DE1058614B

DE1058614B - Arrangement for feeding direct current consumers, in particular direct current motors

Info

Publication number: DE1058614B
Application number: DES43688A
Authority: DE
Inventors: Erich Reinhard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-04-27
Filing date: 1955-04-27
Publication date: 1959-06-04

Description

Anordnung zur Speisung von Gleichstromverbrauchern, insbesondere Gleichstrommotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Speisung von Gleichstromverbrauchern, insbesondere Gleichstrommotoren, über Stromrichter und eine zwischen Stromrichter und Verbraucher angeordnete Drosselspule, die betriebsmäßig sich in der Sättigung befindet und bei unzulässigen Strömen jedoch aus ihrer Sättigung herausgeführt wird.Arrangement for feeding direct current consumers, in particular direct current motors The invention relates to an arrangement for supplying direct current consumers, especially DC motors, over converters and one between converters and consumer-arranged choke coil, which is operationally in saturation and is led out of their saturation in the event of impermissible currents.

Eine solche Anordnung ist zum Schutz gegen Rückströme bekannt geworden, indem die bei normalem Betrieb des Stromrichters in der Sättigung befindliche Drossel sich bei Stromrichtungsumkehr in der Nähe des Stromnullwertes entsättigt und. hierbei eine stromschwache Pause hervorruft, wobei die in einer zusätzlichen Wicklung der Drossel induzierte Spannung zur Steuerung eines Trennschalters zwischen der Drossel und dem Stromrichter benutzt werden kann.Such an arrangement has become known for protection against reverse currents, in that the choke is in saturation during normal operation of the converter desaturates itself when the current direction is reversed in the vicinity of the current zero value and. here causes a low-current pause, with the in an additional winding of the Choke induced voltage to control a circuit breaker between the choke and the converter can be used.

Ferner sind Anordnungen zur Speisung von Gleichstromverbrauchern über Stromrichter bekannt, bei denen der vom Stromrichter gelieferte Gleichstrom zur Vormagnetisierung einer Drossel dient, die in einem solchen bekannten Falle dadurch als induktiver Widerstand in einem laststrolnabhängig die Stromrichteraussteuerung beeinflussenden Regelkreis verändert wird oder in einem anderen bekannten Falle einen Meßwert liefert, um beim Überschreiten eines bestimmten Gleichstromes, z. B. bei der Speisung eines Gleichstrommotors durch Einfügung einer entsprechenden Spannung in den Eingangskreis des Reglers eine Konstantdrehzahlregelung in eine Konstarntstromregelung überzuführen.Furthermore, arrangements for feeding direct current consumers are available Known converters in which the direct current supplied by the converter to Pre-magnetization of a choke is used, which in such a known case thereby as an inductive resistor in a load current independent the converter control influencing control loop is changed or in another known case provides a measured value to be used when a certain direct current is exceeded, z. B. when feeding a DC motor by inserting a corresponding one Voltage in the input circuit of the controller converts a constant speed control into a Transfer constant current control.

Die vorliegende Erfindung geht von der Überlegung aus, daß in Anlagen mit über Stromrichter gespeisten Verbrauchern, insbesondere Motoren, der Betriebsfall eintreten kann, in welchem z. B. bei der Hochregelung von Motoren. Stromwerte erreicht werden, die zu einem unerwünschten Auslösen des Überstromschalters führen können. Solche Betriebsfälle können dadurch entstehen, daß beim Hochregeln der Drehzahl des Motors dieser in seiner Beschleunigung nicht nachkommt.The present invention is based on the idea that in plants with consumers fed by power converters, in particular motors, the operating case can occur in which z. B. in the upregulation of engines. Current values reached which can lead to an undesired tripping of the overcurrent switch. Such operating cases can arise when the speed is increased of the motor does not keep up with its acceleration.

