Anordnung zur Begrenzung der durch Feldverstärkung auftretenden Überspannung bei Ankern von Gleichstrom-Nebenschlussmotoren, die durch Gleichrichter, insbesondere solche mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungs- strecken gespeist werden.
Bei Gleichstrom-Nebenschlussmotoren, die durch Gleichrichter, vorzugsweise solche mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungs- streckern, ohne Parallelverbraucher gespeist werden, besteht bei Regelung der Drehzahl durch Feldschwächung die Gefahr, dass bei rascher Feldverstärkung unzulässige Über spannungen am Anker auftreten, die sowohl den Motor selbst als auch den Gleichrichter gefährden können.
Bekanntlich steigt bei einem Gleichstrom motor mit Nebenschlussregelung die Drehzahl bei Feldschwächung an. Wird nun zwecks Drehzahlverminderung das Feld verstärkt, so wird im Anker eine entsprechend höhere Spannung ind!qziert. Bei Speisung des Motors aus Stromquellen ohne Ventilwirkung tritt eine Abbremsung bei Feldverstärkung infolge Rückarbeiten selbsttätig ein. Dagegen müssen bei stromrichtergespeisten Antrieben beson dere Vorkehrungen zur Vermeidung von Über spannungen vorgesehen werden.
Erfindungs gemäss wirkt der eine der beiden Motorkreise auf nicht lineare Widerstände derart, dass bei rascher Feldverstärkung zwecks Drehzahlver minderung der Anker nach Überschreiten eines vorgegebenen Ankerspannungswertes ab gebremst wird.
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung, bei dem die An- kerspannung den Steuerungsvorgang bewirkt, dargestellt. Der Anker 1a wird. über den vereinfacht dargestellten Stromrichter 2 speist. Die Feldwicklung 1b wird eben falls über einen Stromrichter 3y bei spielsweise in Brückenschaltung, aus dem Wechselstromnetz 4 gespeist. Durch Vergrösse rung des willkürlich verstellbaren. Widerstan des 5 kann, bekanntlich der Feldstrom ver mindert und damit die Drehzahl erhöht wer den.
Bei einer plötzlichen Widerstandsvermin- d!erung werden im Anker, nachdem der Feld strom angestiegen ist, Spannungen induziert, die je nach dem Feldregelbereich erheblich höher als die Ankernennspannung sein kön nen, weil die Ankerdirehzahl vor allen Dingen rLm Leerlauf nur langsam zurückgeht. Um das zu vermeiden, ist. ein Überspannungsableiter 6 vorgesehen.
Er liegt in Reihe mit dem Wi derstand 7, der gleichzeitig auch im Feldkreis liegt und dessen Widerstandswert nur ein Bruchteil des Feldwiderstandswertes beträgt. Nach Ansprechen des Überspannungsableiters 6 wird der Anker abgebremst und gleichzeitig der Anstieg des Feldstromes verzögert, weil der Bremsstrom iB dem Feldstrom-entgegen- gerichtet ist.
Um bereits bei kleinen Überspannungen eine Abbremsung des Ankers einzuleiten, ist gemäss Fig. 2 an Stelle eines Überspannungs- ableiters das Ventil 8, vorzugsweise ein Trok- kengleichrichter, in Reihe mit einer Gegen spannung 9 vorgesehen.
Zum Zwecke einer galvanischen, Entkopp lung des Anker- und. Feldkreises einerseits und zur Einsparung des Widerstandes 7 im Feldkreis anderseits, kaim auch gemäss Fig. 3 mit: dem überspannungsäbleiter ein Relais 10 in Reihe geschaltet \werden. Es ist dem" Widerstand 11 parallel geschaltet, um hiermit die Bremsenergie zu vernichten.
Die Relais kontakte unterbrechen die Überbrückung des Feldlverstellwiderstandes 5 zwecks Verzöge rung des Feldstromanstieges. Bei einer Dreh zahlverminderung durch Verringerung des Widerstandes 5 zieht das Relais ähnlich einem Tirrillregler mehrere Male an. Zur Funken löschung ist daher eine Reihenschaltung von Widerstand 1'2 und Kondensator 13 vorge sehen.
