DE1413585C - Anordnung zur Steuerung eines Gleichstrommotors - Google Patents

Description

Eine Gleichstromspeisequelle 1 — dargestellt durch einen ungesteuerten Gleichrichter—erzeugt eine feste Gleichspannung. Zum Anfahren bzw. Regeln der Drehzahl des Motors 2 ist ein Widerstand 14 vorgesehen, der · durch einen elektronischen Schalter 15 überbrückt ist. Letzterer besteht beispielsweise aus einem steuerbaren Halbleiterventil, das mit Hilfe von Kondensatorstromstößen löschbar gemacht ist (angedeutet ist diese Löscheinrichtung durch ein zweites Steuergitter am Ventil). Im Verbraucherstromkreis ist ferner eine Drossel 3 vorgesehen. Der elektronische Schalter 15 wirkt in der Weise, daß er periodisch in rascher Folge geöffnet und geschlossen wird. Das Einschaltverhältnis dieses Schalters bestimmt den im Laststromkreis wirksamen Widerstand in dem Sinne, daß dieser Widerstand bei geschlossenem elektronischen Schalter gleich Null ist, bei geöffnetem elektronischen Schalter 15 jedoch dem gewählten ohmschen Widerstand entspricht.

Statt eines einzigen Widerstandes 14 können auch mehrere in Reihe liegende Widerstände verwendet werden, von denen jeder durch einen elektronischen Schalter gesteuert wird. Bei geöffnetem elektronischen Schalter stellt sich je nach der Drehzahl des Motors, d. h. nach seiner Ankerspannung, ein bestimmter Mindestwert des Stromes ein, der ein bestimmtes Drehmoment zur Folge hat. Wenn dieses Drehmoment vermieden werden soll, beispielsweise zur Verhinderung von Rucken, kann man gleichzeitig mit der Steuerung des elektronischen Schalters 15 den Strom in der Erregerwicklung i derart steuern, daß sich auch beliebig kleine Drehmomente stoß- und ruckfrei erreichen lassen.

Statt des ungesteuerten Gleichrichters als Gleichstromspeisequelle kann beispielsweise auch ein von einem Dieselmotor angetriebener Generator die Energie liefern.

Ein Teil der im Widerstand 14 verloren gehenden Energie kann nun dadurch nutzbringend gewonnen werden, wenn parallel zu ihm über eine Sperrdiode 5 eine Batterie 4 angeschlossen ist. Der Anschluß kann an einem Abgriff des Widerstandes derart erfolgen, daß die gewünschte Ladungsmenge automatisch in die Batterie fließt. Man kann jedoch auch einen elektronischen, automatischen Ladeschalter vorsehen. Die in der Batterie gewonnene Energie kann für Hilfsbetriebe verwendet werden.

Mit der dargestellten Schaltung kann auch ein Abbremsen des Motors 2 erfolgen, und zwar unter Verwendung der Drossel 3 des Widerstandes 14 und des elektronischen Schalters 15. Es entfällt dann zusätzlicher Aufwand für das Abbremsen. Die Batterie 4 liegt an einem wählbaren Abgriff des Widerstandes, so daß auch beim Bremsen ein Teil der Widerstandsenergie nutzbringend aufgefangen werden kann. Im übrigen wird man auch beim Bremsen den Erregerstrom zur Regelung des Bremsstromes heranziehen können. Eine Umkehrung der Drehrichtung kann z. B. durch eine Umkehrung des Erregerstromes erfolgen.

Von den bekannten Mitteln, die Anfahrverluste durch Reihen- und Parallelschaltung mehrerer Motoren zu verringern, kann auch bei der Erfindung Gebrauch gemacht werden. Die Erfindung kommt für industrielle Antriebe aller Art in Frage, im besonderen aber auch für elektrische Bahnen im Fern- und Nahverkehr. Sie bietet eine einfache Möglichkeit, Straßenbahnen, U-Bahnen oder S-Bahnen vom Gleichstrombetrieb auf Wechselstrombetrieb umzustellen, da bei diesen Bahnen die Verluste im Widerstand 14 nicht schwer ins Gewicht fallen, andererseits jedoch die Vermeidung von Blindleistung und die Vermeidung mechanischer Schaltwerke erwünscht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Gleichstromquelle über Widerstände gespeist werden, Patentansprüche: deren wirksamer Widerstandswert durch ein parallel angeordnetes Schaltelement — dabei kann es sich

1. Anordnung zur Steuerung eines Gleichstrom- um ein elektronisches Gerät, also z. B. um ein jedermotors, dessen Ankerstromkreis über einen 5 zeit löschbares Halbleiterventil handeln, das den ohmschen Widerstand, zu dem ein jederzeit lösch- Widerstand kurzschließt — verändert wird (T s c h i bares Halbleiterventil parallel geschaltet ist, an 1 ik i η , M. G., »Elektromotorische Antriebe«, Berlin eine Gleichstromspeisequelle angeschlossen ist, 1957, S. 115, B i 1 d 3.39, Fig. b).
dadurchgekennzeichnet, daß dem ohm- Letztlich ist es bereits auch bekannt, elektrische sehen Widerstand (14) eine andere Gleichstrom- io Triebfahrzeuge mittels der Antriebsmotoren zu quelle (4) mit einer zu ihr in Reihe' geschalteten bremsen, wobei der bei der Bremsung von den Mo-Diode (5) so parallel geschaltet ist, daß der bei toren erzeugte Strom durch Widerstände oder durch motorischem oder generatorischem Betrieb am Widerstände und eine Hilfsbatterie geführt wird. Daohmschen Widerstand (14) auftretende Span- bei ist es auch bekannt, die Verteilung des Stromes nungsabfall einen Strom über die Diode in die 15 zwischen Bremswiderständen und Batterie selbsttätig andere Gleichstromquelle (4) speisen kann. zu regeln (deutsche Patentschrift 599 168, S. 1,

2. Anordnung zur Steuerung eines Gleichstrom- linke Spalte, Zeilen 3 bis 11).

motors, dessen Ankerstromkreis über einen ohm- Der Betrieb von Gleichstrommotoren über gesehen Widerstand, zu dem ein jederzeit löschbares steuerte Halbleiterventile, beispielsweise aus einem Halbleiterventil parallel geschaltet ist, an eine 20 Wechselstromnetz über eine Halbleiterbrückenschal-Gleichstromspeisequelle angeschlossen ist, da- tung, hat den Nachteil eines erheblichen Steueraufdurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Wider- wandes. Aufwandgeringer sind bei einer Speisung stand aus Widerstandsgruppen mit zu jeder des Gleichstrommotors aus einem Wechselstromnetz Gruppe parallelgeschaltetem, jederzeit löschbarem Brückenschaltungen mit ungesteuerten Ventilen. Da-Halbleiterelement aufgebaut ist. 35 bei wird es dann erforderlich, die Regelung des dem

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- Gleichstrommotor zugeführten Stromes durch ein durch gekennzeichnet, daß im Verbraucherstrom- anderes Stellglied, beispielsweise ein zwangskommukreis eine Induktivität vorgesehen ist. tiertes steuerbares Halbleiterventil, durchzuführen.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, da- Der bei einer solchen Anordnung dem Gleichstromdurch gekennzeichnet, daß die zum Widerstand 3° motor zugeführte Strom kann zwar durch das steuerparallelgeschaltete Gleichstromquelle über wähl- bare Halbleiterventil in seinem Mittelwert innerhalb bare Abgriffe an den Widerstand angeschlos- der durch die Anlage begrenzten Extremwerte sen ist. theoretisch wählbar verändert werden, jedoch sind

durch die technischen Eigenschaften der steuerbaren

35 Halbleiterventile Grenzen gesetzt. So bedingt beispielsweise die endliche Freiwerdezeit der steuerbaren Halbleiterventile eine begrenzte Schaltfrequenz

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und damit eine Einengung des Regelbereiches für den

zur Steuerung eines Gleichstrommotors, dessen Strom. In dieser Folge macht man weiterhin zur Er-

Ankerstromkreis über einen ohmschen Widerstand, 40 höhung der Betriebssicherheit und insbesondere

zu dem ein jederzeit löschbares Halbleiterventil dann, wenn ein bestimmtes Kennlinienverhältnis des

parallel geschaltet ist, an eine Gleichstromspeisequelle Gleichstrommotors erforderlich ist, von dem in an

angeschlossen ist. sich bekannten Verfahren Gebrauch, Gleichstrom-

Es ist bekannt, Gleichstrommotoren aus einer motoren über Widerstände zu speisen.

Gleichstromquelle zu speisen, wobei eine solche bei- 45 Der Nachteil eines derartigen Verfahrens besteht

spielsweise durch eine Gleichrichterbrückenschal- darin, daß im Widerstand Verlustenergie auftritt. Die

tung dargestellt werden kann. Um veränderliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen Nachteil

Drehzahlen des Motors zu erreichen, wird derGleich- zu vermeiden.

richter in seiner Spannung durch Anschnitt steuerbar Die Erfindung besteht demzufolge bei einer eingemacht. Weiterhin ist bekannt, den Gleichstrom- 50 gangs beschriebenen Anordnung darin, daß dem motor über eine ungesteuerte Gleichrichteranordnung ohmschen Widerstand eine andere Gleichstromquelle zu speisen und den über eine Induktivität geführten mit einer zu ihr in Reihe geschalteten Diode so Speisestrom in seinem Mittelwert mit Hilfe eines parallelgeschaltet ist, daß der bei motorischem oder steuerbaren zwangskommutierten Halbleiterventils zu generatorischem Betrieb am ohmschen Widerstand verändern (Electrical Engineering, März 1962, 55 auftretende Spannungsabfall einen Strom über die S. 178 bis 186, Fig. 6 und 7). Diode in die andere Gleichstromquelle speisen kann.

Es ist des weiteren nicht mehr neu, eine Wechsel- Der Vorteil des erfindungsgemäßen Ve.fahrens

spannung durch einen ungesteuerten Gleichrichter besteht in einer weitestgehenden Vermeidung von

gleichzurichten und die Gleichrichterspannung. zur Verlustenergie durch Rückspeisung in eine Gleich-

Spannungssteuerung über ohmsche Widerstände an 60 stromquelle. So ist es beispielsweise möglich, auch

den Motor zu legen (»Revue Generale des Chemins bei sinkender Drehzahl des Gleichstrommotors wäh-

de Fer«, Oktober 1962, S. 560, linke Spalte, Ab- rend des Abbremsens infolge der vorgesehenen In-

schnitt d, 2. Absatz, 8. Zeile ff.). Die Speisung des duktivität vollen Strom auch dann in der Gleich-

Glcichstrommotors über ohmsche Widerstände wird stromquelle zurückzuspeisen, wenn deren Spannung

man immer dann wählen, wenn ein bestimmtes Kenn- 65 höher ist als die mit der Drehzahl sinkende generato-

linienverhalten des Motors erwünscht ist. rische Spannung.

Es sind weiterhin bereits Anordnungen beschrieben An Hand einer Zeichnung sei ein schematisches

worden, bei denen Gleichstrommotoren aus einer Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.