DE741908C

DE741908C - Device for quick and smooth reversing of motors operated in Leonard circuit

Info

Publication number: DE741908C
Application number: DEA92810D
Authority: DE
Inventors: Hermann Kocher
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1941-01-26
Filing date: 1941-01-26
Publication date: 1943-11-18

Description

Einrichtung zum raschen und stoßlosen Umsteuern von in Leonardschaltung betriebenen Motoren In Umstewerbetrvehen größerer Leistung, z. B. bei HoheAmaschinen, die von in Leonardschaltung gespeisten. Elektromlotoren angetrieben werden, ist ges wichtig, die Umsteuexzeiben kurz zu halten,. gleichgültig, ob, . die Arbelisgeschwindigkeit groß !oder klein. ist. Dabei sollen Strom- und Drehmomentstöße vermieden und feine gute Kommutierung erreicht werden. Man hat diese Forderungen auf verschiedenem Wege zu; erfüllen. gesucht, doch haben die erreichten Ergebnisse bisher noch nicht in jeder Hinsicht befriedigt.Device for quick and smooth reversing from Leonard circuit operated engines. B. at HoheAmaschinen, those fed by in Leonard circuit. Electric motors are driven is It is important to keep the changeover times short. regardless of whether,. the Arbelis speed big! or small. is. Current and torque surges should be avoided and fine good commutation can be achieved. These demands are made in different ways to; fulfill. searched, but the results achieved have not yet been in satisfied in every way.

Bei verschiedenen bekannten Anordnungen wird die umzusteuernde Feldwicklung des Leonardgeneratars von eüner Hilfserrsgermaschine gespeist. Bei einer dieser Anordnungen, wird das Feld des Hilfserregers zur Erreichung seiner gewissen Übererregung für den Umsbeuervorgang seiner motorisch wirkenden, vom Motor angetriebenen Neb@enschlußmaschi:ne mit einer Fremdspannung in Reihe geschaltet, wodurch außerdem die Motordrehzahl konstant gehalten wird. Auswirtschaftlichen Gründen verbietet @es sich aber, mit der Hilfsmaschine über eine gewisse Größe zu gehen, weshalb sie bei kleinen Arbeitsdrehzahlen nicht mehr genügend übererregung liefert und hierdurch die Umsteuerung verlangsamt wird.In various known arrangements, the field winding to be reversed is of the Leonard generator fed by a green auxiliary exciter machine. With one of these Arrangements, the field of the auxiliary exciter is used to achieve its certain overexcitation for the overturning process of his motor-driven, motor-driven secondary locking machines connected in series with an external voltage, which also increases the motor speed is kept constant. For economic reasons, @es forbids itself to use the auxiliary machine to go over a certain size, which is why it is at low working speeds no longer delivers sufficient overexcitation and thereby slows down the reversal will.

Bei einer anderen vorgeschlagenen. Anordnung hat die Hilfserregezmaschine zwei Feldwicklung en, von denen die eine von einer Fremdspannung, die andere entgegengesetzt felderzeugend von der Leonardspannung gespeist wird. Hierbei wird zwar zu Beginndes Umsteuervorganges,eine:gewisse Übererregung erreicht, die aber weiterhin rasch abfällt. Damit der Umsteuerstromstoß nicht zu. heftig wird, muß der Hilfserreger mit reichlicher Induktivität ausgerüstet sein, also eine anormale Bauart aufweisen.In another suggested. Arrangement has the auxiliary excitation machine two field windings, one from an external voltage, the other opposite is fed field-generating from the Leonard voltage. This is the beginning Reversal process, a: certain overexcitation achieved, but still drops rapidly. So that the reversing current surge does not. becomes violent, the auxiliary pathogen must be equipped with ample inductance, i.e. have an abnormal design.

