DE1138853B

DE1138853B - Drive device with a direct current shunt motor fed by a rectifier

Info

Publication number: DE1138853B
Application number: DES52572A
Authority: DE
Inventors: Guenter Lenhard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-03-02
Filing date: 1957-03-02
Publication date: 1962-10-31

Description

Antriebseinrichtung mit einem über Gleichrichter gespeisten Gleichstrom-Nebenschlußmotor Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung mit einem aus einem Wechsel- oder Drehstromnetz über Gleichrichter gespeisten Gleichstrom-Nebenschlußmotor. Die Erfindung hat insbesondere Bedeutung für Motoren, bei denen eine Drehzahleinstellung durch Änderung ihrer Erregung stattfindet. So kann beispielsweise bei schnellem Vermindern der Motordrehzahl durch Verstärkung des Nebenschlußfeldes der Fall eintreten, daß der Motor durch die Schwungmasse des Antriebes in generatorischen Betrieb übergeht und vorübergehend eine Spannung erzeugt, die höher ist als die Spannung, die der Speisegleichrichter verträgt. Beim Übergang in generatorischen Betrieb wechselt der Strom im Anker seine Richtung, wodurch der Speisegleichrichter gefährdet wird.Drive device with a direct current shunt motor fed by a rectifier The invention relates to a drive device with an alternating or three-phase system fed by a rectifier direct current shunt motor. the The invention is particularly important for engines in which a speed setting takes place by changing their arousal. For example, at fast Reduce the engine speed by increasing the shunt field. that the motor goes into generator operation through the flywheel of the drive and temporarily generates a voltage that is higher than the voltage that the Feed rectifier tolerates. Changes when switching to generator operation the current in the armature changes its direction, which endangers the feed rectifier.

Es sind an sich bereits Maßnahmen bekanntgeworden, um einer solchen Gefährdung des Gleichrichters vorzubeugen. So wurden beispielsweise Schaltungen entwickelt, nach welchen bei einer bestimmten Überspannung durch ein Relais ein Ankerkurzschlußwiderstand eingeschaltet und somit die aufgetretene Spannungsspitze schneller abgebaut wird. Der Nachteil dieser Schaltung liegt in der Ansprechzeit des Relais. Selbst wenn man sehr rasch ansprechende Relais verwendet, werden immerhin etwa 40 bis 50 Millisekunden benötigt, um das Spannungsüberwachungsrelais und das Ankerkurzschlußschütz einzuschalten. Während dieser, wenn auch kurzen Zeit liegt die Überspannung voll am Gleichrichter, so daß stets die Gefahr besteht, daß bis zum Abbau der Spannungsspitzen die Gleichrichter bereits durchgeschlagen sind.There are already measures known to such a To prevent danger to the rectifier. So, for example, were circuits developed according to which at a certain overvoltage through a relay a Armature short-circuit resistance switched on and thus the voltage peak that has occurred is dismantled faster. The disadvantage of this circuit is the response time of the relay. Even if you use relays that respond very quickly, at least It takes about 40 to 50 milliseconds for the voltage monitoring relay and the Switch on armature short-circuit contactor. During this, albeit a short time the overvoltage fully on the rectifier, so that there is always the risk that up to the rectifiers have already broken down to reduce the voltage peaks.

Dieser Nachteil wird bei einer anderen bekannten Schaltungsanordnung dadurch vermieden, daß die Ankerspannung durch parallel zum Anker angeordnete nichtlineare bzw. spannungsabhängige Widerstände derart auf den Anker und das Feld einwirkt, daß bei rascher Feldverstärkung zwecks Drehzahlverminderung der Anker nach Überschreiten eines vorgegebenen Ankerspannungswertes abgebremst und gleichzeitig der Anstieg des Feldstromes verzögert wird. Bei einer besonderen Ausführungsform erfolgt die Speisung des Feldes aus dem Wechselstromnetz über eine gleichstromvormagnetisierbare Drosselspulenanordnung und Gleichrichter. Die zusätzliche Beeinflussung in Abhängigkeit der Ankerspannung wird hierbei über die Vormagnetisierungswicklung der Drosselspulenanordnung vorgenommen. Die Schaltung ist hierbei so ausgelegt, daß bei einer bestimmten Ankerspannung die Gleichstromvormagnetisierung linear einsetzt, so daß sich der Laststrom annähernd proportional mit dem Steuerstrom ändert.This disadvantage becomes apparent in another known circuit arrangement thereby avoided that the armature voltage by arranged parallel to the armature non-linear or voltage-dependent resistances act on the armature and the field in such a way that that with rapid field reinforcement for the purpose of reducing the speed of the armature after exceeding a specified armature voltage value is braked and at the same time the increase of the field current is delayed. In a particular embodiment, the The field is fed from the alternating current network via a direct current pre-magnetizable Choke coil assembly and rectifier. The additional influence in dependence the armature voltage is here via the bias winding of the inductor coil arrangement performed. The circuit is designed so that at a certain armature voltage the direct current bias begins linearly, so that the load current is approximately changes proportionally with the control current.

