DE1438021C - Anordnung zur Umschaltung eines Gleichstrommotors vom motorischen in den generatorischen Betrieb und umgekehrt - Google Patents

Description

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Im Zusammenhang mit der Entwicklung und Ver- seispule und Thyristor eine Diode mit Sperrvollkommnung steuerbarer Halbleiterelemente sind richtung zum Pluspol der Gleichstromquelle liegt bereits Schaltungen und Verfahren zum Betrieb elek- und daß eine bei jeder Umschaltung betätigte trischer Maschinen und darüber hinaus allgemein zur Umpolvorrichtung für die Erregerwicklung vorge-Regelung eines elektrischen Energieflusses bekannt, 5 sehen ist. Bei ausreichend hoher Tastfrequenz des deren Arbeitsweise darin besteht, Energieimpulse zu Thyristors kann die Drosselspule auch fehlen. Von bilden. Dabei kann z. B. von einem Gleichstrom aus- einer solchen Anordnung geht die Erfindung aus.
gegangen werden, der nach einer wählbaren Gesetz- Eine Rückspeisung elektrischer Energie in die mäßigkeit durch ein steuerbares Halbleiterelement Gleichstromquelle kann jedoch nachteiligerweise zu unterbrochen wird (AEG-Druckschrift Z 32/RGF io einer Spannungserhöhung darin führen und deshalb 57092, Inf.-Mappe 38/10, August 1961, S. 7/8). diese Betriebsart ausschließen. Der Erfindung liegt Das Verhältnis der Zeit, in der das steuerbare Halb- nun die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Bremleiterelement stromdurchlässig ist, zu der Zeit, in der sung durch generatorischen Betrieb des Gleichstromes den Energiefiuß sperrt, bestimmt die Größe . motors auch dann zu ermöglichen, wenn eine Nutzder einem Verbraucher zugeführten Energie. Eine 15 bremsung durch Rückgewinnung der Energie nicht derartige Arbeitsweise eines steuerbaren Halbleiter- stattfinden kann.

elementes ist auch bereits als Tastbetrieb bezeichnet Demzufolge bezieht sich die Erfindung auf eine worden. Wesentliches Kennzeichen derartiger Tast- Anordnung zur Umschaltung eines Gleichstromschaltungen ist es, daß das steuerbare Halbleiter- motors, dessen Ankerwicklung über einen im Schaltelement in jedem Augenblick nicht nur z. B. durch 20 betrieb arbeitenden steuerbaren Halbleiter mit einer einen Impuls zündbar, sondern auch mit Hilfe einer Gleichstromquelle verbunden ist, vom motorischen an sich bekannten Kondensatorschaltung löschbar ist. in den generatorischen Betrieb und umgekehrt, bei Ein derartig steuerbares Halbleiterelement arbeitet der in der einen Verbindungsleitung zwischen der in einer solchen Tastschaltung weiterhin noch mit Gleichstromquelle und der Ankerwicklung ein durch einer Freilaufdiode zusammen. Wesentlichen Einfluß 25 eine Kondensatorlöschvorrichtung löschbarer Thyhat außerdem für die Tastfrequenz die Größe der ristor als im Schaltbetrieb arbeitender steuerbarer Induktivität in dem zu speisenden Sromkreis (fran- Halbleiter und in der anderen Verbindungsleitung ein zösische Patentschrift 1 297 642). . einpoliges Schaltelement mit Durchlaßrichtung für Auf der Grundlage derartiger Tastschaltungen sind den motorischen Strom angeordnet ist, bei der außernun bereits Anordnungen für den Fahr- und Brems- 30 dem parallel zur Reihenschaltung von Ankerwicklung betrieb elektrischer Fahrzeuge bekannt. So sind in und einpoligem Schaltelement eine Freilaufdiode mit der deutschen Auslegeschrift 1 026 850 Anordnungen Durchlaßrichtung für den Ankerstrom bei gesperrtem beschrieben, mit denen ein Gleichstrommotor, des- Thyristor und parallel zur Reihenschaltung von sen Ankerwicklung in Reihe mit einer Drosselspule Ankerwicklung und Thyristor eine-Diode mit Sperrüber einen im Schal'tbetrieb arbeitenden steuerbaren 35 richtung zum Pluspol der Gleichstromquelle liegt Halbleiter mit einer Gleichstromquelle verbunden ist, und bei der eine bei jeder Umschaltung betätigte Umsowohl motorisch als auch generatorisch betrieben polvorrichiung für die Erregerwicklung vorgesehen wird. Eine Umschaltung von der einen Betriebsart ist. Die Erfindung besteht bei einer solchen Anordauf die andere ist dabei in herkömmlicher Weise nung darin, daß parallel zum steuerbaren, jederzeit mittels mehrerer kontaktstückbehafteter Schalter im 40 löschbaren Thyristor die Reihenschaltung eines einAnker- und im Erregerstromkreis möglich. Da die poligen Schaltelementes und eines Bremswiderstandes Kosten für ein steuerbares Halbleiterelement erheb- vorgesehen ist.

