DE377608C - Verfahren zum schnellen Steuern von Hauptstromantrieben, bestehend aus Generatoren, die im Einzelantrieb Motoren speisen - Google Patents

Verfahren zum schnellen Steuern von Hauptstromantrieben, bestehend aus Generatoren, die im Einzelantrieb Motoren speisen

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DE377608C
DE377608C DES45624D DES0045624D DE377608C DE 377608 C DE377608 C DE 377608C DE S45624 D DES45624 D DE S45624D DE S0045624 D DES0045624 D DE S0045624D DE 377608 C DE377608 C DE 377608C
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DE
Germany
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embodiment according
circuit
power transmission
change
control
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Expired
Application number
DES45624D
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English (en)
Inventor
Carl Trettin
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Siemens Schuckertwerke AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/34Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using Ward-Leonard arrangements

Description

  • Verfahren zum schnellen Steuern von Hauptstromantrieben, bestehend aus Generatoren, die im Einzelantrieb Motoren speisen. Für manche Antriebsarten ist der Gleichstromantrieb mit Hauptstromschaltung der Generatoren und Motoren infolge seiner großen Betriebssicherheit besonders geeignet. Die üblichen Schaltungen haben jedoch den Nachteil, daß sich die Regelverfahren, wie sie bei Nebenschluß- oder fremd erregten Maschinen im Leonardantrieb .möglich sind, nicht ausführen lassen, insbesondere ein schneller Übergang von Motorschaltung auf Generatorschaltun. g zur Nutzbremsung beim Übergang' von einer Drehrichtung auf die andere nicht möglich ist. Man könnte .daran denken, den Strom des Systems durch einen Schalter zii unterbrechen. Dieses Verfahren erfordert aber große Schalter und besondere Schutzmaßnahmen gegen Überspannung, außerdem würde die Regelung auch hierbei noch verhältnismäßig viel Zeit in Anspruch nehmen.
  • Die Erfindung hat nun ein neues Verfahren zum schnellen Steuern von Gleichstromhauptmotoren zum Gegenstand, durch das es möglich ist, der Hauptstromkraftübertragung die Eigenschaften des Drehstroni-I_eonardantriebes, insbesondere in bezug auf Steuerfähigkeit zu verleihen. Der Erfindung gemäli soll eine Eigenschaft nutzbar gemacht werden, die darin besteht, .daß hei Nichtübereinstimmung der beiden Maschinencharakteristiken das Ubertragungssystem stromlos wird.
  • Zur Veranschaulichtung der Verhältnisse diene die Zeichnung. In Abb. i sind die Charakteristiken des Generators und des Motors veranschaulicht, indem in Abhängigkeit von der Stromstärke die elektromotorischen Kräfte aufgetragen sind. Die Kurve Eg stellt die Generatorcharakteristik, Ein die Motorcharakteristik dar. Die beiden Charakteristiken unterscheiden sich lediglich durch den Ohmschen. Abfall voneinander, sind also gewissermaßen aufeinander abgestimmt. Wird eine der Charakteristiken in ihrem Verlauf geändert, die Abstimmung also mit der anderen gestört, so daß sie nicht mehr mit der anderen lediglich durch Berücksichtigung des Ohinsclien Abfalles in Übereinstimmung zu bringen ist, so verliert der Generator die Spannung, das Kraftiibertragungssystern wird stromlos.
  • Diese Erscheinung soll nun zur Beschleunigung der Steuervorgänge nutzbar verwendet werden. Nach der Erfindung wird der Antrieb durch kurzzeitige Vergrößerung der Änderungsgeschwindigkeit der magnetischen bzw. elektrischen Größen gegenüber der Änderungsgeschwindigkeit dieser Größen, die der mechanischen Trägheit der Kraftübertragung entspricht, plötzlich stromlos gemacht, und an diese wird sofort die gewünschte neue Schaltung angeschlossen.. Während man also sonst die Durchführung des Arbeitsvorganges. Abbremsen auf Stillstand, Umkehr der Geschwindigkeit und Beschleunigung, zunächst durch die Regelvorrichtungen allmählich bewirkte, beispielsweise indem man durch Änderung der Generatorfeldstärke den Motor zunächst verzögerte, auf Stillstand brachte oder durch Änderung im Arbeitsstromkreis und Umschaltung des Motorfeldes den Motor auf Bremswiderstände schaltete, dann wiederum das Motorfeld für die andere Drehrichtung umschaltete, können jetzt alle diese Steuervorgänge unmittelbar bei Einleitung de> Gesamtregelvorganges vorgenommen werden.
  • Die Einstellung der Änderungsgeschwindigkeit kann auf verschiedene Weise bewirkt werden. Man kann zunächst die Steuervorrichtunm schneller betätigen als der durch die 1=igenscliaften .des Motors bedingten natürlichen Geschwindigkeitsänderung des 1Iotors entspricht. Dies geschieht beispielsweise Dadurch, daß man einen leicht beweglichen Schalthebel des zur Regelung dienenden Stufenschalters von verhältnismäßig geringer Reichweite und ziemlich großem Widerstandssprung schnell so weit verschiebt, daß der Strom in (lern Antrieb verschwindet. Unmittelbar im An.schluß hieran wird mit Hilfe einer zweckmäßig an die Kontaktbrücke des Stufenschalters angebauten Hilfsschaltvorriclitung die erforderliche Unischaltung der Felder vorgenommen. Zur I?rläuterung der Verhältnisse möge Abb. a der Zeichnung dienen. Hierin bedeutet g :den Generator, der in Hauptstromschaltung über d'ie Feldumschalter -tr, v mit dem Motor in verbunden ist. Die Felder h, i, sind durch besondere Regeleinrichtungen k, 1, z. B. Parallelwiderstände, regelbar. In dem Ausführungsbeispiel der Abb. a und 3 ist eine elektrische Betätigung der Umschalter vorgesehen, die insbesondere mit Rücksicht darauf wertvoll ist, daß sich erforderlichenfalls mit einfach und sicher wirkenden Mitteln eine geeignete Verblockung der Schalteinrichtung vornehmen läßt. Von der Batterie n werden die Betätigungsspulen 0h 0z, p1X pz für die Feldumschalter über Schienen der Kontaktvorrichtung des Steuerapparates gespeist. Die oberste Reihe i der Kontaktvorrichtung besteht aus Einzelkontakten, die zur Schaltung der Parallelwiderstände k, 1 der Felder .dienen. Wird beispielsweise die Kontaktbrücke a von der Mitte aus nach rechts bewegt, so werde der Motor in, in der Pfeilrichtung angetrieben. Bei der Bewegung des Kontaktstückes b nach rechts werden zunächst die neben dem Generatorfeld liegenden Widerstände vergrößert, so daß .die Generatorspannung und, damit die Drehzahl des Motors allmählich gesteigert wird. Schließlich werden am rechten. Ende der Kontaktbahn Regelwiderstände abnehmender Größe dem Motorfeld parallel geschaltet, so daß die Motorgeschwindigkeit durch Feldschwächung weiter gesteigert wird. Wird nun .die Kontaktbrücke allmählich nach links geführt, so wird die Geschwindigkeit des Motors durch Verstärkung seines Feldes und Schwächung des Generatorfeldes verlangsamt, schließlich in der Mittellage wird das Generatorfeld durch Kurzschließen der Erregerwicklung ausgeschaltet, beim Übergang nach der linken Seite der Kontakthälfte wird,das Generatorfeld über die Schienen 3 und 4 im ursprünglichen Sinne wieder eingeschaltet, das Motorfeld. :dagegen über die Schienen 6 und 8 aber umgeschaltet.
  • Um zu verhindern, daß beim Übergang von der einen Drehrichtung auf die andere oder durch sonstige Einflüsse die Remanenz der Maschinen verschwindet, sind auf den Feldpolen kleine Hilfswicklungen r, s angeordnet, die über die Hilfskontakte el, f 1, e2, f 2 mit Strom aus der Batterie gespeist werden. Es ist somit ohne weiteres möglich, den für die Selbsterregung .erforderlichen geringen Anfangsmagnetismus zu erzeugen, indem im Bedarfsfalle die Kontaktbrücke auf die Mittellage gebracht und dann Hilfsschalter t nach abwärts gedreht wird (Abt. 3).
  • Handelt es sich nun darum, :das Steuerverfahren gemäß der Erfindung vorzunehmen, also den Motor durch Rückstrom zur Ruhe zu bringen bzw. umzusteuern, so wird man auf folgende Weise vorgehen: Man verschiebt -die Kontaktbrücke a ruckweise um .ein kleines Stück des Steuerweges, so daß die beiden Maschinencharakteristiken nicht mehr in Übereinstimmung sind. Die Kraftübertragung wird dann stromlos und würde ohne besondere Maßnahmen allmählich auslaufen. Man kann nun das Auslaufen des Motors erheblich beschleunigen, indem man jetzt .den mit der Kontaktbrücke verbundenen Hilfsschalter t (Abt. 3) nach unten legt. Hierdurch wird sowohl dias Motorfeld als auch .das Generatorfeld umgeschaltet, der Motor arbeitet nunmehr als .Generator auf seinen. als Motor arbeitenden Generator zurück und wird schnell abgebremst. Um die lebendige Kraft des Motors für die Nutzbremsung möglichst intensiv auszunutzen, wird die Kontaktbrücke nach links hin bewegt. In. der Mittellage, in der sich der Motor abgebremst hat, kann der Hilfsschalter t wieder in die ursprüngliche Lage, beispielsweise selbsttätig mittels der Feder w gebracht werden.
  • Man kann auch die Anordnung so treffen, daß die Kontaktbrücke a, nachdem sie ruckweise um ein geringes Maß verstellt worden ist, in ihrer Lage stehentleibt und man zunächst ,beide Umschalter t, t2 des Hilfsschalters t umlegt und, nachdem die Bremswirkung eingesetzt hat, den Hilfsschalter wieder in die ursprüngliche Lage bringend Der Motor nimmt dann nach kurzer Zeit die Geschwindigkeit an, die der Stellung der Kontaktbrücke a entspricht, jedoch im anderen Drehsinne.
  • Für diese letztbeschriebene Anordnung genügt die .eine Hälfte der in der Zeichnung veranschaulichten Schaltvorrichtung. Will man jedoch die Schaltbewegung sympathisch mit der Motordrehrichtung ausführen, so empfiehlt sich, .die Anordnung der Kontaktschienen, wie in der Zeichnung veranschaulicht, doppelt aüszuführ.en und dieHebel ti, t2 d.es Hilfsnebels t starr miteinander zu verbinden. -Eine weitere Möglichkeit, zum schnellen Steuern von Hauptstromantrieben die Änderungsgeschwindigkeit der magnetischen bzw. elektrischen Größen schneller einzustellen als die ist, die der mechanischen Trägheit der Kraftübertragung entspricht, besteht darin, daß man die magnetische Zeitkonstante des Stromkreises beeinflußt, so duß sie gegenüber der mechanischen Zeitkonstante -des Kraftübertragungssystems verkleinert wird. Legt man an eine Spule mit dem Widerstand r und der Selbstinduktion L eine konstante Spannung E, dann wird -bekanntlich der Endwert der Stromstärke I erst allmählich erreicht, in einer Zeit, :die durch die Größen r und L bestimmt ist. Für .den Augenblickswert des Stromes i .ergibt -sich, wie bekannt, der Ausdruck: worin e die Basis -der natürlichen Logarithmen bezeichnet. Hierin bedeutet die Größe die Zeitkonstante. Man hat es nunmehr in der Hand, durch Verkleinerung von L oder durch Vergrößerung , von r !die Konstante nach Wunsch herabzusetzen. Dies kann mit bekannten Mitteln erfolgen, indem man beispielsweise während der Schaltvorgänge einen O.hrnschen Widerstand in den Stromkreis der Magnete in Reihe mit der Erregerwicklung einschaltet oder indem man die Selbstinduktion des Stromkreises in bekannter Weise, beispielsweise,durch Drosselspulen mit verschiebbarem Kern, veränderliche Magnetisierung usw., vorübergehend vermindert.
  • Eine besonders günstige @Anordnung, um die Charakteristiken beider Maschinen aus der Abstimmung zu bringen, besteht darin, daß man in den Stromkreis der Hauptstromkraftübertragung eine Störung elektrischer Natur einführt. Es geschieht dies zweckmäßigerweise ,da-durch"d@aß eine Zusatzspannung, kurzzeitig eingeführt »eingesprijtzt« wird: Ausführungsbeispiele dieser Anordnung sind in den Abb. q. und 5 dargestellt. In Abb. 4 bedeutet g wiederum den Generator rüit deinem Felde lb, in, den Motor mit dem Felde i. In den Stromkreis ist nun die Sekundärwicklung eines Transformators x eingeschaltet. Die Primärwicklung ist über einen Umschalter y sowie eine Regelvorrichtung z an eine Hilfsbatterien angeschlossen. Wird nun der Umschalter ein-oder umgeschaltet, so erhält der Stromkreis der Kraftübertragung einen kurzzeitigen Stromstoß, der das Abfallen des Stromes zur Folge- hat. Bei sehr großen Maschinen wird man unter Umständen das Maschinenfeld nicht in den Hauptstromkreis legen, sondern, wie in Abb. dargestellt ist, die Felder h und i aus einer besonderen Hilfserregerinaschine q speisen. deren Feldwicklung im Hauptstromkreis direkt oder indirekt angeordnet ist. Da es sich bei dieser Anordnung im Erregerstromkreis nur um verhältnismäßig schwache Ströme handelt, kann man die einzuspritzende Zusatzspannung unmittelbar in den Erregerstromkreis einführen, indem beispielsweise ein Schalter i i geöffnet wird, der sonst einen Stromkreis, bestehend aus einer Batterie 12, einen Umschalter 13 und einen Belastungswiderstand 1q. überbrückt. Da die Schalter für das Einspritzen der Spannung nur kurzzeitig betätigt «-erden, können sie als Druckknopfschalter ausgeführt werden, wodurch sich insbesondere bei schwachen Strömen kleine leicht unterbringbare und bequem zii handhabende Apparate ergeben.
