DE1099069B

DE1099069B - Kollektorloser Stromrichterumkehrmotor

Info

Publication number: DE1099069B
Application number: DEA29672A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erwin Kern
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1958-05-30
Filing date: 1958-06-11
Publication date: 1961-02-09

Description

Kollektorloser Stromrichterumkehrmotor Die Erfindung betrifft kollektorlose Stromrichterrnotoren, bei welchen durch eine besondere Ausführung der Ankerwicklung des Motors und besondere Schaltung der zugehörigen Umrichtergruppen eine bessere Ausnutzung erreicht wird.
Stromrichtermotoren sind Motoren, welche keinen Kollektor besitzen und bei denen die Kommutierung durch die Stromrichter erfolgt. Bei Umkehrmotoren ist die Betriebsweise so, daß sie motorisch laufen, wenn Leistung aus dem Netz entnommen wird, daß sie aber während der Umkehr eine Zeitlang generatorisch Leistung ins Netz liefern. Die Stromrichter müssen dieser Betriebsweise angepaßt sein. Zur Lösung dieser Aufgabe sind Ausführungen bekannt, bei welchen der Motor eine einzige Ankerwicklung besitzt und über zwei gesonderte Umrichtergruppen gespeist wird. Bei der einen Richtung des Drehmoments ,wird hierbei die eine, .bei der andern die andere Umrichtergruppe durch entsprechende Steuerung belastet. Der Übergang vom motorischen zum generatorischen Betrieb und umgekehrt ist hierbei stetig. Jede Umrichtergrüppe muß hierbei aber für die volle Leistung des Motors ausgelegt werden.
Es sind auch Ausführungen bekanntgeworden, bei denen nur eine einzige Umrichtergruppe verwendet und je nach der Richtung des Motordrehmoments für die eine oder andere Richtung gesteuert wird. Hierbei muß die Steuerung je nach der Richtung umgeschaltet werden, was eine kurzzeitige Sperrung der Steuerimpulse des Umrichters erfordert. Hierdurch ist wohl die Umrichtergruppe besser ausgenutzt, da sie bei jeder Betriebsweise arbeitet; der Übergang vom motorischen in den generatorischen Betrieb ist aber unstetig. Ferner ist bekannt, Motoren auch mit zwei Wicklungen zu versehen, die von je einer Umrichtergruppe gespeist werden, welche je nach der Energierichtung motorisch oder generatorisch arbeiten.
Die Erfindung bezweckt nun, die stetige Steuerung mit der guten Ausnützung (der Umrichter, zu verbinden. Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Umrichter so zu steuern, daß je nach Belastung und Betriebsweise beide Ankerwicklungen entweder gleichzeitig motorisch, zugleich generatorisch, oder :zugleich motorisch und generatorisch arbeiten, so da,ß ein stetiger Übergang vom motorischen zum generatorischen Lauf erreicht wird. Hierbei braucht jede Ankerwicklung und jede Umrichtergruppe nur für die halbe Nennleistung ausgelegt zu sein. Die Wirkungsweise der Anordnung ist in,der Fig. 1 dargestellt. Es ist dort für eine Drehrichtung der Betrieb von Volllast bis zum Umkehrpunkt gezeigt. Die beiden Gruppen sind mit I und II bezeichnet. Bei Vollast in der Betriebsweise als Motor bis .etwa Halblast (a bis b) laufen beide Gruppen motorisch. Die Gruppe I wird hierbei von Halblast .bis auf Null geregelt, während die Gruppe II in diesem Bereich konstant auf Halblast bleibt. Beide Gruppen zusammen haben also im Punkt a Vollast, im Punkt b Halblast. Im Bereich von Halblast bis Leerlauf (b bis c) wird die Gruppe I generatorisch betrieben, und zwar von Leerlauf bis Halblast; die Gruppe II bleibt auf Halblast stehen. Im Punkte c hebt sich dann die generatorische und motorische Arbeitsweise auf, so daß Leerlauf entsteht. Im Bereich von Leerlauf bis Halbleistung während des Bremsbetriebes, also vom Punkt c bis d, bleibt die generatorische Betriebsweise der Gruppe I gleich, während die motorische Betriebsweise der Gruppe II von Halblast bis auf Null sinkt, so daß im Punkt d generatorische Halbleistung vorhanden ist. Im Bereich d bis e arbeiten beeide Gruppen generatorisch; die Gruppe I bleibt auf Halblast stehen und die Gruppe II steigt von Null bis auf Halblast an, so daß im Punkt e beide Gruppen mit Vollast generatorisch arbeiten.
Es sind auch andere Steuerungsarten möglich. Es muß nur die Summe der Leistungen beider Gruppen die geforderte Gesamtleistung ergeben. Ihre Aufteilung auf beide Gruppen ist beliebig, soweit nur die halbe Nennleistung jeder Gruppe nicht überschritten wird.
Die Schaltung der Anordnung zeigt die Fig. 2. Die Anordnung wird aus dem Drehstromnetz 12 über den Transformator 5 gespeist. Die beiden Umrichtergruppen sind mit 4 und 4' bezeichnet. S:ie werden über die Glättungsdrosselspulen 3 und 3' gespeist. Jede Umrichtergruppe besteht aus sechs gesteuerten Stromrichtergefäßen und speist je eine Ankerwicklung 1 und 1' des Motors. Die Erregerwicklung, welche normal mit Gleichstrom gespeist ist, .ist mit 10 bezeichiret. Die Steuerung wird in bekannter Weise ausgeführt. Die Steuerimpulse für die Gitter der Umrichtergefäße werden in den Steuereinrichtungen 8 und 8' durch Überlagerung einer netzfrequenten und einer motorfrequenten Spannung erzeugt. Die netzfrequente Spannung wird über die Induktionsregler 9 und ß' aus einer Phase des Drehstromnetzes 12 gewonnen. Die motorfrequente Spannung wird aus den Tachomaschinen 11 und 11' erhalten. Außerdem werden den Steuereinrichtungen die in den Stromwandlern 6 und 6' fließenden Ströme zugeführt, und zwar der Steuereinrichtung 8' der Wandlerstrom 6 und der Steuereinrichtung 8 der Wandlerstrom 6'. Die Steuerung bzw. Regelung -des Motors erfolgt in Abhängigkeit von den Strömen in diesen Wandlern. Wenn die Ströme unter einen bestimmten Wert sinken, so fängt die eine Wicklung an, generatorisch zu arbeiten. Die Regelung erfolgt dann so, wie sie in Fig. 1 beschrieben wurde. Die Umschaltung der Steuereinrichtungen 8 und 8' von motorischen auf generatorischen Betrieb und umgekehrt erfolgt in bekannter Weise mit Hilfe von stromabhängigen Relais. Dies ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Es ist nun noch möglich, ,infolge der Aufteilung der Ankerwicklungen ihre Anzapfungen so zu wählen, daß .beide Ankerwicklungen um einen bestimmten Winkel phasenverschoben arbeiten, beispielsweise kann dieser Winkel 30° betragen. Dann erfolgt die Kommutierung nicht mehr gleichzeitig, was besonders. bei Überlastungen sich vorteilhaft auswirkt.
Der Vorteil der geschilderten Anordnung liegt in der besseren Ausnutzungsmöglichkeit der Wicklungen und der Umrichtergruppen. Es brauchen diese nur für die halbe Nennleistung ausgelegt zu sein. Außerdem ist es möglich, ,durch Verschiebung der Kommutierung eine gleichmäßigere Arbeitsweise zu erreichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kollektorloser über Umrichtergruppen gespeister Stromrichterumkehrmotor, welche je nach der Richtung der Energie motorisch oder genera torisch arbeiten, mit zwei von je einer Umrichtergruppe gespeisten Ankerwicklungen, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Umrichter so gesteuert sind, daß je nach Belastung und Betriebsweise beide Ankerwicklungen entweder zugleich motorisch, zugleich generatorisch oder zugleich generatorisch und motorisch arbeiten, so daß ein stetiger Übergang vom motorischen zum generatorischen Lauf erreicht wird.
2. Kollektorloser Umkehrmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrichter so gesteuert werden, daß bei kleinen Motorströmen die eine Umrichtergruppe motorisch und die andere generatorisch betrieben, wird, daß dagegen von einem bestimmten Motorstrom an beide Umrichtergruppen zusammen entweder motorisch (bei Leistungsaufnahme) oder generatorisch (bei Bremsung) arbeiten.
3. Kollektorloser Umkehrmotor für Speisung aus einem Drehstromnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ankerwicklungen um vorzugsweise 30° versetzt angeordnet sind, so daß die Kommutierung zu verschiedenen Zeiten erfolgt.
4. Kollektorloser Umkehrmotor nach Anspruch; 2, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Steuerung der Umrichter von dem Unterschied zwischen Soll- und Ist-Drehzahl und die Umschaltung auf gleiche oder verschiedene Betriebsweise beider Ankerwicklungen und Umrichtergruppen mit Hilfe von Überstromrelais erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 207 003.