DE2139222C3 - Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl und der Drehrichtung eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl und der Drehrichtung eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors, dessen Anker- oder Erregerwicklung über zwei Gleichrichtersätze in Unkehrschaltung mit zwei Sekundärwicklungen eines Netztransformators verbunden ist.

Bei einer solchen aus der deutschen Auslegeschrift 1 167 970 bekannten Einrichtung sind die Stromrichter der Gleichrichtersätze nach Art von kontaktlosen Schaltern steuerbar. Vorzugsweise bestellen diese Stromrichter aus steuerbaren Halbleiterzellen. Die Ankerwicklung des Gleichstrommotors ist bei dieser Einrichtung über eine Glättungsdrossel zwischen den Mittelanzapfungen zweier Drosseln angeschlossen, über die die Ausgänge der Stromrichter verbunden sind. Da diese steuerbaren Stromrichter unmittelbar aus einem Drehstromnetz gespeist werden, stellt sich hier das Problem des Löschens von Thyristoren nicht Der Motor wird hier durch Änderung des Zündwinkels der bei-' den Stromrichter gesteuert.

Bei einer solchen Einrichtung ist die Kommutierungsfrequenz durch die Frequenz des Speisenetzes vorgegeben, die Schnellwirkung der Motorsteuerung ist gering und eine Impulsbreitensteuerung ist nicht möglich. Außerdem ermöglicht diese bekannte Einrichtung eine Steuerung des Motors mit nur wenigen diskreten Zündwinkeln der Stromrichter, so daß die EigeriiciiM 'en dieser Schaltung praktisch nicht besser sind als im Falle einer kontinuierlichen Phasenanschmussteuerung.

Bekannte Einrichtungen ähnlicher Art wandeln eine Gleichspannung derart in eine Impulsserie um, daß deren Spannungsmittelwert sich nach Größe und Richtung in Abhängigkeit von dem Tastverhältnis der auf die Halbleiterzellen gegebenen Steuerimpulse ändert Als Halbleiterzellen werden dabei Transistoren oder Thyristoren benutzt. Die Anwendung von Thyristoren gestattet es, die Leistung derartiger Gleichspannungswandler beträchtlich zu erhöhen, jedoch wird de«· Schaltungsaufbau solcher Gleichspannungswandler wegen der notwendigen Zwangslöschung der Thyristoren wesentlich kompEzierter als der der Transistor-Gleichspannungswandler, besonders der reversiblea

Ein aus der deutschen Auslegeschrift 1 513 182 bekannter reversibler Gleichspannungswandler mit Thyristoren in einer Schaltungsanordnung zur kon'aktlosen Drehzahlreglung und zur Drehrichtungsumkehr eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors enthält nicht weniger als sechs Schaltthyristoren, einen Kommutierungskondensator. eine Drossel mehrere Impulstransformatoren usw. Solche Gleichspannungswandler mit symmetrischer Thyristorschaltung, die vom Standpunkt der dynamischen Eigenschaften des elektrischen Antriebs aus gesehen am günstigsten sind, sind jedoch ziemlich kompliziert aufgebaut Dies erhöht ihre Kosten und macht sie störungsanfällig.

ίο Aus dem Buch von K. Heumann und A. C. Stumpe »Thyristoren«, 1969, Seiten 148/149. ist ein Gleichstrompulswandler für den Vierquadrantenbetrieb beschrieben, bei dem es unter Verwendung von zwei Schaltthyristoren möglich ist die Spannung am Ausgang umzukehren. Bei dieser Schaltung ist jedoch eine zuverlässige Sperrung der Thyristoren durch Anlegen eines die anliegende Spannung übersteigenden Löschimpulses in Gegenrichtung nicht gewährleistet so daß die Kommutationszuverlässigkeit in Frage ge· stellt ist

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Schaltung anzugeben, bei der mit geringem Schaltungsaufwand eine zuverlässige Impulsbreitensteuerung möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art darin, daß zwischen den beiden Gleichrichtersätzen und der Anker- oder Erregerwicklung je ein Gleichstromsteller angeordnet ist und daß die beiden zugehörigen Löschstromkreise über einen Zweiwicklungstransformator induktiv mileinander gekoppelt sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist zwar eine Einrichtung zur Spannungsimpulssteuerung eines Motorankers bekannt bei der zwei Wicklungstransformatoren zur Löschung eines Thyristors beim Einschalten eines anderen benutzt sind, doch sind dabei sechs Thyristoren im Hauptstromkreis und zwei Zweiwicklungstransformatoren erforderlich (Unterlagen des Seminars »Thyristorantriebe im Maschinenbau«, herausgegeben vom Moskauer Haus für wis senschaftlich-technische Propaganda. 1965, S. 84, F ig. 3).

Weitere Einzelheiten der in den Patentansprüchen gekennzeichneten Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 das Prinzipschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung, F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung

Das eine F.nde der Ankerwicklung 1 eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors, zu dem eine Erregerwicklung Va gehört, ist gemäß F i g. 1 über die eine Wicklung 3 eines Zweiwicklungstransformators 4 an die Kathode eines Schaltthyristors 2 angeschlossen, der Teil eines Gleichstromstellers mit einem Kommutierungskondensator 8 im Löschstromkreis ist. Die Anöde des Schaltthyristors 2 ist über eine Drossel 6 mit der positi-

ven Ausgangsldemme eines Gleichricbtersatzes 5 verbunden, der über eine von zwei Sekundärwicklungen eines Netztransformators 9 aus einem Drehstromnetz gespeist wird.

Antiparallel zu der durch die Drossel 6. den Schaltthyristor 2 und die Wicklung 3 des Zweiwicklungstransfonnators 4 gebildeten Reihenschaltung ist eine Diode 7 geschaltet Der Kommutierungskondensator 8 ist dem Schaltthyristor 2 und der W.ddung 3 des Zweiwicklungstransformators 4 parallel geschaltet Das andere Ende der Ankerwicklung 1 ist unmittelbar mit der negativen Ausgangsklemme des Gleiihrichtersdtzes 5 verbunden, dessen Ausgang durch einen Kondensator 10 aberbrückt ist

Ober entsprechende, mit gleichen, jedoch mit Strichen versehenen Bnzugszeichen gekennzeichnete Bauelemente in gleicher Anordnung ist die Ankerwicklung 1 über Kreuz mit den Ausgangsklemmen eines zweiten Gleichrichtersatzes 5' verbunden, der über die zweite Sekundärwicklung des Netztransformators 9 gespeist wird. Durch die beiden Wicklungen 3 und 3' des Zweiwicklungstransformators 4 sind die Loschstromkreise der beiden Gleichstromsteller induktiv miteinander gekoppelt.

Die Einrichtung funktioniert folgenderweise:

Im Ausgangszustand ist einer der Schaltthyristoren 2 bzw. 2' eingeschaltet und der andere ausgeschaltet. Ist der Schaltthyristor 2 eingeschaltet, so wird an die Ankerwicklung 1 des Motors die Spannung des Gleichrichtersatzes 5 gelegt Der Kommutierungskondensator 8' wird über die Drossel 6' auf eine der Summenspannung der Gleichrichtersätze 5 und 5' gleiche Spannung geladen. In einem Zeitabstand, der durcti eine nicht dargestellte Steuerschaltung bestimmt wird, trifft an dem Schaltthyristor 2' ein Steuerimpuls ein. Beim Einschalten des Schaltthyristors 2' wird der Kommutierungskondensator 8' mit der Wicklung 3' des Zweiwicklungstransformators 4 verbunden. In der anderen Wicklung 3 des Zweiwicklungstransformators 4 wird ein Spannungsstoß induziert der über den Kominutierungskondensator 8 an den Thyristor 2 in Sperrichtung angelegt wird. Der Schaltthyristor 2 wird dadurch gelöscht und an die Ankerwicklung 1 wird mit umgekehrten Vorzeichen die Spannung des Gleichrichtersatzes 5' angelegt

Der Kommutierungskondensator 8' wird völlig entladen, und der Kommutierungskondensator 8 wird auf die Summenspannung der Gleichrichtersätze 5, 5' aufgeladen.

Beim nächsten Einschalten des Schaltthyristors 2 wird der Vorgang wiederholt d. h. der Schaltthyristor 2' wird gelöscht und der Kommutierungskondensator 8' aufgeladen. Somit findet in der Schaltungseinrichtung eine abwechselnde Löschung der Schaltthyristoren mit Hilfe der Kommutierungskondensatoren 8 und 8' und des Zweiwicklungstransformators 4 statt.

Indem man das zeitliche Verhältnis des Einschaltzu Standes der Schaltthyristoren 2 und 2' durch das Tastverhältnis ihrer Steuerimpulse ändert, kann man in einfacher und vorteilhafter Weise den mittleren Wert der Ankerspannung kontinuierlich nach Größe und Richtung ändern und folglich durch eine Impulsbreitensteuerung eine stufenlose Drehzahlsteuerung in beiden Drehrichtungen erzielen.

Das andere Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unterscheide» sich von dem nach F i g. 1 dadurch, daß jede Wicklung 3, 3' des Zweiwicklungstransformators 4 in Reihe mit dem zugehörigen Kommutierungskondensator 8,8' zu dem zugehörigen Schaltthyristor 2, 2' parallel geschaltet ist. Dies bringt keine Änderung in der Arbeitsweise der Einrichtung mit sich.

Die gleichen Einrichtungen können auch zur Steuerung des Gleichstrommotors mit Hilfe seines Erregerstromes benutzt werden, wenn seine Erregerwicklungen la an die Stelle der Ankerwicklung I tritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors, dessen Anker- oder Erregerwicklung über zwei Gleichrichtersätee in Umkehrschaltung mit zwei Sekundärwicklungen eines Netztransformators verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Gleichrichtersätzen (5,5') und der Anker- oder Erregerwicklung (1; \a) je ein Gleichstromsteller angeordnet ist und daß die beiden zugehörigen Löschstromkreise über einen Zweiwicklungstransformator (4) induktiv miteinander gekoppelt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Löschstromkreis ein Kommutierungskondensator (8,80 vorgesehen ist, der parallel zur Reihenschaltung des zugehörigen Schalttnyristors (2,2') und der zugehörigen Wicklung (3.3') des Zweiwicklungstransformators (4) liegt (F i g. t).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Löschstromkreis ein Kommutierungskondensator (8, 8*) vorgesehen ist der in Reihe mit der zugehörigen Wicklung (3, 3') des Zweiwicklungstransformators (4) parallel zum zugehörigen Schaltthyristor (Z 2') angeordnet ist (F · g. 2).