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Anordnung zum Anlässen und Regen von Elektromotoren, die über gittergesteuerte
Gas- oder Dampfentladungsstrecken gespeist werden Es ist bekannt, für die Regelung
elektrischer Maschinen gittergesteuerte Gas-oder Dampfentladungsstrecken zu verwenden.
Die von den Entladungsstrecken gelieferte Spannung kann dabei dadurch verändert
werden, daß den Steuergittern Wechselspannungen zugeführt werden, und daßdiese Gitterwechselspannungen
gegenüber den Anodenspannungen in der Phase verschoben werden. Wenn es sich bei
der Regelung um die Einhaltung einer großen Genauigkeit handelt, d. h. wenn die
Regeleinrichtung sehr @empfindlich sein soll, verwendet man zur Erzeugung der Phasenverschiebung
der Gitterwechselspannungen zweckmäßig einen Brückenkreis, der eine regelbare Impedanz
enthält, und läßt die für die Regelung maßgebende Größe auf diese regelbare Impedanz
reinwirken.
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Durch die Erfindung werden nun bei Verwendung von Regeleinrichtungen
für Elektromotoren der genannten Art besondere Anlaßeinrichtungen dadurch gespart,
daß auf das in seiner Impedanz regelbare Glied ein Zeitelement derart zur Einwirkung
gebracht wird, daß die Impedanz van einem der kleinsten der ,elektrischen Maschine
zugeführten Spannung entsprechenden Wert innerhalb einer wählbaren, aber bestimmten
Zeit bis auf einen beliebig wählbaren,oder von der zu regelnden Betriebsgröße abhängigen
Wert geändert wird. Neben dem Fortfall besonderer Anlaßvorrichtungen bietet die
Erfindung den wesentlichen Vorteil, daß nach Beendigung des eigentlichen Anlaßvorganges
keine weitere Nachregelung der Maschine zur Anpassung an die gerade vorliegenden
Betriebsbedingungen mehr erforderlich ist. Der Anlaßvorgang findet vielmehr selbsttätig
in dem Augenblick ein Ende, in dem dieser Regelzustand bzw. ein willkürlich von
vornherein festgelegter Zustand erreicht ist. Anlaßvorgang und betriebsmäßige Regelung
gehen also ohne Unstetigkeit ineinander über. Vor allem wird auch vermieden, daß
während des Anlaßvorganges die Drehzahl über die gerade betriebsmäßig erforderliche
Drehzahl steigt und dann erst wieder heruntergeregelt werden muß. Dabei ist die
ganze Steuereinrichtung außerordentlich einfach im Aufbau, und die Zeitbestimmung
des Anlaßvorganges La ßt sich gegebenenfalls auf rein. elektrischem Wege durchführen.
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Die Erfindung möge an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
nach
näher erläutert werden. Der Anker des Gleichstrommotors i o wird aus der Sekundärwicklung
53, 53a des Transformators, des-
| sen Primärwicklung 12 ,an dem Wechset:., |
| stxomnetz 51, 52 liegt, über die gitttexgeste*IZ-## @ |
| ten Gas-oder Dampfentladungsgefäße 27 üt |
| 31 in Gleichrichterschaltung gespeist. Dlgl |
Entladungsgefäße sind als Glühkathodenröhrenausgebildet und erhalten ihnen Heizstrom
aus der Transfiormaborwicklung 17. Die Erregerwicklung i i des Motors wird über
eine aus den Ventilen 4 i und 42 gebildete Vollweggleichrichterschaltung aus der
gleichen Transforrnatorwicklung gespeist wie der Anker. Die Gitterspannungen für
die Entladungsgefäße werden an einem Widerstand 35 abgegriffen, der zusammen mit
der Kapazität 37 und der Drossel 38 eine Brückenschaltung bildet, die aus der Transformatorwic'klung
21, 22 gespeist wird. Die Induktivität der Drossel
38 ist dadurch regelbar,
daß ihr Eisenkern 89 mit Hilfe dex von - Gleichstrom durchflossenen Wicklung 86
mehr oder weniger vonnagnetisiext werden kann. Die Änderung der Induktivität der
Drossel
38
kann aber auch auf andere Weise erfolgen, beispielsweise zeit Hilfe
eines in sie mehr oder weniger eintauchenden Eisenkerns, der durch eine mit bestimmter
einstellbarer Geschwindigkeit ablaufende Einrichtung angetrieben wird.
