CH309014A - Schaltung zur Speisung von Gleichstrommotoren durch Gleichrichter mit in den Kathodenleitungen liegenden Drosselspulen. - Google Patents

Description

      Schaltung    zur Speisung von Gleichstrommotoren durch Gleichrichter mit in den  Kathodenleitungen liegenden Drosselspulen.    Bei     llehrmotorantrieben,    insbesondere     Walz-          werkantrieben,    wo mehrere 'Gleichstrommoto  ren an dieselbe Sammelschiene angeschlossen   erden, ist. es von grosser Wichtigkeit, last  abhängige     Änderungen    in der Drehzahl eines  dieser Motoren möglichst rasch     und    zuver  lässig auszugleichen.

   Der lastabhängige Span  nungsabfall des Motors, der eine Ursache der  Drehzahländerung ist, wird am vorteilhafte  sten durch Einführen einer Zusatzspannung  mittels einer Zusatzmaschine     (Boostergenera-          tor)    kompensiert, und dadurch die Drehzahl  aasreguliert. Insbesondere bei Speisung der  Anlage durch Gleichrichter ist es notwendig,  mit Rücksicht. auf die bei grossen Rückströ  men auftretende Auslösung des Motorschal  ters sowie auf den Drehzahlabfall und die  Rundfeuergefahr, den Rückstrom aus den  Motoren durch Drosseln     zii    begrenzen. Die  Drosseln setzen aber die Zeitkonstante des  zu     regulierenden    Kreises herauf, wirken also  einer raschen     Durehführung    des Reguliervor  ganges entgegen.

   Die Bedingungen, einerseits  eine möglichst kleine     Induktivität    im Betrieb  zu haben, um eine     raschwirkende    Regulie  rung zu erhalten, und anderseits eine     mög-          liehst    grosse     Induktivität    im     Rückzündungsfall,     widersprechen sieh und konnten bisher nicht  erfüllt werden.  



  Gegenstand der Erfindung ist eine Schal  tun; zur Speisung von Gleichstrommotoren  durch Gleichrichter mit in den Kathodenlei  tungen liegenden Drosselspulen zur Begren-         zung    des Rückstromes im     Rückzündungsfall,     insbesondere zum 'Speisen von Motoren mit  rasch durchzuführender     Drehzahlregulierung,     zum Beispiel in     Mehrmotorenantrieben    für  Walzwerke, bei welcher die vorgenannten, sich       widerstrebenden        Bedingungen    erfüllt werden,  indem die Kathodendrosselspulen Sekundär  wicklungen besitzen, welche durch eine im  wesentlichen konstanten Gleichstrom füh  rende, mit Schaltmitteln versehene Verbin  dung kurzgeschlossen sind,

   wobei der kon  stante Gleichstrom in der Verbindung so ein  gestellt ist., dass die durch die betriebsmässi  gen     Belastungssenkungen    in der Anlage in  den Sekundärwicklungen der Kathodendros  selspulen     hervorgerufenen,    dem konstanten  Gleichstrom in den Schaltmitteln entgegenge  setzt gerichteten, negativen Stromstösse klei  ner sind als der konstante Gleichstrom, so dass  die Sekundärwicklungen auch für diese nega  tiven Stromstösse durch die Verbindung kurz  geschlossen bleiben, während die durch     Rücli:-          zündungen    in den Sekundärwicklungen her  vorgerufenen negativen Stromstösse ein Öff  nen der die Sekundärwicklungen der Drossel  spulen kurzschliessenden     Verbindung    bewir  ken.  



  In der     Zeichnung    sind Ausführungsbei  spiele der Erfindung in einphasiger Schal  tung in     Fig.    1 und 3 schematisch dargestellt.  Die     Fig.2        und    4 zeigen Stromdiagramme.  



  Zur     'Speisung    der Gleichstrommotoren 2  einer Walzenstrasse sind zwei auf eine Sam-           melschiene    7 arbeitende Gleichrichter 1 vor  gesehen. Die     Walzwerkmotoren    sind über Zu  satzmaschinen 3, sogenannte     Boostergenerato-          ren,    an die Sammelschiene 7 angeschlossen.  Zur Begrenzung des Rückstromes bei Rück  zündungen sind in die Kathodenleitungen  der Gleichrichter 1 Drosselspulen 4 einge  schaltet.

   Die Kathodendrosselspulen sind je  mit einer vorzugsweise grössere     Windungs-          zahl    aufweisenden     Sekundäiwieklung    ver  sehen, welche Sekundärwicklungen miteinan  der gleichsinnig in Reihe geschaltet sind.  



  Die Speisung der Sekundärwicklungen mit  konstantem 'Strom     i,    erfolgt beim Beispiel       Fig.    1 vom     Dreiphasennetz    8 her über einen  Transformator 6 und eine Gruppe von Ven  tilen 5 in     Graetzschaltung.    Die Ventile 5 sind  derart in die die     Sekundärwieldungen    über  brückende     Kurzschlussverbindung    geschaltet,  dass der konstante Strom     i,_    der     llagnet.isie-          rung    des Drosseleisens durch den Laststrom     J     entgegenwirkt.

   Die Wirkungsweise sei an  Hand von     Fig.2    erläutert:  Im     obern    Diagramm ist der Verlauf des  Laststromes J der Anlage eingezeichnet. Im  Abschnitt     a    ist eine Stromsenkung und im  Abschnitt b eine Stromsteigerung gegenüber  dem Nennstrom     J.;    veranschaulicht, während  im Abschnitt c der Verlauf des Stromes .7 bei  einer     Rückzündung    dargestellt ist. Bei jeder  Laständerung werden in den Sekundärwick  lungen der Drosselspulen 4 Stromstösse indu  ziert, die bei Laststeigerungen in gleicher  Richtung wie der Strom     i\    wirken, bei Last  senkung dagegen in entgegengesetzter Rich  tung.

   Der resultierende Strom     i,    in den Se  kundärwicklungen, der auch dem Strom durch  die     Ventilgruppe    5 entspricht, ist. im untern  Diagramm der     Fig.2    aufgezeichnet. Solange  dieser Strom     i,.    durch die     Ventilgruppe    durch  gelassen wird, das heisst seine Richtung nicht  ändert, solange wirken die 'Sekundärwicklun  gen bezüglich der     Primärwicklungen        prali-          tiseh    als     Kttrzsehlusswiekltuigen,    und die In  duktivität, die der Änderung des Laststromes  entgegenwirkt,

   entspricht der     Streuinduk-          tivität    der Drosselspulen 4. Im Falle einer  Rückzündung     wird,    infolge des grossen Rück-         stromes,    der Stromstoss in der Sekundärwick  lung der Drosselspulen derart, dass der Se  kundärkreis geöffnet wird. Dadurch wird die  gesamte     Induktivität    der Drosselspulen zur  Begrenzung des Rückstromes wirksam.  



  Bezeichnet man in obiger Schaltung mit       ia,    die     Primä.rwindungszahl    einer Drosselspule  4 und mit     v!.    die     Windungszahl    ihrer     Sekun-          därwieklung,    so gilt für die     Durehflutung        (-)     im stationären Zustand, also für die Vor  magnetisierung des Drosseleisens,  
EMI0002.0046     
    Ist J klein, das heisst. also     bei    kleiner Bela  stung, dann wird     0-    negativ. Nimmt aber die  Last und damit also auch J stark zu, so wird       n    positiv.

   Es tritt eine     L?mmagnetisierung        drs     Drosseleisens auf, die eine Verzögerung des       Reguliervorganges    bei zunehmender Last zur  Folge hat. Bei     Rüelzzündungen    aus kleiner  Belastung heraus (negative     Voinnagnetisie-          rung)    tritt.

   beim     Sperren    der     Vent.ilvorricb-          tung,    zufolge der schon bei dieser Last vor  handenen und durch den Rückstrom noch  verstärkten negativen Sättigung, keine     wesen.t-          liehe        Induktivitätszunahme        der    Drosseln auf,  so dass die Strombegrenzung durch die Dros  seln bei Rückzündung in     diesem    Falle illuso  risch wird.  



  Dieser Mangel kann behoben     werden,    wenn  die Schaltung so ausgebildet wird, dass     rieht     wie in     Fig.    1 die     Sekundärwicklungen    der       Kathodendrosselspulen    durch den konstanten  Gleichstrom im     überbrüekun        gskrei.,        vor-          magnetisiert    werden, sondern wenn, wie in       Fig.3    gezeigt, die Sekundärwicklungen vom  konstanten Gleichstrom entlastet werden.  



  Bei der Schaltung nach     Fig.    3 werden die  Sekundärwicklungen der Drosselspulen 4 über  einen Widerstand 10 und eine     Vordrosse111     direkt mit Gleichstrom     iv.    aus einer beliebigen  Gleichstromquelle 13 gespeist. Ein Parallel  pfad, bestehend aus einem Ventil 12 und  einem Widerstand 9, schliesst bei stromfüh  rendem Ventil 12 die Sekundärwicklungen der  Kathodendrosselspulen praktisch kurz. Die  Sekundärwicklungen der Drosselspulen     -1    sind  derart an die     Gleichstromquelle    angesehlos-           seil,    dass der Strom     i,    die     Magnetisierung    des  Drosseleisens durch den Laststrom J unter  stützt.

   Dadurch wird eine     Ummagnetisierung     des Drosseleisens bei Laststeigerungen aus  kleiner Vorlast heraus vermieden, denn es  gilt  <I>0 =</I>     Jiv1   <I>+</I>     i'        #   <I>w2.</I>  



  Bei Rückzündung tritt zwar eine Um  magnetisierung des Drosseleisens auf, aber  schon bevor O = 0 wird, sperrt das Ventil 12,  so dass bereits vor diesem Zeitpunkt, die totale       Induktivität    zur Begrenzung des Rückstromes  wirksam wird. Im     f=egensatz    zum     Ausfüh-          rungsbeispiel        Fig.    1 werden die Drosselspulen  bei Rückzündung ummagnetisiert; sie durch  laufen den ungesättigten Zustand, in welchem  eine wesentliche Zunahme ihrer     Induiktivität     beim Sperren des Ventils ermöglicht wird.  



  Die Wirkungsweise der Schaltung gemäss       Fig.    3 geht aus den Diagrammen der     Fig.    4  hervor. In diesen stellt wieder das obere Dia  gramm den Verlauf des Laststromes J dar.  Die Achse     A-A    im untern Diagramm ist. die  0- Achse des resultierenden Ventilstromes i     v          B-B    ist die     0-Achse    des resultierenden Stro  mes     i,    in den :Sekundärwicklungen, und     C-C     ist die     0-Aehse    des Gegenstromes     ix.     



  Der Strom über dem Ventil 1'2 setzt. sieh  zusammen aus dem konstanten Strom     in"    und  dem Gegenstrom     'a     
EMI0003.0026     
    Der     Gegenstrom        iIL    ist gegeben durch  
EMI0003.0029     
    Der bei Lastsenkungen in den Sekundär  wicklungen der Drosselspulen induzierte  Stromstoss hat die Richtung des Stromes     i,     und wirkt dem konstanten Strom     i.v.    entgegen.

    Von einer bestimmten Grösse der Lastsen  kung weg, insbesondere bei Rückzündungen,  wird der konstante Strom     i..,    durch den Ge  genstrom     'a    kompensiert und durch das sper  rende Ventil 12 unterbrochen, wodurch die       rückstrombegrenzende    Wirkung der Drossel  spulen beginnt. Die     Vordrossel    11 soll ver  hindern, dass bei sperrendem Ventil 12 die  Sekundärwicklungen der Drosselspulen über    die Gleichstromquelle     kurzgeschlossen    werden.

    Bei     Laststeigerungen    dagegen wirkt der indu  zierte .Stromstoss in     Durchlassrichtung    des  Ventils 12, das heisst in derselben Richtung  wie     igv;    die Sekundärwicklungen der Drossel  spulen werden dadurch über das Ventil 12  kurzgeschlossen, so dass nur die     Streuinduk-          tivität    der Drosseln im -Primärkreis wirksam  wird.  



  Obwohl bei beiden beschriebenen Ausfüh  rungsbeispielen die Schaltung für zwei spei  sende Gleichrichter angegeben wurde, ist es  selbstverständlich, dass Ausführungsbeispiele  mit einem einzigen speisenden Gleichrichter  oder mit mehreren parallel arbeitenden Gleich  richtern möglich sind. Die Schaltungen sind  nicht auf die Anwendung von Gleichrichtern  mit     Dampfentladungsstrecke    beschränkt,     wie     bei den Beispielen angenommen, sondern sie  sind ebenfalls bei Benützung von Kontakt  stromrichtern anwendbar. An Stelle des im  Beispiel     Fig.1    benutzten Hilfswechselstrom  netzes für die Erzeugung des konstanten  Stromes kann auch das die Gleichrichter spei  sende Hauptnetz verwendet werden.

Claims (1)

1. PATE NTANSPRUCH: Schaltung zur @Speisüng von Gleichstrom- niotoren durch Gleichrichter mit in den Ka thodenleitungen liegenden Drosselspulen zur Begrenzung des Rückstromes im Rückzün- dungsfall, insbesondere zum Speisen von Mo toren mit rasch durchzuführender Drehzahl regulierung, zum Beispiel in Mehrmotoren antrieben für Walzwerke, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kathodendrosselspulen Se- kundä.rwieklungen besitzen, welche durch eine im wesentlichen konstanten Gleichstrom füh rende, mit Schaltmitteln versehene Verbin dung kurzgeschlossen sind,

   wobei der kon stante Gleichstrom in der Verbindung so ein gestellt ist, dass die durch die betriebsmässigen Belastungssenkungen in der Anlage in den Sekundärwicklungen der Kathodendrosselspu len hervorgerufenen, dem konstanten -Gleich strom in den Schaltmitteln entgegengesetzt gerichteten, negativen Stromstösse kleiner sind als der konstante Gleichstrom, so dass die Sekundärwicklungen auch für diese negativen Stromstösse durch die Verbindung kurzge schlossen bleiben, während die durch Rück zündungen in den 'Sekundärwicklungen her vorgerufenen negativen Stromstösse ein öff nen der die Sekundärwicklungen der Drossel spulen kurzschliessenden Verbindung bewir ken.

   ÜNTERAN SPRÜCl-IE 1. Schaltung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die die gleichsinnig in .Serie geschalteten Sekundärwicklungen der Kathodendrosselspulen der Gleichrichter kurz schliessende Verbindung Ventile enthält, wel che durch die bei Rückzündungen in den Se- krmdärwicklungen hervorgerufenen Strom stösse gesperrt werden, und welche somit die Kurzschlussverbindung öffnen.

   Schaltung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die die Sekundär wieklungen der Kathodendrosselspulen der Gleichriehter kurzschliessende Verbindung in Graetzschaltung zwischen den Klemmen der Sekundärwicklungen angeschlossene Ventile enthält, die mit. Wechselstrom gespeist und in den Sekundärwicklungen der Kathoden- drosseln den konstanten Strom erzeugen, wel cher der durch den Belastungsstrom der An lage im Drosseleisen hervorgerufenen lla- gnetisierung entgegenwirkt. 3.

   Schaltung nach Patentansprueh, da durch gekennzeichnet, dass die die Sekundär wicklungen der Kathodendrosselspulen der Gleichrichter kurzschliessende Verbindung ein Ventil besitzt, welches über eine Vordrossel an eine Stromquelle konstanter Gleiehspan- nung angeschlossen ist., und dass die Impe danz des durch das Ventil kurzgeschlossenen Sekundärkreises derart eingestellt ist, dass die Sekundärwieklungen der Kathodendrosseln im Nebenschluss durch einen zum konstanten Gleichstrom verhältnismässig kleinen Gleich strom durchflossen werden,

   weleher Strom die dureh den Belastungsstrom der Anlage her vorgerufene Magnetisierung der Kathoden drosseln unterstützt. -l. Schaltung nach Patentanspriteh, da durch gekennzeichnet, dass die Sekundär- wieklungen der Kathodendrosseln eine höhere Windungszahl aufweisen als deren Primär wieklungen.