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Anordnung zur lastabhängigen Erregung des Zwischenläufers von kommutatorlosen
Stromrichtermotoren Das Patent 693 oI4 behandelt einen aus einem Gleichstromnetz
hoher Spannung über gesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken in Wechselrichterschaltung
gespeisten kommutatorlosen Stromrichtermotor, der insbesondere für Fahrzeugantriebe
Verwendung finden soll. Um beim Stillstand des Stromrichtermotors die zur Kommutierung
der Anodenströme erforderliche Gegenspannung gegen die zugeführte Gleichspannung
zu erhalten, ist nach dem Hauptpatent ein im Stromrichtermotor auf dessen Welle
und bereits bei seinem Stillstand frei umlaufender Zwischenläufer vorgesehen, der
vor Inbetriebnahme der Anlage hochgefahren und hernach mit Gleichstrom erregt wird.
Im Hauptpatent wurde angegeben, daß die Drehzahl dieses Zwischenläufers und damit
die des Stromrichtermotors außer von der Höhe der zugeführten Spannung von der Erregung
des Zwischenläufers abhängt und ein solcher Stromrichtermotor sich in dieser Beziehung
wie ein normaler Gleichstrommotor verhält. Daher kann man ihm auch eine Reihenschlußcharakteristik
geben, wenn der Zwischenläufer mit einem dem Belastungsstrom proportionalen Gleichstrom
erregt wird. Im Leerlauf und bei stillstehendem Innenläufer muß jedoch eine Grunderregung
vorhanden sein, um dem Zwischenläufer die gewünschte Drehzahl zu geben.
Die
vorliegende Weiterbildung der im Hauptpatent offenbarten Erfindung besteht in einer
Anordnung, mit der die Erregung des Zwischenläufers abhängig vom Belastungsstrom
des Stromrichtermotors vorgenommen wird. Diese lastabhängige Erregung der Motoren
ist bereits erforderlich-, wenn eine Nebenschlußcharakteristik gewünscht wird, um
so mehr aber, wenn die Motoren kompoundiert werden sollen. Zu diesem Zweck wird
ein Umformersatz mit einem abhängig von der Last der Stromrichtermotoren erregten
Gleichstromgenerator vorgesehen, der auf den Zwischenläufer geschaltet wird, wenn
er nach dem Hochfahren erregt werden soll. Für den Antrieb des Umformersatzes dient
entweder ein Wechselstrommotor, der unmittelbar an die nach dem Hochfahren des Zwischenläufers
entstehende gleichbleibende Wechselspannung einer sekundären Hilfswicklung oder
angezapfte Teile der Sekundärwicklung des Stromrichtertransformators angeschlossen
wird, oder es wird ein Gleichstrommotor benutzt, der ebenfalls von einer sekundären
Hilfswicklung oder von Anzapfungen der Sekundärwicklung des Stromrichtertransformators
aus, jedoch über einen Gleichrichter, beispielsweise einen Trockengleichrichter,
gespeist wird. Im ersten Fall ist jedoch die Frequenz des Wechselstromes und damit
die Drehzahl des den Maschinensatz antreibenden Wechselstrommotors veränderlich.
Deshalb muß die Erregung des Gleichstromgenerators jenes Maschinensatzes auch noch
in Abhängigkeit von der Drehzahl der Hauptmotoren durch eine besondere Hilfserregung
berichtigt werden, damit unter allen Betriebsverhältnissen die richtige Drehzahlcharakteristik
für die Hauptmotoren erreicht wird.
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Es ist an sich bekannt, nur denjenigen Mehrbetrag an Erregung, welchen
eine belastete Wechselstrommaschine gegenüber einer unbelasteten braucht, in einer
Kompoundierungseinrichtung zu erzeugen, den Rest der Erregung aber einer anderweitigen
Gleichstromquelle zu entnehmen. Dieses Prinzip läßt sich mit Vorteil auch in vorliegendem
Fall anwenden, indem der Gleichstromgenerator des Kompoundierungsaggregates nicht
für die ganze Erregerleistung der Stromrichtermotoren ausgelegt zu werden braucht,
sondern nur für den über die Leerlauferregung der Motoren hinausgehenden lastabhängigen
Teil, während die Grunderregung unmittelbar von der sekundären Hilfswicklung oder
den angezapften Teilen der Sekundärwicklung des Stromrichtertransformators über
einen Gleichrichtet gedeckt wird. Zu diesem Zweck wird der mit der Erregerwicklung
des Zwischenläufers in Reihe geschaltete Ankerstromkreis des Gleichstromgenerators
über einen Schalter mit dem Gleichrichter verbunden. Der Gleichstromgenerator liefert
dann an die Schleifringe des Zwischenläufers nur die lastabhängige Zusatzspannung
und wird je nach der gewünschten Drehzahlcharakteristik der Hauptmotoren in Abhängigkeit
vom Belastungsstrom mehr oder weniger erlegt. Der Umformersatz wird auf diese
`'eise verhältnismäßig klein ausfallen. Bei Leerlauf der Stromrichtermotoren bzw.
