DE2251119B2

DE2251119B2 - Schaltungsanordnung zum raschen Umschalten einer elektrischen Gleichstrom-Reihenschlußmaschine von Motorbetrieb auf Generatorbetrieb

Info

Publication number: DE2251119B2
Application number: DE2251119A
Authority: DE
Inventors: Robert Paris Mehta
Original assignee: Jeumont Schneider SA
Current assignee: Jeumont Schneider SA
Priority date: 1971-10-26
Filing date: 1972-10-18
Publication date: 1980-06-12
Also published as: FR2158624A5; CA976601A; GB1405654A; DE2251119A1; US3769566A; ZA727650B; BE790272A; DE2251119C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum raschen Umschalten einer elektrischen Gleichstrom-Reihenschlußmaschine von Motorbetrieb auf Generatorbetrieb unter Beibehaltung der Stromrichtung in der Feldwicklung und unter Benutzung eines im Fahrstromkreis in Reihe zur Feldwicklung liegenden Fahrschalters, eines im Bremsstromkreis in Reihe zur Feldwicklung liegenden Bremsschalters und eines im Fahr- und Bremsstromkreis liegenden Thyristorschalters zur Steuerung des Stromes in der Feldwicklung, die mit einem Verbindungspunkt des Bremsschalters und eines Diodenzweiges mit zwei in Reihe von diesem Verbindungspunkt aus gesehen jeweils im gleichen Sinn geschalteten Dioden verbunden ist.

Aus der DE-OS 2115998 ist eine Schaltungsanordnung dieser Art bekannt, bei der im Bremsbetrieb die Maschine als Nebenschlußgenerator mit Selbsterregung arbeitet. Dabei wird keine Energie in das Stromnetz zurückgeliefert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung dieser Art so auszubilden, daß sie die rasche Nutzbremsung von elektrischen Reihenschlußmaschinen unter Beibehaltung der Reihenschlußerregung gestartet.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Feldwicklung der Maschine in Reihe mit einer Glät-

tungsdrossel zwischen einem weiteren Verbindungspunkt des den Hauptthyristor eines Zerhackers bildenden Thyristorschalters und einer antiparallel zu ihm geschalteten Entladediode und dem Verbindungspunkt des Diodenzweiges und eines Thyristorzweiges mit zwei in Reihe geschalteten und den Fahrbzw, den Bremsschalter bildenden Thyristoren liegt, wobei die beiden Thyristoren von dem Verbindungspunkt aus gpsehen ebenfalls jeweils im gleichen Sinn geschaltet sind und wobei die zum Verbindungspunkt entgegengesetzten Enden des Diodenzweiges und des Thyristorzweiges mit dem mit dem Hauptthyristor verbundenen Pol der Stromquelle bzw. mit dem mit der Entladediode veibundenen Pol der Stromquelle verbunden sind, daß der Anker der Maschine mit dem Mittelpunkt des Diodenzweiges und mit dem Mittelpunkt des Thyristorzweiges verbunden ist, daß die unmittelbar mit der Stromquelle verbundene Diode des Diodenzweiges und der unmittelbar mit der Stromquelle verbundene Thyristor des Thyristorzweiges zur Potentialfestlegung jeweils durch einen hochohmigen Widerstand überbrückt sind, daß die Eatladediode und der Hauptthyristor zur Festlegung des Potentials ihres Verbindungspunktes gegenüber der Stromquelle jeweils durch einen hochohmigen Widerstand überbrückt sind, daß eine erste Steuerschaltung zur Sperrung des Hauptthyristors und zur gleichzeitigen Potentialabtastung mit dem mit der Entladediode verbundenen Pol der Stromquelle, mit dem Mitteipunkt des Thyristorzweiges und mit dem Verbindungspunkt der Glättungsdrossel und der Feldwicklung verbunden ist, daß eine zweite Steuerschaltung mit den Steuerelektrode η der beiden Thyristoren des Thyristorzweiges und mit der ersten Steuerschaltung verbunden ist zur gleichzeitigen Zündung des Hauptthyristors und des unmittelbar mit der Feldwicklung verbundenen Thyristors und Sperrung des anderen Thyristors bei Umschaltung von Motorbetrieb auf Generatorbetrieb, oder zur Zündung des unmittelbar mit der Fntladediode verbundenen Thyristors und Sperrung des anderen Thyristors bei Umschaltung von Generatorbetrieb auf Motorbetrieb, wenn die Potentialabtastung ein höheres Potential an dem Mittelpunkt des Thyristorzweiges als an dem Verbindungspunkt der Glättungsdrossel und der Feldwicklung bei mit dem Pluspol der Stromquelle verbundenem Hauptthyristor oder ein niedrigeres Potential bei mit dem Minuspol der Stromquelle verbundenem Hauptthyristor ergibt.

Bei der erfindung^emäßen Schaltungsanordnung wird bei der Nutzbremsung Energie in das Netz zurückgeli°,fert. Der Zerhacker arbeitet in Parallelschaltung als Spannungserhöhende Vorrichtung. Dies ist für den Nutzbremsbetrieb besonders vorteilhaft. Vorteilhaft ist ferner die Verwendung eines Reihenschlußgenerators mit Nutzbremsbetrieb kombiniert mit der Anwendungeines Thyristorschalters, weil es dadurch ermöglicht wird, das Bremsmoment selbst bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten beizubehalten; diese Geschwindigkeiten können sehr nahe der Geschwindigkeit Null sein, weil der Thyristorschalter gestattet, an den Anschlüssen des Reihenschlußgenerators praktisch einen Kurzschluß herzustellen.

Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für zwei gleiche Gleichstrom-Reihenschlußmaschinen verfügt jede Maschine über einen Diodercareig und einen Thyristorzweig, deren zu den weiteren Verbindungspunkten entgegengesetzte Enden ebenfalls mit dem einen bzw. mit dem andeien Pol der Stromquelle verbunden sind, während ihre weiteren Verbindungspunkte mit dem Verbindungspunkt der Glättungsdrossel über die Feldwicklung der einen Maschine bzw. über die Feldwicklung der anderen Maschine verbunden sind; dabei ist der Anker einer Maschine mit dem Mittelpunkt des dieser Maschine zugeordneten Diodenzweiges und mit dem Mittelpunkt des der anderen Maschine

ι» zugeordneten Thyristorzweiges verbunden, die erste Steuerschaltung ist zur Potentialabtastung mit den Mittelpunkten der Thyristorzweige der beiden Maschinen verbunden, und die zweite Steuerschaltung ist jeweils mit den Steuerelektroden der Thyristoren je-

ii des Thyristorzweiges verbunden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild einer einfachen Ausführungsform der Schaltungsanordnung,

Fig. 2 eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung, die für zwei gleiche Gleichs'crom-Reihenschlußmaschinen vorgesehen ist.

In Fi g. 1 ist der Zerhacker H in vereinfachter Form innerhalb eines gestrichelten Rahmens durch seinen Hauptthyristor T, seine Entladediode D und seine Glättungsdrossel L dargestellt. Die Gleichstromquelle des Zerhackers H ist durch ihre Klemmen -i- und — dargestellt. Die Diode D und der Thyristor T

«) sind durch hochohmige Widerstände S bzw. R überbrückt, welche das Potential ihrer mit L verbundenen Kathoden gegenüber den Klemmen + und — der Stromquelle festlegen.

Die Feldwicklung A der Gleichstrommaschine MG

r> verbindet die Glättungsdrossel L mit dem gemeinsamen Punkt U von zwei Gleichrichterzweigen mit Halbleitern, von denen der eine durch zwei in Reihe geschaltete Thyristoren E und F gebildet wird, wobei die Anoden der Halbleiter C und E mit dem Punkt U verbunden sind.

Die Kathode des Thyristors F ist mit dem negativen Pol und die Kathode der Diode B mit dem positiven Pol der Stromquelle verbunden. Der Anker der Maschine Λ/G ist zwischen die Kathode des Thyristors E

V) und die Kathode der Diode C geschaltet, d. h. zwischen die Punkte V und X. Die Diode B und der Thyristor F werden durch hochohmige Widerstände N bzw. P überbrückt, wodurch die Potentiale der Punkte X und V festgelegt werden, wenn die Thyri-

->() stören E und F gesperrt sind. Der Wert dieser Widerstände P und N wird so gewählt, daß das Potential des Punkts V größer als das Potential des Punkis J, d. h. als die Verbindung zwischen L und A, ist, wenn die Thyristoren T, E, F gesperrt sind. Diese Bedin-

r> gung muß nämlich erfüllt sein, wenn eine Umsteuerung des Arbeitssinnes der Maschine vorgenommen werden soll. Eine derartige Umsteuerung wird dann mit Hifle von zwei Steuerlogiken M₁ und M₁ gesteuert. Die erste St-uerlogik M. steuert die Sperrung des

Mi Thyristors T und mißt die Potentialdifferenzen zwischen den Punkten J und K einerseits und den Punkten V und K andererseits, wobei K der negativen Klemme der Stromquelle entspricht. Die zweite Steuerlogik Af₂ löst die Zündung der Thyristoren E und

bi T beim Übergang auf fan Generatorbetrieb oder die Zündung der Thyristoren Fund T beim Übergang auf den Motorbetrieb aus, sie nimmt jedoch diese Zündungen nur vor, wenn M₁ dies zuläßt, d. h. wenn die

obige Bedingung für die Potentiale durch M₁ geprüft wurde.

Es sei z. B. angenommen, daß Motorbetrieb besteht und daß auf Generatorbetrieb übergegangen werden soll. M. sperrt dann den Thyristor T des Zerhackers, wodurch der Thyristor F gesperrt wird, welcher mit natürlicher Löschung arbeitet, und M. mißt gleichzeitig die obigen Potentialdifferenzen. Sobald das Potential von J kleiner als das von V wird, gibt M. die Umsteuerung frei, und M₂ löst sofort die Zündung des Thyristors E und M₁ die Zündung des Thyristors T aus. Hierauf nimmt der Zerhacker H wieder seine normale Arbeitsweise auf, Diode C und Thyristor F sind nicht mehr stromführend, und die Maschine MG kann Strom in die Stromquelle oder einen anstelle der Stromquelle geschalteten Widerstand liefern.

Es sei nun angenommen, daß Generatorbetrieb be-

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niinnon uipr.

wieder, die Elemente B, N, X, C, U, E, V, F, P sind jedoch mit dem Index , oder, versehen, je nachdem, ob sie sich auf die erste oder die zweite Maschine beziehen, und diese Elemente sind in der gleichen Weise wie in Fig. 1, jedoch gemäß zwei paraHelen Stromkreisen, an die Klemmen der Stromquelle angeschlossen. Um jedoch einen Ausgleich zwischen den beiden Maschinen herzustellen, ist der Anker der ersten Maschine zwischen X_x und V₂ und der Anker der zweiten Maschine zwischen X₂ und K₁ geschaltet. Ferner ist die Feldwicklung /I₁ der ersten Maschine zwischen J und U_x und die Feldwicklung A₂ der zweiten Maschine zwischen J und U₂ geschaltet.

Schließlich sind die Steuerlogiken M, und M₂ durch die Logiken M, bzw. M₄ ersetzt, welche sich von den ersteren etwas dadurch unterscheiden, daß M₃ die Potentialdifferenzen zwischen den Punkten V_x, V₂, und K anstatt zwischen V und K mißt, und daß M₄ die

QllHn Hpr XVivrietorpn Fr F". F P' an.

den soll. M₁ sperrt den Thyristor T des Zerhackers, wodurch der Thyristor E infolge des Fehlens eines Stroms gesperrt wird, und M₁ mißt gleichzeitig die obigen Potentialdifferenzen. Sobald das Potentia! vor. J kleiner als das von V wird, läßt M₁Jdie Umsteuerung zu, worauf M₂ die Zündung der Thyristoren F und T auslöst. Hierauf nimmt der Zerhacker H wieder seine normale Arbeitsweise auf, und Diode B und Thyristor E führen keinen Strom mehr.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung mit zwei Maschinen MG_x und MG₁ Man findet hier die gleichen Elemente wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen statt von E und F betätigt. Die Logiken M₃ und M₄ wirken gleichzeitig auf die beiden parallelgeschalteten Stromkreise, während die Logiken M₁ und M, indem Fall der Fig. 1 nur einen einzigen Stromkreis betätigten. Die für eine Maschine beschriebene Arbeitsweise bleibt für den Fall von zwei Maschinen gültig, wenn die Bezugszeichen ohne Index durch die Bezugszeichen mit dem entsprechenden Index , oder ₂ ersetzt werden.

Die erläuterte Schaltungsanordnung ist insbesondere für Antriebe von Triebfahrzeugen verwendbar, insbesondere solche mit automatischer Steuerung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Schaltungsanordnung zum raschen Umschalten einer elektrischen Gleichstrom-Reihenschlußmaschine von Motorbetrieb auf Generatorbetrieb unter Beibehaltung der Stromrichtung in der Feldwicklung und unter Benutzung eines im Fahrstromkreis in Reihe zur Feldwicklung liegenden Fahrschalters, eines im Bremsstromkreis in Reihe zur Feldwicklung liegenden Bremsschalters und eines im Fahr- und Bremsstromkreis liegenden Thyristorschalters zur Steuerung des Stroms in der Feldwicklung, die mit einem Verbindungspunkt des Bremsschalters und eines Diodenzweiges mit zwei in Reihe und von diesem Verbindungspunkt aus gesehen jeweils im gleichen Sinn geschalteten Dioden verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklung (A) der Maschin (MG) in Reihe mit einer Glättungsdrossel (L) zwischen einem weiteren Verbindungspunkt des den Hauptthyristor (T) eines Zerhackers (H) bildenden Thyristorschalters und einer antiparallel zu ihm geschalteten Entladediode (D) und dem Verbindungspunkt (U) des Diodenzweiges (B, C) und eines Thyristorzweiges mit zwei in Reihe geschalteten und den Fahr- bzw. den Bremsschalter bildenden Thyristor (F, E) liegt, wobei die beiden Thyristoren (F, E) von dem Verbindungspunkt (U) aus gesehen ebenfalls jeweils im gleichen Sinn geschaltet sind und wobei die zu dem Verbindungspunkt (U) entgegengesetzten Enden des DiodeiiZweiges (B, C) und des Thyristorzweiges mit dem mit dem Hauptthyristor (T) verbundenen Pol der stromquelle bzw. mit dem mit der Entladediode (D) verbundenen Pol der Stromquelle verbunden sind, daß der Anker der Maschine (AfG) mit dem Mittelpunkt (X) des Diodenzweiges und mit dem Mittelpunkt (V) des Thyristorzweiges verbunden ist, daß die unmittelbar mit der Stromquelle verbundene Diode (B) des Diodenzweiges und der unmittelbar mit der Stromquelle verbundene Thyristor (F) des Thyristorzweiges zur Potentialfestlegung jeweils durch einen hochohmigen Widerstand (N bzw. P) überbrückt sind, daß die Entladediode (D) und der Hauptthyristor (T) zur Festlegung des Potentials ihrers Verbindungspunktes gegenüber der Stromquelle jeweils durch einen hochohmigen Widerstand (S bzw. R) überbrückt sind, daß eine erste Steuerschaltung (M₁) zur Sperrung des Hauptthyristors (T) und zur gleichzeitigen Potentialabtastung mit dem mit der Entladediode (D) verbundenen Pol (K) der Stromquelle, mit dem Mittelpunkt (V) des Thyristorzweiges und mit dem Verbindungspunkt (/) der Glättungsdrossel (L) und der Feldwicklung (A) verbunden ist, daß eine zweite Steuerschaltung (Af₂) mit den Steuerelektroden der beiden Thyristoren (E, F) des Thyristonweiges und mit der ersten Steuerschaltung (M₁) verbunden ist zur gleichzeitigen Zündung des Hauptthyristors (T) und des unmittelbar mit der Feldwicklung (A) verbundenen Thyristors (E) und Sperrung des anderen Thyristors (F) bei Umschaltung von Motorbetrieb auf Generatorbetrieb, oder nur Zündung des unmittelbar mit der Entladediode (D) verbundenen Thyristors (F) und Sperrung des anderen Thyristors (E) bei Um-

schaltung von Generatorbetrieb auf Motorbetrieb, wenn die Potentialabtastung ein höheres Potential an dem Mittelpunkt (V) des Thyristorzweiges als an dem Verbindungspunkt (J) der Glättungsdrossel (L) und der Feldwicklung (A) bei mit dem Pluspol der Stromquelle verbundenen Hauptthyristor (T) oder ein niedrigeres Potential bei mit dem Minuspol der Stromquelle verbundenen "Hauptthyristor (T) ergibt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I₁ für zwei gleiche Gleichstrom-Reihenschlußmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Maschine (MG_x; MGj) einen Diodenzweig (B₁, C,; B₁, C₂) und einen Thyristorzweig (E₁, F₁; E₁, F₁) hat, deren zu den weiteren Verbindungspunkten (U₁, U₁) entgegengesetzte Enden ebenfalls mit dem einen bzw. mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden sind, während ihre weiteren Verbindungspunkte (U₁, U₁) mit dem Verbindungspunkt (J) der Glättungsdrossel (L) über die Feldwicklung (.4,) der einen Maschine (MG₁) bzw. über die Feldwickung (A₂) der anderen Maschine (MG₂) verbunden sind, daß der Anker einer Maschine (MG₁) mit dem Mittelpunkt (Χ_χ) des dieser Maschine zugeordneten Diodenzweiges und mit dem Mittelpunkt (V₂) des der anderen Maschine (MG₁) zugee rdneten Thyristorzweiges verbunden ist, daß die erste Steuerschaltung (M₃) zur Potentialabtastung mit den Mittelpunkten (V_x, V₁) der Thyristorzweige der beiden Maschinen verbunden ist und daß die zweite Steuerschaltung (M₄) jeweils mit den Steuerelektroden der Thyristoren (E₁, F₁; E₁, F₂) jedes Thyristorzweiges verbunden ist.