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Verfahren zur Erhaltung des relativen Gleichlaufs der Einzelantriebe
von Mehrmotorenantrieben bei Störungen, insbesondere Stromrichter-Rückzündungen
Bei Mehrmotorenantrieben, wie sie beispielsweise für kontinuierliche Walzwerke auch
bei Schlingenbildung zwischen den Gerüsten zum Einsatz kommen, werden vielfach im
Interesse einer schnellen Regelung die Einzelantriebe im Anker und/oder Feld über
Gas-oder Dampfentladungsstrecken enthaltende Stromrichter gespeist. Hierbei ist
darauf zu achten,, daß bei einer gelegentlich auftretenden Stromrichter-Rückzündung
keine Betriebsstörung durch den Ausfall eines Einzelantriebes auftritt. Anderenfalls
können Störungen des zu verarbeitenden Materials, Materialverluste und zusätzliche
Pausenzeiten bis zur erneuten Ingangsetzung des Mehrmotorenantriebes die Folge sein.
Diesen Mängeln. versuchte man dadurch zu begegnen, daß man die Stromrichtergefäße
überdimensionierte und betriebsbereite Reservegefäße bereitstellte. Hierdurch ergibt
sich jedoch, besonders bei Speisung der Einzelantriebe aus getrennten. Stromrichteranlagen,
ein erheblicher Mehraufwand.
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Weiterhin ist für Mehrmotorenantriebe mit Drehstromeinzelantrieben
bereits bekannt, bei Überlastung eines Motors zunächst sämtliche Motoren durch eine
synchrone Auslaufschaltung stillzusetzen und dann erst eine Abschaltung vorzunehmen.
Bei Stromrichteranlagen kommt es dementgegen jedoch im allgemeinen. darauf an, die
Abschaltung in kürzestmöglicher Zeit durchzuführen. Außerdem ist keine Lösung dafür
angegeben worden, wie noch, bevor ein Stillstand der Anlage erreicht wird, synchron
eine erneute Beschleunigung der Einzelantriebe zu erfolgen. hat. Dazu ist noch zu
bemerken, daß an sich die einzelnen Einflußgrößen auf das Drehzahlverhalten, wie
Schwungmassen: der umlaufenden Teile und Be@-lastungsmoment, wobei letzteres durch
Nutzarbeit und Verluste bestimmt ist, bekannt waren.
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Zur Vermeidung längerer Betriebsunterbrechungen ist auch bereits eine
selbsttätige: Wiedereinschaltung, beispielsweise der Gleichrichteranlagen für Sender,
bekannt. Bei Walzenstraßen, bei denen das verarbeitete Material Austrittsgeschwindigkeiten
bis zu 40 m/sec hat, treten selbst bei relativ kurzen Wiedereinschaltzeiten ohne
besondere Maßnahmen. Störungen im Materiallauf und der Regelung auf. Insbesondere
erhalten durch die Wiedereinschaltung die mehrfach @-errnaschten Regelkreise einer
kontinuierlichen Wa:lzenstra.ße derartige Störgrößenaufschaltungen, d'aß sich Pend'elungen
ergeben. Eine andere für diese Mehrmotorenantriebe bekannte Anordnung mit Wiederein-Schaltung
der gestörten Stromrichter sieht jeweils mehrere, parallel geschaltete Stromrichter
sowie Stromdämpfungsdrosseln vor. Diese Lösung ist jedoch sehr aufwendig und kommt
aus wirtschaftlichen Gründen für einzelgespeiste Antriebe (vgl. Fig. 1) nicht in
Frage. Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren zur Erhaltung des relativen
Gleichlaufs der Einzenantriebe von Mehrmotorenantrieben, die aus in der Drehzahl
veränderbaren, im Anker und/oder Feld je für sich über Stromrichter gespeisten Einzelantrieben.
bestehen, insbesondere für kontinuierliche Walzenstraßen mit Schlingenbildung zwischen
den Gerüsten, durch genreeinsame Beeinflussung des gesamten MehrmotGrenantriebes.
