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Einrichtung zur Steuerung der Nullanodengefäße einer mit diesen ausgestatteten
Anordnung zur Drehzahlregelung eines Gleichstromnebenschlußmotors Gegenstand der
Patentanmeldung S 62439 VII1b/ 21c ist eine Einrichtung zur Steuerung der
Nullanodengefäße einer mit diesen ausgestatteten Anordnung zur Drehzahlregelung
eines Gleichstromnebenschlußmotors, insbesondere als Fördermotor, dessen Ankerwicklung
über Strornrichter gespeist wird, die unter Verwendung von vermaschten Regelkreisen
ün Gleich- und Wechselrichterbetrieb gesteuert werden. Die Steuereinrichtung jedes
Nullanodengefäßes arbeitet in Abhängigkeit von einer elektrischen Betriebsgröße
des Motors und sperrt das zugehörige Nullanodengefäß beim Erreichen der eingestellten
Solldrehzahl und im Wechselrichterbetrieb.
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Bei dieser Anordnung liegt am Gitter des NM-anodengefäßes eine negative
Sperrspannung. Sollen die Nullanodengefäße eingeschaltet werden, so wird vom Umsteuergerät
über Gleichstromschalter eine positive Spannung an die zugehörigen Gitter gelegt,
die größer ist als die negative Gitter-Sperrspannung, und die Nullanodengefäße werden
gezündet. Das vom Drehzahlsollwert abgeleitete Eingangssigaal für das Umsteuergerät
wird einem Hochlaufregler entnommen, dem ein Drehzahlregler nachgeschaltet ist.
Zwischen dem Hochlaufregler und dem Drehzahlregler ist ein Zeitglied vorgesehen,
welches das Eingangssignal für den Drehzahlregler verzögert, so daß bei einem Steuerkommando
für den Motor die Nullanodengefäße des Stromrichters von dem Umsteuergerät sofort
gesteuert werden und das Steuersignal auf die Hauptstromrichter mit einer Zeitverzögerung
gegeben wird.
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Die Erfindung betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung einer derartigen
Steueranordnung und besteht darin, daß eine elektronische Mischstufe vorgesehen
ist, welche für jedes Nullanodengefäß ein »Und«-Gatter enthält, dessen Eingangssignal
das einem Stromregler als Stromsollwert vorgegebene Eingangssignal und die elektrische
Betriebsgröße des Antriebsmotors und das Ausgangssignal eines Impulsgebers ist,
und daß die Ausgangsleitung jedes »Und«-Gatters über einen Steuerübertrager mit
dem Gitter des zugeordneten Nullanodengefäße verbunden ist. Diese Anordnung ermöglicht
den 2etrieb der Nullanodengefäße im Gleichrichterbetrieb des zugehörigen Ventilsystems
auch während des Betriebes des Antriebsmotors mit konstanter Drehzahl. Der Impulsgeber
kann vorteilhaft ebenfalls aus kontaktlosen elektronischen Schaltelementen
. mit logischen Funktionen aufgebaut sein. Damit können die Steuersignale
auf die Nullanoden nahezu trägheitslos übertragen und die Ansprechzeit der Regelung
wesentlich vermindert werden. Die bisher vorgesehene Zeitverzögerung für das Steuersignal
der Hauptanoden entfällt.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Steueranordnung nach der Erfindung ist
in der Zeichnung veranschaulicht.
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Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild der Steuecranordnung eines
von einem Stromrichter in Gegenparallelschaltung gespeisten Gleichstromnebenschlußmotors
dar; in Fig. 2 ist eine- vorteilhafte Ausgestaltung der Steuereinrichtung des Umsteuergerätes
aus Fig. 1 veranschaulicht; Fig. 3 zeigt den Verlauf der Steuersignale
in einem Zeitdiagramm. .
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Steueranordnung, wird mit Hilfe
eines Sollwertgebers2 ein Drehzahlsollwert und damit ein Anfahrkommando für den
Antriebsmotor 15 gegeben, der von Stromrichtergefäßen in GegenparalleIschaltung
aus den Transformatorsekundärwicklungen16, 17 und 18 gespeist wird.
Jede Sekundärwicklung speist zwei gegenparallel geschaltete Ventile 19, 22
bzw. 20, 23 bzw. 21, 24, von denen die Ventile 19 ' 20, 21 ein Ventilsystem.