lieh sind, muß es auf Grund wirtschaftlicher Über- Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die

legungen angestrebt werden, dasselbe weitestgehend elektrische Bremsung unabhängig von dem Zustand

auszunutzen. Demzufolge bedeutet es einen gewissen 45 des speisenden Gleichstromsyätems durchgeführt wer-

Nachteil, wenn z. B. das für den Bremsbetrieb vor- den kann.

gesehene Starkstromhalbleiterelement während des An Hand der Zeichnung sei ein schematisches

motorischen Betriebes ungenutzt bleibt. Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Gegenstand des älteren deutschen Patents · Eine Gleichstromquelle ist ■ mit zwei Sammel-1 438 009 ist eine Anordnung zur Umschaltung 5° schienen 1 verbunden. Diese können z. B. über einen eines Gleichstrommotors, dessen Ankerwicklung Gleichrichter 2 aus einem Drehstromnetz 3 gespeist über einen im Schaltbetrieb arbeitenden steuerbaren werden. Aus der Gleichstromquelle wird die Anker-Halbleiter und eine-Drosselspule mit einer Gleich- wicklung 4 eines Gleichstromnebenschlußmotors mit stromquelle verbunden ist, vom motorischen in den Energie versorgt. Der Strom fließt dabei durch ein generatorischen Betrieb und umgekehrt, die dadurch 55 steuerbares, durch Kondensatorstromstoß jederzeit gekennzeichnet ist, daß in der einen Verbindungs- löschbares Halbleiterelement 11, durch die Ankerleitung zwischen der Gleichstromquelle und der wicklung 4 und durch ein steuerbares Halbleiterele-Reihenschaltung von Ankerwicklung und Drossel- ment 14.

spule ein durch eine Kondensatorlöschvorrichtung Mit den beiden Sammelschienen 1 ist ein schwinlöschbarer Thyristor als im Schaltbetrieb arbeitender 60 gungsdämpfender Kondensator 5 verbunden. Die Ersteuerbarer Halbleiter und in der anderen Verbin- regerwicklung des Gleichstrommotors ist mit 6 bedungsleitung ein einpoliges Schaltelement mit Durch- zeichnet. Sie ist mittels einer gestrichelt angedeuteten laßrichtung für den motorischen Strom angeordnet Umpolvorrichtung umschaltbar. Im Fahrbetrieb ist ist, daß parallel zur Reihenschaltung von Anker- das steuerbare Halbleiterelement 14, beispielsweise wicklung, Drosselspule und einpoligem Schalt- 65 eine Triode, dauernd gezündet und ein zweites steuerelement eine Freilaufdiode mit Durchlaßrichtung für bares Halbleiterelement 15, das in Reihe mit einem den Ankerstrom bei gesperrtem Thyristor und par- Bremswiderstand 8 parallel zum Halbleiterelement 11 alle! zur Reihenschaltung von Ankerwicklung, Dros- Hegt, dauernd gesperrt. Wird nun das Halbleiterele-

ment 11 gezündet, so fließt der Strom vom Pluspol der Gleichspannungsquelle durch das Halbleiterelement 11 selbst, den Motoranker 4 und das steuerbare Halbleiterelement 14 zum Minuspol. Wird das steuerbare Halbleiterelement 11 gelöscht, so fließt ein Freilaufstrom durch eine Diode 12 und das steuerbare Halbleiterelement 14. Erfolgt nun eine Umschaltung in den generatorischen Betrieb, d. h. zum Beispiel den Bremsbetrieb eines Fahrzeugs, dann bleibt das steuerbare Halbleiterelement dauernd gesperrt. Beim Zünden des steuerbaren Halbleiterelements 11 fließt dann ein Kurzschlußstrom nach einer Feldumpolung durch den Motoranker 4 und eine zweite Diode 13. Wird das steuerbare Halbleiterelement 11 jetzt in den sperrenden Zustand versetzt, dann ist ein Stromkreis durch die Dioden 12 und 13 geschlossen, und es findet eine Rücklieferung von Energie in die Gleichstromquelle statt.

