DE1143576B - Einrichtung zur Steuerung der Nullanodengefaesse einer mit diesen ausgestatteten Anordnung zur Drehzahl-regelung eines Gleichstromnebenschluss-motors - Google Patents

Einrichtung zur Steuerung der Nullanodengefaesse einer mit diesen ausgestatteten Anordnung zur Drehzahl-regelung eines Gleichstromnebenschluss-motors

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DE1143576B
DE1143576B DES62439A DES0062439A DE1143576B DE 1143576 B DE1143576 B DE 1143576B DE S62439 A DES62439 A DE S62439A DE S0062439 A DES0062439 A DE S0062439A DE 1143576 B DE1143576 B DE 1143576B
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DES62439A
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Inventor
Dipl-Ing Heinz Geissing
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66BELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00Control systems of elevators in general
    • B66B1/24Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
    • B66B1/28Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical
    • B66B1/30Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical effective on driving gear, e.g. acting on power electronics, on inverter or rectifier controlled motor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Steuerung der Nullanodengefäße einer mit diesen ausgestatteten Anordnung zur Drehzahlregelung eines Gleichstromnebenschlußmotors Für die Speisung großer Gleichstromnebenschlußmotoren im Umkehrbetrieb werden im zunehmenden Maße wegen ihres guten Wirkungsgrades und ihrer schnellen Steuerbarkeit Stromrichter verwendet. Dies gilt insbesondere auch für Förderantriebe. So steht z. B. die Zweigefäßschaltung in Kreuzschaltung oder Gegenparallelschaltung für derartige Antriebe mit idealem Leonardverhalten zur Verfügung. Ein jedoch nicht immer zu vernachlässigender Nachteil des Stromrichters ist seine zunehmende Blindleistungsaufnahme bei Vergrößerung des Steuerwinkels. Bei dem genannten Beispiel der Förderantriebe tritt der größte Blindlaststoß beim Anfahren im Gleichrichterbetrieb auf.
  • Es ist bekannt, daß die Einschaltung von zusätzlichen Ventilen, sogenannten Nullanoden, die Brenndauer der Hauptanoden eines gesteuerten Gleichrichters je nach Aussteuerung verkürzen und damit auch die Blindkomponenten der sekundären Phasenströme im Transformator gegenüber denen einer normalen Schaltung verkleinern kann. Diese Nullanodengefäße werden dem Stromrichter derart parallel geschaltet, daß die Anoden mit dem sekundären Transformatorsternpunkt und die Kathoden mit denen des Stromrichters verbunden werden. Sie stehen also allein unter dem Einfluß der gleichgerichteten Spannung, von der sie grundsätzlich in Sperrichtung beansprucht werden. Die Wirkung der Nullanoden beruht darauf, daß sie immer nur dann den Strom von den Hauptanoden übernehmen, wenn die gleichgerichtete Spannung jenseits vom Wert Null negative Werte anzunehmen beginnt.
  • Bei Umkehrantrieben in Zweigefäßschaltung, insbesondere solchen mit vermaschten Regelkreisen, ist eine Umsteuerung der Stromrichtergefäße von Gleichrichter- auf Wechselrichterbetrieb erforderlich. Es müssen deshalb als Nullanodengefäße gesteuerte Ventile vorgesehen werden. Die bekannte Steuerung der Nullanoden durch Verschiebung des Zündzeitpunktes hat den Nachteil eines verhältnismäßig hohen Aufwandes an Steuereinrichtungen.
  • Ein anderer Vorschlag wäre, bei der Handsteuerung des Förderantriebes eine Schalteinrichtung zum Ein-und Ausschalten der Nullanoden in Abhängigkeit von der Steuerhebelauslenkung zu betätigen. Dies ist jedoch praktisch schlecht durchführbar, da die erforderlichen Stromführungsintervalle der Nullanoden bei dieser Steuerungsart nicht eindeutig festgelegt werden können. Diese Nachteile können mit der Erfindung vermieden werden.
