CH423943A - Vorrichtung zur Überwachung der Erregung von Gleichstrommotoren - Google Patents

Vorrichtung zur Überwachung der Erregung von Gleichstrommotoren

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CH423943A
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resistor
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CH52763A
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Touly Marcel
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
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Description


      Vorrichtung    zur Überwachung der Erregung  von     Gleichstrommotoren       Die vorliegende Erfindung hat eine Vorrichtung  zur Überwachung     der    Erregung von Gleichstrommo  toren zum Gegenstand, welche insbesondere für     Neben-          sohlussmotoren    geeignet ist, aber z. B. auch für Moto  ren     Verwendung    findet, deren     Läufer    und zumindest  ein Teil des     Feldsystems    in Serie geschaltet sind.  



  Wenn man. einen     Nebenschlussmotor    an ein     G1eich-          spannungsnetzanschliesst,    so wird bekanntlich bei     jeder     Veränderung dieser     Spannung    eine überaus wichtige  Veränderung im Läuferstrom herbeigeführt. Ganz be  sonders     kann    eine     besonders        heftige    Spannungserhö  hung einen Funken am Kollektor der Maschine aus  lösen.

   Diese Erscheinung ist dem Umstand zuzu  schreiben, dass die Zeitkonstante des Primärstrom  kreises wesentlich grösser ist als diejenige des Läufer  kreises, da der Induktionsstrom und zugleich die gegen  elektromotorische     Kraft    des Läufers     sich    nicht schnell  genug ändern, um     sich    der Erhöhung des Läuferstro  mes entgegenzusetzen.  



  Bei elektrischem     Traktionsbetrieb,    ganz besonders  mit Gleichspannung, hat diese Art von Motor keine       Verwendung    gefunden, weil die Spannung auf dem  Fahrdraht sich plötzlich ändern kann. Als Behelf hat  man daher trotz einiger     Unzulänglichkeiten    zu Moto  ren mit     Hauptstromerregung    gegriffen.  



  Der     Nebenschlussmotor    bietet jedoch Vorteile, de  ren     wichtigste    die folgenden sind: Gute Geschwindig  keitsstabilität in     Funktion    des Drehmomentes und sehr       einfadhe    Veränderung des Erregerstromes, um hohe  Drehzahlen zu     erzielen,    was beim     Traktionsbetrieb     zweifellos von Interesse ist.  



  Nun, die Entwicklung der Elektronik gibt Anlass,  dieses Problem neu aufzugreifen, besonders im Falle  des     Traktionsbetriebes    mit gleichgerichtetem Ein-         phasenstrom,    aber auch dann, wenn der Fahrdraht  mit Gleichstrom gespeist wird.  



  In der Tat     kann    die     Speisung        der    Motorerregung,       vorausgesetzt,    dass sie getrennt ist, sehr leicht, mittels  Verstärker, von denen heute     verschiedene    Typen vor  handen sind, überwacht werden. Die Zeitkonstante  des Primärkreises kann verändert     werden,    damit die  Überstromstärken, welche bei Überspannungen     in    Er  scheinung treten, vom     Kollektor    aufgenommen werden  können.  



  Die     Vorrichtung    zur     kontrollierten        Erregung,    die       Gegenstand    der vorliegenden Erfindung ist, geht aus  diesen Betrachtungen hervor, und bringt die Verbin  dung eines Verstärkers, der auf die     Erregerwicklung     einwirkt und aus einer     Wechselstromquelle    gespeist  wird, mit einem Stromkreis, dessen     Entlade-Zeitkon-          stante    um ein Vielfaches grösser als     dessen        Lade-          Zeitkonstante    ist, und der mit den     Anschlussklemmen     dieses Verstärkers verbunden ist.

   Dieser     Stromkreis     besteht     vorteil'hafterweise    aus     einem    Widerstand, der  durch     eine    Kapazität     geshuntet    ist, wobei dieser Strom  kreis mit den Steuerklemmen 8, 9 des Verstärkers ver  bunden ist, sowie aus einem weiteren     Widerstand,    der  zwischen einer     Ausgangsklemme    des Verstärkers und  der Erregerwicklung eingebaut ist, wobei diese beiden  Widerstände in Gegenschaltung verbunden sind, so  dass die Spannungen an     ihren        Klemmen    strommässig  gegenläufig     sind.     



  Auf diese Weise wird die     Zeitkonstante    des     Pri-          märstromkreises    des Motors     verringert,    sobald eine  Erhöhung der Betriebsspannung des Verstärkers ein  tritt und möglicherweise     erhöht,    wenn im Gegenteil  eine     Verminderung    dieser Spannung vorliegt.  



  Besonders bei elektrischem     Traktionsbetrieb    kann      die     Steuerspannung    vom Fahrdraht bezogen werden;  wenn diese aus Wechselstrom besteht, so wird die  Spannung durch einen geeigneten     Gleichrichter    gleich  gerichtet, ebenso wie die Spannung, die den Motor  speist.  



  Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbei  spielen erläutert.     Fig.    1     zeigt    eine der möglichen     Ver-          wirklichungen    der     Erfindung.     



       Fig.    2 zeigt den Fall von zwei Motoren, die parallel  funktionieren.  



       Fig.    3 ist eine Variante der     Fig.    2.  



       Fig.    4 zeigt eine Variante     der        Erfindung,    die bei  einem Motor Anwendung findet, dessen Läufer und  Erregerwicklung in Serie geschaltet sind.  



  In der     Fig.    1 ist 1 ein Verstärker     irgendwelchen          Types        (Thyratron    mit     warmer    Kathode, mit kalter  Kathode oder mit Kristall     Transistor    oder magneti  scher Verstärker usw.). Er wird an den Klemmen 2, 3  mit Wechselstrom gespeist.  



  Dieser Strom muss durch die Fahrleitung, wenn  diese mit Einphasenstrom gespeist wird,     oder    durch  eine getrennte, auf dem     Motorwagen    eingebaute  Stromquelle, wenn die Fahrleitung mit Gleichstrom  gespeist wird, geliefert werden.  



  Der     Verstärker    1 gibt an seinen Ausgangsklemmen  5 und 6 einen Gleichstrom ab, an welchem der     Primär-          stromkreis    des Motors 4 (dessen Läufer     nicht    gezeich  net ist) angeschlossen ist. Ein Widerstand 7 ist mit  dem     Primärstromkreis    in Serie geschaltet.  



  Der Verstärker 1 wird durch eine     an    die     Klemmen     8 und 9 angelegte     Gleichspannung        gesteuert,    so dass  die Gleichspannung an den Klemmen 5 und 6 in einem       wesentlichen    Gleichheitsgrad     mit    der auf die Klemmen  8 und 9 wirkende Steuerspannung steht.

   In der Figur  wurde vorausgesetzt, dass     des        Fahrdraht    mit Strom  versorgt und dass die Spannung     zwischen    Fahrdraht  und Erde auf die     Klemmen    2 und 3     des        Verstärkers     angelegt wird, wobei diese Spannung     auch    die Steuer  gleichspannung     liefert,    die unter     Inanspruchnahme     eines     Trafos    14, einer     Gleichrichterdiode    13 und eines  regelbaren Widerstandes 10, der durch einen Konden  sator 12     geshuntet    ist,

   auf die     Klemmen    8 und 9  geleitet wird. Der Ausgang 5 und 6 des     Verstärkers          kann        eine        bedeutende    Leistung abgeben, während der  Eingang 8 und 9 eine sehr kleine verlangt.  



  Die     zwischen    den Widerständen 7 und 10 zu be  achtende Polarität ist sehr wichtig. Diese     Polarität     ist auf der     Zeichnung        versinnbildlicht.    Die     Konzeption     dieser Widerstände beruht auf     strommässig    gegenläufi  gem     Aufbau.    Man kann     mathematisch        nachweisen     und durch Versuche     bestätigen,

          dass    bei einem sol  chen Aufbau die     scheinbare        Zeitkonstante    des     Primär-          stromkreises    um soviel kleiner ist, als der     Faktor    der       spannungsmässigen    Verstärkung des     Verstärkers    1 und  der Widerstand 7 selber grösser     sind.    Bei dieser Sach  lage wird die     Zeitkonstante    der     Schaltungselemente    10,  12 im gegenteiligen Fall     ziemlich    hoch sein.

   Man     kann     also erreichen, dass sich das     System        ziemlich        schnell     auflädt, und da     als        Transformator    14 ein solcher mit  geringer Streuung in Frage     kommt,    verläuft die Ent-    Ladung langsam. Der     Widerstand    10 muss so geregelt  werden, dass die Erregung des Motors bei hohen       Drehzahlen        klein    bleibt, bei     kleineren    Drehzahlen da  gegen sehr gross wird.  



  Schlussendlich     wird,    wenn sich bei einphasigem       Traktionsbetrieb    an den     Anschlussklemmen    2, 3 die       Spannung    erhöht, der Erregerstrom sehr rasch zu  nehmen.     Im    Gegensatz dazu wird sich bei einer Re  duktion dieser     Spannung    der     Erregerstrom    aufgrund  der     vorhandenen        Schaltungselemente    10, 12 nur lang  sam     verringern.    Der Strom im Anker des Motors wird  also zu keinem     Zeitpunkt    einen übermässig hohen       Wert    annehmen.  



  Bei Verwendung solcher Motoren mit überwachter  Erregung im     Traktionsbetrieb,    kann der Parallelbetrieb  mehrerer Motoren wegen der Ungleichheit     dein    Anker  ströme nachteilige Folgen haben. Die Anker sind me  chanisch bei gleicher Last gekuppelt, aber da sich die       Radkränze    des     Fahrzeuges    abbrauchen und die Durch  messer sich     verändern,    sind die Räderpaare und die       absorbierten    Ströme nicht mehr identisch.  



