Einrichtung für die Drehzahlregulierung von Gleichstrommotoren Bei der Speisung von Gleichstrommotoren für kontinuierliche Walzwerke muss die Dreh zahl der Motoren innerhalb enger Grenzen konstant gehalten werden. Beim Auftreten von Belastunggsstössen muss die Möglichkeit bestehen, augenblicklich den Strom und also die Gleichspannung am Motor zu erhöhen, um das Absinken.,der Drehzahl zu vermeiden.
-Werden die Motoren über gittergesteuerte Gleichrichter gespeist, so, wird in bekannter Weise die rasche Regulierung der Motoren durch die Gittersteuerung der speisenden Gleichrichter .durchgeführt. Zu diesem Zweck mu ss die .Steuerung des Gleichrichters so erfol gen können, @dass für die Erhöhung des Stromes eine gewisse S.pünnungsTeserve vor handen ist. Das bedeutet,
d\ass die Gleich- richter wenigstens bei geringen Belastungen nicht vollständig ausgesteuert werden dürfen.
Dies bat weiter zur Folge, dass diese Gleich- richter einen gewissen; erhöhten Blindstrom aus dem Primärnetz entnehmen und dass ausserdem die Beanspruchung oder Gleichrich- ter bei der reduzierten Spannung erhöht wird..
Ausserdem treten in der Regel noch Schwankungen der Primärspannung auf, wel che ebenfalls durch die Gitterregulierung auf genommen werden müssen.. Je nach dem Walz- programm müssen -die Motoren auf - verschie dene Solldrehzahlen eingestellt werdenkönnen, was in d!er Regel mit Hilfe der Erregung des Feldes geschieht.
Es ist bekannt, diese letztere Regulierung dazu zu benützen, die Gitter- steuerung zu entlasten. Dies kann beispiels- weise dadurch geschehen,
dass die Regulie- rung von der dem Motor zugeführten Gleich spannung aus erfolgt. Diese Art der Rege- lierung kann den Einfluss von .Spannungs schwankungen des Primärnetzes nicht er fassen und ergibt somit je nach der Grösse .
der Primärspannung unter Umständen un- günstige Verhältnisse in bezug auf die mittlere Reguuilierung der Gl'eiehrichter, den Blindleistungsbedarf und die Spannungs- reserve. Diese Nachteile können an Hand der , vorliegenden Erfindung umgangen werden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Ein richtung für die Drehzahlregulierung von über gittergesteuerte Gleichrichter gespeisten. Gleichstrommotoren, insbesondere für konti nuierliche Walzenstrassen.
Die Erfindung be steht darin, däss die .Schnellregulierung der Drehzahl jedes Motors mit Hilfe der Gitter steuerung des zugehörigen Gleichrichters durch Einzelregulierung oder dem Motor zage-, führten:
Rotorspannung in Abhängigkeit der Abweichung der Drehzahl des Motors vom Sollwert erfolgt, während glelehzeitig in Ab hängigkeit vom Verschiebungsfaktor cos 9p des gesamten Primärstromes der speisenden Gleichrichter die Feldregulierung der Moto ren dieser Gruppe gemeinsam erfolgt.
Die Erfindung wird an Hand eines Aus- führungsbeispiels näher erläutert: Eine Gruppe von Gleichstrommotoren 5, 50 ... wird vom Wechselstromnetz 1 aus über Gleichrichter gespeist. Der Rotor des Motors 5 ist über den gittergesteuerten Gleichrichter 4 und den Transformator 3 zusammen mit den übrigen in gleicher Schaltung angeord neten Motoren gemeinsam über die Leitung 2 an das Netz 1 angeschlossen.
Die Steuerung der Gleichrichter, durch Beeinflussen der Stromdurchgangsphase, erfolgt mittels der Steuergeräte 9, 90 ... in bekannter Weise in Abhängigkeit der jeweiligen ,Steuerspannung <I>d U.</I> Mit dem Motor ist der Tachometergene- rator 1.0 gekuppelt, der eine drehzahlpropor tionale Spannung UT abgibt.