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für die eine Stromiiehtung und die Ventile 22, 23, 24 ein Ventilsystem
11 für die andere Stromrichtung im Ankerstromkreis bilden. Parallel zu jedem
Ventilsystem
ist in einer Nulleitung je ein Ventil
25 bzw. 26
als Nullanodengefäß angeordnet. Der Ankerstrom, des Motors
15 wird mittels zweier Glättungsdrosseln 27
und 27a, von denen
je eine mit einem Ventilsystern und dem zugeordneten Nullanodengefäß in Reihe
geschaltet ist, geglättet. Zur Messung des Ankerstromes ist jedem Ventilsystem ein
Gleichstromwandler 28 bzw. 28 a zugeordnet, die vorteilhaft Hallwandler
sein können. Das Kommando des Drehzahlsollwertgebers 2 wird auf einen Hochlaufregler
3 gegeben, dessen Ausgangssigaal wie bei einem Integralregler auf den vorgegebenen
Sollwert linear ansteigt und dessen Anstieg so bemessen ist, daß beim Anlassen und
Bremsen die Beschleunigung des Antriebsmotors auf einen zulässigen Wert begrenzt
wird. Das Ausgangssignal des Hochlaufreglers wird auf einen Eingang eines Drehzahlreglers
4 gegeben, dessen zweitem Eingang ein Signal für den Drehzahlistwert des Motors
15 zugeführt wird, das von einer mit der Welle des Motors 15 gekuppelten
Tachodynamomaschine 29 abgenommen werden kann. Als Drehzahlregler
kann vorteilhaft ein Gegentaktregler mit symmetrischem Ausgang vorgesehen
werden, so daß die Signale der Ausgangsleitungen entgegengesetztes Vorzeichen haben.
Die Ausgangsleitungen des Drehzahlreglers 4 sind mit je einem Stromregler
5 bzw. 5 a,
von denen je einer einem Ventilsystem
zugeordnet ist, und mit den Eingängen 6 a und 6 b eines Umsteuergerätes
6 zugeführt. Dem zweiten Eingang der Stromregler wird der Istwert des Gleichstromes
des zugeordneten Ventilsystems von je einem der Hallwandler 28 bzw.
28 a zugeführt. Das Ausgangssigtial des Stroinregers 5 gelangt auf
einen Steuersatz 7, der über einen Steuerübertrager 8 Steuerimpulse
auf das Gitter des zugeordneten Ventils 19 gibt. Vom Steuersatz
7 werden ferner Steuerimpulse über je einen Steuerübertrager, die
der Einfachheit halber nicht eingezeichnet sind, auf die Gitter der Ventile 20 und
21 des Ventilsystems. 1 gegeben. In gleicher Weise erfolgt die- Steuerung
der Ventile 22 bis 24 des Ventilsystems 11 über den Stromregler
5 a und den Steuersatz 7a. Den Eingängen 6c und 6d des
Umsteuergefätes 6 wird die Ankerspannung des Motors 15
zugeführt, die
beispielsweise über einen Hallwandler 9,
der in Reihe mit einem Widerstand
10 dem Anker des Motors 15 parallel geschaltet ist, gemessen werden
kann. Statt der Ankerspannung könnte beispielsweise auch die Drehzahl des Motors
15 dem Umsteuergerät 6 zugeführt werden. An die Ausgänge
6 e
und 6f des Umsteuergerätes 6 ist ein Steuerübertrager
11 und an die Ausgänge 6 g und 6 h ein Steuerübertrager
12 angeschlossen. Diese Steuerübertrager geben die Ausgangsimpulse des Umsteuergerätes
auf die Nullanodengefäße 25 und 26. Im Gitterkreis, des Nullanodengefäßes
25 ist eine Gittersperrspannungsquelle 13 angeordnet, welche eine
negative Sperr-spannung an das Gitter des Gefäßes 25 legt. Eine gleiche
Sperrspannungsquelle 14 ist irn Gitterkreis des Gefäßes 26 angeordnet.
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Nach Fig. 2 gelangen die Eingangssignale des Umsteuergerätes
6 über zwei getrennte kontaktlose Schaltelemente, sogenannte, »Und«-Gatter
31 bzw. 31a, auf die zugeordneten Nullanodengefäße 25
bzw.
26. Jedes »Und«-Gatter hat drei Eingänge, in denen je ein in Flußrichtung
des Eingangssignals gepolter Gleichrichter 32, 33 oder 34 angeordnet ist.