Gemäß der Erfindung kann bei einer solchen Antriebseinrichtung eine wesentliche Verbesserung der Wirkungsweise dadurch erreicht werden, daß der Magnetverstärker mit Kippverhalten versehen ist und mit seiner Ausgangsspannung eine zusätzliche Motorerregerwicklung speist, die der Haupterregung entgegenwirkt. Die Verwendung eines solchen Verstärkers hat den Vorteil, daß schon beim Auftreten einer geringen Überspannung das Zusatzfeld sofort voll zur Wirkung kommt, so daß plötzlich auftretende überspannungen praktisch schon im Entstehen unwirksam gemacht werden können.According to the invention, in such a drive device substantial improvement in the mode of operation can be achieved in that the magnetic amplifier is provided with tilting behavior and with its output voltage an additional Motor excitation winding feeds, which counteracts the main excitation. The usage such an amplifier has the advantage that even when a small Overvoltage the additional field immediately comes into full effect, so that suddenly occurring Surge voltages can be rendered ineffective as soon as they arise.

Für den Motor bedeutet es im allgemeinen keine Erhöhung des erforderlichen Aufwandes, eine zweite Erregerwicklung vorzusehen. Die Verwendung zweier Erregerwicklungen ist bereits für Kompoundierungsaufgaben allgemein gebräuchlich. Die zweite Erregerwicklung wird gegensinnig zur ersten Erregerwicklung gespeist, so daß ihre Durchflutungen gegeneinander gerichtet sind. Das Kippverhalten des Magnetverstärkers läßt sich in an sich bekannter Weise durch eine entsprechend dimensionierte Rückkopplung herbeiführen. Der Magnetverstärker ist zweckmäßig mit einer Grunderregung versehen, deren Größe entsprechend der höchsten in Betracht kommenden Drehzahl bemessen ist.For the engine, it does not generally mean an increase in the required Effort to provide a second excitation winding. The use of two excitation windings is already in common use for compounding tasks. The second excitation winding is fed in the opposite direction to the first excitation winding, so that it flows through it are directed against each other. The tilting behavior of the magnetic amplifier can be bring about in a manner known per se by an appropriately dimensioned feedback. The magnetic amplifier is expediently provided with a basic excitation, the size of which is dimensioned according to the highest possible speed.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter schematischer Darstellung. Der Gleichstrom-Nebenschlußmotor M besitzt eine Nebenschlußerregerwicklung 1, deren Strom mittels eines Feldstellers 2 willkürlich einstellbar ist. Als Speisegleichrichter ist eine Gleichrichteranordnung 3 vorgesehen, die unmittelbar oder über Transformatoren an die drei Phasen R, S, T eines Drehstromnetzes angeschlossen ist. Ein Magnetverstärker 4 ist mit seinen Arbeitswicklungen 5 und 6 an eine Gegenerregerwicklung 7 des Motors angeschlossen, wobei zur Speisung des Magnetverstärkers ein Transformator 8 sowie in üblicher Weise Gleichrichteranordnungen 9 und 10 vorgesehen sind. Wie durch den Pfeil 11 versinnbildlicht, wirkt die Erregung in der Wicklung 7 entgegengesetzt zu der durch den Pfeil 12 versinnbildlichten Richtung der Erregung in der Erregerwicklung 1.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. The figure shows an embodiment in its essential parts for the invention in a simplified schematic representation. The direct current shunt motor M has a shunt excitation winding 1, the current of which can be set arbitrarily by means of a field adjuster 2. A rectifier arrangement 3 is provided as the feed rectifier, which is connected directly or via transformers to the three phases R, S, T of a three-phase network. A magnetic amplifier 4 is connected with its working windings 5 and 6 to a counter excitation winding 7 of the motor, a transformer 8 and, in the usual manner, rectifier arrangements 9 and 10 being provided to feed the magnetic amplifier. As symbolized by the arrow 11 , the excitation in the winding 7 acts opposite to the direction of the excitation in the excitation winding 1, symbolized by the arrow 12.