Diese Spannung ist einer ,dem Spannungteiler 12 abgegriffe nen Spannung Us gegengeschaltet, und diese bilden zusammen die Steuerspannung<I>d U</I> des Steuergerätes. Die Spannung<I>d U</I> dient als Steuerspannung einer Schnellregulierung des Motors, da die Steuerung des Rotorstromes praktisch trägheitsfrei erfolgt.
Sämtliche Spannungsteiler 12, 120... sind von der Sammelsehiene 13 aus gemeinsam mit Gleich strom gespiesen.
Die Speisung der Feldspulen des Motors 5 bzw. 50 ... erfolgt aus der für alle Motoren gemeinsamen Gleiehspannungs,quelle 13 über den gemeinsamen Regler B.
Die Steuerung des Reglers erfolgt über einen Spannungswandler 7 in Abhängigkeit der Wechselapeisespannung sämtlicher Gleichrichter sowie inAbhängigkeit des den Gleichrichtern. gelieferten gesamten Stromes über den Stromwandler 6.
Der Re gler ist in bekannter Weise so gebaut, dass er auf ,den Verschiebungsfaktor :cos 99 der ge samten Anlage reagiert. Der Erregerstrom der Motoren wird gemeinsam automatisch in Ab hängigkeit des cos 9p der Wechselstromseite eingestellt. Diese gemeinsame Regulierung der Motorfelder erfolgt im Gegensatz zu den ein
zelnen Gittersteuerungen verhältnismässig langsam.
Die '\Virlaugsweise der Einrichtung ist folgende: Entsprechend dem Verwendungszweck der Motoren soll erreicht werden, dass die hinter einander arbeitenden Walzwerke entweder mit gleicher oder mit verhältnisgleicher Dreh- zahl arbeiten.
Die jedem Motor zugeteilte Drehzahl wird durch eine entsprechende Soll- spannung Us an Iden Spannungsteilern 12, 120 ... eingestellt. Das damit eingestellte Dreh zahlverhältnis der Motoren soll nun während des Walzvorganges erhalten bleiben.
Ergeben sich Schwankungen in der Belastung und da mit auch in der Drehzahl, welche beim Walz- vorgang betriebsmässig auftreten, können, so müssen diese, durch Eingriff der Regulierung wieder automatisch ausgeglichen werden. Der sieh dabei abspielende Regelvorgang ist fol gender: Angenommen, der Motor 5 werde ent lastet, so dass dieser die Tendenz hat, schneller zu laufen.
Dadurch erhöht sich die Tacho meterspannung UT gegenüber der Sollspan- nung Us, was eine entsprechende Änderung der Differenzspannung <I>d U</I> zur Folge hat.
Entsprechend dieser Änderung erzeugt das Reguliergerät 9 sofort eine Verschiebung der Stromdurchlassphase am Gleichrichter 4, so dass der Rotor von 5 praktisch ohne Zeitver zögerung eine verringerte mittlere Gleich spannung erhält und dadurch der Motor die Tendenz bekommt, in der Drehzahl zu fallen oder mindestens nicht anzusteigen.
Die Ver schiebung der Durchlasszeit des Gleichrichters 4 hat aber auf der Weclvselstromseite in be kannter Weise eine Vergrösserung der Phasen verschiebung des Stromes gegenüber der Spannung zur Folge.
