DE1438020A1

DE1438020A1 - Anordnung zur Speisung eines Gleichstrom-Reihenschlussmotors ueber tastbare Ventile

Info

Publication number: DE1438020A1
Application number: DE19621438020
Authority: DE
Inventors: Lehmann Dipl-Ing Guenter
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-11-06
Filing date: 1962-11-06
Publication date: 1968-10-31
Also published as: DE1438020B2

Description

Anordnung zur Speisung einees Gleichstrom-Reihenschlumotors über tastbare Ventile Es ist bekannt, Gleichstrommaschinen oder andere Verbraucher über tastbare Veintile zu betreiben (vgl. AEG-Mitteilungen 1962, heit 3/4, Seiten 56 und 57). Unter einem tastbaren Ventil soll eiin Ventil verstanden sein, dass ein-und ausschaltbar ist. Die , Ausschaltung kann im Leistungskreis mit Hilfe eines Löschkondensators oder über den Steuerkreis erfolgen. Als Ventile kosen insbesondere steuerbare Halbleiterzellen, auch Silizium-Thyratrons oder Vierschichttrioden genannt, in Frage.

In i ig. 1 ist die übliche Anordnung einer Testschaltung für einen Reihenschlußmotor dargestellt. Die Reihenschaltung von Erregerw@i@cklung und Ankerwicklung 2 wird über ein tastbares Ventil 3 gespeist, Der Mittelwert dar an der Reihenschaltung der Wicklungen 1 und 2 liegenden Gleichspannung ist durch die Höhe der zwischen dem iPluspol und dem Minuspol liegenden Speisespannung und durch das an dem tastbaren Ventil 3 eingestellte Tastverhältnis bestimmt. Die Diode 4 (Freilaufdiode) dient für die Aufrechterhrultuig dea in den Wicklungen 1- und 2 fliessenden Stromes in der

Zeit, während vier das tastbare Ventil 3 gesperrt ist.

Gemäß

einem Jäheren Vorschlag , ist in Fig. 2 gegenüber Pig. 1 zusätz-

l.10=,4 das ;.o.stüar Ventil 5 vorgesehen. Isetzteres ernöj;licht, den

Ankerstrom an der Erregerwicklung 1 vorbeizuleiten. Es ist somit auf eine einfache Art eine Feldschwächung-möglich. Wenn beispielweise die Ankerdrehzahl so hoch ist daßs auch beim ständigen Durch-schaltedno tastbaren Ventilas 3 der Motorstrom und damit die an der Welle abgegebene Leistung zu bering sind, dann hann durch periodisches Öffnen und Schliesser. des zusätzlichen testbären Ventiles 5 ein beliebig großer Teil des Ankerstromes an der Erregerwicklung 1 vorbeigeleitet und somit die Mo torleistung auoh bei hohen Drehsahlen auf jeden für den Motor zugrladse acn Wert gesteigert werden. Das Getrennte Tagten der Wicklungen 1 und 2 bedingt, dass zwei Freilaufdioden 4a und 4b vorgeschen werden, da die Freilaufströme der Erregerwicklung 1 und der Ankerwicklung 2 zumindest im Feldschwächbereich verschiedene Größen annehmen. Ein Nachteil dieser Anordnung ist, dass die Zeitkonstante des durch die Ankerwicklung 2 und die Freilaufdiode 4b gebildeten Freilaufkreises gering ist, so dass, wenn der Ankerstrom nicht zu sehr schwanken soll, entweder eine.-hohe Tastfrequenz erforderlich ist oder eine zusätzliche Induktivität mit der Ankerwicklung 2 in Reihe geschaltet werden muss.