Diese Gleichrichter sind in Stern geschaltet und über einen Vorwiderstand
35 an eine negative Spannungsquelle N angeschlossen. In der Ausgangsleitung
jedes »Und«-Gatters ist ein in Sperrichtung des Ausgangsstromes gepolter Gleichrichter
36 angeordnet. Das »Und«-Gatter 31 gibt ein negatives Ausgang&signal.,
wenn an jedem Eingang ein negatives Eingangssignal ansteht. Das Ausgangssignal der
»Und«-Gatter kann zweckmäßig mittels einer nachgeschalteten Verstärkerstufe
37 bzw. 37a verstärkt werden. Als Verstärker kann vorteilhaft ebenfalls ein
kontaktloses Schaltelement vorgesehen werden, welches im wesentlichen aus einem
Eingangswiderstand 38 und zwei Transistoren 39 und 40 besteht. Das
negative Eingangssignal gelangt über den Eingangswiderstand 38
auf die Basis
eines Transistors 39, der beispielsweise ein pnp-Transistor sein kann, und
macht ihn durchlässig. Der Emitterstrom des Transistors 39 bildet den Steuerstrom
für den nachgeschalteten Transistor 40 und macht diesen somit ebenfalls durchlässig,
so daß ein Strom von der negativen Spannungsquelle über die Ausgänge 6 e
und 6 f, den Steuerübertrager 11
und den Transistor 40 fließt. Dieser
Stromimpuls ergibt einen positiven Spannungsstoß in der Sekundärwicklung des Steuerübertragers,
welcher das Nullanodengefäß 25 zündet. Dem Eingang 32 des »Und«-Gatters
31 wird über den Eingang 6 a des Steuergerätes das Ausgangssignal
des Drehzahlreglers 4 zugeführt. Dem Eingang 32 kann vorteilhaft eine Zeitstufe
41 und dein entsprechenden Eingang de-s »Und«-Gatters 31a ein Zeitglied 41a vorgeschaltet
werden, welches das Eingangssignal für das »Und«-Gatter 31 nach einer einstellbaren
Zeit unterbricht. Mit dieser Zeitstufe kann somit eine Überlastung deT Nullanodengefäße
bei tiefer Augsteuerung des Stromrichters, d. h. bei kleiner Drehzahl
des Antriebsmotors, über längere Zeit verhindert worden. Als
Zeitglied kann
vorteilhaft ein Kippverstärker vorgesehen werden. Die Zeitstufe 41 könnte mit der
gleichen Wirkung auch in den Eingangsleitungen für die Ankerspannung angeordnet
werden. Das Eingangssignal, welches beispielsweise negativ sein soll, gelangt über
einen Eingangswiderstand 42 auf die Basis eines Transistors 43, dessen Kollektor
über einen Vorwiderstand 44 mit einer negativen Spannungsquelle N verbunden
ist. Der negative Basisstrom macht den Transistor 43 durchlässig. Damit erhält der
Kollektor das Potential Mp, und der Kondensator 45 wird entladen, was einen positiven
Spannungsstoß, der den Steuerstrom eines Transistors 46 über den einstellbaren Widerstand
47 überschreitet, zur Folge hat. Der Transistor 46 wird gesperrt und am Ausgang
49 erscheint entsprechend dem negativen Spannungsabfall am Widerstand 48 ein negatives
Au-sgangssignal, welches auf den Eingang 32 des »Und«-Gatters 31 gelangt.
Dem Eingang 33 des »Und«-Gatters 31
wird ein von der Ankerspannung
abgeleitetes Signal zugeführt. Das Signal kann von dem Hallwandler 9
erfaßt
und mittels geeigneter Einrichtungen, beispielsweise Transistorkippstufen, umgeformt
werden. Das Ankerspannungssignal ist negativ, wenn die Ankerspannung so gepolt ist,
daß das Kathodenpotential des zugeordneten Nullanodengefäßes positiv ist oder Null
oder negativ kleiner als die Lichtbogenspannung des Nullanodengefäßes. Zur Abgabe
von Zündimpulsen ist für die Nullanodengefäße 25 und 26 ein gemeinsamer
Impulsgeber 51 vorgesehen, dfuen Ausgang 60 mit dem Eingang 34 des
»Und«-Gatters 31
und einem entsprechenden Eingang des »Und«-Gatters
31 a verbunden ist. Der Impulsgeber 51 liefert
negathe
Spannungsimpulse mit dreifacher Netzfrequenz. Dem Inipulsgeber51 wird über die Klemmen,
R S. T eine Dreiphasen-Wechselspannung mit 50 Hz zugeführt.
