicht nur eine schnellere Regelung, sondern auch das Abfangen von Störungen, ehe sie sich in stärkerem Maße auf die Drehzahl auswirken.

Eine weitere Anwendung der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Im Gegensatz zu Fig. 1 treibt hier der Leitmotor 1 eine Leitwelle an, auf welcher Konusscheiben angebracht sind; von diesen Konusscheiben werden die Ständer ider Reluktanzmotoreti 5 angetrieben, welche in den Gegenkonusscheiben untergebracht sind. Die Ständerwicklungen der Reluktanzmotoren werden von den Ankern der Gruppenmotoren 3 über Schleifringe mit einer der Drehzahl der Gruppenmotoren 3 proportionalen Frequenz gespeist. Die Betätigung des Feldstellers 6 erfolgt in dieser Anordnung· durch die Bewegungen des Läufers des Reluktanzmotors 5. Diese Anordnung ist die bereits bekannte allgemein übliche Ausführung der Integral- (Differential·-) Regelung derartiger Antriebe. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird hier eine Zusatzeinrichtung vorgesehen in der Weise, daß in den Feldkreis ein magnetischer Verstärker 7 gelegt wird, welcher es gestattet, der vom konstanten 220-V-Netz P₁-N₁ gelieferten Feldspannung eine regelbare Zusatzspannung einzufügen. In Reihe mit der Feldwicklung des Gruppenmotors 3 liegt der Feldsteller 6 der Integralregelung und der magnetische Verstärker 7 der Zusatzeinrichtung. Der magnetische Verstärker 7 weist neben einer nicht dargestellten Steuerwicklung zur Einstellung des Arbeitspunktes drei weitere Steuerwicklungen auf. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Zahl der

ίο Steuerwicklungen nicht begrenzt ist und weitere Steuerwicklungen zur Aufschaltung von Störwerten ohne weiteres vorgesehen werden können. Die erste Steuerwicklung α wird von der Differeuzspannung zweier Tachometergencratoren beaufschlagt, wobei der eine Tachometergenerator 2 von der Leitwelle angetrieben wird, somit eine der Sollgeschwindigkcit proportionale Spannung erzeugt, während der andere 4 mit dem Gruppenmotor 3 gekuppelt ist und eine der Istgeschwindigkeit proportionale Spannung erzeugt.

Die Differenz beider Spannungen ergibt die Regelabweichung, die nun über den magnetischen Verstärker 7 das Feld des Gruppenmotors beeinflußt.

Die zweite Steuerwicklung der Drossel des Magnetverstärkers 7 wird von einem Gleichstromwandler 8 im Ankerkreis des Gruppenmotors 3 beeinflußt. Sie bewirkt über den Feldkreis eine J · R-Kompensation.

Die dritte Wicklung der Drossel des Magnetverstärkers 7 wird von dem Impulswandler 9 gespeist, der — wie bereits vorher angegeben — den Differentialquotienten des Stromes bildet.

Da die von dem Tachometergenerator abhängige Regelung eine Proportionalregelung darstellt, ist also auiöh hier wieder eine .P-Z-D-Regelung erzielt. Um den Einfluß der größeren Feldzeitkonstanten auszuschalten, welche gegenüber der unter Fig. 1 dargestellten Regelung größere Bedeutung hat, ist man bei dieser Regelung in der Lage, durch Über- bzw. Stoßerregung mittels des magnetischen Verstärkers die Regelzeit erheblich abzukürzen. Auch bei der in Fig. 2 dargestellten Regelungsart eliminiert die Integralregelung mit absoluter Genauigkeit den Proportionalfehler der Proportionalregelung.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zut Regelung von· Mehrmotorenantrieben für durchlaufende Bahnen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Integralregelung, bezogen auf die Geschwindigkeit, mechanische oder elektromechanische Differentiale (5) benutzt sind, und daß mittels einer Anordnung magnetischer Verstärker (7) eine Zusatzspannung in den Regelkreis eingefügt wird, welche es gestattet, die reine Integralregelung in eine Integrall - Proportional- bzw. Integral-Proportional-Differential-Regelung umzugestalten.

2. Verfahren zur Regelung für Mehrmotorenantriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzspannung in den Ankerkreis des Motors (Fig. 1) oder in den Feldkreis des Motors (Fig. 2) eingefügt wird.

3. Verfahren zur Regelung für Mehrmotorenantriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke einer Regelung mit Proportionalcharakter über den magnetischen Verstärker (7) ein Soll-Ist-Vergleich mittels zweier Tachometergeneratoren (2, 4) in den Regelkreis eingeführt wird (Fig. 2).

4. Verfahren zur Regelung für Mehrmotorenantriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge-

kennzeichnet, daß zum Zwecke der / · Ä-Kompensation über einen Gleichstromwandler (8) ein dem Ankerstrom des Motors proportionaler Strom einer Steuerwicklung (d) des magnetischen Verstärkers (7) zugeführt wird.

5. Verfahren zur Regelung für Mehrmotorenantriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich plötzlicher Belastungsänderungen über einen Impulswandler (9) der Differentialquotient des Ankerstromes des Motors einer Steuerwicklung (c) des magnetischen Verstärkers (7) zugeführt wird.

6. Verfahren zur Regelung für Mehrmotorenantriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verstellen des Feldstellers (6) des Gruppenmotors (3) durch die Integralregelung von einem Tachometergenerator (4), welcher mit dem Differenzglied des Differentials gekuppelt ist, eine Spannung an eine Steuerwicklung (b) des magnetischen Verstärkers (7) abgegeben wird.

7. Verfahren zur Regelung für Mehrmotorenantriebe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vom elektrischen oder •roechanisahen Differential (5) der Integral regelung beeinflußte Feldsteller (6) nicht direkt im Feldkreis des Gruppenmotors liegt, sondern den Strom in einer weiteren Steuerwicklung des magnetischen Verstärkers (7) beeinflußt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 666 878;

»Siemens-Zeitschrift«, April 1953, Heft 2,
bis 72;

Zeitschrift »Stahl und Eisen«, April 1955, Heft 8, S. 478 bis 485.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809· 769/433 3.