  Es ist sehr leicht,     dieses        Gleichgewicht    .durch Hand  habung der     Erregung    wieder herzustellen. Die     Fig.    2  zeigt den Fall, wo ein einziger Verstärker 1 die Erre  gerkreise 4 und 4'     zweier    Motoren     speist.    Ein Aus  gleichswiderstand 16 ist zwischen den beiden Erreger  kreisen     eingeschaltet    (angeschlossen).

   Er     darf    nur im       Verhältnis        der    Ausnutzung der     Räderlaufflächen    oder  eventueller Ungleichheiten in     der    Motorkonstruktion       abgeglichen    werden.  



  Die Figur 3     bezieht    sich auf den Fall, wo man z. B.  zwei     getrennte    Verstärker anwendet, von     denen    ein  jeder     einen    der beiden Motoren auf die Erregerströme       prüft.    In diesem Fall liegt der     Ausgleichswiderstand    17       zwischen    den Widerständen 10 und 10' von denen  jeder     mit    einem hier nicht dargestellten Verstärker  verbunden ist. Sie arbeiten genau so wie der in     Fig.    1       dargestellte    Widerstand 10.  



  In     Fig.    4     ist    der Anker durch 18     versinnbildlicht     und in Reihe     geschaltet    mit der Erregerwicklung 19 im  Hauptschluss. Die Durchgangsrichtung des Stromes       (gleichgerichteter        Wechselstrom    oder direkter Gleich  strom) wird durch den Pfeil 20 angezeigt, und ist sehr       wichtig.    Der Ausgangskreis des Verstärkers 1, der wie  früher gezeigt, durch eine nicht dargestellte     Wechsel-          stromquelle    gespeist wird, ist im     Nebenschluss        mit    der  Wicklung 19 verbunden,

   und der Widerstand der  Gegenreaktion liegt bei 7.  



  Der Verstärker     liefert    den nötigen     Zusatzstrom,     damit, nachdem er dem Ankerstrom beigefügt worden  ist,     der        Spannungsabfall    im Widerstand 7 mit der  Steuerspannung an den Klemmen des     Widerstandes    10  gleichwertig sei. Die Steuerspannung     kann    gemäss der  Veranschaulichung in der     Fig.    1 erreicht werden.  



  Die Polarität am Ausgang des Verstärkers 1 muss  beachtet werden, und es ist     selbstverständlich,    dass  der     Verstärker    selbst vom Typ     eines    Magnet-,     Thyra-          tron-    oder     Kristallverstärkers    sein muss, da alle diese       Organe    sich beim     Durchfluss    das Induktionsstromes  in     dem    Verstärker     entgegenstehen.         Wenn anstelle einer einzigen Induktionswicklung  19 es vorteilhaft wäre, getrennte Stromkreise zu be  nützen, so würde damit an der Erfindung nichts ge  ändert.

   Das Ganze     hätte    dann zwei strommässig ge  genläufige Widerstände, deren Werte abhängig     wären     von der     Windungszahl    einer     jeden    Wicklung.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur Überwachung der Erregung von Gleichstrommotoren, gekennzeichnet durch die Ver bindung eines Verstärkers, der auf die Erregerwick lung einwirkt und aus einer Wechselstromquelle ge speist wird, mit einem Stromkreis, dessen Entlade- Zeitkonstante um ein Vielfaches grösser als dessen Lade-Zeitkonstante ist, und der mit den Anschluss klemmen des Verstärkers verbunden ist. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Stromkreis einen Widerstand aufweist, der durch eine Kapazität geshuntet und an einer Klemme der Verstärkersteuerung angeschlossen ist, sowie eines zweiten Widerstandes, der in die Ver bindung zwischen dem Verstärkerausgang und der Erregerwicklung eingebaut ist,
    wobei diese beiden Widerstände entgegengesetzt verbunden sind, so dass die Spannungen an ihren Klemmen strommässig ge genläufig wirken. 2. Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Verstärkersteuerung verbundene Widerstand (10) veränderlich ist und er laubt, den vom Verstärker der Erregerwicklung gelie ferten Strom beliebig zu verändern. 3.
    Vorrichtung nach Unteranspruch 1 für mehrere parallel arbeitende Motoren, die strommässig der glei chen Belastung unterworfen sind, dadurch gekenn zeichnet, dass im Stromkreis Ausgleichswiderstände vorgesehen sind, welche entweder in den Leistungs- oder den Steuerkreis des Verstärkers eingeschaltet sind.
    4. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kreis der Erregerwicklung ent weder vom Ankerkreis getrennt oder in Serie mit dem Ankerkreis geschaltet ist, wobei in diesem letzteren Falle ein und dieselbe Induktionsspule besteht, wel che gleichzeitig den Ankerstrom und den Verstärker strom aufnimmt.
CH52763A 1962-01-18 1963-01-16 Vorrichtung zur Überwachung der Erregung von Gleichstrommotoren CH423943A (de)

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CH423943A true CH423943A (de) 1966-11-15

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