Diese Vergrösserung der Phasenverschiebung ergibt über dieWandler 7 und 6 und den Regler 8 eine Vergrösserung des Gleichstromes in der Erregerwicklung von 5, so dass die Rotorspannung zur. Konstant haltung der Drehzahl entsprechend erhöht wer den muss, was vom Regler 9 besorgt wird. Der Regler 9 verschiebt die Stromdurchlassphase im Sinne einer Spannungserhöhung,
wodurch auch idie Vergrösserung der Phasenverschie bung wenigstens zum Teil rückgängig ge macht wird. Eis ergibt sich somit die sehr erwünschte Wirkung, dass durch den Regler 9 zwar sehr rasche Stromänderungen zum Ausgleich der Belastungsschwankungen er halten werden, :
dass aber hinterher die Erre- gung der Motoren den neuen Betriebsverhält- nissen angepasst wird, so dass die erforderliche dauernde Verschiebung der Durcblassphase der Gleichrichter zumindest auf ein beschränkt wird. Diese Tatsache ist sowohl vom Gesichtspunkt :
der geringeren Belastung des Primärnetzes durch Blindstrom als auch von demjenigen der geringeren Beansp-ra- chung des Gleichrichters von Vorteil:
. Alle Vargänge, welche zu einer länger andauern den Verminderung -des Leistungsfaktors der Gleichrichtergruppe bei alleiniger Gitter steuerung führen würden, werden im wesent lichen durch den Regler 8 durch entspre chende Einstellung der Erregung der Motor felder ausreguliert. Dies gilt vor allem auch dann, wenn Schwankungen der Primärspan nung auftreten.
Da die Belastung der ein zelnen Motoren in weiten Grenzen ändert und. die Belastungsstösse in den einzelnen Mo toren nicht gleichzeitig auftreten, ist das Ein schaltendes Stromwandlers 6 in die gemein- same Zuleitung mehrerer Gleichrichtergrup- pen besonders vorteilhaft, indem dann der mittlere Leistungisfakt:or der ganzen Anlage erfasst wird. Gleichzeitig wird dadurch die Einrichtung einfach.
Erwähnt sei, dass natürlich auch die Aus= regulierung der Erregung der Motoren ein- zeln erfolgen könnte. Jedem Gleichrichter und Motor wäre dann ein Regler 8 zugeordnet und die Stromentnahme über einen Wandler 6 wäre in jeder Gleichrichterzuleitung vor- zunehmen. Betriebstechnisch bringt dies Je- doch keinen
Vorteil mit sich, da es bei solchen Anlagen auf eine mittlere Ausregulierung des Leistungsfaktorsunkommt und ausser'd'em der Aufwand für die Regulierung grösser wäre.
Device for regulating the speed of DC motors When supplying DC motors for continuous rolling mills, the speed of the motors must be kept constant within narrow limits. If load surges occur, it must be possible to increase the current and thus the DC voltage on the motor immediately in order to avoid a drop in speed.
-If the motors are fed via grid-controlled rectifiers, the rapid regulation of the motors is carried out in a known manner by the grid control of the feeding rectifier. For this purpose it must be possible to control the rectifier in such a way that there is a certain amount of ripple reserve available for increasing the current. That means,
that the rectifiers may not be fully controlled, at least with low loads.
This further asked that this rectifier have a certain; take increased reactive current from the primary network and that the load or rectifier is also increased at the reduced voltage ..
In addition, fluctuations in the primary voltage usually occur, which must also be absorbed by the grid regulation. Depending on the rolling program, the motors must be able to set different target speeds, which is usually done with the help of the Excitation of the field happens.
It is known to use this latter regulation to relieve the grid control. This can be done, for example, by
that regulation takes place from the direct voltage supplied to the motor. This type of regulation cannot detect the influence of voltage fluctuations in the primary network and thus results depending on the size.
the primary voltage may have unfavorable conditions with regard to the mean regulation of the rectifier, the reactive power requirement and the voltage reserve. These disadvantages can be avoided with the aid of the present invention.
The invention relates to a device for regulating the speed of the grid-controlled rectifier fed. DC motors, especially for continuous roller lines.
The invention consists in the fact that the quick regulation of the speed of each motor with the help of the grid control of the associated rectifier through individual regulation or the motor zage, led:
The rotor voltage depends on the deviation of the speed of the motor from the setpoint, while the field regulation of the motors in this group takes place jointly depending on the shift factor cos 9p of the total primary current of the feeding rectifier.
The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment: A group of direct current motors 5, 50... Is fed from the alternating current network 1 via rectifiers. The rotor of the motor 5 is connected via the grid-controlled rectifier 4 and the transformer 3 together with the other motors angeord designated in the same circuit via the line 2 to the network 1.
The rectifier is controlled by influencing the current passage phase by means of the control units 9, 90 ... in a known manner depending on the respective control voltage <I> d U. </I> The tachometer generator 1.0 is coupled to the motor, which emits a voltage UT proportional to the speed.
This voltage is connected to a voltage Us tapped off from the voltage divider 12, and these together form the control voltage <I> d U </I> of the control device. The voltage <I> d U </I> is used as a control voltage for rapid regulation of the motor, since the control of the rotor current is practically inertia-free.
All voltage dividers 12, 120 ... are fed from the bus bar 13 together with direct current.
The field coils of the motor 5 or 50 ... are fed from the equilibrium voltage source 13 common to all motors via the common controller B.
The controller is controlled via a voltage converter 7 as a function of the AC voltage of all rectifiers and as a function of the rectifiers. total current supplied via the current transformer 6.
The controller is built in a known manner so that it reacts to the shift factor: cos 99 of the entire system. The excitation current of the motors is automatically set depending on the cos 9p on the AC side. This common regulation of the motor fields takes place in contrast to the one
individual grid controls relatively slowly.
The method of operation of the device is as follows: According to the purpose of the motors, it should be achieved that the rolling mills working one behind the other work either at the same or at a proportional speed.
The speed assigned to each motor is set by means of a corresponding setpoint voltage Us at Iden voltage dividers 12, 120. The thus set speed ratio of the motors should now be retained during the rolling process.
If there are fluctuations in the load and therefore also in the speed, which can occur during the rolling process, then these must be automatically compensated for by intervention of the regulation. The control process taking place here is as follows: Assume that the load on the motor 5 is relieved, so that it has the tendency to run faster.
This increases the tachometer voltage UT compared to the setpoint voltage Us, which results in a corresponding change in the differential voltage <I> d U </I>.
Corresponding to this change, the regulator 9 immediately shifts the current passage phase at the rectifier 4, so that the rotor of 5 receives a reduced mean DC voltage with practically no time delay and the motor thus tends to drop in speed or at least not to increase.
The shift in the passage time of the rectifier 4, however, results in an increase in the phase shift of the current with respect to the voltage in a known manner on the alternating current side.
This increase in the phase shift results in an increase in the direct current in the exciter winding of 5 via the converters 7 and 6 and the controller 8, so that the rotor voltage increases. Keeping the speed constant increases whoever has to, which is taken care of by the controller 9. The controller 9 shifts the current passage phase in the sense of a voltage increase,
whereby the increase in the phase shift is at least partially reversed. Ice thus results in the very desirable effect that the regulator 9 will keep very rapid current changes to compensate for the load fluctuations:
but that afterwards the excitation of the motors is adapted to the new operating conditions, so that the necessary permanent shift of the blow-through phase of the rectifier is limited to at least one. This fact is both from the point of view:
the lower load on the primary network due to reactive current as well as that of the lower load on the rectifier are advantageous:
. All varganges, which would lead to a longer lasting reduction of the power factor of the rectifier group with sole grid control, are essentially regulated by the controller 8 by setting the excitation of the motor fields accordingly. This is especially true when fluctuations in the primary voltage occur.
Since the load on the individual motors changes within wide limits and. If the load surges in the individual motors do not occur at the same time, the switching on of the current transformer 6 in the common feed line of several rectifier groups is particularly advantageous in that the average power factor of the entire system is then recorded. At the same time, it makes setup easy.
It should be mentioned that, of course, the excitation of the motors could also be regulated individually. A controller 8 would then be assigned to each rectifier and motor, and the current drawn via a converter 6 would be carried out in each rectifier feed line. From an operational point of view, however, this does not help
This is an advantage, since in such systems there is an average adjustment of the power factor and apart from that the effort for the adjustment would be greater.