Erfindungsgemäß wird bei Ausfall von Einzelaaltrieben infolge von Störungen zur
elektrischen Führung der nicht gestörten Antriebe die Steuergröße bzw. der Drehzahlsollwert
für die Geschwindigkeit des gesamten Mehrmotorenantriebes selbsttätig annähernd
zeitlinear herabgesetzt, und nur nach Ausfall von Einzelantrieben infolge von Stromrichter-Rückzündungen
nach einer gegenüber der Stillsetzzeit kurzen Zeit werden diese Antriebe selbsttätig
wieder eingeschaltet, wobei nach erfolgter Wiedereinschaltung die Steuergröße bzw.
der Drehzahlsollwert für die Geschwindigkeit des gesamten: Mehrmotorenantriebes
selbsttätig annähernd zeitlinear erhöht wird, bis die betriebsmäßig erforderliche
Geschwindigkeit erreicht ist. Hierzu wird von der bekannten Formel
Gebrauch gemacht. In dieser bedeutet n. die Drehzahl, t die Zeit, GD2 das
auf die Motorwelle bezogene
Schwungmoment und j11 das auf die Motorwelle
bezogene Drehmoment. Man erkennt, daß bei einem zeitlich konstanten Lastmoment nach
Abschalten des Antriebes eine konstante zeitliche Drehzahlabnahme erfolgt. Durch
eine entsprechende Drehzahlherabsetzung des gesamten 'L#Iehrmotorenantriebes kann
der relative Gleichlauf unter den Einzelantrieben weitgehend erhalten bleiben. Es
ist dabei vorausgesetzt, claß in den Einzelantrieben etwa die gleiche kinetische
Energie gespeichert ist und daß die Einzelantriebsinotoren etwa gleichbelastet sind.
Die zeitlineare Drehzahlherabsetzung des Mehrmotorenantriebes kann beispielsweise
über einen motorisch angetriebenen Feldsteller oder ein motorisch angetriebenes
Potentionieter erfolgen.
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Die geringen, durch verschiedene Belastung hervorgerufenen Wegfehler
des Walzmaterials werden durch die zwischen jedem Antrieb befindlichen Walzgutschlingen
aufgefangen. Die vorwiegend zeitlineare Drehzahlherabsetzung der nicht gestörten
Antriebe trägt dazu bei, daß die erwähnten Schlingen nicht zu groß werden und die
Stillsetzung des gesamten Mehrmotorenantriebes erzwingen.
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Die selbsttätige Wiedereinschaltung soll nur nach Auftreten einer
Rückzündung und zweckmäßig nur einmalig erfolgen, damit die Schutzeinrichtungen
der Einzelantriebe ihre volle Schutzwirkung behalten. Ein Zeitrelais begrenzt die
Zeit, in der die Wiedereinschaltung erfolgt sein muß. Das Bedienungspersonal kann
die erneute Wiedereinschaltung, beispielsweise durch Rückstellen der Störungsmeldung,
ermöglichen.
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Bei Antrieben, die im Ankerkreis an einer gemeinsamen Saminelschienenspannung
liegen und bei denen jedes '-%Iotorenfeld von einem Feldstromrichter gespeist wird,
werden die Schutzschalter von Anker- und Feldkreis des jeweiligen Antriebsmotors
gleichzeitig geöffnet und die Wiedereinschaltung derart vorgenommen, daß erst die
Einschaltung des Schutzschalters für den Feldkreis und anschließend, zweckmäßig
nach einer durch ein Zeitrelais festgelegten Zeit, der Schutzschalter für den Ankerkreis
wieder eingeschaltet wird. Dadurch werden Überströme im Ankerkreis des gestörten
Antriebes verhindert, da sich die Gegenspannung der betreffenden Maschine wieder
ausbildet.
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Die Anordnung zur Drehzahlherabsetzung wird vereinfacht, wenn man
den Drehzahlsollwert bzw. die Steuergröße für die Geschwindigkeit des gesamten Mehrrnotorenantriebes
durch Einschalten eines. Scheinwiderstandes mit einsteilbarer Zeitkonstante vornimmt.
Dadurch kann auch die durch den Rückzündungsstrom entstehende Abbremsung des gestörten
Einzelantriebes berücksichtigt werden. Es ist auch möglich, die Herabsetzung unter
Ausnutzung der in den Steuergliedern. enthaltenden Zeitkonstanten durch Einschalten
eines ohmschen Widerstandes zu erreichen. Weiterhin wird zweckmäßig bei Auftreten
einer Stromrichter-Rückzündung der Stromfluß in clen Ankerstromrichtern durch bekannte
Gittersperreinrichtungen und/oder Verlagerung der Stromrichterzündimpulse unterbrochen,
wodurch die Drehzahlherabsetzung der anderen Einzelantriebe ohne jede Zeitverzögerung
erreicht wird.
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Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 1 enthält
das Prinzipschaltbild eines Mehrmotorenantriebes, Fig.2 an einer Steuerspannung
P1- liegende, für die selbsttätige Wiedereinschaltung wesentliche Hilfsschütze.
