-
Anordnung zur Stromrückgewinnung aus einem Gleichstromreihenschlußmotor,
der über ein Entladungsgefäß mit Steuerelektroden aus einem Wechselstromnetz gespeist
wird Die Erfindung bezieht sich auf die Rück-1 von Strom aus einem Reihenschlußrnotor,
der über ein Entladungsgefäß finit Steuerelektroden aus einem Wechselstromnet7 gespeist
wird.
-
Eine derartige Nutzbremsung soll beispielsweise erfolgen beim Stillsetzen
eines Fahrzeuges, einer Förderanlage oder eines Hebezeuges: es ist also dabei ein
Antrieb des Reihenschlußniotors vorhanden, der zwecks Bremsung zum Generator werden
soll.
-
Dabei ist es erwünscht, die Spannung der elektrischen Maschine unabhängig
von derjenigen des Netzes, an welches sie angeschlossen ist, zu regeln, um so die
Drehzahl der Maschine sowohl während des Motor- als , -end des Generatorbetriebes
regeln zu w ähr lcörrnen. Bei einem mit voller Drehzahl laufenden Reihenschlußmotor
bereitet (las Umschalten auf Generatorbetrieb Schwierigkeiten, weil die Maschinenspannung
nach der Umschaltung zunächst Mull ist und durch die Feldwicklung der Maschine vor
Eintritt der Stromrückgabe kein Strom fließt. Beim Vbergang zur Stromrückgewinnung
konnte deshalb bisher nicht vermieden werden, daß der Rückstrom plötzlich mit einem
unzulässig hoben Wert einsetzte. Gemäß der Erfindung wird dieser Übelstand dadurch
beseitigt, daß einem Steuerkreis eine Spannungskomponente aufgedrückt wird, die
sich in Abhängigkeit vom Maschinenstrom ändert und verhütet, (laß der Strom einen
unzulässigen Wert annimmt.
-
Die Zeichnung zeigt in Abb. 1 und 3 zwei Ausführungsbeispiele und
in Abb. a und zwei zugehörige Diagramme.
-
In Abb. i bezeichnet i eine Gleichstromr eihenschlußmaschine mit Feldwicklung
z und Anker 3, die an ein Wechselstromnetz .I über ein Entladungsgefäß 5, beispielsweise
einen Ouecksilberdampfgleichrichter und einen Transformator h angeschlossen ist.
Parallel zur Feldwicklung liegt der Widerstand 7. Der Gleichrichter 5 besitzt Anoden
5', die an die Außenklemmen der Sekundärwicklung des Transformators 6 angeschlossen
sind, eine Quecksilberkathode 9, die über den Motor i und eine Ausgleichsdrosselspule
io mit einem mittleren Punkt der Sekundärwicklung 8 verbunden ist, und Steuerelektroden
(Gitter) i 1, die zwischen den Anoden 5' undi der Kathode 9 angeordnet und mit letzterer
Tiber Widerstände 1? und die Sekundärwicklung 13 eines Transformators 14. verbunden
sind. Zur
Zündung dient in üblicher Weise ein Hilfsstromkreis über
die Batterie 15 und den Schalter 16.
-
Zur Einstellung der Phase der den Gittern i i aufgedriiclctcn Steuerspannung
dient ein Stromwandler 1 7 und die Phasensteuerv orrichtung 18, die aus einem mehrphasigen,
an das \etz 4. angeschlossenen Ständer i9 und einem drehbaren Kern 21 mit Wicklung
2o besteht. Die Wicklung 20 ist an die Primärwicklung 22 des Transformators 14.