  • Will man die Zusatzspannungen nicht in besonderen Hilfsbatterien oder Hilfsmaschinen erzeugen, so kann man auch die Hauptmaschinen dazu verwenden. Man könnte beispielsweise bei Anordnungen, bei denen das Gehäuse an sich aus Revisions- oder sonstigen Gründen drehbar angeordnet sein muß, dein Gehäuse einen kleinen Ruck geben oder bei Maschinen mit verschiebbaren Bürsten die Bürsten kurzzeitig um ein geringes Maß verstellen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum schnellen Steuern von Hauptstromantrieben, bestehend aus Generatoren, die im Einzelantrieb Motoren speisen, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe von Steuervorrichtungen verhältnismäßig geringer Reichweite und geringer Trägheit sowie von ziemlich großem Widerstandssprung der Antrieb durch kurzzeitige Vergrößerung der Änderungsgeschwindigkeit der magnetischen bzw. elektrischen Größen gegenüber der Änderungsgeschwindigkeit dieser Größen, .die der mechanischen Trägheit der Kraftübertragung entspricht, plötzlich stromlos gemacht wird und hieran sofort die gewünschte neue Schaltung geschlossen wird.
  2. 2. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung der Stromlosigkeit des Antriebes die Steuervorrichtung schneller betätigt wird, als der durch die Steuerung erreichbaren Geschwindigkeitsänderung des Motors entspricht. .
  3. 3. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Betriebszustandes der Kraftübertragung, z. B. Umkehr der Drehrichtung oder Übergang von Fahrt auf Nutzbremsung, der Stufenschalter ruckweise nur ein kurzes Stück bewegt wird und dann durch Hilfsschalter die erforderlichen Feldschaltungen vorgenommen werden, während der Stufenschalter in seiner Stellung verbleibt. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschalter zur Feldregelung mechanisch mit der Kontaktbrücke des Stufenschalters verbunden sind. 5. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Zeitkonstante des Stromkreise gegenüber der mechanischen Zeitkonstante des Kraftübertragungssystems vorübergehend verkleinert wird. 6. Ausführungsform nach Anspruch 5, dadurch ?elennzeichnet, daß Ohnischer Widerstand vorübergehend in den Stromkreis geschaltet -wird. 7. Ausführungsform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstinduktion des Stromkreises vorübergehend vermindert wird. B. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis der Kraftübertragung vorübergehend eine Zusatzspannung eingespritzt wird. 9. Ausführungsform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, -daß die einzuspritzende Spannung transformatorisch in den Hauptkreis übertragen wird. io. Ausführungsform nach Anspruch B. dadurch gekennzeichnet, daß .die einzuspritzende Spannung durch eine kurzzeitige Relativbewegung zwischen Bürste und Magnetsystem,erzeugt wird.
DES45624D 1916-08-06 1916-08-06 Verfahren zum schnellen Steuern von Hauptstromantrieben, bestehend aus Generatoren, die im Einzelantrieb Motoren speisen Expired DE377608C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1125532B (de) * 1953-10-01 1962-03-15 Licentia Gmbh Einrichtung zur Steuerung eines Leonardmotors im Reversierbetrieb
DE1285148B (de) * 1960-02-08 1968-12-12 Dewhurst & Partner Ltd Regelsystem fuer einen Aufzugsmotor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1125532B (de) * 1953-10-01 1962-03-15 Licentia Gmbh Einrichtung zur Steuerung eines Leonardmotors im Reversierbetrieb
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