In Fig. 1 sind die Antriebe 100, 200 und 300 untereinander identisch. Beispielsweise
wird im Antrieb 100 der Gleichstrom-Nebenschlußmotor 103 von einem Drelistro.mnetz
1 über einen Transformator 101, ein Gleichrichtergefäß 102 und eine Glättungsdrossel
104 gespeist. Im Ankerkreis des Gleichstrommotors 103 sind die Schutzschalter 105
und 106 angeordnet. Zuerst wird jeweils der Schalter 105 geöffnet. Um das Abklingen
der durch die Induktivität des Motorankers. (von 103) gespeichertem Energie entstehenden
Überspannungen zu ermöglichen, bleibt der Ankerkreis über den ohmschen Widerstand
107 und den Schutzschalter 106 kurzzeitig geschlossen. Bei einem Einmaligen kurzzeitigen
Auftreten einer Rückzündung soll der Schalter 106 nach seinem Fall die Wiedereinschaltung
einleiten. Die Drosselspule 104 dient zur Glättung des Gleichstromes. Das Stromrichtergefäß
102 wird über das Gittersteuergerät 108 von dem Regler 109 ausgesteuert. Auf den
Eingang des Reglers werden der Drehzahlso:llwert (abgegriffen am Potentiometer 110),
der Drehzahlistwert (abgegriffen amTachometergenerator 111) und ein Stroinmeßwert
zur Ankerstro.mbegrenzung (abgegriffen an der Me!ßeinrichtung 112) gegeben. Zur
Überstromerfassung speist die Meßeinrichtung 112, die beispielsweise Stromwandler
enthält, das Relais 113, das auch die Gittersperrung bewirkt. Ein Rückstrommeßrelais
115 bekannter Bauart wird beispielsweise von einem Shunt 114 gespeist. Anlauf und
Verzögerung des gesamten Mehrmotorenantriebes werden durch Verstellung des motorisch
angetriebenen Potentiometers 4 bestimmt. Der Potentiometerwidersta.nd von 4 wird
über den betriebsmäßig durch die Schutzschalterkontakte von 105, 205 und 305 überbrückten
einstellbaren Vorwiderstand 3 von der Gleichspannung 2 gespeist. Bei dem einmaligen
Auftreten einer Rückzündung wird die erforderliche Drehzahländerung des gesamten
Mehrmotorenantriebes beispielsweise durch Öffnen und - nach Verlöschen der Rückzündung
- durch Schließen des Kontaktes von 105 bewirkt. Bleibt nun nach einer Überlastung
des :,lotors 103' oder nach einer Rückzündung der Schutzschalter 106 bzw. 206 oder
306 ausgelöst, so schaltet ein Kontakt dieses ausgelösten Schalters den Antrieb
des Potentiometers 4 auf »Rücklauf«, wodurch ein zeitlinearer Drehzahlrückgang des
gesamten Mehrmotorena,ntriebes erzielt wird.
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Für die selbsttätige Wiedereinschaltung nach einer Rückzündung wesentliche
Hilfsschütze liegen in Fig. 2 an einer Steuerspannung P-N. Bei Auftreten einer Rückzündung
werden über ein Überstrommeßrelais 113, 213 oder 313 sämtliche Ankerstromrichtgefäße,
beispielsweise durch Einfügen einer zusätzlichen negativen Gittervorspannung und/oder
durch Zünd'zeitpunktverlagerung, gesperrt. Nach dem verzögerten Anziehen des. Zeitrelais
5 bewirkt das Schütz 6 die Rückstellung des verklinkten überstrommeßrela;is und
die Entsperrung der Ankerstromrichter. Der Kommandoimpuls für die selbsttätige Wiedereinschaltung,
beispielsweise der Schalter 105 und 106, wird durch das Schütz 116 gegeben. Dieses
Schütz 116 wird wiederum bereits durch einen Ruhekontakt des ausgelösten Parallelschalters
106 betätigt, um kürzestmöglicheWiedereinschaltzeiten zu erhalten. Eine Einschaltung
des Impulsschützes 116 kann nicht erfolgen, wenn das Überstromrelais 113 noch und
däs
| Wiedereinschalt-Verriegelungsrelais 117 schon ange- |
| zogen sind. Nach Ansprechen des Rückstromrelais 115 |
| wird eine Rückstrom-Anzeigevorrichtung betätigt. |
| Deren Kontakt 118 schaltet das anzugsverzögeetc. |
| Wiedercinschalt-Verriegelungsschütz 117 ein,. Da SW ^. |
| die! Rückstrom-Anzeigevorrichtung mechanisch vec'.@
fi: |
klinkt und nur durch das Bedienungspersonal zu.rückstellbar ist,
wird bei entsprechender Einstellung des Zeitrelais 117 eine nur einmalige Wiedereinschaltung
des ausgelösten Schalters nach einer Stromrichter-Rückzündung gewährleistet.
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Die Steuerung der Antriebe 200 und 300 mit den Schützen 216, 217 und
316, 317 erfolgt in analoger 'T eise.