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Wenn die Maschine io angelassen werden soll, so wird der Drucklmopfschalter
44 geschlossen, so da.ß das Relais 43 anzieht und dabei die Anodenstromkreise für
die beiden Entladungsgefäße 27 und 31 schließt, wodurch der Motoranker an Spannung
gelegt wird. Nach Loslassen des Druckknopfschalters 44 hält sich das Relais 43 über
seinen untersten Kontakt selbst in angezogenem Zustande. Es muß nun dafür gesorgt
werden, daß bei Beginn des Anlaßvorgaages die Aussteuerung der Entladungsgefäße
27 und 31 klein ist, d. h. daß .die Phasenverschiebung der Gitterspannungen gegenüber
den Anodenspannungen groß ist, und daß dann im Laufe des Anlaßvorganges die Zündzeitpunkte
der Entladungsgefäße selbsttätig mit einer bestimmten Geschwindigkeit vorverlegt
werden. Da die Phasenverschiebung der Gitterspannungen gegenüber den Anodenspannungen
um so größer ist, je größer die Induktivität der Drossel 38 ist, so muß dementsprechend
der Vormagnetisierungsstrom in der Wicklung 86 während des Anlassers gesteigert
werden.
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Die Regelung des Vormagnetisierungsstromes in der Wicklung 86 wird
durch die Dreielektrodenvakuumröhre ioo bewirkt, die eine Anode ioi, eine durch
die Transformatorwicklung 104 geheizte Glühkathode 103 und ein Steuergitter i o2
enthält. Die Impedanz einer Vakuumröhre ist bekanntlich hoch, wenn das Gitter genügend
negativ ge-
| .:.>den ist und sinkt, wenn das Gitterpotential |
| enüber der Kathode in positiver Richtung |
| ,-",1,"sch,o,ben wird. |
| A2 Obwohl mehrere Systeme für die stufen- |
weise Veränderung der Spannung des Gitters io2 in bezug auf den Glühfaden io3 verwendbar
sind, wird die Anwendung einer Kapazität i i o in Verbindung mit den Widerständen
i i 2, 113 und 117 bevorzugt. Die Kombination der Drosselspule 116 und der beiden
Kapazitäten 114 und 115 wird als Filterkreis verwendet, um einen im wesentlichen
konstant bleibenden Fluß des gleichgerichteten Stromes zu erzielen. Vermittels der
Filterwirkung wird eine empfindlichere Betätigung des Steuersystems erreicht.
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Nachdem die Entladungsgefäße 27 und 31 in dem Stromkreis mit dem Anker
i o und der Sekundärwicklung 18 eingeschaltet sind, betätigt der Bedienungsmann
zunächst den Schaltknopf ii9, der einen Stromkreis zur Erregung des Relais
105 herstellt. Dieser Stromkreis verläuft von dem positiv erregten Leiter
55 durch die Schaltknöpfe i 19 und 120, den Leiter 13 i, die Relaiswicklung i o
5, den Leiter 132, die Kontakte des Relais 43 und den Leiter 133 zu dem negativ
erregten Leiter 134. Auf Grund der Tatsache, daß dieser Stromkreis durch die Kontakte
des Relais 43 geführt wird, ist es notwendig, daß das. Relais 43 geschlossen wird,
bevor das Relais io5 erregt werden kann. Bevor @ jedoch der Bedienungsmann den Schaltknopf
i i9 betätigt und das Relais 105 anzieht, ist der Kondensator i io kurzgeschlossen.
so daß die Spannung des Gitters io2 der VakuumrZhre ioo negativ in bezug auf die
Kathode 103
ist. Der Stromkreis zur Aufladung des Gitters io2 auf ein negatives
Potential verläuft von dem negativ erregten Leiter 134 durch den rechten Teil des
einstellbaren Widerstandes 117, den Leiter 138, die Drosselspule 116, die Kontakte
des Relais i 18, den Leiter 139, die untersten Kontakte i o9 des Relais 105 und
den Leiter 139 zu dem Gitter io2. Die Kathode 103 der Vakuumröhre i oo wird
stets auf einem positiven Potential gehalten, weil der Leiter 122, der zu der Kathode
103
führt, mit dem positiv erregten Leiter 55 verbunden ist.
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Bevor deshalb der Anlaßschaltknopf i 19 niedergedrückt wird, ist die
wirksame Impedanz der Vakuumröhre ioo, weil das Gitter 102 negativ in bezug auf
die Kathode aufgeladen ist, verhältnismäßig hoch, so daß der Stromkreis der Wicklung
86 praktisch offen ist. Das bedeutet, daß die Induktivität der Drossel
38 ein Maximum. darstellt mit dem
Erfolg, daß die Entladungsgefäße
27 und 3 i nicht genügend Strom durchlassen, um das Anlaufen des Motors io zu bewirken.
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Sobald der Schaltknopf iig niedergedrückt ist, wird der Kurzschluß
des Kondensators i i o aufgehoben, und infolgedessen lädt der Kondensator sich allmählich
auf bis zu einem Potential, wie es durch die Einstellung, des regelharen Widerstandes-113
vorherbestimmt ist. Der Ladestromkreis des Kondensators i i o verläuft von dem negativ
erregten Leiter 134 durch den rechten Teil des regelbaren Widerstandes 117, den
Leiter 138, die Drosselspule i 16, die Kontakte des Relais i 18, den Leiter 139,
den Kondensator i i o, den einstellbaren Widerstand i i i, den Leiter 140, ,den
Kontakt 107 des Relais i o 5, den Leiter 141, den unteren Teil des regelbaren
Widerstandes i 13 zu dem positiv erregten Leiter 55. Der Kondensator lädt sich allmählich
auf, und zu gleicher Zeit ändert sich die Spannung des Gitters io2 von einem negativen
Wert nach positiven Werten hin. Das bedeutet, daß die effektive Impedanz der Vakuumröhre
ioo und damit die Induktivität der Drosselspule 38 entsprechend verkleinert wird.
Durch diese Änderung der Induktivität fließt ein von einem Minimalwert zu einem
Maximalwert ansteigender Strombetrag, so daß rder Motor vom Leerlauf bis zu einer
vorherbestimmten beliebigen Geschwindigkeit beschleunigt wird. Durch Veränderung
der Einstellungen des regelbaren Widerstandes 113 kann die Spannung, auf die der
Kondensator aufgeladen wird, verändert werden. Deshalb kann durch Veränderung der
Einstellung des regelbaren Widerstandes 113 die Geschwindigkeit des Motors auf einen
beliebigen vorherbestimmten Wert hinauf geregelt werden. Auch mit Hilfe des regelbaren
Widerstandes i i i kann die Geschwindigkeit, mit der sich der Kondensator auflädt,
verändert werden, so daß der Bedienungsmann .die Beschleunigung dies Motors beliebig
regeln kann.
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Bei gewissen Anwendungen, insbesondere solchen, bei denen der Motor
mit einer großen Last verbunden ist, ist es zweckmäßig, beim Anlauf momentan den
Motor überzuerregen, um auf diese Weise ein sehr großes Drehmoment zu ,erzielen.
Dieses kann durch den Bedienungsmann erreicht werden, indem er den Schaltknopf 121
früher niederdrückt als den Schaltknopf i i9. Durch Niederdrücken des Schaltknopfes
i21 gießt Strom von dem positiv erregten Leiter 55 durch den Leiter 142, den Schaltknopf
121, den Leiber 143, die Relaiswicklung I18 zu dein. negativ erregten Leiter 134.
Die Öffnung der Kontakte des Relais 118 bat zur Folge, daß das Potential des Gitters
io2 der Vakuumröhre ioo über die Kontakte io8 des noch abgefallenen Relais io5 sofort
auf ein durch die Einstellung des regelbaren Widerstandes 112 bestimmtes Potential
ausgeglichen wird. Je näher die Einstellung des regelbaren Widerstandes 12 an den
positiv erregten Leiter 55 herankommt, um so näher liegt das Potential des Gitters
io2 dem Potential der Kathode 103. Die Induktivität der Drossel
38 wird deshalb sofort auf einen Minimalwert vermindert, so daß die Entladungsgefäße
veranlaßt werden, kurzzeitig einen verhältnismäßig hohen Strombetrag dem Motor i
o zukommen zu lassen, um ein sehr hohes Anlaßdrebmoment zur Überwindung des hohen
Trägheitsmomentes zu erzeugen. Nachdem der Motor einmal das hohe Trägheitsmiomient
überwunderen hat und infolgedessen rotiert, gibt der Bedienungsmann .den Schaltknopf
121 frei. und drückt den Anlaßknopf i i g nieder, und der Motor beschleunigt sich
stufenweise bis zu dem vorher bestimmten beliebigen Wert, wie er durch die Einstellung
des regelbaren Widerstandes 113 gegeben ist.
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Obwohl die Erfindung in dem Ausführungsbeispiel mit Glühkathodenröhren
dargestellt ist, sei darauf hingewiesen, daß auch andere Entladungsgefäße verwendet
werden können, z. B. solche, die in bekannter Weise Quecksilber als Kathoden besitzen.