Nach der Erfindung werden die erwähnten Nachteile vermieden. EskanneinHilfserreger normaler Bauart verwendet werden; hei gleichem Aufwand an - Erre-erkupfer wird die L: msteuerzeitt noch weiterverkürzt, indem 'die Lbererregung verstärkt und zeitlich so ausgedehnt wird, daß keine schädlichen Drehmoment- und Stromstöße auftreten. Das wird erfindungsgemäß mit einem normal gehauteii, mit zwei Feldwicklungen versehenen Hilfserreger, von denen di= eine umsteuerbar und fremderregt ist, dadurch erreicht, d.aß die andere Fe.ldivicldung von der Differenz wenigstens eines Teils der L°an.ardgeneratorspa.nnung und wenigstens eines Teils der Eigenspannung des Hilfserregers. gegenerregend gespeist wird.According to the invention, the disadvantages mentioned are avoided. It can be an auxiliary pathogen normal design can be used; with the same effort - Erre-copper will be the The control time is shortened even further by increasing the excitation and time is expanded so that no harmful torque and current surges occur. According to the invention, this is provided with a normal housing, with two field windings Auxiliary exciters, one of which is reversible and externally excited, is achieved by That the other field division depends on the difference of at least a part of the length of the alternator voltage and at least part of the internal voltage of the auxiliary exciter. fed counter-exciting will.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeisp:iel für diese ncu2 Schaltung dargestAlt. Der Motor a, dessen Erregerwicklung b vom Hilfsnetz e gespeist wird, ist an den Leonardgen.er.it->rd angeschlossen. Dieser hat eine Hauptfeldwicklung e und eine zusätzliche Feldwickluns; f. Die Wicklung e liegt an der Hilfserregerma scliine ä, deren Hauptfeldwicklung h über den Umschalter k und den Regler 1 am Hilfsnetze liegt, während ihre Feldwicklung i im Normalbetrieb ein dem Hauptfeldlt entgegengerichtetes Felderzeugt. Die Wicklung i ist an zwei Spannungsteiler derart angeschlossen, daß s',e die Differenz der abgegriffenen Spannungen erhält, und zwar liegt der Spanntingsteilerrrz an der Spannung des Leonardgenerators d, der Spannungsteiler jt an der Spannung des Hilfserregers ä, während die negativen Pole der beiden Generatoren ,d und g durch die Verbindungs'.eitumg o auf gleiches Potent'al gebracht sind. (Es könnte auch umgekehrt sein, nämlich die Abgriffpunkte an den Spannungsteilernnt und n könnten verbundeii und die Wichl.ung i zwischen den gleichpoligen Bürsten der Maschinen d und g angeschlossen sein.) Jedenfalls muß die W icklung i so geschaltet sein, daß im Normalbetrieb das von der Wicklung lterzeugte Feld um den Betrag des in der Wicklung i erzeugten Feldes geschwächt wird. Ferner muß die am SpannungstAler m. abgegriffene Spannung größer sein als die am Spanmingsteiler n abgegriffen.e.The drawing shows an exemplary embodiment for this ncu2 circuit. The motor a, the field winding b of which is fed by the auxiliary network e, is connected to the Leonardgen.er.it-> rd. This has a main field winding e and an additional field winding; f. The winding e is connected to the auxiliary exciter scliine ä, the main field winding h of which is connected to the auxiliary network via the changeover switch k and the controller 1, while its field winding i generates a field opposite to the main field during normal operation. The winding i is connected to two voltage dividers in such a way that s', e receives the difference between the tapped voltages, namely the voltage divider rrz is at the voltage of the Leonard generator d, the voltage divider jt at the voltage of the auxiliary exciter ä, while the negative poles of the two Generators, d and g are brought to the same potential by the connection. (It could also be the other way around, namely the pick-off points at the voltage divider and n could be connected and the balancing i connected between the homopolar brushes of machines d and g.) In any case, the winding i must be connected in such a way that in normal operation the the field generated by the winding l is weakened by the amount of the field generated in the winding i. Furthermore, the voltage tapped at the voltage meter m. Must be greater than that tapped at the Spanming divider n.e.

Die '\Äirktingst"-eise ist nun folgend.°: Wird zwecks Umsteuerns des Motors a der L-mschalterh umgelegt, dann sinkt der Erregerstrom in der Wicklung h der Hil.fserregermaschineg rasch auf Null und steigt nach Maßabe der Zeitkonstante dieser Wicklung in umgekehrter Richtung auf den neuen Wert. Ohne Anwendung besonderer Mittel würde auf diese Weise die Umsteuerzeit viel zu groß, weshalb man durchübererregung die Feldaufbauzeit abkürzt. Im vorliegenden Fall wird dies in der Hauptsache durch die Wicklung i erreicht. Zu Beginn des Umsteuervorgangs, d. h. dann, wenn, der Strom iin der Wicklung lt bereits seine Richtung gewechselt hat, sind die Felder der Wicklungen lt und i gleichgerichtet, so daß die Maschine g entsprechend -übererregt ist. Diese Übererregung würde aber mit der Spannungsabnahme des Leonardgenerators d abklingen, wenn die Wicklung i nur von der Spannung dieser Maschine gespeis@ würde; sie würde beim Nulldurchgang der Generatorspannung ebenfalls Null werden und von da ab- dem Feldaufbau wieder entgcgentvirken. Hierbei ist die. Wirkung der Zeitkonstante der Wicklung i selbst vernachlässigt, was ohne weiteres zulässig ist.The '\ Äirkingst' principle is now as follows. °: If the L-m switchh is switched to reverse the motor a, then the excitation current in the winding h of the auxiliary exciter machineg drops rapidly to zero and increases in reverse according to the time constant of this winding Direction to the new value. Without using special means, the reversing time would be much too long in this way, which is why the field build-up time is shortened by overexcitation. In the present case, this is mainly achieved by winding i. At the beginning of the reversing process, ie when , the current iin of the winding lt already its direction has changed, the fields of the coils are lt and i rectified, so that the engine g -übererregt accordingly. This overexcitation but would subside with the voltage decrease of the Leonardgenerators d, when the coil i only would be fed by the voltage of this machine; it would also become zero at the zero crossing of the generator voltage and from there onwards Fe ld build up again. Here is the. The effect of the time constant of the winding i itself is neglected, which is readily permissible.

Nach der Erfindung hat nun aber die Spannurig der Hilfserre-ermaschineg einen wesentlich.en Anteil am zeitlichen Verlauf der Übererregung. Kurz nach dem Umlegen des Umschalters h ändert sich nämlich die Polarität des Hilfserregers g, und zwar schon nach einem Bruchteil der Zeit, die der Generator d zu seinem Polaritätswechsel, benötigt. Die abgegriffene Spannuingsdifferenz zwischen Generator r1 und Hilfserreger g wächst infolgedessen etwa so lange an, bis der Hilfserreger g seine Höchstspannung in der umgekehrten Richtung erreicht hat. Wenn man nun den Hilfserreger so baut, daß er ein Vielfaches seiner betriebsmäßigen Höchstspannung abgeben kann, dann läßt sich eine beträchtliche Ü bererregüng des Generators d über d:.e ganze Umsteuerzeit erzielen. Dabei ist es -v.esentlich, daß diese Übererregung nicht schon bei Beginn des Umsteuervorgangs ihren Höchstwert hat, sondern in seinem Verlauf noch -weiter ansteigt und erst gegen sein Ende hin allmählich wieder absinkt. Auf dies. Weise gelingt es, die mit den bekannten Schaltungen erreichten Umstenerzeiten noch «-eiter zu verkürzen, ohne dabei unerwünschte und für die Kommutierung gefährliche Strom- oder Drehmomentstöße in Kauf nehmen zu müssen.According to the invention, however, the Spannurig of the Hilfserre-ermaschineg a substantial part of the time course of overexcitation. Shortly after Turning the switch h changes the polarity of the auxiliary exciter g, after a fraction of the time it takes generator d to change polarity, needed. The tapped voltage difference between generator r1 and auxiliary exciter As a result, g increases until the auxiliary exciter g reaches its maximum voltage in the opposite direction. If you now build the auxiliary exciter so, that he can deliver a multiple of his operational maximum voltage, then lets a considerable overexcitation of the generator d over d: .e entire reversing time achieve. It is essential that this overexcitation does not occur at the beginning of the reversal process has its maximum value, but in its course even further increases and only gradually decreases again towards its end. On this. way it is possible to achieve the changeover times achieved with the known circuits to shorten, without undesired and dangerous for the commutation current or having to accept torque surges.

Ein weiteres Mittel zur stoßfreien Gestaltung des Umkehrvorgangs bildet die Hilfswicklung f auf den Polen des Generators d, die auf den beschriebenen, überaus kräftigen Übererregungsvorgang dämpfend wirkt und daher die Kommutierung der Maschine d verbessert. Im stationären Betrieb soll diese '%#@'icklung f zweckmäßig feldverstärkend geschaltet sein, obwohl es auch möglich wäre, sie gegenerregend zu. schalten. Je nachdem, ob man die Wicklung f erregungsverstärkend oder -schwächend schalten -will, greift man die sie speisende Spannung ebenfalls an der unbe- nutzten oder an der bereits benutzten Seite des Spannungstailersm der ab; der Anschlußpunkt ist mit p bezeichnet.The auxiliary winding f on the poles of the generator d, which has a dampening effect on the described, extremely powerful overexcitation process and therefore improves the commutation of the machine d, forms a further means for making the reversal process bumpless. In stationary operation, this '% # @' winding should expediently be switched to strengthen the field, although it would also be possible to counter-excite it. switch. Depending on whether one wants to switch the winding f to increase or weaken the excitation, the voltage supplying it is also tapped on the unused or on the already used side of the voltage stator; the connection point is denoted by p.

Die Wicklung f wirkt folgendermaßen: Zunächst bildet sie eine Dämpfung für e'ne allzu rasche Änderung des Häuptstrames im Kreise des Motors a. Denn bei Beginn des Umkehrvorganges wird, vorausgesetzt, daß die Wicklung ferregerverstärkend geschaltet ist, der vor Einleitung dieses Vorgangs in der Wicklung f fließende Strom in der Richtung b:eI-behalten und durch transformatonsche Wirkung der Übererregung in. der Wicklung i2 verstärkt. Deser Überstrom fließt nun auch durch den Spannungsteilerabschnitt und. hat zur Folge, daß das Potential des Anschlußpunktes p, solange der Ausgleichstrom im Wachsen begriffen ist, gehoben wird. Dadurch wird aber auch das Potential des Anschlußpunktes der Wicklung i des Hilfserregers g mitgehoben, wodurch die übererregung dieser Maschine noch zunimmt, also noch über die schon bestehende Übererregung hinaus. Diese Vorgänge, die durch Versuche bestätigt sind, scheinen insofern paradox, als damit die Dämpferwicklung ihre eigene Dämpferw:rkung wieder aufheb3n würde. Daß dies nicht der Fall ist, haben wiederum die Versuche ergebnen; es kommt daher, daß sich die Vorgänge nicht gleichzeitig auswirken, sondern in günstiger zeitlicher Folge. Denn eine Impulsgabe der Wicklung/ hat einen Spannungsanstieg am Erregers und Beinen Stromanstieg in der Wicklung :e erst nach einer gewissen Zeit zur Folge, Berstens wegen der Induktivität der Wicklung i an sich, dann, weil das Erregerfeld, wie bei jeder normalen Gleichstrommaschine, den Änderungen das Erregerstromes nur verzögert folgt, und drittens "vegen der Zeitkonstante der `Vicklung e. Somit verläuft der gesamte Vorgang in der Weise, daß für sehr rasche Feldänderunben am Generator d die Wicklung f zunächst als Dämpferwcklung wirkt, daß aber die durch die Dämpfung aufgespeicherte Energie nicht verlorengeht, sondern später auf dem Wege über den Hilfserreger g wieder nutzbar gemacht wird.The winding f works as follows: First of all, it forms a damping for an all too rapid change in the main current in the circuit of the motor a. Because at the beginning of the reversal process, provided that the winding is switched to energize the excitation, the current flowing in the direction b: eI before the initiation of this process in the winding f is retained and amplified in the winding i2 by the transformative effect of the overexcitation. The overcurrent now also flows through the voltage divider section and. has the consequence that the potential of the connection point p is raised as long as the equalizing current is growing. As a result, however, the potential of the connection point of the winding i of the auxiliary exciter g is also raised, whereby the overexcitation of this machine increases, that is, beyond the already existing overexcitation. These processes, which have been confirmed by experiments, seem paradoxical insofar as the damper winding would cancel its own damper action. Experiments have again shown that this is not the case; it is because the processes do not have a simultaneous effect, but rather in a favorable chronological sequence. Because an impulse from the winding / has an increase in voltage on the exciter and legs, current increase in the winding: e only after a certain time, bursting due to the inductance of the winding i itself, then because the excitation field, as in any normal DC machine, the Changes in the excitation current only follow with a delay, and thirdly, due to the time constant of the `Vicklung e. Thus, the entire process runs in such a way that for very rapid field changes on the generator d, the winding f initially acts as a damper winding, but that which is stored by the damping Energy is not lost, but later made usable again via the auxiliary exciter g.

Treibt der Motor a :eine Hobelmaschine an, so pflegt man den leeren Rücklauf des Tisches regelmäßig mit der Höchstgeschwindigkeitdes Motors zu bewerkstelligen; dagegen wird -die Geschwindigkeit des Arbeitshubes von Fall zu Fall mittels des Regelwiderstandes i eingestellt. Für den Rücklauf ist daher der Umschälter h noch rnzt einem Kurzschließer g für den Raglerl vorsehen. Da aber die Spannung des Hilfserregers g im stationären Zustand proportional der Spannung des Leonardgencrators d ist, wenn mann bei ihm von Sättigungserscheinungen absieht, ändern sich auch die an den Spannungsteilern m und n abgegriffenen Spannungen proportional mit der stationären. Drehzahl des Motors a, so daß also die am Widerstand L eingestellte Arbeitsdrehzahl keinen ungünstigen. Einfluß auf die Wirkungsweiseder neuen Schaltung hat. Mit anderen Worten, es bleiben die Übererregung und damit auch die Ums:teuerzeiten praktisch für alle Drehzahleinstellungen relativ gleich.If the motor a: drives a planing machine, the empty one is cared for To reverse the table regularly at the top speed of the motor; on the other hand, the speed of the working stroke is determined from case to case by means of the Rheostat i set. The switchover h is therefore still used for the return Provide a short-circuiter for the raglerl. But there is the voltage of the auxiliary exciter In the steady state, g is proportional to the voltage of the Leonard generator d, if you refrain from showing signs of saturation in him, those also change Voltage dividers m and n tapped voltages proportional to the stationary. Speed of the motor a, so that the working speed set at the resistor L. no unfavorable. Has an influence on the mode of operation of the new circuit. With others In other words, overexcitation and thus also the conversion times remain practical relatively the same for all speed settings.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for quick and smooth reversing of motors operated in Leonard circuit with overexcitation by an auxiliary exciter normal type with two excitation windings, one externally excited, reversible and optionally controllable eats, characterized in that the other field winding of the HÜfserreregers from the difference at least: a part of the Leonard enerator voltage and at least: a part: the internal stress of the H: nlfserregcrs in the stationary Operation. is fed counter-exciting.

2. Device according to claim i, characterized characterized that the one for feeding, the counter-exciting. Field winding of this auxiliary exciter : required voltage share of the le: onard generator on one connected to them Voltage divider is tapped, during which to feed the counter-exciting field winding of the auxiliary exciter @ required voltage component of the auxiliary exciter at: one at this connected voltage divider is tapped.

3. Device according to claim 2, characterized in that one point each of the two voltage dividers by: electrical connection is brought to the same potential. q ..

Establishment according to Claim i, characterized in that both: the Laonard voltage and the Auxiliary excitation: tension for itself a multiple of that of the counter-excitation Field winding of the auxiliary exciter supplied differential voltage.

5. Establishment according to claim i, characterized in that also: the Leonard generator: an additional one Field winding: receives that of at least a part. fed by its internal stress will.

6. Device * according to claim 5, characterized in that the additional Field winding of the Leonard generator is fed from the same voltage divider, to which also the counter-exciters. Field winding of the auxiliary exciter connected is. Device according to claim 6, characterized in that the Voltage for the additional field winding of the Leonard generator on the still unused one Side of its voltage divider is tapped in such a way that in steady-state operation the additional winding: has an excitation-enhancing effect. S. device according to claim 6, characterized in that the voltage for the additional field winding of the Leonard generator is tapped on the already used side of its voltage divider in such a way that that in steady-state operation the additional winding has an excitation-weakening effect.