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Stromrichteranordnung für wechselseitigen Energieaustausch zwischen
einem Wechselstromnetz und einem zeitweilig als Generator arbeitenden Gleichstrommotor
wechselnder Drehrichtung Zusatz zum Patent 694 299 Gegenstand des Hauptpatentes
694 299 ist eine Stromrichteranordnung für wechselseitigen Energieaustausch
zwischen einem Wechselstromnetz und einem zeitweilig als Generator arbeitenden Gleichstrommotor
wechselnder Drehrichtung, die aus zwei Entladungsgefäßen besteht, von denen jedes
mit seiner Kathode an den Transformatornullpunkt des anderen angeschlossen ist und
von denen ständig ein Gefäß als Gleichrichter und ein Gefäß als Wechselrichter arbeitsbereit
ist und bei der eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, die den Gleichstromverbraucher
bei einem-Wechsel seiner Polarität bzw. beim Drehrichtungswechsel so umschaltet,
daß jedes Entladungsgefäß stets nur in einer und derselben Richtung Leistung überträgt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung des Gegenstandes des
Hauptpatentes und besteht darin, daß die Umschalteinrichtung zum Zwecke des Drehrichtungswechsels
die Erregerwicklung des Gleichstrommotors umpolt. Hierdurch wird erreicht, daß die
Umschalteinrichtung nur für verhältnismäßig niedrige Ströme bemessen zu werden braucht.
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Es ist bereits eine Stromrichteranordnung für wechselnde Energierichtung
bekannt, bei der der Drehrichtungswechsel des gespeisten Gleichstrommotors ebenfalls
durch Umpolung seiner Erregung erfolgt. Bei der bekannten Anordnung ist jedoch nur
ein Entladungsgefäß bzw. eine Gruppe von Entladungsstrecken vorhanden, und die Umkehr
der Motorerregung dient gleichzeitig zur Einleitung des Bremsbetriebes. Dabei sorgt
eine in dem Gleichstromkreis liegende stromabhängige, selbsttätige Regeleinrichtung
dafür, daß die Phasenlage der den Steuergittern zugeführten Spannungsimpulse entsprechend
der Energierichtungsumkehr im Gefäß verschoben wird. Im Gegensatz zu der Stromrichteranordnung
gemäß der Erfindung ist bei der bekannten Anordnung eine Energierücklieferung ohne
die Vornahme eines regelnden Eingriffes überhaupt nicht möglich. Wenn an der Arbeitsmaschine
ein plötzlicher Energieüberschuß auftritt, so
wird der Antrieb so
lange ohne Gegendrehmoment beschleunigt, bis der Bedienungsmann den im Erregerkreis
liegenden, zur Umpolung dienenden Regler betätigt. Außerdem tritt bei der bekannten
Anordnung beim Übergang vom Motor- zum Bremsbetrieb vorübergehend ein Zustand auf,
bei dem die angetriebene Arbeitsmaschine ohne Antriebs- oder Bremsmoment sich selbst
überlassen ist. Der letztgenannte, unter Umständen sehr gefährliche Betriebszustand
wird bei der Erfindung ebenfalls dadurch vermieden, daß die eine Entladungsstreckengruppe
in jedem Augenblick bereit ist, ohne Verzögerung eine etwa auftretende Überschußleistung
an das Wechselstromnetz zurückzugeben.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbei-,#piele der Erfindung dargestellt.
In Fig. i bedeutet 2 ein Drehstromnetz, aus welchem der Gleichstrommotor i gespeist
wird. 3 und 4. sind die beiden Entladungsgefäße bzw. Entladungsstreckengruppen,
die zusammen mit dem mit zwei Sekundärwicklungen ausgerüsteten Transformator S eine
sog. Kreuzschaltung bilden. Das Gefäß 3 mit der zugehörigen Steuereinrichtung ist
nur entsprechend den Anforderungen des Gleichrichterbetriebes, das Gefäß .I sinngemäß
nur entsprechend den Anforderungen des Wechselrichterbetriebes ausgestaltet. Da
im allgemeinen die bei Generatorbetrieb von dem Motor an das Drehstromnetz zurückgelieferte
Leistung geringer sein wird als die beim Motorbetrieb aufgenommene Leistung, so
kann das Entladungsgefäß .4, wie das in der Zeichnung auch angedeutet ist, kleiner
bemessen sein als das Entladungsgefäß 3. Die Steuerungseinrichtungen beider Gefäße
sind zu dem gemeinsamen Steuersatz 6 vereinigt, auf den der Steuerhebel 8 einwirkt.
Beim Verstellen des Steuerhebels 8 werden die Aussteuerungen beider Gefäße zugleich
verändert, und zwar in dem Sinne, daß die Zündzeitpunkte der beiden Gefäße gegenläufig
verschoben werden. In der Mittelstellung des Steuerhebels 8 ist der Aussteuerungsgrad
beider Entladungsgefäße gleich Null. Wird der Steuerhebel aus seiner Mittellage
herausbewegt, so steigt die Aussteuerung beider Gefäße, und zwar in solcher Abhängigkeit
voneinander, daß die bekannten Erfordernisse des Kreuzschaltungsbetriebes gewährleistet
bleiben. Dabei ist es gleichgültig, ob der Steuerhebel 8 aus seiner Mittellage nach
rechts oder nach links herausbewegt wird. In beiden Fällen werden die Zündzeitpunkte
des Entladungsgefäßes 3 im Sinne der Voreilung, die des Entladungsgefäßes .I im
Sinne der Nacheilung verschoben. Das Entladungsgefäß 3 arbeitet also bei jeder Stellung
des Steuerhebels immer nur als Gleichrichter, das Entladungsgefäß 4. immer nur als
Wechselrichter.
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3 it dem Steuerhebel arbeiten die Hilfskontaktpaare 9 und io
in der Weise zusammen, daß beim Herausbeweggen aus seiner Mittellage das eine oder
das andere Kontaktpaar geschlossen wird. Jedem dieser beiden Kontaktpaare ist eine
Steuerspule des Umschalters i i zugeordnet, so daß je nachdem, ob sich der Steuerhebe18
rechts oder links von seiner Mittellage befindet, der Umschalter i i verschiedene
Stellungen annimmt. Die Kontakte des Umschalters i i liegen zwischen dem Hilfsgleichrichter
12 und der Erregerwicklung des :Motors i und sind so angeordnet, daß beim Stellungswechsel
des Umschalters i i ein Wechsel in der Polarität der Spannung an der Erregerwicklung
erfolgt.
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Wird der Steuerhebel beispielsweise aus seiner linken Endstellung,
bei der der Gleichstrommotor 1 mit voller Spannung und beispielsweise mit Rechtslauf
als Gleichstrommotor arbeitet, zurückgenommen, so gibt der Gleichstrommotor als
Generator über das Entladungsgefäß 4. Leistung an das Drehstromnetz #-, ab und wird
dadurch abgebremst. In der Mittelstellung hat der Gleichstrommotor den Stillstand
erreicht. Wird nun der Steuerhebel noch weiter nach rechts bewegt, so wird das Kontaktpaar
io geschlossen, der Umschalter wechselt seine Stellung und die Erregerwicklung des
Motors wird umgepolt. Infolgedessen läuft bei weiterer Bewegung des Steuerhebels
8 nach rechts der Motor im umgekehrten Drehsinn wieder an.
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In vielen Fällen wird es zweckmäßig sein, den Erregerstrom des Gleichstrommotors
vor der Umschaltung wesentlich herabzusetzen bzw. die Umpolung kontinuierlich vorzunehmen.
Zu diesem Zweck kann, wie Fig. a zeigt, mit dem Steuerhebel ein Spannungsteiler
13 gekuppelt werden, an dem die Spannung für die Erregerwicklung abgegriffen wird.
Die Erregerwicklung ist dabei einerseits an den beweglichen Abgriff und anderseits
an eine feste Mittelanzapfung des Spannungsteilerwiderstandes angeschlossen. Wird
jetzt der bewegliche Abgriff von seiner oberen Endlage über die Mittelstellung nach
seiner unteren Endlage geführt, so wird die Spannung an der Erregerwicklung allmählich
bis auf Null herabgesetzt und mit umgekehrten Vorzeichen wieder hochgeregelt. Die
Abhängigkeit zwischen der Bewegung des Spannungsteilers 13 und der Bewegung des
Steuerhebels 8 wird man vorteilhaft so wählen, daß die Verminderung der Erregerspannung
erst einsetzt, wenn der Steuerhebel seine :Mittellage erreicht hat. Man kann den
Spannungsteiler auch gleichzeitig dazu benutzen, um den Erregerstrom zwecks Erzie-
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einer höheren Drehzahl im Bereich höherer Aussteuerungsgrade der Entladungsgefäße
zu schwächen. Das kann beispiels-Nveise dadurch erreicht werden, daß die Anschlüsse
des Widerstandes an den speisenden Hilfsgleichrichter 12 nicht an die Endpunkte
der Kontaktbahn, sondern näher an deren Mittelpunkt herangelegt werden, so daß die
Widerstandsteile jenseits dieser Anschlüsse als Vorwiderstand wirken, wenn sich
der bewegliche Abgriff auf ihnen befindet.
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Bei dem Ausführungsbeispielnach Fig.3sind in dem Stromkreis der Erregerwicklung
des Gleichstrommotors i zwei Entladungsstrecken bzw.Entladungsstreckengruppen 14
und 15 vorgesehen, die mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel geschaltet
sind. Die Hilfskontakte 9 und io des Steuerhebels 8 dienen in diesem Fall dazu,
je nachdem, ob der Steuerhebel nach rechts oder nach- links bewegt wird, die eine
oder die andere Entladungsstreckengruppe zu sperren. Zu diesem Zweck ist eine Sperrspannungsquelle
16 und eine Zündspannungsquelle 17 vorgesehen, die den Gittern der Hilfsentladungsstrecken
entsprechende Sperr- und Zündpotentiale gegenüber einem durch den Spannungsteiler
18 geschaffenen künstlichen Nullpunkt aufdrücken. Wird der Steuerhebel 8 nach links
gelegt, so wird das von der Spannungsquelle 17 gelieferte Zündpotential über die
Hilfskontakte an das Gitter der Hilfsentladungsstrecke 15 gelegt, während bei einer
Bewegung des Steuerhebels 8 nach rechts das Steuergitter der Hilfsentladungsstrecke
14 über die Hilfskontakte io mit dem Zündpotential beaufschlagt wird. Diese Anordnung
hat den Vorteil, daß die Induktivität der Erregerwicklung 'bei der Umpolung des
Erregerstromes keine Schwierigkeiten bereiten kann. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen
denen der Fig. i.