Dieser Nachteil soll durch die Erfindung vermieden werden. sie betrifft eine Anordnung zur Speisung eines Gleichstrom-Reihenschlußmotore aus einen Stromquelle über mindestens eintastbares Ventil in Verbindung mit mindestens einem Freilaufventil, wobei mindestens ein weiteres zu einer unter Umgehung der Reihenschluß-Erregerwicklung erfolgenden Speisung der Ankerwicklung bestimmtes tastbares Ventil vorgesehen ist und für die Erregerwicklung und die Ankerwicklung Freilaufvertile vorgesehen sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass für die Erregerwicklung und die Ankerwicklung ein gemeinsames Freilaufventil und für die Ankerwicklung ein weiteres Freilaufventil vorgesehen sind. Die derart aus@ebildete Anordnung ist universell einsetzbar. Sie kann erforderlichenfalls mit geringen zusätzlichen Mitteln für einen Betrieb in beiden Drehrichtungen und/oder Antriebs- und Bremsbetrieb verwendet werden.
Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Figuren 4...7 zeigen Weiterbildungen der Erfindung.
Die Figur 3 stimmt mit der Figur 2 bis auf die Anordnung der Freilaufdioden 4a und 4b bzw. 4 und 6 überein. Während in Fig. 2 die Freilaufdiode 4a lediglich an die Erregerwicklung 1 angeschlossen ist, liegt in der erfindungsgemäßen Figur 3 die Freilaufdiode 4 an der Reihenschaltung der Erregerwicklung 1 und der Ankerwicklung 2. Der Freilaufstrom der Erregerwicklung 1 ist immer gezwungen, durch die Ankerwicklung 2 zu fliessen. Infolgedessen klingt der Ankerstrom im unteren Drehzahlbereich, also beim Tasten mit dem Ventil 3, während dessen Schließzeit nur langsam ab. Die Tastfrequenz bzw. die Schwankung des Ankerstromes ist somit begrenzt. Bei Feldschwächung, also beim Tasten mit dem Ventil 5, ist der Strom in der Ankerwicklung 2 größer,als in der @rregerwickluzg 1. aber die Diode 6 erfolgt nur der Freilauf des Dif- ferenzstromes. In dem Detriebszustand der Feldochwächung ist die Spannurgsdifferenz zwischen der Einspeisung und der E Mi K der Ankerwicklung 2 nur gering. Dadurch ist die Stromänderungsge- ' s schwindigkeit bei durchgeschaltetem Ventil 5 klein. Es sind somit leine zusätzlichen Induktivitäten erforderlich, um die Stromschwankungen bzw. die Tiastfrequenz zu begrenzen.
r Eine Weiterbildung der Erfindurg ist in Fig. 4 dargestellt.
E3 ist zusätzlich der Stromwender 7 vorgesehen, so dass der Motor in beiden Drehrichtungen betrieben werden kann. Dieser Stromwender 7 ist hier als mechanischer Schalter (Ankerumschalter) dargestellt. Es können selbstverständlich auch elektronische Schalter vorgesehen werdern.

Wenn der Motor nicht nur zum Antrieb, sondern auch zum Bremsen benu tzt wer dun soll, kann eine Anordnung nach Fig. 5 gewählt werden. Es sind lediglich die Diode 8 und der mechanische oder elektronische Schalter 9 zusätzlich vorgesehen. Für den Bremsbetrieb wird der Schalter 9 geöffnet. Der Stromwender 7 dient auch jetzt wieder zur Einstellung der Drehrichtung. Die eine Schaltstellung des Stromwendern entspricht entweder "Rechtslauf-Antrieb" oder "Linkslauf-Bremsen"; die andere Schaltotellung demgemäß "Linkslauf-Antrieb" oder "Rechtslauf-Bremsen". Bei einer bestimmten Drehrichtung ist also zum Übergang von dem Antriebeauf den Bremszustand der Schalter 9 zu öffnen und der Stromwender 7 umzuschalten. Die elektrische Funktion bei dem,in Fig. 5 darbestellten Schaltzustand iut folgendermaßen : Zuerst wird das tastbare Ventil 3 durchgeschaltet. Über die Erregerwicklung 7, die Ankerwicklung 2-und die Diode 8 bildet sich ein Kurzschlußstrom aus. Wenn dieser Strom einen bestimmzten, wählbaren oberen Wert erreicht hat, wird das tastbare Ventil 3 gesperrt. Die Induktivitäten der Erregerwicklung 1 und der Ankerwicklung 2 vorsuchen den Strom aufrechtzuerhalten und speisen über die Dioden 4 und 8 in die Spannungsquelle (beispielsweise Akkumulatoren) zurück. denn der Strom in der Erregerwicklung 1 und der Ankerwic'klung 2 auf einen ebenfalls frei wählbaren unteren Wert abge-2lungen ist, wird das tastbare Ventil 3 wiederum durobgeschältet, so dass durch diesen Kurzschluß der Strom wieder auf den oberen Wert ansteigt usf. Das tastbare Ventil 5 bleibt während dieses Bremsbetriebes gesperrt. Wenn die Drehzehl des Motors so hoch ist, dass bei der Rückarbeit auf die Spannungsquelle der Strom nicht abklingt, sondern ansteigt, d.h. also, dass die E M K grösser ist als die Speisespannung, dann kehrt sich die Spannung an

d -er :irr egerwicl:lung 1 um. Die. Foll;e ist,. dass der. Strom ,nicht

über die Diode 4 und' die Erregerwicklung 1, sondern direkt.

über die Diode 6 in den Anker fliesst. Damit findet automatisch

ehe '@eldschtväe'.,liung und somit eine Minderung der E M'K statt.

Die Bremsung erfolgt dann mit konstanter Leistung, unabhängig Von der Drehzahl.

In Fig. 6 ist eine Abwandlung der Anordnung dargestellt, die sich insbesondere für eine Schützensteuerung eignet. An Stelle des Ankerumschalters 7 sind die vier voneinander abhängigen Schalter 7a...7d vorgesehen. Ausserdem wurden für den Bremsstrom an Stelle der Diode 8 die beiden Dioden 8a und 8b angeordnet. Bei Antrieb (Fahrbetrieb) werden die Schalter 7a...7d ebenso gesteuert wie der knkerumschalter 7 in den Figuren 4 und 5.. Wenn . auf Bremobetrieb übergegangen werden soll, werden die Schalter ' 7a und 7d geöffnet. Die Wahl der Bremsrichtung erfolgt Über die Schalter 7a und 7b.

