DE1147675B - Schaltung an einer Gleichstrommaschine zur Einleitung der Entregung und Abschaltung derselben bei Auftreten eines Rundfeuers - Google Patents

Description

• Schaltung an einer Gleichstrommaschine zur Einleitung der Entregung C und Abschaltung derselben bei Auftreten eines Rundfeuers Gleichstrommaschinen sind im Betrieb durch plötzliches Auftreten von Rundfeuer über den Kollektor hinweg gefährdet. Man hat bisher versucht, bereits das Entstehen des Rundfeuers durch Abschirmen mittels Schutzplatten zu unterdrücken. Ferner hat man durch besondere Gestaltung des elektrischen Feldes im Bereich der Bürsten das Entstehen des Rundfeuers zu vermeiden aesucht. Alle diese Mittel führten nicht immer zu dem gewünschten Erfolg, da außergewöhnliche Betriebsverhältnisse auftreten können -, zufolge deren das Rundfeuer unvermeidlich ist. Solche Verhältnisse liegen z. B. vor, wenn Motoren bei großer Drehzahl unter überlast plötzlich abgeschaltet werden. Nun wird allgemein angenommen, daß bei Entstehung eines Kurzschlusses an einer Gleichstrommaschine die Abtrennung derselben vom Belastungskreis genüge. Es tritt aber oft der Fall auf, daß das Rundfeuer nicht während der eigentlichen Kurzschlußperiode, sondern nach der Abtrennung des Kurzschlusses entsteht. Die Ursache dieser Erscheinung liegt darin, daß durch das starke Feuern der Bürsten bei großen Üb#erlastströmen, namentlich bei Kurzschluß, die Zone an der Kollektoroberfläche stark ionisiert ist. Wenn nun der Kurzschluß abgeschaltet wird und die Spannung zwischen den Bürstenreihen wieder entsteht, entsteht auch das eigentliche Rundfeuer infolge mangelhafter elektrischer Festigkeit dieser Zone.
• Durch die deutsche Patentschrift 326 508 ist es bekannt, zur Vermeidung von Rundfeuer eine Schwächung der Erregung durch Einschalten einer Gegenerregerwicklung vorzunehmen. Ferner ist es durch die deutsche Patentschrift 669 615 bekannt, die Unterbrechung des Ankerstromes durch Sperren des Speisegleichrichters vorzunehmen, wenn die Ankerspannung einen bestimmten Wert überschreitet und damit die Möglichkeit für das Auftreten eines Rundfeuers besteht. Gleichzeitig wird dabei das Feld durch Zuschalten von Widerständen im Erregerkreis geschwächt.
• Es ist ferner bekannt, daß als Kriterium für das Auftreten von Rundfeuer bei Gleichstrommaschinen. das Produkt aus Erreggerfeld und Drehzahl anzusehen ist.
• Vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung an einer Gleichstrommaschine zur Einleitung der Entregung und Abschaltung derselb--n in Abhängigkeit einer vom Produkt aus Erregerfeld und Drehzahl sich ergebenden Größe beim Auftreten eines Rundfeuers.
• Die Erfindung besteht darin, daß mit der Gleichstrommaschine eine Tachometerdynamo gekuppelt ist, deren Anker mit der Spannungsspule einer Relaisanordnung verbunden ist, und daß Mittel vorgesehen sind, um einen dem Erregerstrom proportionalen Strom auf die Relaisanordnung einwirken zu lassen, derart, daß das Produkt aus Drehzahl und Erregerstrom wirksam wird, und daß auf der Relaisanordnung eine weitere, mit dem Anker der Gleichstrommaschine verbundene Spule angeordnet ist, welche im Normalbetrieb eine gegenüber der ersten Spule überwiegende Gegenkraft erzeugt, und daß auf dem Relais ein Kontakt vorgesehen ist, welcher die Kurzschlußauslösung der Gleichstrommaschine zum Ansprechen bringt, wenn bei noch bestehender hoher Drehzahl und Erregung die Spannung der Gleichstrommaschine zusammenbricht.
• Durch Bildung einer Differenzgröße, die einerseits vom Produkt aus Feldfluß und Drehzahl durch Anwendung eines wattmetrisch arbeitenden Relaissysterns und anderseits von der Maschinenspannung abhängig ist, wird ein Kriterium für den »gesunden« Betriebszustand geschaffen. In der hierfür vorgesche,nen Schaltung wird ein federloses wattmetrisches Relais verwendet, dessen eine Wicklung von einem Teil des Erregerstromes durchflossen ist und dessen andere Wicklung von der Spannung einer Tachodynamo aus gespeist wird, wobei eine elektromagnetische Rückstellung vorhanden ist, deren Wicklung parallel zum Rotor der Hauptmaschine liegt. In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, welches die Zusammenschaltung eines zu überwachenden Motors mit einem wattmetrischen Drehrelais zeigt.
• 1 ist der Rotor eines Gleichstrommotors, der z. B. vom Netz oder von einem Leonardgenerator aus gespeist werden kann. 2 ist die Erregerwicklung, welche das vom Erregerstrom abhängige Motorfeld 0 erzeugt. Diese Abhängigkeit ist bei feldregulierten Motoren in weiten Grenzen annähernd proportional. Von der Welle des Gleichstrommotors ist der Tachometergenerator 3 angetrieben, welcher einen der Drehzahl n proportionalen Strom i" liefert. Eine dem Erregerstrom der Hauptmaschine proportionale Stromkomponete i2 durchfließt die Spule 4", und der drchzahlabhängige Strom i" durchfließt die Spule 4b des zweispuligen wattinetrischen Drehsystems einer Relaisanordnung. Eine weitere Spule 4" welche den wattmetrischen Spulen entgegenwirkt, ist an die Ankerspannung des Gleichstrommotors angeschlossen. Der Einfluß der Spule 4, wirkt als spannungsabhängige Gegenkraft. Das Relais spricht an, wenn der Einfluß der Spulen 4" und 41, den Einfluß der Spule 4, übertrifft.
• Das allfällige Ansprechen des Relais wird somit vom Unterschreiten der Ankerspannung V gegenüber dem Produkt 0 - n abhängig. Die Relaisanordnung weist den Kontakt 4d auf. Dieser liegt in einem Hilfsstromkreis mit dem fElfskontakt 10" des mit Kurzschlußauslösung versehenen Hauptschalters 10 und der Auslösespule 11" des Erregerstromausschalters 11. Beim Ansprechen des Kontaktes 4d und des Kontaktes 10" wird der Erregerstrom in der Feldspule 2 durch den Schalter 11 unterbrochen.
• Die Arbeitsweise ist folgende: Im Normalzustand halten sich die beiden Relaissysteme ungefähr das Gleichgewicht. Genau genommen wirkt die Spule 4" welche parallel zum Anker geschaltet ist, etwas stärker und hält den Kontakt für jeden normalen Betriebszustand sicher in der offenen Ruhelage. Es besteht die Beziehung U> 0 - n. Darin bedeutet U die Klemmenspannung der Maschine, n die Drehzalg 0 das Feld der Spule 2.
• Beim Auftreten eines Rundfeuers, z. B. zufolge eines Kurzschlusses, bricht die Spannung U am Rotor zusammen. Die Maschine hält im ersten-Moment die Drehzahl und auch die Erregung. Mit Zusammenbrechen der Spannung U überwiegt die Kraftwirkung der Spulen 4, und 4b. Das Relais spricht an, und der Kontakt 4d schließt. Etwa gleichzeitig wird der Hauptschalter 10 über dessen Kurzschlußschutz geöffnet und der Hilfskontakt 10a geschlossen. Dadurch wird die Erregung durch die Auslösespule lla unterbrochen. Durch Verschwinden der inneren EMK der Maschine erlischt das Rundfeuer. Es ist zweckmäßig, für die Auslöschung des Magnetfeldes eine sogenannte Schnellentregung zu verwenden.
• An Stelle des wattmetrischen Systems mit den Spulen 4a und 4b kann die Spule 4b allein als einfache Relaisspule. im Zusammenwirken mit der Gegenspule 4, in einem Differentialrelais verwendet werden. An Stelle der Spule 4" erhält die Tachodynamo 3 eine entsprechende Felderregerspule 3", welche vom Strom i2 durchflossen wird. In der Fig. 2 ist diese Schaltung dargestellt. Die Erregerspule 3" führt dann einen Strom, der proportional dem Feld 0 ist. Beim Laufen der Maschine mit der Drehzahl n ergibt sich an der Spule 41, wieder eine Spannung, die proportional 0 - n ist.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltung an einer Gleichstrommaschine zur Einleitung der Entregung und Abschaltung derselben in Abhängigkeit einer vom Produkt aus Erregerfeld und Drehzahl sich ergebenden Größe beim Auftreten eines Rundfeuers, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Gleichstrommaschine eine Tachometerdynamo gekuppelt ist, deren Anker mit der Spannungsspule einer Relaisanordnung verbunden ist, und daß Mittel vorgesehen sind, um einen dem Erregerstrom proportionalen Strom auf die Relaisanordnung einwirken zu lassen, derart, daß das Produkt aus Drehzahl und Erregerstrom wirksam wird, und daß auf der Relaisanordnung eine weitere, mit dem Anker der Gleichstrommaschineverbundene Spule angeordnet ist, welche im Normalbetrieb eine gegenüber der ersten Spule überwiegende Gegenkraft erzeugt, und daß auf dem Relais ein Kontakt vorgesehen ist welcher die Kurzschlußauslösung der Gleichstrommaschine zum Ansprechen bringt, wenn bei noch bestehender hoher Drehzahl und Erregung die Spannung der Gleichstrommaschine zusammenbricht.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaisanordnung aus einem zweispuligen wattmetrischen Drehsystem und einer Spannungsspule besteht, die eine dem Drehsystem entgegenwirkende Gegenkraft erzeugt, und daß die eine Spule des Drehsystems mit der Tachometerdynarno verbunden und die andere Spule im Erregerstromkreis der Gleichstrommaschine eingeschaltet ist, während die Spannungsspule am Anker der Gleichstrommaschine liegt. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tachometerdynamo mit einer besonderen Erregerwicklung versehen ist und daß die Relaisanordnung zwei gegeneinander wirkende Spulen aufweist, wovon die eine Spule an den Anker der Tachometerdynamo und die andere Spule an die Rotorspannung der Gleichstrommaschine angeschlossen ist und daß die Erregerwicklung der Tachometerdynamo in den Erregerstromkreis der Gleichstrommaschine eingeschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 669 615, 326 508, 268 288; Rudolf Richter, »Elektrische Maschinen l«, 2. Auflage, Verlag Bickhäuser, Basel, 1951, S. 376.