über einen Widerstand 23 angeschlossen. Die Primärwicklung 24 des Stromwandlers
17 ist zwischen die beiden Abschnitte der Sekundärwicklun- 8 des Transformators
6 geschaltet. so (laß sie den dem Motor i gelieferten Strom führt. Die in der Sekundärwicklung
25 des Transformators 1 7 induzierte Spannung hängt daher von der Belastung der
:Maschine ab. Diese Spannung wird der Primärwicklung 26 eines Transformators 27
zugeführt, dessen Sekundärwicklung 29 parallel zum Widerstand 23 liegt. Parallel
zur Primärwicklung 26 liegt ein Kondensator 28, durch welchen ein Phasenunterschied
zwischen den Spannungskomponenten erzeugt wird, die dem Gitterkreis durch die Phasensteuervorrichtung
18 und durch den Stromwandler 17 zugeführt werden. Durch den Schalter 3o können
die Anschlüsse des Ankers 3 beim L`bergang vom Motor- zum Generatorbetrieb miteinander
vertauscht werden.
-
I)ie Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung sei an Hand des Diagramms
der Abb.2 erläutert. In dieser stellt der Vektor En die den Anoden 5' aufgedrückte
Spannung dar und der Vektor Es die Spannungskomponente, die dein Gitterkreis durch
die Pliasensteuervorrichtung 18 aufgedrückt wird, während Ei die Spannung ist, die
dem Gitterkreis vorn Stromwandler 17 aus über den Widerstand 23 aufgedrückt wird.
Die Gitterspannung wird daher durch den Vektor E, dargestellt und der Anodenstrom,
der, wie bei jedem Entladungsgefäß mit Steuergittern, mit der Gitterspannung in
Phase ist, durch den Vektor I, Die gestrichelte Linie E'g deutet die Pliase an,
welche die den Gittern i i aufgedrückte Spannung haben muß, um das Entladungsgefäß'
5 vollständig stromlos zu machen.
-
Wenn die Gitterspannung gegenüber der :iiodenspaniiung um i8o° in
der Phase verschoben ist, wird durch das Entladungsgefäß 5 kein Strom übertragen,
und der Stromkreis zwischen dem Motor 1 und dem WechselstrOmnetz 4 ist unterbrochen.
Die Maschine i wird vom Stillstand aus als Motor beschleunigt, indem die Phasensteuervorrichtung
18 so gedreht wird, daß die Phase des Gitterpotentials im Verhältnis zum Anodenpotential
vorrückt, indem hierdurch allmählich derjenige Teil jeder Halbperiode vergriißert
wird, während welcher Strom durch die Maschine hindurchgelassen wird. Wenn die Gitterspannung
mit der Anodenspannung in Phase ist, dann wird der Maschine die höchste Spannung
zugeführt und Strom wälirc#nd der ganzen Halbperiode hindurchgelassen. Unter diesen
Umständen arbeitet der Motor mit seiner Höchstgeschwindigkeit.
-
Uni die Stromrückgabe bei der durch ihre Last mit voller Geschwindigkeit
angetriebeiit.n Maschine in die Wege zu leiten, wird die Pliasenstetie rvorrichtung
18 so verstellt, daß die Gitterspannung in Phasenopposition mit den Anoden kommt
(Lage E'') und der Strom zwischen der Maschine und der Wechselstromquelle unterbrochen
wird. Die Ansclilüsse des Ankers 3 der Maschine an das Netz werden dann durch Umlegen
des Schalters 30 miteinander vertauscht, so daß die Maschine bei gleichbleibendem
Dr ehshin Strom durch das Entladungsgefäß 5 hindurch nach dein Wechselstromnetz
zurückgeben kann. Die Phasensteuervorrichtung 18 wird dann von der Leerlauflage
aus, bei der die Gittere spannung die Phasenlage F_', hat, im umgekehrten Sinne
gedreht wie für Motorbetrieb, uni die Phase der Gitterspannung gegenüber der Anodenspannung
zu verstellen, das EntladUngsgefäß 5 durchlässig zu machen und die Stromrückgabe
nach dem Netz 4. zu ermÖglichen. Wie früher angedeutet wurde, ist es nicht wahrscheinlich,
daß die Maschine i als Generator zu arbeiten beginnt, bevor die Pliasenstenervorrichtung
18 in eine solche Lage gebracht worden ist, in welcher ein übermäßiger Anstieg des
Generatorstromes möglich ist. Dieses unzulässige Ansteigen des Stromes wird durch
den Stromwandler 17 verhütet, durch den eine Spannungskomponente El proportional
dem Maschinenstrom dein Gitterkreis zugeführt wird. Wie diese Wirkung zustande kommt,
wird leicht verständlich, wenn man annimmt, daß die Phasensteuervorrichtung 18 in
eine solche Lage gebracht worden ist, in welcher die Gitterspannung vor Einsetzen
der Generatorwirjcung durch den Vektor ES dargestellt ist. Wenn die Maschine als
Generator zu arbeiten beginnt, wird dem Gitterkreis noch eine Spannungskomponente
E, aufgedrückt. Die Wirkung dieser Spannungskomponente ist unmittelbar die, die
Phase der Gitterspannung nach der durch den Vektor Eg angezeigten Lage zurückzudrehen.
