DE1268713B

DE1268713B - Steuerung der Kommutierung gleichstromgespeister Motoren

Info

Publication number: DE1268713B
Application number: DEP1268A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Rambold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-10-17
Filing date: 1963-10-17
Publication date: 1968-05-22

Description

Steuerung der Kommutierung gleichstromgespeister Motoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung der Kommutierung gleichstromgespeister Motoren, bei denen die Läuferwicklung über Schleifringe und die Wicklungsanzapfungen der geschlossenen Ständerwicklung über elektronische Stromwender mit den beiden Polen einer Gleichspannungsquelle verbunden sind.
Es ist ein Motor mit geschlossener Gleichstromankerwicklung bekannt, deren Wicklungsanzapfungen über steuerbare Stromrichter und Schleifringe mit den beiden Polen einer Gleichspannungsquelle verbunden sind.
Es ist ferner eine Umformereinrichtung bekannt, bei der die Drehspannungen eines Dreiphasensystems gleichgerichtet werden und die gleichgerichtete Spannung über Halbleiterelemente an die um 90' räumlich versetzten Ständerwicklungen eines Asynchronmotors angelegt ist. Dabei wird die Gleichspannung durch Änderung des Tastverhältnisses der Halbleiterelemente in eine zumindest annähernd sinusförmige Spannung umgewandelt und die Steuerung der Halbleiterelemente derart vorgenommen, daß an die beiden Ständerwicklungen zwei um 900 phasenverschobene Wechselspannungen gelangen.
Bei den eingangs erwähnten kommutatorlosen Motoren ist demgegenüber das Erregerfeld bereits durch den Läufer vorgegeben. Bei solchen Motoren, wie sie beispielsweise für Bahnfahrzeuge in Frage kommen, sind an Stelle der mechanischen Kommutatoren elektronische Stromwender mit steuerbaren Stromrichtern, insbesondere Thyristoren, vorgesehen, die die einzelnen Ankerwicklungsteile zyklisch fortlaufend mit der Speisespannung verbinden. Ein mit dem Polrad gekuppelter Steuerkommutator erteilt abbängig von der jeweiligen Läuferstellung die Zündbefehle an die Stromrichter sowie die Löschbefehle an die Einrichtung zur Zwangskommutierung, die zumindest beim Anlauf erforderlich ist.
Die Kosten für einen kommutatorlosen Motor sind von der Zahl der verwendeten steuerbaren Stromrichter abhängig, so daß man sich bemüht, solche Motoren mit möglichst wenigen Ankerwicklungsanzapfungen bzw. -strängen auszuführen. Jedoch geben Maschinen, bei denen der Ankerfeldvektor während der Kommutierung sprunghaft weiterbewegt wird, ein pulsierendes Drehmoment ab, dessen Amplitude mit geringer werdender Strangzahl wächst.
Solche Drehmomentpulsationen entstehen sowohl während der stetigen Polradbewegung zwischen zwei Ankerfeldvektorsprüngen als auch im Zeitaugenblick der Kommutierung und des Ankerfeldvektorsprunges bei in diesem Moment praktisch unveränderter Lage des Erregerfeldes. Während die zuerst genannten Momentänderungen relativ langsam und stetig vor sich gehen, bringen die Pulsationen, die im Zeitaugenblick der Kommutierung auftreten, plötzliche, stoßartige Änderungen des Drehmomentes mit sich, die sich z. B. beim Anlauf elektrischer Triebfahrzeuge ungünstig auf die Haftung zwischen Rad und Schiene auswirken, weil derartige Fahrzeuge dann gerade in entscheidenden Anfahraugenblicken zum Schleudern neigen können.
Um auch mit möglichst wenigen Ankerwicklungsteilen Momentstöße abzudämpfen, wird bei dem Motor der eingangs geschilderten Art unter Verwendung von Thyristoren als elektronische Stromwender eine solche impulsweise Steuerung der gerade an der Kommutierung beteiligten Thyristoren vorgenommen, daß der oder die der jeweils abzuschaltenden Wicklungsanzapfung zugeordnete Thyristor mit abnehmendem Tastverhältnis bis zum völligen Sperren und der oder die der jeweils zuzuschaltenden Wicklungsanzapfung zugeordnete Thyristor mit zunehmendem Tastverhältnis bis zum völligen Durchlassen wechselweise gesteuert sind.
Das Kommutieren im Impulsbetrieb hat besondere Bedeutung während des Anlaufvorganges, während bereits bei niedrigen Drehzahlen die Bewegungsenergie von Motor und Antrieb alle Momentstöße in ausreichendem Maße dämpft.
Die Beeinflussung des Steuergerätes zur Erzeugung von Impulsen in variablem Tastverhältnis für die an der Kommutierung beteiligten Thyristoren erfolgt durch den Steuerkommutator. Hierbei ist unter Tastverhältnis der Quotient aus Impulsdauer zur Summe aus Impulsdauer und Pausendauer zu verstehen.

Claims

Patentanspruch: Steuerung der Kommutierung gleichstromgespeister Motoren, bei denen die Läuferwicklung über Schleifringe und die Wicklungsanzapfungen der geschlossenen Ständerwicklung über elektronische Stromwender mit den beiden Polen einer Gleichspannungsquelle verbunden sind, gekennzeichnet durch die Verwendung von Thyristoren als elektronische Stromwender und eine solche impulsweise Steuerung der gerade an der Kommutierung beteiligten Thyristoren, daß der oder die der jeweils abzuschaltenden Wicklungsanzapfung zugeordneten Thyristoren mit abnehmendem Tastverhältnis bis zum völligen Sperren und der oder die der jeweils zuzuschaltenden Wicklungsanzapfung zugeordneten Thyristoren mit zunehmendem Tastverhältnis bis zum völligen Durchlassen wechselweise gesteuert sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegesehrift Nr. 1065 080; USA.-Patentschrift Nr. 1873 965.