DE1132649B

DE1132649B - Amplifier arrangement for setpoint specification for a speed controller

Info

Publication number: DE1132649B
Application number: DES54895A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Orttenburger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-08-27
Filing date: 1957-08-27
Publication date: 1962-07-05

Description

Verstärkeranordnung zur Sollwertvorgabe für einen Drehzahlregler Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkeranord-nung zur Sollwertvorgabe für einen Drehzahlregler, insbesondere zur Linearisierung des Hochlaufs eines Motors auf einen durch eine Spannung vorb -gebenen Wert unter Verwendung einer Regeldrossel mit einer über ein Ventil und einen einstellbaren ohmschen Widerstand kurzgeschlossenen Sekundärwicklung.Amplifier arrangement for specifying setpoint values for a speed controller Die The invention relates to an amplifier arrangement for specifying setpoint values for one Speed controller, in particular for linearizing the run-up of a motor to one value given by a voltage using a regulating throttle with a Secondary winding short-circuited via a valve and an adjustable ohmic resistance.

Gemäß der Erfindung kann eine derartige Verstärkeran:ordnung dadurch verbessert werden, daß die Regeldrossel als steuerbarer Verstärker - insbesondere Gegentaktverstärker - ausgeführt ist, der zur Erzielung eines linearisierten Stromausstiegs zusätzlich eine kritische Mitkopplung besitzt, und dessen Steuerspannung einer Schaltstufe in Form eines Verstärkers -insbesondere Gegentakt-Magnetverstärkers - entstammt, in welchem die Differenz zwischen der seiner vorgegebenen Steuerspannung entsprechenden Durchflutu.ng und der der Ausgangsspannung des, Regelverstärkers entsprechenden. Durchflutung wirksam ist, und welcher so stark übersteuert ist, daß er unabhängig von der Höhe der ihm vorgegebenen Steuerspannung eine feste Spannung an,die Steuerwicklung der Regeldrossel liefert, bis deren Ausgangsspannung auf :den vorgegebenen Steuerwert anwächst. Um auch eine Linearisierung des Stromabfalls vorzunehmen, wird die steuerbare Regeldrossel mit einer zweiten Sekundärwicklung versehen, die über ein Ventil entgegengesetzter Durchlaßrichtung und einem einstellbaren ohms:chen Widerstand kurzgeschlossen ist.According to the invention, such an amplifier arrangement can thereby be improved that the control throttle as a controllable amplifier - in particular Push-pull amplifier - is designed to achieve a linearized current exit also has a critical positive feedback, and its control voltage of a switching stage comes in the form of an amplifier - in particular a push-pull magnetic amplifier, in which the difference between that corresponding to its predetermined control voltage Durchflutu.ng and that of the output voltage of the control amplifier corresponding. Flooding is effective, and which is so heavily overdriven that it is independent A fixed voltage depends on the level of the control voltage specified for it, the control winding the regulating throttle delivers until its output voltage reaches: the specified control value grows. In order to also linearize the current drop, the controllable Regulating throttle provided with a second secondary winding, which is opposite via a valve Forward direction and an adjustable ohms: chen resistor is short-circuited.

Vorzugsweise ist der Endwert der Ausgangsspannung der Regeldrossel an einem Potentiometer einstellbar und dieses von der Steuerwicklung der Schaltstufe aufschaltbar.The final value of the output voltage is preferably the regulating throttle adjustable on a potentiometer and this from the control winding of the switching stage switchable.

Eine zusätzliche Beeinflussung der Stromänderun:gssteilheit kann dadurch vorgenommen werden, daß in den Steuerkreis :der Regeldrossel eine Spannung eingeführt wird. Die zur zusätzlichen Beeinflussung der Steilheit eingeführte Spannung wird jedoch zweckmäßigerweise unterdrückt, sobald die Ausgangsspannung der Schaltstufe verschwindet. Die zusätzliche Spannung wird vorzugsweise einem Hilfsverstärker entnommen, dessen Arbeitspunkt von :der Ausgangsspannung der Schaltstufe bestimmt ist. Die Steuerspannung des Hilfsverstärkers kann von einer Strom-, Spannungs- oder Drehza'hlüberwach.ungseinrichtung u. dgl. stammen.This can have an additional influence on the current change be made that in the control circuit: the regulating throttle introduced a voltage will. The voltage introduced to additionally influence the slope is however expediently suppressed as soon as the output voltage of the switching stage disappears. The additional voltage is preferably taken from an auxiliary amplifier, whose operating point is determined by: the output voltage of the switching stage. the The control voltage of the auxiliary amplifier can be provided by a current, voltage or speed monitoring device and the like.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.Further details of the invention emerge from the description of the embodiment shown in the drawing.

In der Zeichnung ist mit 1 die Regeldrossel bezeichnet, die als steuerbarer Verstärker ausgebildet ist, und zwar in galvanischer Gegcntaktschaltung mit Gleichstromausgang, wie durch die Schaltung der beiden ausgangsseitigen Ventile 2, 2' symbolisch angedeutet ist. Der Übersichtlichkeit wegen sind die Gegentaktschaltung und die einzelnen üblichen Drosselwicklungen mit den Mitteln zur Gleichrichtung nicht dargestellt, da diese Teile an sich bekannt sind. Jede der beiden Gegentaktverstärkerhälften ist mit einer Wicklung 3 versehen, die über ein Ventil 4 ist. Um die Zeitkonstante veränderbar zu machen, ist zusätzlich ein veränderbarer Widerstand 5 in den Kurzschlußkreis eingeschaltet. Da dieser wegen des Ventils 4 nur für die Stromans.tiegsrichtung wirkt, ist eine zweite analoge Wicklung 6 vorhanden, die über ein Ventil 7 entgegengesetzter Durchlaßrichtung kurzgeschlossen ist. Durch einen Stellwiderstand 8 ist auch die Steilheit des Stromabfalls einstellbar. Eine weitere Wicklung 9 ist über den vorzugsweise einstellbaren Widerstand 10 an die Ausgangsklemmen 11, 12 des. Gegentaktverstärkers 1 in solchem Sinn angeschlossen, daß eine Mitkopplung stattfindet. Der Widerstand 10 ist so einjustiert, daß die Kennlinie des Magnetverstärkers 1 senkrecht verläuft, der Verstärker also eine kritische Mitkopplung besitzt. Legt man an die Steuerwicklung 13 des Verstärkers eine konstante Spannung, so steigt die Spannung an den Klemmen 11, 12 mit einer Steilheit an, die abhängig ist von der Höhe der Steuerspannung an 13, von den Winduugszahlen der Kurzschlußwicklungen 3 oder 6 und von dem einsgestellten Widerstandswert an 5 oder B. Die feste Spannung an 13 entstammt einem zusätzlichen, wiederum nur symbolisch dargestellten Verstärker 14, der in galvanischer Gegentaktschaltung ausgeführt ist und Gleichstromausgang hat, wie durch die Schaltung der beiden ausgangsseitigen Ventile 15, 15' angedeutet ist. Der Steuerwicklung 13 kann noch ein einstellbarer Widerstand 16 vorgeschaltet sein, um eine weitere 'A' nderungsmöglichkei@t für die Steuerspannung zu haben, beispielsweise um besonders flache Stromanstiege einstellen zu können.In the drawing, 1 designates the regulating throttle, which is designed as a controllable amplifier, specifically in a galvanic push-pull circuit with a direct current output, as is symbolically indicated by the circuitry of the two outlet-side valves 2, 2 '. For the sake of clarity, the push-pull circuit and the individual common choke windings with the means for rectification are not shown, since these parts are known per se. Each of the two push-pull amplifier halves is provided with a winding 3 which is connected via a valve 4 . In order to make the time constant changeable, a changeable resistor 5 is also switched into the short circuit. Since this only acts for the current rise direction because of the valve 4 , there is a second analog winding 6 which is short-circuited via a valve 7 in the opposite direction of flow. The steepness of the current drop can also be adjusted by means of a variable resistor 8. Another winding 9 is connected via the preferably adjustable resistor 10 to the output terminals 11, 12 of the push-pull amplifier 1 in such a way that positive feedback takes place. The resistor 10 is adjusted in such a way that the characteristic of the magnetic amplifier 1 runs vertically, that is to say the amplifier has a critical positive feedback. If a constant voltage is applied to the control winding 13 of the amplifier, the voltage at the terminals 11, 12 increases with a steepness that is dependent on the level of the control voltage at 13, on the number of turns of the short-circuit windings 3 or 6 and on the set Resistance value at 5 or B. The fixed voltage at 13 comes from an additional, again only symbolically represented amplifier 14, which is designed in galvanic push-pull circuit and has a direct current output, as indicated by the circuitry of the two outlet valves 15, 15 ' . The control winding 13 can be preceded by an adjustable resistor 16 in order to have a further possibility of changing the control voltage, for example in order to be able to set particularly flat current increases.

Der Verstärker 14 ist stark übersteuerbar, d. h., die Steuerwicklung 17 ist so bemessen, d@aß normalerweise der Arbeitspunkt weit im Sättigungsgebiet liegt, also am Ausgang eine: konstante: Spannung auftritt. Er ist ferner so bemessen, daß er erst beim Anlegen einer sehr kleinen Spannung an die Steuerwicklung 17 die Eigenschaft eines linearen Verstärkers erhält. Die. an der Wicklung 17 liegende Steuerspannung ist entsprechend dem Sollwert eingestellt, auf den die Ausgangsspannung an den Klemmen 11, 12 des Verstärkers 1 mit der gewünschten Steilheit ansteigen soll. Sie kann an einem Pote@ntiometer 18 einstellbar sein. Damit eine Voreinstellung zu einem beliebigen Zeitpunkt möglich ist, kann ein Schalter 19 vorhanden sein, mit dem der voreingestellte Wert auf die Schaltstufe 14 aufgeschaltet wird.The amplifier 14 can be heavily overdriven, ie the control winding 17 is dimensioned such that the operating point is normally far in the saturation region, that is to say a constant voltage occurs at the output. It is also dimensioned in such a way that it only becomes a linear amplifier when a very low voltage is applied to the control winding 17. The. The control voltage applied to the winding 17 is set according to the nominal value to which the output voltage at the terminals 11, 12 of the amplifier 1 is to rise with the desired slope. It can be set on a potentiometer 18 . So that a presetting is possible at any point in time, a switch 19 can be present with which the preset value is applied to the switching stage 14 .

Erreicht die Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen 11, 12 des Verstärkers 1 den Wert, der an dem Potentiometer 18 vorgegeben wurde, so fließt in der Vergleichswicklung 20, die an die Klemmen 11 und 12 angeschlossen ist, ein; Strom solcher Größe, daß die Wirkung der Ampe.rewindungen der Wicklung 17 annähernd aufgehoben wird. Damit wandert der Arbeitspunkt aus dem Sättigungsgebiet in: den steilen Ast der Kennlinie und senkt,die- Spannung an der Wicklung 13 des Verstärkers 1. Dadurch würde an sich auch die Spannung an den Klemminen 11 und 12 des Verstärkers 1 absinken, wodurch das Amperewindungsgleichgewicht zwischen den Wicklungen 17 und 20 des Verstärkers 14 gestört wird, so daß dieser wieder mehr öffnet. Der Arbeitspunkt des Verstärkers 14 wird sich demnach im steilen Ast der Verstärkerkennlinie auf einen Mittelwert einstellen, so daß die Spannung an den Klemmen 11, 12 gehalten wird.If the output voltage at the output terminals 11, 12 of the amplifier 1 reaches the value that was specified at the potentiometer 18 , then flows into the comparison winding 20, which is connected to the terminals 11 and 12; Current of such magnitude that the effect of the Ampe.rewindungen the winding 17 is approximately canceled. The operating point moves out of the saturation area into: the steep branch of the characteristic curve and lowers the voltage on winding 13 of amplifier 1. This would in itself also decrease the voltage on terminals 11 and 12 of amplifier 1, causing the ampere winding equilibrium between the windings 17 and 20 of the amplifier 14 is disturbed, so that it opens again. The operating point of the amplifier 14 will accordingly adjust to a mean value in the steep branch of the amplifier characteristic curve, so that the voltage at the terminals 11, 12 is maintained.

Über den im Steuerkreis der Wicklung 13 des Verstärkers 1 liegenden Widerstand 21 läßt sich ein weiterer Einfluß auf die Steilheit der Stromänderung ausüben dadurch, daß der Ausgangsspannung des Verstärkers 14 eine Spannung gegengeschaltet wird. An der Wicklung 13 des Verstärkers 1 tritt dann an Stehle der Ausgangsspannung des Verstärkers 14 nur mehr die Differenz beider Spannungen auf, wodurch die Steilheit des Stromanstiegs entsprechend verringert wird. Diese Spannung kann willkürlich einstellbar sein. Sie kann aber auch von irgendeiner Größe der in Betracht kommenden Anlage abhängen, beispielsweise proportional einer Überspannung oder einem Überstrom sein. Sie darf allerdings nur vorhanden sein, solange .der Verstärker 14 wirksam ist. Zu diesem Zweck wird vorteilhaft ein Hilfsverstärker 22 vorgesehen, der wiederum nur symbolisch dargestellt ist und - wie der Gleichrichter 23 andeutet -Gleichs:tromaus,gang hat. Durch .einen einstellbaren Widerstand 24 kann außerdem die Höhe der bei 21 eingespeisten Spannung veränderbar gemacht sein. Damit die eingespeiste Spannung verschwindet, wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 14 zu Null wird, ist eine Steuerwicklung 25 vorgesehen, die vorzugsweise über einen Stellwiderstand 26 an die Ausgangsklemmen des Verstärkers.14 angeschlossen ist. Wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 14 zu Null wird, so wird über die Steuerwicklung 25 :des Verstärkers 22 dessen Arbeitspunkt so weit nach links verschoben, daß die Steuerwicklung 27 unwirksam wird. Die an die Wicklung 27 gelegte Spannung kann einer Strom-, Spannungs- oder Drehzahlüberwachungseinrichtung entstammen, und sie kann dem Betrag proportional sein, um den die überwachte Größe einen festgelegten Grenzwert überschreitet. Soll beispielsweise mit der dargestellten Anordnung ein drehzahlgeregelter Motor auf einen bestimmten Wert hochgefahren werden, der durch die am Potentiometer 18 eingestellte und die zwischen den Klemmen 11 und 12 auftretende. Sollspannung des Drehzahlreglers bestimmt ist, so kann es unter Umständen vorkommen, daß der Motorstrom bei der eingestellten Beschleunigung des Motors infolge übermäßiger Belastung derselben zu groß wird. In einem solchen Fall kann vom Überschreitender eingestellten Stromgrenze ab an die Wicklung 27 des Hilfsverstärkers 22 eine dem Überstrom proportionale Spannung gelegt werden. Dadurch wird durch die über den Widerstand 21 eingeführte Gegenspannung die Steilheit des Anstiegs der Spannung an den Klemmen 11 und 12; d. h. also der Sollspannung des Reglers, so weit verringert, däß der Strom unterhalb der eingestellten Grenze bleibt. Der Antrieb läuft auf diesle Weise immer mit derselben vorgegebenen Beschleunigung hoch, so lange, bis die Belastung den zugelassenen Wert überschreitet, und von diesem Zustand ab erfolgt die Beschleunigung des Motors nur mehr mit dem höchstzulässigen Beschleunigungsstrom.Via the resistor 21 located in the control circuit of the winding 13 of the amplifier 1, a further influence on the steepness of the change in current can be exerted in that the output voltage of the amplifier 14 is switched against a voltage. At the winding 13 of the amplifier 1, only the difference between the two voltages then occurs at the end of the output voltage of the amplifier 14 , whereby the steepness of the current rise is correspondingly reduced. This voltage can be adjusted arbitrarily. However, it can also depend on any size of the system in question, for example it can be proportional to an overvoltage or an overcurrent. However, it may only be present as long as the amplifier 14 is effective. For this purpose, an auxiliary amplifier 22 is advantageously provided, which is again only shown symbolically and - as the rectifier 23 indicates - has the same: current output, output. By means of an adjustable resistor 24 , the level of the voltage fed in at 21 can also be made variable. So that the voltage fed in disappears when the output voltage of the amplifier 14 becomes zero, a control winding 25 is provided, which is preferably connected to the output terminals of the amplifier 14 via a variable resistor 26. When the output voltage of the amplifier 14 becomes zero, the operating point of the amplifier 22 is shifted so far to the left via the control winding 25 : of the amplifier 22 that the control winding 27 becomes ineffective. The voltage applied to winding 27 can come from a current, voltage or speed monitoring device, and it can be proportional to the amount by which the monitored variable exceeds a defined limit value. If, for example, with the arrangement shown, a speed-controlled motor is to be run up to a certain value, which is determined by the value set on the potentiometer 18 and that occurring between the terminals 11 and 12. Setpoint voltage of the speed controller is determined, it may happen that the motor current at the set acceleration of the motor is too large due to excessive loading of the same. In such a case, when the set current limit is exceeded, a voltage proportional to the overcurrent can be applied to the winding 27 of the auxiliary amplifier 22. As a result, the counter voltage introduced via the resistor 21 reduces the steepness of the rise in the voltage at terminals 11 and 12; ie the setpoint voltage of the controller, reduced so much that the current remains below the set limit. In this way, the drive always starts up with the same specified acceleration until the load exceeds the permitted value, and from this state onwards, the motor is only accelerated with the maximum permitted acceleration current.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Amplifier arrangement for specifying setpoint values for a speed controller; in particular for Lirearisierung of the run of a motor to a predefined by a voltage value by using a control inductor with a short-circuited via a valve and an adjustable resistive secondary winding, characterized in that the control throttle (1) as a controllable amplifier - in particular push-pull amplifier - is carried out, which additionally has a critical positive feedback (9, 10) to achieve a linearized current rise, and whose control voltage comes from a switching stage (14) in the form of an amplifier - in particular a push-pull magnetic amplifier - in which the difference between the flow rate corresponding to its specified control voltage and the The flow rate corresponding to the output voltage of the control amplifier is effective, and which is so heavily overdriven that it supplies a fixed voltage to the control winding of the control throttle until its output, regardless of the level of the control voltage specified for it input voltage increases to the specified control value.

2. Device according to Claim 1, characterized in that the controllable regulating throttle (1) for linearizing the current drop, a second opposite via a valve (7) Forward direction and an adjustable ohmic resistor (8) short-circuited Having secondary winding (6).

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that that the final value of the starting Voltage of the regulating throttle (1) preferably adjustable on a potentiometer (18) and this on the control winding (17) of the Switching stage (14) can be switched on.

4. Device according to claim 1 and 2, characterized characterized that in the control circuit of the regulating throttle (1) for additional influence the rate of change in current a voltage can be introduced.

5. Device according to claim 4, characterized in that the additional influencing of the slope introduced voltage is suppressed as soon as the output voltage of the switching stage (14) disappears.

6. Device according to claim 5, characterized in that the voltage introduced to an auxiliary amplifier to additionally influence the slope (22), preferably from a magnetic amplifier with direct current output, whose Working point is determined by the output voltage of the switching stage (14).

7. Device according to claim 6, characterized in that the control voltage of the auxiliary amplifier (22) comes from a current, voltage or speed and the like monitoring device. Publications taken into consideration: Publication from Giesenhagen-K.-G., Munich, "transducers, building blocks of modern control technology", published by Verlag R. Rother, Munich, (1956), pp. 19, 20; E. and M. 70 (1953), p. 268; Z. VDI 95 (1953), p. 338; Deutsche Elektrotechnik 9 (1955), p. 15. Older patents considered: German Patent No. 1 104 600.