  • Demgemäß betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Steuerung der Nullanodengefäße einer mit diesen ausgestatteten Anordnung zur Drehzahlregelung eines Gleichstromnebenschlußmotors, insbesondere als Fördermotor, dessen Ankerwicklung über Stromrichter gespeist wird, die unter Verwendung von vermaschten Regelkreisen im Gleich- und Wechselrichterbetrieb gesteuert werden. Erfindungsgemäß arbeitet die Steuereinrichtung jedes Nullanodengefäßes in Abhängigkeit von einer vom Drehzahlsollwert abgeleiteten Steuergröße und von einer elektrischen Betriebsgröße des Motors und sperrt das zugehörige Nullanodengefäß beim Erreichen der eingestellten Solldrehzahl und im Wechselrichterbetrieb. Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, daß es nicht genügt, z. B. bei einem Förderantrieb mit Hilfe des Schalthebels Stromrichter und Nullanoden umzusteuern. Vielmehr muß wegen der mechanischen und magnetischen Trägheit des Antriebssystems die Umsteuerung der Nullanoden auch noch von einer elektrischen Betriebsgröße des Antriebsmotors abhängig gemacht werden. Erst durch das Zusammenwirken dieser beiden Größen ist es möglich, die günstigste Einsatzzeit der Nullanoden zu ermitteln. Das Steuerkommando für die Nullanodengefäße wird mit Hilfe einer elektronischen Mischstufe gebildet, der die beiden Größen ständig zugeführt werden. Diese Mischstufe kann beispielsweise eine Hochvakuumröhre oder auch eine entsprechende Transistorenschaltung enthalten.
  • Die genaue zeitliche Einstellung des Zünd- und Sperrintervalls der Nullanodengefäße gegenüber der Ströinrichteräussteuerungsänderung wird dadurch erreicht, daß zwischen den Steuereinrichtungen für die beispielsweise einen Sollwertgeber und einen das gegebene Kommando umformenden Nullanodengefäße und für die liauptstrdmtiehter ein einstellbares Zeitglied gdscjialtet wird. Dieses sorgt für einen verzögerten EirisaLtz der Stromrichteraussteuerungsänderung entsprechend der Laufzeit des NullanodenkommsLnddsdie im wesexttlieherii durch die Schaltzeit des Nullanodenschützes bedingt ist, d. h., noch vor dem Beginn einer Aussteuerungsänderung der Hauptgefäße haben sich die Nulläbodengefäße auf die neue Betriebsalt eingestellt. Das Nüllatrödenschütz kann selbstverständlich auch durch ein Thyratron bzw. eine äquivalente steuerbare Halbleiteranordnung, z. B. ein Vierschicht-Halbleiterventil, ersetzt werden. Mit derartigen Schaltelementen ist es möglich, die am Zeitglied einstellbare Verzögdrung wesentlich kürzer zu machen.
  • Die Fig. 1 bis 3 dienen der näheren Erläuterung der Erfindung.
  • Fig.l stellt das Blockschaltbild eines einfachen stromrichtergespeisten Gleichstrommotorantriebes mit Nullanodengefäßen und dei dieser Erfindung zugrunde liegenden Schaltanordnung zur Steuerung der Nullanodengefäße dar; Fig.2 zeigt das Blockschaltbild eines Förderantriebes mit Stromrichtern in der Zweigefäßschaltung; Fig. 3 bezieht sich auf den Förderantrieb von Fig. 2 und zeigt in vier IDiägfammen die zeitlichen Zusammenhänge zwischen Drehzahl und Drehrichtung sowie Nullanodeneinschaltezeit.
  • In allen Figuren sind gleichwertige Bauteile mit gleicher Bezifferung versehen.