Zwecks Vergrösserung der Ansprechemp- findlichkeit einerseits und des Bremsstromes anderseits kann auch hier die Relaisspule gemäss F'ig. 4 mit einem Ventil 14 und einer Gegenspannung, die hier identisch mit der Feldgleichspannung ist, in Reihe geschaltet werden.
Bei -Überspannung schaltet 'das Relais 10 den Widerstand 15 an den Anker und verzögert den Feldstromanstieg wie in einer ;Scha!ltung nach Eig.3. In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 'schaltet das Relais 10 bei Überspannung den Zusatz-Feld- widerstand 7 ein, wodurch der Anker abge bremst und gleichzeitig der Feldstromanstieg verzögert wird.
In Fig. 6 ist eine Anordnung dargestellt, die bei Überspannung eine Verstellung des Feldwiderstandes 5 elektromechanisch blok- kiert. Wenn der Elektromagnet 19 erregt wird, wird eine Bandibremse 16 angezogen,
so dass infolge der Reibung eine Verdrehung @.m Sänne einer Feldstromvergrösserung be reits mit kleinen elektromagnetischen Kräf ten gehemmt werden kann. Es wird hierbei die Reibungsbremse als mechanischer Ver stärker angewendet.
In zwei weiteren Ausführungsbeispielen erfolgt die Verzögerung .des Feldstromanstie- ges mittels gleichstromvormagnetisierterDros- selspulen. In Fig. 7 wird eine Ankerüber spannung wieder mit einem Überspannungs- ableiter 6 erfasst und zur Vormagnetisierung der beiden Drosselspulen 17 benutzt,
deren Wechselstromwicklungen gleichsinnig in Reihe und deren Gleichstromwicklungen gegensinnig in Reihe geschaltet sind. Mit Hilfe der V or- drossel 18 lässt sich bei Vormagnetisierung der Steuerdrosseln 17 die Wechselspannung für den Gleichrichter 3 vermindern und damit der Feldstrom bei zu rascher Verminderung des Feldwiderstandes 5 verzögern. An Stelle einer Schaltung der Drosselspulen 1.7 parallel zum Trockengleichrichter 3 kann man auch die Drosselspulen 17 in Reihe mit dem Trocken gleichrichter 3 schalten.
Nur russ dann die Steuerung .der Gleichstromvormagnetisierung, zum Beispiel mittels eines Relais, derart er folgen, dass bei Auftreten einer Überspan nung die Drosselspulen 17 volle Induktivität haben,.
In Fig. 8 ist wieder zwecks genauerer Ü berspannungserfassung ein Ventil 14 in Reihe mit. der. Feldgleichspannung und der Vormagnetisierungswicklung geschaltet.. Da sich die Vergleichsspannung im Falle einer Vormagnetisierung der Drosseln 17 vermin dert, tritt hierbei ein Rückkoppeleffekt auf, was bessere Begrenzung der Ankerspannung termöglicht.
Die Drosseln 1'7 sollen solches Kernmate rial enthalten, welches eine Magnetisierungs- kennlinie mit scharf ausgebildetem Sätti gungsknick, also guten Sättigungseigenschaf ten, hat.
Arrangement for limiting the overvoltage that occurs due to field reinforcement in armatures of direct current shunt motors that are fed by rectifiers, in particular those with grid-controlled vapor or gas discharge paths.
With direct current shunt motors that are fed by rectifiers, preferably those with grid-controlled steam or gas discharge stretchers, without parallel consumers, if the speed is controlled by field weakening, there is a risk that impermissible overvoltages occur on the armature when the field is strengthened rapidly, which affects both the motor endanger themselves as well as the rectifier.
It is well known that in a DC motor with shunt control, the speed increases when the field is weakened. If the field is now strengthened in order to reduce the speed, a correspondingly higher voltage is induced in the armature. If the motor is supplied from power sources without valve action, the field is braked automatically as a result of reverse work. On the other hand, special precautions must be taken to avoid overvoltages for drives fed by converters.
