DE1156879B

DE1156879B - Arrangement for countercurrent braking of a direct current motor fed from a variable voltage source

Info

Publication number: DE1156879B
Application number: DEG28156A
Authority: DE
Inventors: G H Giesenhagen; E Huethe; E Kratzmair; K Sierwald
Original assignee: Giesenhagen K G
Current assignee: Giesenhagen K G
Priority date: 1959-10-14
Filing date: 1959-10-14
Publication date: 1963-11-07
Also published as: CH400310A; GB964085A

Description

Anordnung zur Gegenstrombremsung eines aus einer variablen Spannungsquelle gespeisten Gleichstrommotors Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Gegenstrombremsung eines aus einer variablen Spannungsquelle gespeisten Gleichstrommotors, der z. B. zum Antrieb von Fertigungsstraßen in. Walzwerken, Papierfabriken u. dgl. Verwendung finden kann. Das Hauptmerkmal der Gegenstrombremsung besteht bekanntlich darin, daß eine Umpolung im Anker- oder Feldstromkreis des Motors vorgenommen wird, was einer Drehrichtungsänderung entsprechen würde, so daß das Drehmoment des Motors sofort eine bremsende Wirkung auf das Triebwerk ausübt. Dazu wird meistens der Anker des Motors umgepolt, weil die Umschaltung der Feldwicklungen bei Neben- und Doppelschlußmaschinen infolge der großen Induktivität der Wicklungen gewisse Schwierigkeiten in Bezug auf überspannungen und Umschaltzeit bereitet. Da bei allen bekannten Gegenstrombremsverfahren die Spannung der Spannungsquelle im wesentlichen konstant blieb, wurden zur Verkleinerung und besseren Abstufung des Bremsstromes und des Bremsckehmomentes Widerstände in den Ankerstromkreis eingeschaltet. Hierdurch ergeben sich erhebliche zusätzliche Bremsverluste, weshalb die Gegenstrombremsung meist durch die Kurzschlußbnemsung ersetzt wurde, bei der der Motor vom Netz abgeschaltet, als Generator erregt und auf einen Belastungswiderstand geschaltet wird. Zur Anpassung der Belastungswiderstände an den gewünschten Bremsstrom waren sowohl bei der Gegenstrombremsung als auch bei der Kurzschlußbremsung besondere Einrichtungen erforderlich, die die Widerstände in Abhängigkeit vom Ankerstrom umschalten. Der dadurch bedingte Aufwand für die automatische Umschaltung ist insbesondere bei Antriebsmotoren mit großer Leistung erheblich, und überdies sind solche Einrichtungen verhältnismäßig störanfällig.Arrangement for countercurrent braking from a variable voltage source fed direct current motor The invention relates to an arrangement for countercurrent braking a DC motor fed from a variable voltage source, the z. B. For driving production lines in rolling mills, paper mills and the like Can be found. The main feature of countercurrent braking is known to be that a polarity reversal is made in the armature or field circuit of the motor, what would correspond to a change in the direction of rotation, so that the torque of the motor immediately has a braking effect on the engine. This is usually done using the anchor polarity reversal of the motor because the field windings are switched over in shunt and double wound machines due to the large inductance of the windings certain difficulties in relation prepares for surges and switching time. As with all known countercurrent braking methods the voltage of the voltage source remained essentially constant, were to be reduced and better gradation of the braking current and the braking torque resistances in switched on the armature circuit. This results in considerable additional Braking losses, which is why the countercurrent braking is mostly due to the short-circuit braking was replaced, in which the motor was switched off from the mains, energized as a generator and is switched to a load resistor. To adjust the load resistances to the desired braking current were both with the countercurrent braking and with the short-circuit braking requires special devices that the resistors switch depending on the armature current. The effort this entails for the automatic switching is particularly useful for high-performance drive motors significant, and moreover, such facilities are relatively prone to failure.