  • In Fig. 1 wird mit Hilfe des Sollwertgebers 1 ein Fahrkommando für den Antriebsmotor 12 gegeben. Dieses Kommando gelangt in den Hochlaufregler 2, der die Beschleunigung beim Anfassen und Bremsen unabhängig von der eventuell zu raschen Kommandogabe des Sollwertgebers begrenzt. Das umgeformte Sollwertkommandö gelangt nun über ein Zeitglied 3 zu einem Drehzahlregler 4. Dieser Drehzahlregler erhält von der mit dein Antriebsmotor 12 gekuppelten Tachometermaschine 13 den Drehzahlistwert und gibt den aus diesen beiden Eingangsgrößen gebildeten Korrekturwert an den Stromregler 5 weiter. Dieser erhält über einen Stromwandler 14, z. B. einen Hallwandler, den Ankerstromistwert des Antriebsmotors. Der aus beiden Größen wiederum gebildete Korrekturwert gelangt nun in den Transistorensteuersatz 6, welcher die Steuerung der Stromrichtergefäße 8 übernimmt. Der Transformator 7 liefert über die Stromrichter 8 den von einer Glättungsdrossel 15 geglätteten Ankerstrom des Antriebsmotors 12. Zwischen dem Sternpunkt des Transformators 7 und den Kathoden der Stromrichter 8 liegt ein Nullanodengefäß 9, das von dem Nullanodensteuergerät 10 zu-und abgeschaltet wird. Dieses Nullanodensteuergerät erhält einerseits ein Signal vom Hochlaufregler 2 und andererseits ein Signal von dem Spannungswandler 11, das ein Maß für die augenblickliche Größe und Richtung der Ankerspannung des Antriebsmotors 12 ist. Zur Erfassung der Ankerspannung wird zweckmäßig ein Hallwandler als Spannungswandler verwendet, mit welchem der Meßwert vorn Ankerstromkreis galvanisch getrennt werden kann. Die Ankerspannung kann bis zu 1200 Volt betragen, da jedoch nur das Vorzeichen und kleine Werte der Anker-Spannung interessieren, wird der Hallwandler so dimensioniert, daß er bereits bei einer Ankerspannung von etwa 100 Volt voll gesättigt ist und dabei nahezu seine größte Hallspannung abgibt. Die Ausgangsgröße des Hallwandlers wird in der Nullanodenschalteinrichtung so umgeformt, daß bei kleinen negativen Werten, die unterhalb der Brennspannung des Gefäßes liegen, oder beliebigen positiven Werten der Ankerspannung ein positives Signal gebildet wird. Dieses Signal wird mit dem des Sollwertgebers einer Mischstufe zugeführt, die nur dann das Nullanodenschütz oder ein anderes schaltendes Element betätigt, wenn beide Eingangssignale positiv sind. Da dieser Vorgang eine nicht zu vernachlässigende Zeit benötigt, würde ohne das Verzögerungsglied 3 der Einsatz der Nullanodengefäße gegenüber der Umsteuerung des Stromrichters nachhinken. Die Verzögerung des Zeitgliedes 3 wird daher so eingestellt, däß die Umschaltung der Nullanodengefäße noch vor dem Einsetzen einer Aussteuerungsänderung an den Stromrichtern stattfindet.
  • Fig. 2 zeigt die gleiche Anordnung schematisch für eine Fördereinrichtung 16. Auch bei dieser Antriebs-Schaltung ist mit dem Antriebsmotor 12 wieder eine Tachometermaschine 13 verbunden, die den Istwert der Drehzahl an den Drehzahlregler 4 meldet. Die obere Stromrichtergruppe 8A sorgt für die Speisung des Motors 12 bei positiver Drehrichtung, die untere Stromrichtergruppe 8B bei negativer Drehrichtung. Bei beiden Stromrichtergruppen sind ebenfalls mit dem Sternpunkt der Transformatoren 7 verbundene Nullanodengefäße 9A und 9B vorgesehen, die jeweils über ein Nullanodensteuergerät 10 ein- und ausgeschaltet werden. Diese beiden Geräte können natürlich räumlich auch in eines züsammengefaßt werden. Zur Glättung der Gleichströme für den Motor dienen die Glättungsdrosseln 15. Die beiden Stromwandler 14 melden die jeweiligen Ankerstromistwerte an die Stromregler 5 der beiden Regelkreise. Wie in Fig. 1, gelangt das damit korrigierte Kommando über die Steuersätze 6 an die Stromrichter B. Die Nullanodensteuergeräte erhalten das eine Signal direkt vom Hochlaufregler 2 und das andere von dem der Ankerwicklung parallel geschalteten Spannungswandler 11. Die Schaltung der beiden Nullanodensteuergetäte 10 ist üblicherweise so getroffen, daß jeweils nur eine Nullanode eingeschaltet sein kann. Zur Kompensierung der erforderlichen Schaltzeit dient ebenfalls das Zeitglied 3 zwischen dem Hochlaufregler 2 und dem Drehzahlregler 4.
  • Die Fig. 3 zeigt in vier Diagrammen den zeitlichen Zusammenhang zwischen Drehzahl 31 des Motors 12, dem Signal 32 des Hochlaufreglers 2, dem in der Nullanodensteuereinrichtung umgeformten Ankerspännungssignal 33 vom Hallwandler 11 und dem Einschaltkommando 34 für das Nullanodengefäß 9A und 35 für das Nullanodengefäß 9B. Es ist daraus zu ersehen, daß das positive Hochlaufreglersignäl vom Einsetzen des Bremskommandos bis zur Erreichung der positiven Solldrehzahl besteht. Beim Abbremsen des Motors aus der positiven Drehrichtung setzt ein negatives Signal ein, das beim Erreichen der negativen Solldrehzahl Null wird. Das Diagramm 33 zeigt das in derNullanodensteuereinrichtung umgeformte Ankerspannungswandlersignal.
  • Es werden zwei Signale gebildet, von denen jeweils eines einer Nullanodenschalteinrichtung und damit einer Nullanode zugeordnet ist. Das eine Signal ist positiv bei kleiner negativer Drehzahl und jeder beliebigen positiven Drehzahl und das andere negativ bei kleiner positiver und jeder beliebigen negativen Drehzahl. Das Diagramm 34/35 zeigt die Einschaltdauer der Nullanodengefäße 9A und 9B. Das Nullanodengefäß 9A ist nur dann eingeschaltet, wenn das Signal vom Hochlaufregler und das dem Nullanodengefäß zugeordnete und umgeformte Ankerspannungswandlersignal positive Werte haben und entsprechend der Beschleunigung des Motors 12 in positiver Drehrichtung die Stromrichtergruppe 8,4 im Gleichrichterbetrieb arbeitet. Dementsprechend ist das Nullanodengefäß 9B nur dann eingeschaltet, wenn beide negative Werte haben und somit der Stromrichtergruppe 8B Gleichrichterbetrieb vorgegeben ist.
  • Durch die besondere Umformung des Hallwandlersignals wird, wie im Diagramm dargestellt, eine kleine Überlappung erreicht, die ein Anlassen mit Nullanodengefäßen aus dem Stillstand ermöglicht.
  • Die besprochene Überlappung der Ankerspannungssignale kann natürlich auch auf eine beliebige andere Art erzeugt werden.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur Steuerung der Nullanodengefäße einer mit diesen ausgestatteten Anordnung zur Drehzahlregelung eines Gleichstromnebenschlußmotors, insbesondere als Fördermotor, dessen Ankerwicklung über Stromrichter gespeist wird, die unter Verwendung von vernaschten Regelkreisen im Gleich- und Wechselrichterbetrieb gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) jedes Nullanodengefäßes in Abhängigkeit von einer vom Drehzahlsollwert abgeleiteten Steuergröße und von einer elektrischen Betriebsgröße des Motors arbeitet und das zugehörige Nullanodengefäß beim Erreichen der eingestellten Solldrehzahl und im Wechselrichterbetrieb sperrt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgabe des Steuerkommandos an die Nullanodengefäße eine elektronische Mischstufe vorgesehen ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe Transistoren enthält.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Steuereinrichtungen für die Nullanodengefäße und für die Hauptstromrichter eine Zeitglied angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 628 543; Elektrotechnische Zeitschrift, Ausgabe A, 1954, S. 691 bis 696.
DES62439A 1959-04-04 1959-04-04 Einrichtung zur Steuerung der Nullanodengefaesse einer mit diesen ausgestatteten Anordnung zur Drehzahl-regelung eines Gleichstromnebenschluss-motors Pending DE1143576B (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2506042A1 (fr) * 1981-05-14 1982-11-19 Espanola Electromed Dispositif d'asservissement permettant de commander la tension dans des generateurs de rayons x

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE628543C (de) * 1932-01-27 1936-04-06 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Gleich- oder Wechselrichteranlage mit mit gemeinsamer Kathode oder getrennten, aber elektrisch miteinander verbundenen Kathoden versehenen Edelgas- oder Metalldampfentladungsstrecken

Patent Citations (1)

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