Über einen einstellbaren Spannungsteiler 13 wird ein Teil der Ankerspannung abgegriffen und den Steuerwicklungen 14 und 15 des Magnetverstärkers 4 zugeführt. Steigt nun die Ankerspannung durch plötzliches Verstärken des Nebenschlußfeldes an, so kippt bei einer Spannung, die knapp über der Nennspannung des Speisegleichrichters liegt, der Magnetverstärker in seinen durchlässigen Zustand und speist die Gegenerregerwicklung 7. Da diese der Wicklung 1 entgegenwirkt, bleibt ein resultierendes Feld, welches kleiner als das allein von der Wicklung 1 verursachte Feld ist. Die Spannung im Ankerkreis sinkt also wieder bis zu einem Wert ab, bei welchem der Magnetverstärker wieder in seinen Sperrzustand zurückkippt. Damit verschwindet der Strom in der Wicklung 7. Wenn der Antrieb nun noch über genügend kinetische Energie verfügt, steigt die Ankerspannung wieder an, und es wiederholt sich das beschriebene Spiel. Der Vorgang klingt als gedämpfte Schwingung ab.A part of the armature voltage is generated via an adjustable voltage divider 13 tapped and fed to the control windings 14 and 15 of the magnetic amplifier 4. If the armature voltage increases due to a sudden increase in the shunt field at a voltage that is just above the nominal voltage of the supply rectifier is located, the magnetic amplifier is in its permeable state and feeds the counter excitation winding 7. Since this counteracts the winding 1, a resulting field remains, which is smaller than the field caused by winding 1 alone. The tension in the Armature circuit sinks again to a value at which the magnetic amplifier flips back into its locked state. This means that the current in the winding disappears 7. If the drive still has enough kinetic energy, the will increase Armature voltage on again, and the game described is repeated. The process dies away as a dampened oscillation.

Der Magnetverstärker 4 weist noch Steuerwicklungen 17 und 18 auf, die als Vormagnetisierungswicklungen in an sich bekannter Weise herangezogen werden können.The magnetic amplifier 4 also has control windings 17 and 18, which are used as bias windings in a manner known per se can.

Wie bereits erwähnt wurde, läßt sich ohne weiteres auch ein Magnetverstärker mit normaler Kennlinie verwenden, dessen Arbeitsstrom sich proportional mit dem Steuerstrom verändert. Dabei wird das Feld des Motors bei ansprechender Gegenerregung nicht immer um einen bestimmten Betrag geschwächt, sondern die Schwächung der tatsächlichen überspannung angepaßt. Bei großer überspannung wird dementsprechend der Magnetverstärker weit geöffnet und veranlaßt eine starke Schwächung des Feldes, bei kleiner L7berspannung dagegen wird nur wenig ausgesteuert und damit entsprechend weniger gegenerregt.As already mentioned, a magnetic amplifier can also be used without further ado with a normal characteristic whose working current is proportional to the Control current changed. The field of the motor is activated when the counter-excitation is responding not always weakened by a certain amount, but the actual weakening overvoltage adjusted. In the event of a large overvoltage, the magnetic amplifier is activated accordingly wide open and causes a strong weakening of the field, with a small overvoltage on the other hand, there is little control and therefore less counter-excitation.

Naturgemäß müssen Motorfeld und Magnetverstärker genau aufeinander abgestimmt sein. Der Magnetverstärker wird weiterhin zweckmäßig mit einer gewissen Grunderregung versehen, der der höchsten Drehzahl entspricht. Diese Grunderregung muß auch bei stärkster Schwächung erhalten bleiben.Naturally, the motor field and the magnetic amplifier have to be precisely aligned be coordinated. The magnetic amplifier will continue to be useful with a certain Provided basic excitation that corresponds to the highest speed. This basic excitement must be retained even with the greatest weakening.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Drive device with an interchangeable or three-phase network fed by a rectifier direct current shunt motor, in particular with speed adjustment by changing its excitation, when protecting the rectifier against the occurrence of overvoltages during the transition from motor to generator Operation of the motor provided a magnetic amplifier controlled by the armature voltage is, characterized in that the magnetic amplifier is provided with tilting behavior and feeds an additional motor excitation winding with its output voltage, which counteracts the main excitation.

2. Device according to claim 1, characterized in that that a feedback is used to achieve the tilting behavior.

3. Establishment according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic amplifier with a Basic excitation is provided, the size of which corresponds to the highest possible Speed is rated. Documents considered: German patent application L 6192 VIII b / 21 dl (published December 23, 1954); British patent specification No. 762 042; Elektrotechnische Zeitschrift, Issue A, 1956, p.493.