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Einrichtung zum Bremsen eines über Gleichrichter gespeisten
Gleichstrommotors
Um das Drehmoment einer Gleichstrommaschine umzukehren, also vom Motorbetrieb in den generatorischen Bremsbetrieb überzugehen, muss entweder der Ankerstrom oder das Magnetfeld der Maschine gewendet werden. Wird die Maschine im normalen Betrieb über Gleichrichter als Motor betrieben, dann kann das Wenden des Ankerstromes nur mit einem mechanischen Polwendeschalter oder mit Hilfe eines zweiten Gleichrichters für die umgekehrte Stromrichtung (Kreuzschaltung oder Antiparallelschaltung) geschehen, wobei der Gleichrichter im Wechselrichterbetrieb die vom Motor, der nun als Generator ar'' beitet, gelieferte Energie ins Netz zurückgibt. Auch wenn nicht der Ankerstrom sondern das Feld gewendet wird, muss der Gleichrichter zum Bremsen in den Wechselrichterbetrieb übergehen.
Der Aufwand für solche Schaltungen ist beträchtlich und bei kleineren Anlagen nicht tragbar. Bei Speisung des Motors über ungesteuerte Gleichrichter, z. B. mit Regelung durch Magnetverstärker, ist ein Wechselrichterbetrieb überhaupt nicht möglich. In solchen Fällen ist es dann besser bzw. notwendig, die Bremsenergie in Widerständen zu vernichten.
Oft wird bei solchen Anlagen, z. B. bei Bandwalzwerken, gefordert, dass die Motordrehzahl auch während des Bremsens eindeutig durch den auf den Speisegleichrichter wirkenden Drehzahlregler bestimmt wird. Es ist aus der Deutschen Auslegeschrift Nr. 1156879 bekannt, diese Aufgabe so zu lösen, dass im Ankerkreis ein durch einen Schützkontakt überbrückter Widerstand eingebaut wird. Zum Bremsen wird die Motorerregung gewendet und. der Schützkontakt geöffnet. Die Motorspannung hat nun dieselbe Richtung wie die speisende Gleichrichterspannung, sie treiben gemeinsam den Bremsstrom durch den Widerstand, wobei die Regelung des Speisegleichrichters dessen Spannung in dem Mass erhöhen kann, in dem die Motorspannung infolge der sinkenden Drehzahl abnimmt, so dass der Bremsstrom bis zum Stillstand konstantgehalten werden kann.
Ein Nachteil dieser Schaltung ist die mangelnde Drehzahlführung. Zu Beginn der Bremsung während der Zeit, in der die Motorerregung gewendet wird und der Umstand, dass während der Verzögerung ein Wechsel zwischen Bremsen und Treiben nur durch neuerliche Feldumkehr mit der dabei auftretenden Drehmomentlücke möglich ist. Ein solcher Wechsel kann notwendig werden, wenn die mechanische Belastung des Motors so gross wird, dass sie eine Verzögerung bewirken würde, die grösser als die durch die Regelung vorgeschriebene ist.
Eine andere aus der österr. Patentschrift Nr. 194495 bekannte Einrichtung verwendet einen an die Motorklemmen geschalteten Bremswiderstand, dessen Widerstandswert in Abhängigkeit vom Überwiegen der Istdrehzahl über den Sollwert gesteuert wird. Da eine solche Steuerung mechanisch bewegte Teile besitzt, ist ihre Trägheit für Regelungen, die schnell und genau sein müssen, zu gross. Dazu kommt, dass der Gesamtwiderstand des Bremskreises auch bei Kurzschluss des Bremswiderstandes nicht unter einen Restwert (Motoranker und Kabel) vermindert werden kann, so dass der Strom und damit das Bremsmoment bei Annäherung an den Stillstand des Motors absinken.
Die Erfindung betrifft eine Schaltung, die diese Nachteile vermeidet. Dazu wird eine Reihenschaltung aus einem Bremswiderstand und einer regelbaren Gleichspannungsquelle parallel zum Motor geschaltet. Die Gleichspannungsquelle ist so gepolt, dass sich ihre Spannung in dem über den Widerstand führen-
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den Bremsstromkreis zur induzierten Spannung des Motors addiert und sie wird so geregelt, dass der Strom im Widerstand, auch wenn die Motorspannung bei abnehmender Drehzahl kleiner bzw. Null wird, konstant bleibt, oder etwa einen gewünschten Verlauf nimmt.
In der Zeichnung ist die erfindungsgemässe Schaltung dargestellt.
1 ist der Motor, der vom dreiphasigen Magnetverstärker 2 über ungesteuerte Ventile 3 mit Strom versorgt wird. Die Drehzahl des Motors 1 wird mittels des Regelkreises geregelt, in dem die Spannung der Tachomaschine 4 dem einstallbaren Sollwert 5 entgegengeschaltet ist. Die Differenz dieser Spannungen ist an die Steuerwicklung des Magnetverstärkers in solchem Sinn gelegt, dass der Verstärker bei Überwiegen der Sollwertspannung 5, also zu kleiner Motordrehzahl, geöffnet wird.
Ist die Tachospannung 4 grösser als der Sollwert 5, dann wird zwar der Steuerstrom den Magnetverstärker sperren, aber der Motor kann keinen Bremsstrom gegen die Durchlassrichtung der Ventile 3 treiben. Wenn also der Abgriff am Sollwertspannungsteiler 5 mit Hilfe des Stellmotors 6 ge - gen Null verschoben wird, dann folgt der Motor 1 (sofern er nicht genügend mechanisch belastet ist) diesem Verzögerungsbefehl nicht. Um die Bremsfähigkeit zu erreichen, ist erfindungsgemäss parallel zum Motor die Reihenschaltung aus dem Bremswiderstand 7 und der regelbaren Gleichspannungsquelle 8 geschaltet. Die Spannung der Gleichrichterbrücke 8 wird mit Hilfe des Magnetverstärkers 9 geregelt, dessen Steuerwicklung an der Differenz zwischen einer konstanten Gleichspannung 10 und einem Teil des Spannungsabfalles am Widerstand 7 liegt.
Wird der Stellmotor 6 mit Hilfe des Schützes 11 an die Hilfsstromquelle 12 gelegt, dann verstellt er den Sollwert 5 in Richtung auf höhere Spannung, also höhere Drehzahl des Motors 1.
Diesem Befehlfolgtder Motor l. Wird der Stellmotor 6 aber durch Schliessen des Schützes 13 in der Richtung auf Drehzahlverminderung in Betrieb genommen, dann müsste der Motor 1 nicht folgen, wenn nicht die Serienschaltung 7,8 vorgesehen wäre. Diese wird durch das Schütz 13 eingeschaltet, solange die Verzögerung anhalten soll. Der Widerstand 7 ist so bemessen, dass er bei höchster Motorspannung einen Strom solcher Grösse aufnimmt, dass der Motor 1 durch diesen Strom etwas mehr gebremst werden würde, als es die durch die Verstellgeschwindigkeit an 5 bestimmte Verzögerung erfordert.
Der Drehzahlregelungskreis 4,5 veranlasst aber den Magnetverstärker 2 so weit zu öffnen, dass die an 5 vorgegebene Verzögerung genau eingehalten wird, d. h., dass der Motor 1 auch bei der Verzögerung voll regelfähig bleibt.
'Mit abnehmender Motordrehzahl und daher abnehmender Spannung würde der Strom durch den Widerstand 7 abnehmen und damit die Rege1fähigkeit des Motors 1 verlorengehen. Hier greift nun die Zusatzspannungsquelle 8,9 ein. Der abnehmende Spannungsabfall am Widerstand 7 bewirkt, dass die konstante Spannung 10 im Steuerkreis des Magnetverstärkers 9 überwiegt, und dieser durch die Steuerwicklung geöffnet wird. Er gibt nun eine Zusatzspannung an der Gleichrichterbrücke 8 solcher Grösse ab, dass der Strom durch den Widerstand 7 im wesentlichen auf seiner früheren Höhe gehalten wird, u. zw. bis der Sollwert 5 und damit die Drehzahl des Motors 1 und seine Klemmenspannung ihren Minimalwert erreicht haben. Die Grösse des konstanten Bremsstromes ist durch die Spannung 10 bzw. den Abgriff 7 einstellbar.
Die Grösse der Elemente 7,8, 9 ist durch das Schwungmoment des Motors 1, seine Höchstdrehzahl und die Verzögerungszeit von dieser Höchstdrehzahl bis Null gegeben. Bei mittleren Werten genügt eine Bemessung für etwa 101o des Nennstromes des Motors 1.
Der Bremskreis kann dauernd eingeschaltet bleiben ; bei nicht zu häufigen Bremsungen ist es aber zweckmässig, ihn nur, wie gezeichnet, während der Bremszeit durch ein Schütz zuzuschalten.
Ferner kanndie erfindungsgemässe Bremseinrichtung auch dann zweckmässig benützt werden, wenn es sich nicht nur um das Verzögern, sondern auch um das Bremsen bei durchziehender Last handelt.
Die Erfindung ist unabhängig davon anwendbar, welche Art von regelbarer Gleichspannungsquelle im Bremskreis verwendet wird, Es kann dies an Stelle der Elemente 8,9 auch ein-Satz steuerbarer Gleichrichter (Thyratrons, Thyristoren u. dgl.) oder auch eine Gleichstrommaschine sein. Ebenso kann an Stelle des nur als Beispiel beschriebenen Magnetverstärkers 2 mit seinen Ventilen 3 eineandere Art von regelbaren Gleichrichtern verwendet werden.