Wenn der Fall gegeben ist, daß es sich bei dem Gleichstrommotor um einen Antriebsmotor auf einem elektrischen Triebfahrzeug handelt, dann ist eine Rückspeisung von Energie in das Gleichstromsammelschienensystem, z. B. eine Fahrdrahtleitung, nur dann möglich, wenn gleichzeitig ein anderer Gleichstromverbraucher aus diesem System Energie übernimmt. Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, so ist eine Nutzbremsung in der vorstehend beschriebenen Weise nicht zulässig, denn sonst würde sich die Spannung zwischen den Sammelschienen erhöhen. Zwangsläufig würde sich dabei ebenfalls die Spannung am Kondensator 5 vergrößern. Um in diesem Fall eine Nutzbremsung zu vermeiden, kann die Spannungserhöhung am Kondensator dazu benutzt werden, um über eine mit an sich bekannten Mitteln ausführbare Steuereinrichtung 7, die mittels eines Spannungsmeßgliedes die Kondensatorspannung erfaßt, das steuerbare Halbleiterelement 15 zu zünden. Dann wird der vom Gleichstrommotor gelieferte Strom dem Bremswiderstand 8 zugeführt. Die wirksame Größe dieses Bremswiderstandes 8 kann durch ihm zugeordnete steuerbare Halbleiterelemente verändert werden. Die Steuereinrichtung 7 kann darüber hinaus, wie in der Zeichnung dargestellt, dazu benutzt werden, um sowohl den Motorstrom mit Hilfe eines Wandlers 9 zu erfassen und seine Größe für die Steuerung des durch Kondensatorstromstoß löschbaren Halbleiterelementes 11 auszuwerten, als auch weiterhin dazu, die steuerbaren Halbleiterelemente 14,15 mit Zündimpulsen zu speisen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in dem sparsamen Mittelaufwand zur Erzielung einer einfachen Umsteuermöglichkeit.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Umschaltung eines Gleichstrommotors, dessen Ankerwicklung über einen im Schaltbetrieb arbeitenden steuerbaren Halbleiter mit einer Gleichstromquelle verbunden ist, vom motorischen in den generatorischen Betrieb und umgekehrt, bei der in der einen Verbindungsleitung zwischen der Gleichstromquelle und der Ankerwicklung ein durch eine Kondensatorlöschvorrichtung löschbarer Thyristor als im Schaltbetrieb arbeitender steuerbarer Halbleiter und in der anderen Verbindungsleitung ein einpoliges Schaltelement mit Durchlaßrichtung für den motorischen Strom angeordnet ist, bei der außerdem parallel zur Reihenschaltung von Ankerwicklung und einpoligem Schaltelement eine Freilaufdiode mit Durchlaßrichtung für den Ankerstrom bei gesperrtem Thyristor und parallel zur Reihenschaltung von Ankerwicklung und Thyristor eine Diode mit Sperrichtung zum Pluspol der Gleichstromquelle liegt und bei der eine bei jeder Umschaltung betätigte Umpolvorrichtung für die Erregerwicklung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum steuerbaren, jederzeit löschbaren Thyristor (11) die Reihenschaltung eines einpoligen Schaltelementes (15) und eines Bremswiderstandes (8) vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektronischen Steuerung der wirksamen Größe des Bremswiderstands (8) diesem steuerbare Halbleiterelemente zugeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (7) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit vom Spannungsanstieg an der Gleichstromquelle eine Umschaltung des Bremsstromkreises vom Nutzbremsbetrieb auf Verlustbremsbetrieb veranlaßt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Gleichstromquelle ein mit einem Spannungsmeßglied der Steuereinrichtung (7) verbundener Kondensator (5) angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen