DE1438889B2

DE1438889B2 - Anordnung zur stetigen steuerung der erregung eines oder mehrerer gleichstromreihenschlussmotoren

Info

Publication number: DE1438889B2
Application number: DE19651438889
Authority: DE
Inventors: Jean Neuilly Seine Woimant (Frankreich)
Original assignee: Aktiengesellschaft Brown Boveri & Cie, Baden (Schweiz)
Priority date: 1964-06-25
Filing date: 1965-06-23
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR1399925A; CH445629A; DE1438889A1; GB1063676A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung Die mit der Erfindung erzielbaren technischen

zur stetigen Steuerung der Erregung eines oder Vorteile bestehen insbesondere darin, daß parallel

mehrerer Gleichstromreihenschlußmotoren, deren zur Erregerwicklung ein stetig veränderbarer und

Speisung über Gleichrichterdioden aus einem praktisch verlustfreier Nebenschluß wirksam wird.

Wechselstromnetz erfolgt. Aus einem Ein- oder 5 Im folgenden werden einige in den Zeichnungen

Mehrphasenwechselstromnetz wird ein Gleichstrom- dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung

reihenschlußmotor über eine Gleichrichterdiode ge- erläutert. Es zeigt

speist, welcher Erregerwicklung und Anker in Serie F i g. 1 eine Anordnung mit Einweggleichrichtung,

nachgeschaltet sind. Das freie Ende der Erregerwick- F i g. 2 eine Anordnung mit Doppelweggleich-

lung ist entweder nur mit einer Gleichrichterdiode io richtung,

oder mit zwei oder mehr in gleicher Richtung arbei- F i g. 3 eine Anordnung mit einer Graetz-Brücken-

tenden Gleichrichterdioden verbunden, von welcher schaltung,

jede in einem anderen Gleichrichterweg liegt und so F i g. 4 eine Anordnung mit zwei Graetz-Brücken-

mit unterschiedlichen Netzleitern verbunden ist. schaltungen,

Es ist bekannt, derartige Gleichstromreihenschluß- 15 F i g. 5 eine Anordnung mit Dreiphasenspeisung

motoren bei elektrischen Bahnen zu verwenden, ins- und Einweggleichrichtung,

besondere in elektrischen Lokomotiven, in welchen F i g. 6 eine Anordnung mit Dreiphaseneinspeisung

sie durch gleichgerichteten Strom gespeist werden. und Zweiweggleichrichtung,

Wenn man während der normalen Fahrt die Zug- F i g. 7, 8 und 9 verschiedene Anordnungen mit kraft erhöhen will, erfolgt dies bekanntlich durch 20 zwei Gleichstromreihenschlußmotoren.
Parallelschalten von Widerständen oder Drossel- Alle steuerbaren Gleichrichterventile und Gleichspulen zur Erregerwicklung der Motoren (öster- richterdioden stellen in den verschiedenen Figuren reichische Patentschrift 224 222 und deutsche Patent- gegebenenfalls eine Gruppe von Bauelementen in schrift 596 466). Bekannt ist dabei die Steuerung mit Serien-Parallelschaltung entsprechend den Erforder-Hilfe von Stufenschaltern für die Erregerwicklung 25 nissen dar.

und für die Widerstände. Man erhält auf diese Weise F i g. 1 zeigt eine Anordnung zur stetigen Steueeine gewisse Anzahl von Überbrückungs- oder Shunt- rung der Erregung eines Gleichstromreihenschluß-Stellungen, welche durch verschiedene Kombinatio- motors mit einer Erregerwicklung 1 und einem nen von Teilwiderständen erhalten werden, wenn Anker 2. Die Speisung erfolgt über eine Gleichrichvon einer Überbrückungsstellung in die andere ge- 30 terdiode 4 aus der Sekundärwicklung 3 eines Speiseschaltet wird. Dabei ändert sich der Strom sowohl transformators. Dabei ist die Erregerwicklung 1 an in der Erregerwicklung als auch im Anker sprung- ihrem freien Ende über die Gleichrichterdiode 4 mit haft. Es ergibt sich eine plötzliche Veränderung des der Sekundärwicklung 3 verbunden. Ein mit stetiger Motorendrehmomentes und damit eine plötzliche Anschnittsteuerung betreibbares steuerbares Gleich- und starke Kraftänderung an jeder Motorwelle. Eine 35 richterventil 5 ist zur Reihenschaltung der Erregerderartige Kraftänderung kann ein Rutschen der wicklung 1 und der Gleichrichterdiode 4 parallel Antriebsräder einleiten. Eine Möglichkeit, diesem geschaltet. Es ist zwischen einem Punkt 6, welcher Übelstande zu begegnen, besteht im Erreichen einer zwischen der Gleichrichterdiode 4 und der Sekundärkontinuierlichen Änderung der Shuntwirkung. Dies wicklung 3 liegt, und einer Anzapfung 7 der Erregerwürde ein besseres Haften erlauben, indem in jedem 40 wicklung 1 angeordnet. Der Erregerwicklung 1 kann Augenblick die Größe der Kraft am Radkranz etwas zusätzlich ein Festwiderstand 9 parallel geschalunter der maximalen Größe der Haftkraft stabil tet sein.

gehalten werden könnte. Das Zuschalten von Wider- Bei der Speisung der Erregerwicklung 1 über Vollständen bringt immer zusätzliche Verluste, welche weggleichrichter gemäß F i g. 2 sind an der Sekundärvermieden werden sollten. 45 wicklung 3 des Speisetransformators zwei Gleich-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, parallel richterdioden 4 und 14 angeschlossen, welche

zur Erregerwicklung eine Shuntwirkung zu erhalten, gegeneinander geschaltet sind, wobei der Gleich-

die stetig gesteuert werden kann und praktisch ohne Stromreihenschlußmotor zwischen dem Punkt 11 in

zusätzliche Verluste ist. der Mitte der Sekundärwicklung 3 und dem Punkt

Bei einer Anordnung der eingangs genannten Art 50 12, welcher beiden Gleichrichterdioden 4 und 14 besteht die Erfindung darin, daß parallel zur Reihen- gemeinsam ist, liegt. Zwei steuerbare Gleichrichterschaltung der Gleichrichterdiode bzw. von Gleich- ventile S und 15 sind zwischen die Anzapfung 7 der richterdioden und der Erregerwicklung ein bzw. je Erregerwicklung 1 und die Punkte 6 und 13 geein mit stetiger Anschnittsteuerung betriebenes schaltet.

steuerbares Gleichrichterventil mit gleicher Durch- 55 Den Zweck, welchen die Gleichrichterdiode 4 bei-

laßrichtung wie die Gleichrichterdiode bzw. die zu- spielsweise zu erfüllen hat, ist ein doppelter: Im

gehörigen Gleichrichterdioden angeschlossen ist. Normalbetrieb speist sie den Gleichstromreihen-

Das Löschen der steuerbaren Gleichrichterventile schlußmotor und leitet während einer der Halbwellen erfolgt periodisch selbsttätig, da diese in Strom- des Wechselstromes; während der nächsten Halbwelk kreisen angeordnet sind, in welchen der Strom 60 verhütet sie, daß die durch die Diode 14 gleichperiodisch während einer genügend langen Zeitdauer gerichtete Halbwelle die Anode des steuerbarer verschwindet. Gleichrichterventils 5 erreicht, so daß dieses löscher

In einer Anordnung mit Mehrweggleichrichtung kann, wenn die Halbwelle, welche es durchfließt

sind die steuerbaren Gleichrichterventile derart durch den Wert Null geht und bis zum Eintreffei

angeordnet, daß jedes einzelne von ihnen nur in 65 der nächsten Halbwelle auf diesem Werte bleibt. Ei

jeder zweiten Halbwelle leitend wird. Der Ventil- ist selbstverständlich, daß jede Gleichrichterdiodi

strom wird deshalb in jeder Halbwelle auf Null ab- und jedes steuerbare Gleichrichterventil, wenn sie

sinken, was das Löschen des Ventils sicherstellt. paarweise als Gruppe 4 oder 5 oder 14 und 15 ange

ordnet sind, entweder anodenseitig, wie dies F i g. 2 darstellt, oder kathodenseitig verbunden sein können. Die Speisung des Gleichstromreihenschlußmotors über eine Graetz-Brückenschaltung (Fig.3) zwischen den Punkten 12 und 16, welch letzterer mit den beiden Gleichrichterdioden 17 und 18 der Brücke verbunden ist, weist mit den steuerbaren Gleichrichterventilen 5 und 15 die gleiche Überbrückungsanordnung auf wie die Ausführung gemäß F i g. 2.

Die Anordnung gemäß F i g. 4 enthält zwei zueinander in Reihe liegende Graetz-Brückenschaltungen. Die eine, mit den Gleichrichterdioden 4,14,17 und 18 speist die zwischen die Punkte 12 und 16 geschaltete Erregerwicklung 1, während die andere mit den Gleichrichterdioden 20, 21, 22 und 23 den Anker 2, der zwischen den Anschlüssen 8 und 24 liegt, mit Strom versorgt. Zur Überbrückung der Erregerwicklung 1 sind zwei antiparallel geschaltete steuerbare Gleichrichterventile 5 und 15 vorgesehen, welche an den Wechselstromeingangsklemmen der Brücke für die Erregerwicklung 1 angeschlossen sind. Diese könnten auch durch ein einziges, symmetrisches steuerbares Gleichrichterventil ersetzt werden, d. h. ein Ventil, das den Strom in beiden Richtungen gleichrichtet.

Wenn der Gleichstromreihenschlußmotor aus einem Drehstromnetz unter Einweggleichrichtung gemäß F i g. 5 gespeist werden soll, verbindet man den Motor mit dem Sternpunkt 33 der drei Sekundärwicklungen 27,28 und 29 eines Drehstromtransformators sowie dem Punkt 34 der drei Gleichrichterdioden 30, 31 und 32, welche je mit einer Sekundärwicklung verbunden sind. Der Nebenschluß zur Erregerwicklung 1 wird dadurch erreicht, daß die Anzapfung 7 der Erregerwicklung mit dem gemeinsamen Punkt 35 der drei steuerbaren Gleichrichterventile 36, 37 und 38 und das freie Ende der Erregerwicklung 1 mit dem gemeinsamen Punkt 34 der Gleichrichterdioden 30, 31 und 32 verbunden ist. Wenn bei Doppelweggleichrichtung von einem Drehstromnetz ausgegangen wird (Fig. 6), wird der Gleichstromreihenschlußmotor zwischen dem Punkt 42, welcher den drei Gleichrichterdioden 39, 40 und 41 gemeinsam ist, und dem gemeinsamen Punkt 34 der drei Gleichrichterdioden 30,31 und 32 angeschlossen. Die Sekundärwicklungen 27, 28 und 29 des Drehstromtransformators sind in Dreieck geschaltet. Das Überbrücken der Erregerwicklung 1 geschieht in vorstehend für die Dreiphaseneinweggleichrichtung beschriebener Weise.

Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann man mit Hilfe der Anordnung gemäß F i g. 2 zwei Gleichstromreihenschlußmotoren anstatt nur einen steuern, was durch eine Ergänzung gemäß F i g. 7 erreicht wird, in welcher eine zweite Erregerwicklung la und ein zweiter Anker2α eines zweiten Gleichstromreihenschlußmotors dargestellt sind. Die dauernde Parallelschaltung beider Erregerwicklungen 2 und 2 a kann jedoch einen beträchtlichen Nachteil darstellen. Um diesen zu vermeiden, kann man einen Satz steuerbare Gleichrichterventile für das getrennte Überbrücken jeder Erregerwicklung vorsehen. In diesem Sinne sind in der Anordnung gemäß F i g. 8 zwei steuerbare Gleichrichterventile Sa und 15 a für das Überbrücken der Erregerwicklung 1 α vorgesehen, während die steuerbaren Gleichrichterventile 5 und 15 nur zum Überbrücken der Erregerwicklung 1 dienen. Unter diesen Bedingungen werden die Anker 2 und 2 a nur noch dann parallel geschaltet, wenn die steuerbaren Gleichrichterventile 5 und 5 a sowie 15 und 15 a gleichzeitig ansprechen, d. h., wenn die Erregerwicklungen 1 und la gleichzeitig geschaltet werden. Man kann dies vermeiden und eine fortwährende Unabhängigkeit dieser beiden Anker 2 und 2 α erreichen, wenn man eine Brückenschaltung in der Art nach F i g. 3 benützt und wenn man die beiden Gleichstromreihenschlußmotoren, wie dies in F i g. 9 dargestellt ist, schaltet, d. h. beide Motoren parallel an die Punkte 12 und 16 der Gleichstromspeisung legt; aber die freie Klemme des Ankers 2 ist an den Punkt 16 angeschlossen, während die entsprechende Klemme des Ankers 2 a am Punkt 12 liegt, wobei diese beiden Punkte verschiedene Potentiale aufweisen. Die beiden Anker können nun unter keinen Umständen mehr parallel geschaltet werden.

Es wird abschließend der hohe Wirkungsgrad dieser Anordnung zur Steuerung der Erregung hervorgehoben, welche, sofern die Ventile nicht stromführend sind, keinen Strom verbraucht und deren Verbrauch außergewöhnlich gering ist bei Verwendung von Thyristoren, da diese einen sehr kleinen inneren Spannungsabfall haben.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur stetigen Steuerung der Erregung eines Gleichstromreihenschlußmotors, welcher über eine in Reihe zu seiner Erregerwicklung liegende Gleichrichterdiode aus einem Wechselstromnetz gespeist ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Reihenschaltung der Gleichrichterdiode (4) und der Erregerwicklung (1) ein mit stetiger Anschnittsteuerung betriebenes steuerbares Gleichrichterventil (5) mit gleicher Durchlaßrichtung wie die Gleichrichterdiode (4) angeschlossen ist (F i g. I).

2. Anordnung zur stetigen Steuerung der Erregung eines oder mehrerer Gleichstromreihenschlußmotoren, deren Speisung über Gleichrichterdioden in Vollweg- oder Brückenschaltung aus einem Wechselstromnetz erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Reihenschaltung von Gleichrichterdioden (4,14; 17,18; 30 bis 32) und Erregerwicklung (1; la) je ein mit stetiger Anschnittsteuerung betriebenes steuerbares

Gleichrichterventil (5,15; 5 α, 15 α; 36 bis 38) mit gleicher Durchlaßrichtung wie die zugehörigen Gleichrichterdioden (4,14; 17,18; 30 bis 32) angeschlossen ist (F i g. 2 bis 9).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Gleichrichterventil (5,15; 36 bis 38) an eine Anzapfung der Erregerwicklung (1) angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen