DE2411851C3 - Antriebsanordnung für ein Walzwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Walzwerk mittels zweier Gleichstrommotoren, deren Anker mechanisch miteinander gekuppelt und elektrisch mit zwei Stromrichtern abwechselnd in Reihe geschaltet sind.

Als Antrieb für große Leistungen werden häufig zwei Gleichstrommotoren eingesetzt, deren Anker mechanisch miteinander gekuppelt sind und die nur in einer Drehmomentenrichtung im sogenannten Zweiquadrantenbetrieb arbeiten. Im ersten Quadranten des Drehmoment-Drehzahldiagramms wird elektrische Energie in mechanische und im zweiten Quadranten mechanische Energie durch Abbremsung des Antriebes in elektrische Energie umgewandelt. Zu dieser Art gehören auch Antriebe, deren Feld im Stillstand umgeschaltet wird, beispielsweise Antriebe für Tandemstraßen, Sendzimir-Walzwerke oder Haspeln.

Es ist bekannt (»Siemens-Zeitschrift« 1972, S. 919 bis 923), die beiden Motoren eines solchen Antriebes mit zwei aus Thyristoren aufgebauten Stromrichtern in Reihe zu schalten. Sind die Stromrichter in Umkehrschaltung vorgesehen, dann ist auch ein Vierquadrantenbetrieb und eine sogenannte Folgesteuerung, d. h. eine unsymmetrische Steuerung des Zündwinkeis der beiden Stromrichter zur Erzielung eines besseren Leistungsfaktors möglich. Es ist ferner bekannt, an Stelle einer Umkehrschaltung der Stromrichter im Ankerkreis einen Stromrichter in Umkehrschaltung im Feldkreis der Motoren vorzusehen. Bei der letzten Schaltung kann das Drehmoment nur relativ langsam geändert werden und deswegen kann diese Schaltung nur für dynamisch wenig beanspruchte Antriebe verwendet werden.

Zur Steuerung eines Motors ist es aus dem Buch »Netzgeführte Stromrichter mit Thyristoren« von G. M ö 11 g e η, 2. Auflage 1970, S. 203, Verlag Siemens AG, bekannt, zwei Stromrichterbriicken, von denen die eine gesteuert und die andere ungesteuert ist, in Folgesteuerung zu betreiben. Dieser Stromrichteraufbau wird beim Anmeldungsgegenstand für zwei in Reihe

ίο geschaltete Motoren angewendet Wegen des Aufbaues der einen Brücke aus Dioden kann in dieser Anordnung der Strom nur in der durch die Dioden vorgegebenen Richtung fließen, so daß also eine elektrische Bremsung nicht möglich ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Antriebsanordnung der eingangs beschriebenen Art eine Stromrichteranordnung zu schaffen, die einen Zweiquadrantenbetrieb mit dynamisch gutem Verhalten beim Übergang vom Motor- auf den Bremsbetrieb ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der eine im gemeinsamen Ankerstromkreis angeordnete Stromrichter aus Dioden und der andere Stromrichter aus Thyristoren aufgebaut und dem Anker eines der beiden Motoren ein zusätzlicher Thyristorstromrichter derart parallelgeschaltet ist, daß er ohne Erregerfeldumkehr diesen Motor im Wechselrichterbetrieb abbremsen kann.
Durcn die Abbremsung der Antriebsanordnung ohne Umkehr des Erregerfeldes der Motoren ist ein schneller Übergang vom Motor- auf den Bremsbetrieb möglich.

Außerdem kann der Aufwand für die Stromrichter geringer sein als der für eine Stromrichteranordnung mit zwei steuerbaren Drehstrombrücken, weil die Thyristoren der einen steuerbaren Brücke durch Dioden ersetzt sind und der zusätzliche Thyristorstromrichter nur einphasig aufgebaut sein braucht.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Die Anker von zwei Gleichstrommotoren 1, 2 sind abwechselnd mit zwei Stromrichtern 3, 4 sowie mit einem Schnellschalter 5 und einer Drossel 6 in Reihe geschaltet. Der eine Stromrichter 3 ist aus Dioden, der andere Stromrichter 4 aus Thyristoren aufgebaut. Die Feldwicklungen 7,8 der Motoren sind ebenfalls in Reihe geschaltet und an einen Thyristorstromrichter 9 angeschlossen. Parallel zum Anker des Motors 2 ist eine Reihenschaltung aus einem weiteren Thyristorstromrichter 10, einer weiteren Drossel 11 und einem weiteren Schnellschalter 12 geschaltet. Die Stromrichter 3 und 4 sind an einen gemeinsamen Drehstromtransformator 13 und der Stromrichter 10 an einen Einphasentransformator 14 angeschlossen. Der Stromrichter 3 (Gleichrichter) liefert stets die volle Spannung. Bei niedriger Drehzahl wird der Thyristorstromrichter 4 als Wechselrichter betrieben, damit die Spannung des Gleichrichters 3 teilweise kompensiert wird. Bei voller Drehzahl arbeitet auch der Thyristorstromrichter 4 im Gleichrichterbetrieb. Die EMK der Motoren ist den Spannungen der Stromrichter jeweils entgegengerichtet. Zum Bremsen, d. h. zum Betrieb im zweiten Quadranten, wird nur der Motor 2 in Verbindung mit dem Stromrichter 10 verwendet. Die EMK des Motors 2 treibt den Bremsstrom gegen die Spannung des als Wechselrichter betriebenen Stromrichters 10. Eine Bremsung mit nur einem Motor reicht bei Antrieben, die nur in einer Drehrromentenrichtung betrieben werden,

im allgemeinen aus.

Die Stromrichter 4 und 10 können in kreisstromfreier oder kreisstrombehafteter Schaltung betrieben werden. Bei kreisstrombehafteter Schaltung fließt der Kreisstrom auch über den Motor 1. Das dabei entstehende Moment wird durch das Gegenmomene des Motors 2 über die mechanische Welle ausgeglichen.

Der Stromrichter 4 muß für eine um etwa 20 °/o höhere Spannung ais der Gleichrichter 3 bemessen werden, damit die im Wechselrichterbetrieb des Stromrichters 4 abgegebene Spannung begrenzt und der Strom im Hauptkreis abgebaut werden kann. Da der Stromrichter 10 praktisch nur eine von der Größe der EMK des Motors 2 abhängige Gegenspannung erzeugt, braucht der Stromrichter 4 spannungsmäßig nur wie bei der eingangs erwähnten Schaltung mit einem Dioden- und einem Thyristorstromrichter bemessen zu sein. Der Stromrichter 10 ist für eine Spannung bemessen, die der EMK des Motors 2 entspricht. Die im Stromkreis des Stromrichters 10 angeordnete Drossel 11 <st Vorzugsweise als Luftdrossel ausgeführt, so daß auch bei höherem Strom eine geglättete Spannung am Anker des Motors 2 liegt. Diese Spannung ist auch im Hauptstromkreis wirksam und kann gegebenenfalls die Spannungsbeanspruchung des Stromrichters 4 beeinflussen.

Dieselbe Schaltung ist auch für Anfiebe anwendbar, bei denen das Feld im Stillstand umgepolt wird, beispielsweise für reversierbare Kaltwalzwerke.

Außer dem Lauf in Vorwärtsi'ichtung ist meistens auch ein Tippbetrieb in Rückwärtsrichtung erforderlich. Die im Tippbetrieb erreichbare Drehzahl beträgt etwa 5% der Nenndrehzahl. Im Tippbetrieb »Rückwärts« wirkt die EMK der Motoren in der anderen Richtung. Bei kreisstrombehafteter Schaltung muß die Wechselrichterspannung des Stromrichters 4 um die EMK des Motors 1 erhöht werden. Bei Umkehrung des Feldes eines der beiden Motoren kompensieren sich die EMK der beiden Motoren im Hauptkreis gegenseitig. Damit kann die Beanspruchung des Stromrichters 4 beim Tippen »Rückwärts« verringert werden. Eine andere Möglichkeit für Tippen »Rückwärts« ist, das Feld im Stillstand umzukehren.

Damit sich die vollen Augenblickswerte der Spannungen der Stromrichter 3 und 4 nicht addieren, ist es zweckmäßig, den Zündwinkel des Stromrichters 10 zu begrenzen, beispielsweise derart, daß keine kleineren Werte als 60° angesteuert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Antriebsanordnung für ein Walzwerk mittels zweier Gleichstrommotoren, deren Anker mechanisch miteinander gekuppelt und elektrisch mit zwei Stromrichtern abwechselnd in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der eine im gemeinsamen Ankerstromkreis angeordnete Stromrichter (3) aus Dioden und der andere Stromrichter (4) aus Thyristoren aufgebaut und dem Anker eines der beiden Motoren (I₁2) ein zusätzlicher Thyristorstromrichter (10) derart parallelgeschaltet ist, daß er ohne Erregerfeldumkehr diesen Motor (2) im Wechselrichterbetrieb abbremsen kann.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Thyristorstromrichter (10) einphasig ausgeführt ist.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im gemeinsamen Ankerstromkreis ein Schnellschalter (6) und eine Drossel (5) angeordnet sind.

4. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündwinkel des zusätzlichen Thyristorstromrichters (10) auf mindestens 60° begrenzt ist.

5. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des zusätzlichen Thyristorstromrichters (10) eine Luftdrossel (11) angeordnet ist.

6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens für einen der Motoren (1, 2) eine Feldumkehrschaltung vorgesehen ist.