Dw@ic - 5@ei.t@:re ,1Tar Tante ist, in F; G., 7 dargestellt. An Stelle der

Tsrr-°.@:a-@;ror@3.o@ien ß bzwa Ca und 8b sind mechanische Schalter vor-

ge. 3el:enfl lusserd2;n wurde:, sowohl diese mechanischen Schalter

als auch der Ankerumschalter in Form eines Drehrichtungs- und

Dramswenders 10 dargestelltö Die verschiedenen Stellungen dieses

Drchri chturgc- und Bremswenders "sind

Stellung a: Antrieb-Rechtslauf

" . b: Bremsen-Rechtslauf

" c : Nullatellung

. " d: Bremsen-Linkslauf

" a: Antrieb-Linkelauf.

Bei einer,Störung des tastbaren Ventilen 5 oder seiner Steuerung, die zu einer ungewollten Sperrung des tastbaren Ventilen 5 führt, entfällt lediglich die Feldschwächung bei Antrieb (Fahrbetrieb). Eine eventuelle Feldschwächung bei Bremsbetrieb bleibt von der vorerwähnten Störung unberührt. Die Bemessung des Ventile 5 erfolgt zweckmässig nach dem Grad der Feldschwächung. Wenn bei- -spielsweise eine Feldschwächung um 40 % vorgesehen ist, dann braucht dieses Ventil nur für 40y% des renn stromes ausgelegt zu werden. Die-Diode 6 ist ebenfalls nur entsprechend der maximalen Feldschwächung zu bemessen.

Selbetverständlich können an Stelle der in den Figuren dargestellten Einzelventile Gruppen parallel und/oder in Reihe geschalteter Ventile treten. Auch eine Speisung aus einer Strom-- t quelle zeitlich veränderlicher Spannungsamplitude, wie einem Wechseletromnetz, iet mit den vorbeschriebenen Anordnungen möglich.

Claims

F a t e n t a n o p r ü o h e s Anordniung zur Speisung eines Gleichstrom-Reihenschlußmotors auß einer Stromduelle über mindestens ein tastbares Ventil in Verbindung mit mindestens einem Freilaufventil, wobei mindestens ein weiteres zu einer unter Umgehung der Reihenschluß-Erregerwicklung erfolgenden Speisung der Ankerwicklung bestimmten tastbares Ventil vorgesehen ist und für die Erregerwicklung und die Ankerwicklung Freilaufventile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erregerwicklung (1) und die Ankerwicklung (2) ein gemeinsamen (4) und für die Ankerwicklung (2) ein weiteren Freilaufventil (6) vorgesehen sind (Fig. 3 ff.).
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dann an die Ankerwicklung (2) eine Einrichtung (7 bzw. 10) zur Ankerumschaltuag, insbesondere ein Ankerumschalter, Angeschloesen ist (Fig. 4 ff.).
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass . mit der Einrichtung (7 bzw. 10) zur Ankerumschaltung eine Stromkreisanordnung in Verbindung steht, die für einen Bremsbetrieb einen Stromfluß über die Ankerwicklung (2) und mindestens ein Freilaufventil (4,6) in die Stromquelle ermöglicht (Fig. 5 ff.). . 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass w-omkrr:isanordnung mit einem Pol der Einrichtung (?) zur -umachaltung in Verbindung steht, dass dieser Pol über'einen

bei "Antriebe geschlossenen Schalter (9) mit einem Anechls der Stromquelle in Verbindung steht und dass dieser Pol mit des anderen Anschlus der stromquelle, der mit den tastbaren Ventilan (3,5) verbunden ist, Über eine Diode (8) in Verbindung steht, wobei.die Stromkreisanordnung mit Hilfe des bei "Bremsen" offenen Schalters (9) und der Diode (8) gebildet ist (Fig. 5). 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromkreisanordnung mit Hilfe von zw ei Dioden (8a, 8b) gebildet ist, von denen jeweils eine an einen Pol der Ankerwicklung (2) angeschlossen ist und dann die Dioden (8a, 8b) an dem Ansohlus der Stromquelle, der mit dem tastbaren Ventdlen (3, 5) verbunden ist, angeschlossen sind (Fig. 6). 6. Anordnung nach Anspruoh 5, dadurch gekennseichnet, dass die Stromkreisanordnung mit Hilfe von zwei Kontaktbabnen ein OB dreibahnigen Schalters (10) gebildet ist, die jeweils einen Polder Ankerwieklung (2) mit denk einen öder dem enderm Anschluß der Stromquelle verbinden, während die dritte Kontaktbahn den eines oder den anderen Pol der Ankerwiogklung (2) . mit der Erregerwicklung (1) verbindet (Fig. 7).