Eine nachteilige Erscheinung kann in dieser Form insbesondere auch innerhalb der Brennzeit einer Anode des Stromrichters auftreten. Innerhalb dieses Zeitraumes ist es aber nicht möglich, durch eine Gittersteuerung des Stromrichters die Speisung des Motors zu beeinflussen. Bei Einrichtungen, bei denen Motoren innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes auf einen bestimmten Wert, z. B. den Endwert ihrer Geschwindigkeit bzw. ihrer Drehzahl, beschleunigt werden sollen, können auch diese Zeitwerte der Brenndauer einer Anode eine beachtliche Rolle für den Stromanstieg im Motorstromkreis spielen.A disadvantageous phenomenon can in particular also in this form occur within the burning time of an anode of the converter. Inside this However, it is not possible to use grid control of the converter to influence the supply of the motor. For facilities where motors are inside a very short period of time to a certain value, e.g. B. the final value of their Speed or its rotational speed are to be accelerated, these can also be used Time values of the burning time of an anode play a considerable role in the increase in current play in the motor circuit.

Gegenstand der Erfindung ist eine Lösung, durch welche auch innerhalb dieser kurzen Zeiträume eine wirksame Beherrschung der sonst auftretenden hohen Ströme mit ihren nachteiligen Folgen einer unerwünschten Auslösung der Überstromschalter erreicht wird.The invention is a solution through which also within of these short periods of time an effective control of the otherwise occurring high ones Currents with their disadvantageous consequences of an undesired tripping of the overcurrent switch is achieved.

Nach dieser wird bei einer Anordnung der angegebenen Art, nämlich zur Speisung von Gleichstromverbrauchern, insbesondere Gleichstrommotoren, über Stromrichter und eine zwischen Stromrichter und Verbraucher angeordnete Drosselspule, die betriebsmäßig sich in der Sättigung befindet und bei unzulässigen Strömen aus ihrer Sättigung herausgeführt wird, erfindungsgemäß beim Auftreten eines Überstromes durch die Drosselspule eine Stromstufe bewirkt, welche einem Ansteigen des Verbraucher-bzw. Motorstromes auch bereits im Verlaufe des Brennvorganges der gerade brennenden Anode vorbeugt und den Gitterkreis des Stromrichters derart beeinflußt, daß für die Dauer des Überstromes die Zündung des Stromrichters am Steuergitter gesperrt wird. Die Drosselspule weist dabei einen Eisenkern mit möglichst rechteckiger Magnetisierungskennlinie auf. Für die Zwecke der Steuergittersperrung kann z. B. auf dem Eisenkern der Drossel eine entsprechende Wicklung vorgesehen werden, welche mit der im Hauptstromkreis liegenden Wicklung transformatorisch verkettet ist und zur Lieferung einer Gleichsparvnung für den Gitterkreis des Stromrichters benutzt wird, die entweder allein oder zusammen mit der bereits in diesem vorhandenen Sperrspannungsstromquelle eine Sperrung der Zündung des Stromrichters an seinen Gittern herbeiführt. Um selbsttätig zu erreichen, daß nach Abklingen der Stromstufe, die durch die Drossel erzeugt wird, nicht etwa durch einen Regler der Anlage der Stromrichter für eine weitergehende Beschleunigung des Motors hochgeregelt sein kann, ist vorzugsweise erfindungsgemäß noch eine stromabhängig vom Belastungsstrom des Motorstromkreises wirksame Einrichtung vorgesehen, welche den Steuersatz des Stromrichters derart beeinflußt, daß nach dem Ablauf der Stufe beim Wiederzünden des Stromrichters nur eine solche Aussteuerung desselben möglich ist; die nicht zu einer Überschreitung des zulässigen Stromwertes im Motorstromkreis führt. Die Ableitung des entsprechenden belastungsstromabhängigen Steuerwertes kann beispielsweise durch Anwendung eines ohmschen Nebenwiderstandes im Verbraucherstromkreis stattfinden, von welchem ein Magnetverstärker gesteuert wird, der seinerseits mit den an seinem Ausgang gewonnenen Wert z. B. den Sättigungswandler bzw. die Stoßdrossel in dem Steuersatz des Stromrichters entsprechend beeinflußt.According to this, in an arrangement of the type specified, namely for feeding direct current consumers, in particular direct current motors, via Converter and a choke coil arranged between converter and consumer, which is operationally in saturation and off with impermissible currents their saturation is led out, according to the invention when an overcurrent occurs caused by the choke coil a current stage, which increases the consumer or. Motor current already in the course of the burning process of the anode that is currently burning prevents and affects the grid circuit of the converter so that for the duration of the overcurrent, the ignition of the converter is blocked at the control grid. the Choke coil has an iron core with a magnetization curve that is as rectangular as possible on. For the purpose of the control grid lock z. B. on the iron core of the throttle a corresponding winding can be provided which corresponds to that in the main circuit lying winding is chained by means of transformers and to deliver a equal savings used for the grid circuit of the converter, either alone or together with the reverse voltage current source already present in this causes a blocking of the ignition of the converter on its grids. To automatically to achieve that after the current level that is generated by the throttle has subsided, not by a controller of the plant of the converter for a more extensive Acceleration of the motor can be regulated upwards, is preferably according to the invention Another device that is effective depending on the load current of the motor circuit provided, which affects the tax rate of the converter such that after the sequence of the stage when re-igniting the converter only such a modulation the same is possible; which does not lead to the permissible current value being exceeded leads in the motor circuit. The derivation of the corresponding load current-dependent Control value can, for example, by using an ohmic shunt resistor take place in the consumer circuit, which controls a magnetic amplifier will, in turn, with the value obtained at its output z. B. the saturation converter or the surge choke in the control unit of the converter is influenced accordingly.

Eine beispielsweise Ausführung für die Anwendung der Erfindung bei einem Stromrichterantrieb veranschaulicht die Figur der Zeichnung. In dieser bezeichnet 1 eine Phase der Sekundärwicklung des Transformators, über welche der Stromrichter gespeist wird. Zur Vereinfachung der Darstellung ist von dem Stromrichter nur ein einanodiges Strom_ richtergefäß für eine Phase des Systems dargestellt. Der Stromrichter kann beispielsweise sechs- oder zwölfphasig arbeiten. Dieses Stromrichtergefäß ist mit 2 bezeichnet, seine Anode mit 2a., sein Steuergitter mit 2b und seine Kathode mit 2c. Von dem Stromrichtergefäß wird über die in der Kathodenleitung des Stromrichters- liegende Wicklung 3a der Drossel 3 der Gleichstrommotor 4 gespeist, dessen Anker mit 4a_ und dessen Feldwicklung mit 4 b bezeichnet ist. 5 bezeichnet einen Schalter bzw. ein Schütz oder einen Schnellschalter im Ankerstromkreis des Motors, 6 einen ohmschen Nebenwiderstand, von welchem der llagiletverstärker 7 gesteuert wird. An der Drossel 3 sind auf dem Eisenkern 3 b noch die Wicklungen 3 c und 3 d vorgesehen. 8 bezeichnet eine als Batterie angedeutete Sperrspannung squelle für den Gitterkreis des Stromrichters 2. 9 ist der Widerstand im Gitterkreis des Stromrichters, der in Reihe liegt mit der Steuerdrossel 10. Der Gitterkreis wird mit Wechselspannung von einer Spannungsquelle 11 gespeist. Die Steuerung des Stromrichters erfolgt mittels der Gleichstromvormagnetisierungsw icklung 10a, durch deren Speisung die Induktiv ität bzw. die Sperrung und Freigabe der Stoßdrossel 10 entsprechend zeitabhängig gesteuert werden, so daß in bekannter Weise eine entsprechende Spannungsaufteilung zwischen dem Blindwiderstand der Drossel 10 und dem Widerstand 9 im Gitterkreis auftritt und entsprechende Spannungsimpulse auf das Gitter 2 b des Stromrichtergefäßes für dessen Zündung zum gewünschten Zeitmoment gegeben werden. Damit nur positive Impulse auf das Gitter gelangen, ist das Ventil 12 vorgesehen. Die Drossel 10 trägt außer der Wicklung 10b, die in ihrem Induktivitätswert für ihre Sperrung und Freigabe zum gewünschten Zündmoment des Stromrichters durch die Gleichstromvormagnetisierung gesteuert wird, noch eine weitere Wicklung 10c, welche vom Ausgang des Magnetverstärkers 7 gespeist wird. 13 bezeichnet ein Ventil in dem über die Sekundärwicklung 3 d der Drossel 3 gebildeten Stromkreis, 14 einen Umschalter, um den Anker 4a des Motors 4 für beide Drehrichtungen wahlweise über den Stromrichter zu speisen.An example embodiment for the application of the invention in a converter drive illustrates the figure of the drawing. In this, 1 designates a phase of the secondary winding of the transformer, via which the converter is fed. To simplify the representation, only a single-anode converter vessel for one phase of the system is shown of the converter. The converter can work in six or twelve phases, for example. This converter vessel is designated with 2, its anode with 2a., Its control grid with 2b and its cathode with 2c. The DC motor 4, whose armature is denoted by 4a_ and whose field winding is denoted by 4b, is fed from the converter vessel via the winding 3a of the choke 3 located in the cathode line of the converter. 5 denotes a switch or a contactor or a high-speed switch in the armature circuit of the motor, 6 an ohmic shunt resistor, by which the llagilet amplifier 7 is controlled. At the throttle 3, the windings 3 c and 3 d are also provided on the iron core 3 b. 8 denotes a reverse voltage source, indicated as a battery, for the grid circuit of the converter 2. 9 is the resistance in the grid circuit of the converter, which is in series with the control inductor 10. The grid circuit is fed with AC voltage from a voltage source 11. The converter is controlled by means of the DC bias winding 10a, through whose supply the inductance or the blocking and releasing of the throttle 10 are controlled in a time-dependent manner, so that a corresponding voltage distribution between the reactance of the choke 10 and the resistor 9 in the known manner Lattice circle occurs and corresponding voltage pulses are given to the grid 2 b of the converter vessel for its ignition at the desired time instant. The valve 12 is provided so that only positive pulses reach the grid. In addition to the winding 10b, the inductance value of which is controlled by the DC bias in its inductance value for its blocking and release at the desired ignition moment of the converter, the choke 10 also carries a further winding 10c, which is fed from the output of the magnetic amplifier 7. 13 denotes a valve in the circuit formed by the secondary winding 3 d of the choke 3, 14 a changeover switch in order to feed the armature 4a of the motor 4 for both directions of rotation optionally via the converter.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende. Steigt der im Verbraucher bzw. im Ankerkreis des Motors 4 zulässige Strom auf einen zu hohen Wert, so wird die Drossel3 aus ihrem Sättigungswert, auf dem sie mittels der Vormagnetisierung durch die Wicklung 3c gehalten wird, herausgeführt, und die Drossel ist somit in der Lage, ein bestimmtes Spannungszeitintegral zu übernehmen. Hierdurch wird eine Stromstufe in der Speisung des Motors 4 erzeugt, d-. h:, der Strom kann nicht über einen bestimmten Wert mehr ansteigen. Gleichzeitig wird in der Wicklung 3 d eine Spannung induziert, die über den Gitterkreis und das Ventil 13 eine Gleichspannung erzeugt, welche zusammen mit der Sperrspannung 8 das Gitter 2 b auf ein solches negatives Potential bringt, daß die Zündung des Stromrichtergefäßes 2 am Gitter gesperrt wird. Erst mit Abklingen des Stromes über die Kathodenleitung des Stromrichters wird diese Sperrung des Stromrichters am Gitter, welche durch die über die Wicklung 3 d erzeugte Spannung hervorgerufen worden war, wieder freigegeben. Würde nun der Stromrichter an sich im Steuersatz kommandomäßig hochgeregelt sein, so daß also sein Zündpunkt entsprechend vorverlegt worden wäre, so würde an sich, wie bereits oben hervorgehoben, die Gittersperrung des Stromrichters allein noch nicht eine ausreichende Abhilfe schaffen, damit keine Nachteile infolge von Überströmen im Ankerstromkreis entstehen können. Gegen solche Mangelerscheinungen ist aber in dem Ausführungsbeispiel für eine selbsttätige Überwachung der Anordnung der Nebenwiderstand 6 vorgesehen, der einen vom Belastungsstrom abhängigen Spannungsabfall hervorruft und bei einem zu großen Strom im Motorstromkreis mit dem an ihm entstehenden Spannungsabfall über den Magnetverstärker 7 auf die Sättigungsdrossel 10 mittels der Wicklung 10c derart wirkt, daß der Zündzeitpunkt für den Stromrichter zeitlich später verlegt wird.The operation of the arrangement is as follows. Increases in the consumer or the current permissible in the armature circuit of the motor 4 is too high the choke3 from its saturation value, on which it is by means of the premagnetization held by the winding 3c, and the reactor is thus in able to take over a certain voltage time integral. This creates a Current stage generated in the supply of the motor 4, d-. h :, the electricity can't over increase a certain value more. At the same time in the winding 3 d a Voltage induced, which is a DC voltage across the grid circle and the valve 13 generated, which together with the reverse voltage 8, the grid 2 b on such negative potential brings that the ignition of the converter vessel 2 on the grid is blocked. Only when the current has decayed via the cathode line of the converter this is the blocking of the converter on the grid, which is caused by the winding 3 d generated tension was released again. Now would the Converter itself to be regulated up in the tax rate by commands, so that If its ignition point had been brought forward accordingly, it would in itself, as already highlighted above, the grid lock of the converter alone is not yet a Create sufficient remedy so that there are no disadvantages as a result of overcurrents in the Armature circuit can arise. Against such deficiency symptoms, however, is in that Exemplary embodiment for automatic monitoring of the arrangement of the shunt resistance 6 is provided, which causes a voltage drop that is dependent on the load current and if the current in the motor circuit is too high, with the voltage drop that occurs across it via the magnetic amplifier 7 to the saturation choke 10 by means of the winding 10c acts in such a way that the ignition point for the converter is shifted later in time will.

Die Erfindung kann insbesondere Anwendung finden für Fördermaschinen und Walzwerksanlagen sowie Stromrichteranlagen zur Speisung von Verbrauchern, in denen während des Betriebes mit beachtlichen Stromstößen zu rechnen ist.The invention can be used in particular for conveying machines and rolling mill systems as well as power converter systems for supplying consumers, in where considerable power surges can be expected during operation.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for supplying direct current consumers, especially DC motors, over converters and one between converters and consumer arranged choke coil, which be operationally in saturation is located and is led out of their saturation in the event of impermissible currents, thereby characterized in that when an overcurrent occurs, the choke coil (3) has a current stage causes which vain increase in the consumer or motor current already in the course of the burning process the anode that is just burning prevents, as well as the grid circle of the converter (2) is influenced in such a way that the ignition takes place for the duration of the overcurrent of the converter is blocked at the control grid.

2. Arrangement according to claim 1, characterized characterized that in the consumer or motor circuit a front load current more dependent Voltage drop across an ohmic shunt resistor (6) is provided, through which the converter when releasing its blocking is regulated down to a permissible modulation level on the grille.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that a magnetic amplifier (7) is controlled via the ohmic shunt resistor (6) to influence the choke coil (10) in the surge choke control unit of the converter (2). Considered publications: Swiss Patent Specifications No. 227 018, 227 252; French Patent No. 612130; U.S. Patent No. 2,568,391.