Die Spannung gelangt über je einen Kippvtrstärker 52, 53 und 54, die
beispielsweise den gleichen Aufbau wie die Zeitstufe 41 haben können, und
k einen nachgeschalteten Widerstand 55, 56
und 57 auf
die Basis eines Transistors 58. Der Kippverstäilrl-er 52 gibt ein
negatives Ausgangssignal, sobald die Spannung an der Phase R von positiv nach tegativ
durch Null geht. Damit wird der Transistor 58 durchlässig, und das Kollektorpotential
sinkt auf Null. Der nachgeschaltete Transistor 59
wird Iadurch gesperrt, und
entsprechend dem negativen SpannungsabfaR am Widerstand 59 a erscheint am
4usgang 60 ein negativer Ausgangsimpuls, welcher über den Gleichrichter 34
auf den Eingang des »Unc«Gatters 31 gelangt. Die Impulsbreite kann durci
Verstellung eines Steuerwiderstandes in den Kipl:stufen 52 bis 54 verändert
werden. Die beiden Eingingssignale 6 a und 6 b für den Stromsollwext
habm stets entgegengesetztes Vorzeichen. Infolgedess,-n wird immer eines der »Und«-Gatter
31 bzw. 31 a einen Ausgangsimpuls geben und das andere gesl-errt
sein und dementsprechend wird ein Nullanotengefäß gezündet und gleichzeitig das
andere gesrerrt. Dem »Und«-Gatter 31a kann zweckmäßig in bleicher Weise wie dem
»Und«-Gatter 31 eine Lektungsstufe, 37 a nachgeschaltet werden. Das
Eingan;ssignal für den Stromsollwert am Eingang 6b
kam zweckmäßig in g#e-icher
Weise wie das Eingangssigral 6 a über eine 7p-itstufe 41 a auf einen Eingang
des»Und«-Gatters 31 a gegeben werden.
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Nach Fig. 3 a wird dem Ventilsystern 1 zur Zeit ti ein
Stromsollwart vorgegeben, das System wird im Gleichrichterbetrieb ausgesteuert und
der Motor auf die vorgegebene Drehzahl n, beschleunig' die von t.,
bis #,
konstant gehalten wird. Zur Zeit t. wird dem Vedilsystera 11 des Stromrichters
Wechselrichterbetieb vorgegeben, der Motor wird abgebremst und errticht bei t4 die
Drehzahl Null. Zur Zeit t 5 wird er iurch Gleichrichterb--trieb des
Ventilsysterns 11 in u%D,ekehrter Richtung bis zu einer vorgegebenen Drehzahl
n., beschleunigt, die bei i.. erreicht ist und dain konstant bleibt. Von
t 7 bis t. wird der Motor duich Wechselrichterbetrieb des Ventilsysterns
I abgebremst. Nach Fig. 3b ist das Signal für die Ankerspainung
U,4 am Eingang 6 c für das Ventilsystem I voihanden vom Beginn des
Anlaufes zur Zeit ti bis zun Anlauf in umgekehrter Drehrichtung zur Zeit t.l,.
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Kach Fig. 3 c ist dem Ventilsystera 1 ein Stromsolwert
1, vorgegeben beim Anlauf, während der Fa2rt mit Nenndrehzahl ni von t. bis
#, und während des Abbremsens aus der Gegenrichtung von t, bis t, Die Zündimpulse
U, gelangen nach Fig. 3 d nur so lange auf das Gitter des dem Ventilsystem
1 zugeordneten Nuflanodengafäßes 25, wie dem System 1
Gleichrichterbetrieb
vorge"c"ebvn ist, nämlich vom Anlauf bis zum Beginn des Bremsvorganges bei #, Von
t', bis t bleibt es gesperrt. Die Fig. 3 e bis 3 g
8 L' zeigen
die entsprechenden Signale für das Ventilsystem It. Das Nullanodengefiß
26 führt Strom während des Anlaufes mit umgekehrter Drehrichtun- bei ti.
und während der Fahrt mit konstanter Drehzahl bis t-.