In accordance with the invention, one of the two motor circuits acts on non-linear resistors in such a way that when the field is strengthened rapidly for the purpose of speed reduction, the armature is braked after a predetermined armature voltage value is exceeded.
1 of the drawing shows an embodiment of the invention in which the armature voltage effects the control process. The anchor 1a is. feeds via the converter 2 shown in simplified form. The field winding 1b is also fed from the alternating current network 4 via a converter 3y, for example in a bridge circuit. By enlarging the arbitrarily adjustable. Resistance of the 5 can, as is well known, the field current reduces ver and thus increases the speed who the.
In the event of a sudden drop in resistance, voltages are induced in the armature after the field current has risen, which, depending on the field control range, can be considerably higher than the armature nominal voltage, because the number of turns of the armature decreases only slowly, above all when idling. To avoid that is. a surge arrester 6 is provided.
It is in series with the resistance 7, which is also located in the field circle and whose resistance value is only a fraction of the field resistance value. After the surge arrester 6 has responded, the armature is braked and at the same time the increase in the field current is delayed because the braking current iB is directed in the opposite direction to the field current.
In order to initiate braking of the armature even with small overvoltages, the valve 8, preferably a dry rectifier, is provided in series with a countervoltage 9 instead of an overvoltage arrester.
For the purpose of a galvanic, decoupling development of the anchor and. Field circuit on the one hand and to save the resistor 7 in the field circuit on the other hand, a relay 10 can also be connected in series with the surge arrester, as shown in FIG. It is connected in parallel to the resistor 11 in order to destroy the braking energy.
The relay contacts interrupt the bridging of the Feldlverstellverbindungenes 5 for the purpose of delay tion of the field current rise. When the speed is reduced by reducing the resistor 5, the relay pulls on several times, similar to a Tirrill regulator. A series connection of resistor 1'2 and capacitor 13 is therefore provided for spark extinction.
In order to increase the response sensitivity on the one hand and the braking current on the other hand, the relay coil according to FIG. 4 with a valve 14 and a counter voltage, which is here identical to the DC field voltage, can be connected in series.
In the event of overvoltage, the relay 10 switches the resistor 15 to the armature and delays the rise in the field current as in a circuit according to Fig. 3. In a further exemplary embodiment according to FIG. 5 ', the relay 10 switches on the additional field resistor 7 in the event of an overvoltage, whereby the armature brakes and at the same time the field current rise is delayed.
6 shows an arrangement which electromechanically blocks an adjustment of the field resistor 5 in the event of an overvoltage. When the electromagnet 19 is excited, a band brake 16 is applied,
so that, as a result of the friction, a rotation @ .m level of an increase in the field current can already be inhibited with small electromagnetic forces. It is used here as a mechanical United stronger friction brake.
In two further exemplary embodiments, the field current rise is delayed by means of direct-current-biased inductor coils. In Fig. 7 an armature overvoltage is detected again with an overvoltage arrester 6 and used to premagnetize the two inductors 17,
whose alternating current windings are connected in series in the same direction and whose direct current windings are connected in series in opposite directions. With the aid of the pre-throttle 18, when the control throttles 17 are premagnetized, the alternating voltage for the rectifier 3 can be reduced and the field current can thus be delayed if the field resistance 5 is reduced too quickly. Instead of connecting the choke coils 1.7 in parallel to the dry rectifier 3, the choke coils 17 can also be connected in series with the dry rectifier 3.
Only so that the control of the direct current bias, for example by means of a relay, follow in such a way that the choke coils 17 have full inductance when an overvoltage occurs.
In Fig. 8, a valve 14 is again in series with the purpose of more precise overvoltage detection. of the. DC field voltage and the bias winding switched .. Since the comparison voltage is changed in the case of a bias of the chokes 17, a feedback effect occurs, which allows better limitation of the armature voltage.
The chokes 1'7 should contain such core material which has a magnetization characteristic with a sharply formed saturation kink, that is to say good saturation properties.