bei Stillstand des Fahrzeuges kann der Gleichstromgenerator des Umformersatzes beispielsweise
vollkommen unerregt sein, da dann die Spannung des Gleichstromhilfsnetzes für die
Erregung ausreicht.
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In der Zeichnung sind die beiden Anordnungen zur lastabhängigen Erregung
des Zwischenläufers bei einem kommutatorlosen Stromrichtermotor nach dem Hauptpatent
dargestellt, und zwar veranschaulicht Fig. i diejenige, bei welcher der Kompoundierungsumformersatz
durch einen Gleichstrommotor, Fig. 2 diejenige, bei der der Umformersatz durch einen
Wechselstrommotor angetrieben wird. In den beiden Figuren bezeichnet i den Stromrichtertransformator
mit der Primärwicklung 2 und der Sekundärwicklung 3, q. den Stromrichtermotor mit
dem Ständer 5, dem Innenläufer 6 und dem Zwischenläufer 7, 8 den als Wechselrichter
arbeitenden Stromrichter, g den Hauptschalter, Io die Kathodendrossel, 13 die durch
einen kleinen Drehregler dargestellte Gittersteuerung des Stromrichtels, 14 den
Motorschalter, 16 die Schleifringe des Zwischenläufers und 17 die Schleifringe des
Innenläufers, von denen letztere dem regelbaren Anlaßwiderstand 18 verbunden sind.
Zur lastabhängigen Erregung des Zwischenläufers dient nach Fig. i der aus dem Gleichstrommotor
25 und dem Gleichstromgenerator 34 bestehende Maschinensatz. Der :Motor 25 wird
von einer sekundären Hilfswicklung 12 des Stromrichtertransformators aus über den
Gleichrichter 2i gespeist, wenn der Zwischenläufer mit Hilfe einer hier nicht dargestellten
Einrichtung hochgefahren ist und die Wechselspannung erzeugt, welche die Gegenspannung
des Wechselrichters gegenüber der Gleichspannung bildet. Die Wicklung des Gleichstromgenerators
34 wird je nach der gewünschten Charakteristik abhängig vom Belastungsstrom des
Stromrichtermotors in bekannter Art efregt. Der Ankerstromkreis des Gleichstromgenerators
34 in Reihe mit den Schleifringen 16 des Zwischenläufers wird über den Schalter
27 mit der Gleichstromseite des Gleichrichters 21 verbunden, so daß der Generator
34 nur den über die Leerlauferregung des Motors hinausgehenden lastabhängigen Teil
der Erregung herzugeben braucht, während die Grunderregung vom Gleichrichter 21
gedeckt wird. Der Schalter 28 ist ein Überbrückungsschalter für die Schleifringe
16, welcher eingeschaltet wird, wenn der Zwischenläufer hochgefahrgn werden soll,
bei
Erregung des Zwischenläufers aber geöffnet bleibt.
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Von der Anordnung nach Fig. i unterscheidet sich diejenige nach Fig.2
lediglich dadurch, daß hier als Antriebsmotor für den Gleichstromgenerator 34 ein
Drehstrommotor 35 verwendet ist, der unmittelbar von der Hilfswicklung 12 des Stromrichtertransformators
gespeist wird. Dieser Motor kann ein normaler Synchronmotor sein., der über die
Schleifringe 36 mit Gleichstrom erregt wird. Obgleich in diesem Fall die Frequenz
des den Motor speisenden Stromes und damit auch seine Drehzahl Änderungen unterworfen
ist, läßt sich der störende Einfluß dieser Drehzahländerung auf die Kompoundierung,
wie bereits erwähnt wurde, durch eine besondere frequenzabhängige Erregung einer
Wicklung des Gleichstromgenerators aufheben und damit bei allen Drehzahlen des -Hauptmotors
die gewollte lastabhängige Erregung erzielen.