Es ist bereits ein Gegenstrombremsverfahren für einen magnetverstärkergespeisten Gleichstromnebenschlußmotor bekanntgeworden, bei welchem durch den Spannungsabfall an einem im Ankerstromkreis des Motors liegenden Widerstand über eine Magnetverstärkeranordnung die Erregung des Motors in bestimmter Weise verändert wird. Da der erwähnte Widerstand bei der bekannten Schaltung dauernd im Ankerstromkreis eingeschaltet ist, muß sein Widerstandswert so klein gewählt werden, daß im Normalbetrieb keine zu hohen Verluste entstehen. Dann muß aber das Feld beim Umpolen sehr klein gehalten werden, damit die im Motor induzierte Spannung niedrig genug bleibt und der Ankerstromkreis der Maschine vor unzulässigen überströmen geschützt wird. Zum Abbremsen einem insbesondere mit großen Schwungmassen behafteten Maschine, vor allem aber zur Not- und Schnellbremsung, ist diese Art der Schaltung in keiner Weise geeignet, weil das durch das Produkt Ankerstrom mal Erregerfeld bestimmte Bremsmoment wegen der notwendigerweise niedrig zu haltenden Erregung ebenfalls niedrig sein muß.It is already a counter-current braking method for a magnetic amplifier fed DC shunt motor became known, in which by the voltage drop to a resistor in the armature circuit of the motor via a magnetic amplifier arrangement the excitation of the motor is changed in a certain way. Since the mentioned resistance is permanently switched on in the armature circuit in the known circuit, must be Resistance value can be chosen so small that no excessive losses in normal operation develop. But then the field must be kept very small when reversing the polarity, so that the voltage induced in the motor remains low enough and the armature circuit of the The machine is protected from impermissible overcurrents. To slow down one in particular machine with large centrifugal masses, but mainly for emergency and rapid braking, this type of circuit is in no way suitable because that is due to the product Armature current times excitation field certain braking torque because of the necessarily low arousal to be sustained must also be low.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Gegenstrombremsung mit einstellbarem, insbesondere mit dem maximal möglichen Bremsmoment für Zwecke der Notbremsung bzw. Schnellbremsung durchzuführen, und zwar für solche Fälle, in. denen eine Nutzbremsung nicht möglich ist oder aus Sicherheitsgründen nicht durchgeführt werden kann.The invention is based on the problem of countercurrent braking with adjustable, in particular with the maximum possible braking torque for purposes to carry out emergency braking or rapid braking, specifically for such cases in. regenerative braking is not possible or not carried out for safety reasons can be.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Anordnung zur Gegenstrombremsung eines aus einer variablen Spannungsquelle gespeisten Gleichstrommotors gemäß der Erfindung die Spannung der variablen Spannungsquelle nach Umpolung der induzierten Ankerspannung des Motors entsprechend dem gewünschten Bremsstrom gesteuert. Hierdurch wird es möglich, unter Berücksichtigung des maximal zulässigen Bremsstromes das Bremsdrehmoment während des Auslaufes der Maschine nach einem gewünschten Programm zu ändern. Insbesondere wird es auf diese Weise jedoch möglich, das Bremsdrehmoment von Beginn der Bremsung an bis zum Stillstand auf einem konstanten und höchstmöglichen Wert zu halten, ohnedaßirgendeineUmschaltungvonBremswiderständen erforderlich ist. Die Bemessung des. Widerstandes kann dabei für Fälle der Notbremsung auch so sein, daß ein Überstrom fließt, der in dem kurzzeitigen Bremsintervall keine Beschädigung des Motors zur Folge hat. Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht nur der maximal mögliche Bremsstrom fließen kann, sondern, auch die volle Erregung eingeschaltet bleiben kann, wird tatsächlich das maximal mögliche, das Produkt der Faktoren Bremsstrom und magnetischer Fluß darstellende Bremsmoment erzielt. Zum Beispiel kann, wenn der Motor aus seiner maximalen Drehzahl kurzzeitig abgebremst werden soll, die Spannung der variablen Spannungsquelle im ersten Augenblick auf Null gesteuert werden, so daß nur die genenatorische Spannung des Motorankers für das Entstehen des Bremsstromes wirksam ist. Beim Abfallen dien generatorischen Spannung wird dann, erfindungsgemäß die Spannung der variablen Spannungsquelle so gesteuert, daß die resultierende Spannung der maximal möglichen genoratorischen Spannung entspricht, so daß die Konstanz des Bremsstroms erhalten bleibt.To solve this problem, in an arrangement for countercurrent braking a DC motor fed from a variable voltage source according to FIG Invention the voltage of the variable voltage source after polarity reversal of the induced The armature voltage of the motor is controlled according to the desired braking current. Through this it is possible, taking into account the maximum permissible braking current, that Braking torque while the machine is coasting down according to a desired program to change. In particular, however, it is possible in this way to control the braking torque from the start of braking to standstill at a constant and maximum possible To hold the value without any switching of braking resistors is required. The dimensioning of the. Resistance can be used for emergency braking also be so that an overcurrent flows, which in the brief braking interval does not Damage the engine. Since in the arrangement according to the invention not only the maximum possible braking current can flow, but also the full excitation can remain switched on, actually becomes the maximum possible, the product of the Braking torque representing factors braking current and magnetic flux achieved. To the Example can be when the motor is braked briefly from its maximum speed should be, the voltage of the variable voltage source at the first moment Zero controlled, so that only the regenerative voltage of the motor armature for the generation of the braking current is effective. If the voltage drops, the generator voltage then, according to the invention, the voltage of the variable voltage source is controlled so that the resulting voltage corresponds to the maximum possible noratory voltage, so that the constancy of the braking current is maintained.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist als variable Spannungsquelle ein Magnetverstärker vorgesehen, der in Abhängigkeit von der Abweichung des Bremsstrom.-Istwertes von einem Bremsstrom-Sollwert gesteuert werden kann.According to a preferred embodiment of the invention is as variable Voltage source provided a magnetic amplifier, which depends on the deviation of the braking current actual value can be controlled by a braking current setpoint.