Gleichzeitig wirkt der Nehenschlußwiderstand 7 in dem Sinne, daß die Erregung der
Maschine nicht mit gleicher Geschwindigkeit wachsen kann wie ihr Ankerstrom, da
der schnell anwachsende Strom den Weg durch den nichtinduktiven- Widerstand j_
bevorzugt.
Auf diese Weise wird der Sti-cm der :Maschine i, wenn sie als Generator zu arbeiten
beginnt, selbsttätig in bestimmten Grenzen gehalten.
-
Abb. 3 zeigt eine Anordnung, bei welcher den Gittern i i eine negative
Spannung aufgezwungen wird, die von der Maschinenspannung abhängt. Während also
im eifiten Beispiel (Abb. i) in der Rückgewinnungsperiode der Maschinenstrom zur
Beeinflussung der Gitterspannung herangezogen und damit ein l"Lc-rstromschutz erzielt
wird, wird bei der Einrichtung nach Abb. 3 in ähnlicher Weise ein Schutz gegen zu
hohe Spannung der als Generator arbeitenden Maschine i erreicht-Dieses Zwangspotential
wird durch eine Impedanz hervorgerufen, die aus einem Widerstand 31 und einem
hierzu parallel geschalteten, die Schwankungen des Potentialabfalles des Widerstandes
ausgleichenden Kondensator 32 besteht. Dieser Spannungsabfall wird durch
den Strom erzeugt, den die Stromquelle 33 Tiber ein elektrisches Ventil 34 dein
Widerstand 31 liefert, und ist abhängig von der Spannung der Maschine i, da diese
finit dein Gitterkreis des Entladungsgefäßes 3:4 verbunden ist.
-
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ergibt sich aus der Abb. q..
In dieser stellt die voll ausgezogene Kurve die Anodenspannung und die gestrichelte
Kurve die Gitterspannung de, 1:iitladtingsgefäßes 5 dar. Dieses wird in dein Zeitpunkt
.1 stromdurchlässig, in welchem die Gitterspannung positiv wird, falls die Spannung
der -Maschine r Null ist. Sowie inin aber die Generatorwirkung einsetzt, «wird dein
Gitter des Entladungsgefäßes 34 eine positive: Spannung aufgedrückt, der von der
.Stromquelle 33 aus durch den Widerstand 3i fließende Strom «wächst an, und es wird
eine negative, der Maschinenspannung proportionale und durch die gestrichelte horizontale
Gerade ausgedrückte Spannung zwangsweise dein Gitterkreis des Entladungsgefäßes
5 aufgedrückt. Die Wirkung dieser Zwangsspannung ist die, (laß die resultierende
Gitterspannung geändert und das Entladungsriefäß 5 erst im Zeitpunkt B statt im
Zeitpunkt --1 stromdurchlässig wird, und daß (lauer an das Netz d. während
eines kleineren Teiles jeder Halbperiode Strom zurückgegehen wird.