Statt dessen kann. als variable Spannungsquelle auch eine steuerbare Wechselspannungsquelle mit nachgeschalteten Gleichrichtern vorgesehen sein. Als steuerbare Wechselspannungsquelle kann dabei ein Stilltransformator dienen, dessen Sekundärspannung von Hand oder durch einen Stellmotor entsprechend dem gewünschten Bremsstrom gesteuert wird.Instead, you can. as a variable voltage source also a controllable one AC voltage source can be provided with downstream rectifiers. as controllable alternating voltage source can serve a silent transformer, its Secondary voltage by hand or by a servomotor according to the desired Braking current is controlled.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die zur Umpolung der induzierten Ankerspannung des Motors, zur Einschaltung eines Bremswiderstandes und zur Einschaltung einer Bremsstrom-Sollwertspannung dienenden Schalter zu einer gemeinsam zu betätigenden Schaheinrichtung baulich vereinigt.According to a further embodiment of the invention, they are for polarity reversal the induced armature voltage of the motor, to switch on a braking resistor and for switching on a braking current setpoint voltage serving switch to a jointly operated viewing device structurally combined.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung .erläutert, weiche das Schaltungsschema einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Anordnung zur . Gegenstrombremsung eines Gleichstromnebenschlußmotors zeigt.An embodiment of the invention is explained with reference to the drawing, soft the circuit diagram of an arrangement designed according to the invention . Reverse current braking of a direct current shunt motor shows.

In der Zeichnung bezeichnet V einen Magnetverstärker, welcher den Ankerstromkreis M eines Gleichstromnebenschlußmotors speist, dessen Drehzahl in bekannter Weise gemäß einer an einem Widerstand W. abgegriffenen Sollwertspannung geregelt wird.In the drawing, V denotes a magnetic amplifier, which the Armature circuit M feeds a direct current shunt motor, the speed of which is in in a known manner according to a setpoint voltage tapped at a resistor W. is regulated.

Zum Zwecke der Gegenstrombremsung des Motors kann dessen induzierte Ankerspannung umgepolt werden, indem durch Betätigung eines Umschalters U die aus einer fremden Gleichstromquelle gespeiste Erregerwicklung E umgepolt wird. Außerdem wird ein Schalter S4, welcher vorher einen im Ankerstromkreis vorgesehenen Widerstand R überbrückt hatte, geöffnet, so daß der von. dem nun als Generator arbeitenden Motor gelieferte Bremsstrom, der auch durch die Arbeitswicklungen, des Magnetverstärkers fließt, in dem Widerstand R in Wärme umgesetzt wird. Zur Regelung dieses Bremsstromes wird durch Betätigung der Schalter S1, S2, S3 an Stelle des Sollwertgebers W, während der Bremsung als Sallwertgeber des Potentiometer Wb in den Steuerkreis des Magnetverstärkers gelegt, in welchem nunmehr außer den Steuerwicklungen des Verstärkers auch der am Widerstand R durch den Bremsstrom erzeugte Spannungsabfall liegt. Bei fester Einstellung des Sollwertgebers Wb wird demnach während des ganzen Bremsvorganges der in dem Widerstand R fließende Bremsstrom durch entsprechende Steuerung der vom Magnetverstärker V abgegebenen Gleichspannung konstant gehalten. Durch entsprechende Einstellung des Sollwertgebers Wb kann der Bremsvorgang jedoch gegebenenfalls auch nach einem gewünschten Programm gesteuert oder im Notfalle durch übermäßige Erhöhung des Bremsstromes beschleunigt werden.For the purpose of countercurrent braking of the motor, it can be induced The polarity of the armature voltage can be reversed by actuating a changeover switch U to turn off the The polarity of the field winding E fed by an external direct current source is reversed. aside from that becomes a switch S4, which previously has a resistor provided in the armature circuit R had bridged open, so that of. the one now working as a generator Braking current supplied by the motor, which is also supplied by the working windings of the magnetic amplifier flows in the resistor R is converted into heat. To regulate this braking current is activated by actuating the switches S1, S2, S3 instead of the setpoint generator W, while the braking as a Sallwertgeber of the potentiometer Wb in the control circuit of the magnetic amplifier placed, in which now, in addition to the control windings of the amplifier, the am Resistance R is the voltage drop generated by the braking current. With a fixed setting of the setpoint generator Wb is accordingly during the entire braking process in the Resistance R braking current flowing through appropriate control of the solenoid amplifier V delivered direct voltage kept constant. With the appropriate setting of the setpoint generator Wb, however, the braking process can optionally also after a controlled by the desired program or, in an emergency, by increasing the braking current excessively be accelerated.

Während der Bremsung könnte in den. Steuerkreis 'des Magnetverstärkers die vom Bremsstrom abhängige Spannung auch mit Hilfe eines in den Ankerstromkreis eingeschalteten Gleichstromwandlers eingespeist werden.. Diese Abänderung kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die innenn Widerstände des Magnetverstärkers und des Ankerstromkreises des Motors zur Begrenzung des Bremsstromes ausreichen, so daß ein zusätzlicher Bwmswidarstand R nicht vorgesehen zu werden braucht. Selbstverstand ]ich kann man die Schalter S1 bis S4 sowie den Schalter U in einer Schalteinrichtung S baulich vereinigen; so daß alle Schalter durch einen gemeinsamen Antrieb betätigt werden können.During braking, the. Control circuit 'of the magnetic amplifier, the voltage dependent on the braking current can also be fed in with the help of a DC converter connected to the armature circuit additional Bwmswidarstand R need not be provided. Of course] I can structurally combine switches S1 to S4 and switch U in one switching device S; so that all switches can be operated by a common drive.

Zweckmäßig wird man eine Vorkehrung treffen, durch welche der Motor in dem Augenblick, wo er den Stillstand erreicht, abgeschaltet wird. Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt.Appropriately, one will take a precaution through which the engine is switched off the moment it comes to a standstill. Such facilities are known per se.

Die Erfindung ist nicht nur bei Verwendung von Gleichstromnebenschlußmotoren, sondern in gleicher Weise auch bei Verwendung von Gloichstromhauptschlußmotoren anwendbar.The invention is not only applicable when using direct current shunt motors, but in the same way also when using global current main circuit motors applicable.

An Stelle eines über Gleichrichter speisenden Magnetverstärkers könnte auch eine andere einstellbare Wechselspannungsquelle Verwendung finden, insbesondere ein am Wechselstromnetz liegender Steiltransformator, der über Gleichrichter den Motorstromkreis speist und dessen Sekundärspannung von Hand oder durch einen Servomotor entsprechend dem gewünschten Bremsstrom gesteuert wird.Instead of a rectifier feeding magnetic amplifier also find another adjustable AC voltage source use, in particular a step-up transformer connected to the AC network, which is connected to the rectifier via the Motor circuit and its secondary voltage by hand or by a servo motor is controlled according to the desired braking current.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for countercurrent braking of a direct current motor fed from a variable voltage source, characterized in that the voltage of the variable voltage source is controlled according to the desired braking current after reversing the polarity of the induced armature voltage of the motor.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that a magnetic amplifier is used as the variable voltage source is provided.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that as a variable Voltage source a controllable AC voltage source with downstream rectifiers. is provided.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that as a controllable AC voltage source on. Silent transformer provided: is, its secondary voltage controlled by hand or by a servomotor according to the desired braking current will.

5. Arrangement according to claim 2, characterized in that the magnetic amplifier depending on the deviation of the actual braking current value from a braking current setpoint is controlled.

6. Arrangement according to claims 1 to 5, characterized indicated that the polarity reversal of the induced armature voltage of the motor, for Switching on a braking resistor and switching on a braking current setpoint voltage serving switch to one common. to be actuated switching device structurally are united. References Considered: U.S. Patents No. 2 752 549, 2,632,877; Dr.-Ing. Karl Humburg, The DC Machine II, collection Göschen: Volume 881, Berlin, 1944, pp. 27 to 30; Dr: Ing.W. S chuis ky, electric motors, Vienna, 1951, p. 296.