DE839063C

DE839063C - Control arrangement for direct current machines whose field excitation is regulated by a control generator

Info

Publication number: DE839063C
Application number: DEW3734A
Authority: DE
Inventors: Eugene Franklin Allbert; Martin Houston Fischer
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1947-02-21
Filing date: 1950-09-26
Publication date: 1952-05-15

Description

Steuerungsanordnung für Gleichstrommaschinen, deren Felderregung von einem Steuergenerator geregelt wird Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Steuerungssysteme für Gleichstrommaschinen, deren Felderregung von einem Steuergenerator geregelt wird, insbesondere auf die Steuerung von Gleichstrommotoren.Control arrangement for DC machines whose field excitation of The present invention relates to electrical Control systems for DC machines, the field excitation of which is provided by a control generator is regulated, in particular to the control of DC motors.

Beim Betrieb eines Steuergenerators mit einer Fremderregungswicklung zur Felderregungsregelung eines Motors reagiert der Steuergenerator sehr rasch auf Änderungen in der Einstellung der Fremderregung, was im allgemeinen ein wesentliches Merkmal solcher Steuergeneratoren ist. In manchen Fällen aber verursacht die plötzliche Änderung der Felderregung des Motors in der Übergangszeit, in der der Motor von einer Drehzahl auf die andere beschleunigt bzw. verzögert wird, einen beträchtlichen Strom in seinem Anker.When operating a control generator with a separate excitation winding the control generator reacts very quickly to regulate the field excitation of a motor Changes in the setting of the external excitation, which is generally an essential one A feature of such control generators is. In some cases it causes the sudden Change of the field excitation of the motor in the transition period in which the motor of one speed is accelerated or decelerated to the other, a considerable Electricity in its anchor.

Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten durch das =1tibringen einer feldschwächenden Feld-Wicklung am Steuergenerator, die derart geschaltet ist, daß ihr magnetisches Feld dem Feld der Fremderregerwicklung während der auf die Einstellung der Erregung der Fremderregerwicklung folgenden Übergangszeit entgegenwirkt.The invention avoids these difficulties by the = 1tibringen a field-weakening field winding on the control generator, which is connected in such a way that their magnetic field corresponds to the field of the external excitation winding during the Adjustment of the excitation of the external excitation winding counteracts the following transition period.

Die schwächende Feldwicklung wird vorzugsweise in Abhängigkeit der Differenz zwischen der Klemmenspannung des Steuergenerators und. der an die Motorfeldwicklung angelegten Spannung erregt.The weakening field winding is preferably a function of the Difference between the terminal voltage of the control generator and. the one to the motor field winding applied voltage excited.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein Steuergenerator zur Erregung der Feldwicklung einer Erregermaschine benutzt, die die Erregungsenergie für einen in einem Steuerungssystem veränderlicher Spannung geschalteten Motor liefert. Die Fremderregerwicklung des Steuergenerators wird durch einen Hauptschalter geregelt. Eine Differentialfeldwicklung wird in Abhängigkeit des in der Motorfeldwicklung fließenden Stromes erregt. Das Pendeln der lfaschine wird durch eine Dämpfungsfeldwicklung geschwächt, die abhängig vom Wert des Motorfeldstromes erregt wird. Die Höchstwerte des Ankerstromes, die sonst durch die plötzliche Verstärkung des Motorfeldes entstehen würden, werden mit Hilfe einer schwächenden Feldwicklung heruntergesetzt, die abhängig von der -Differenz zwischen der Klemmenspannung des Steuergenerators und derjenigen der die elektrische Energie der bIotorfeldwicklungen liefernden Erregermaschine erregt wird. Die feldschwächende Wicklung ist derart geschaltet, daß ihre magnetomotorische Kraft derjenigen der Fremderregerwicklung entgegenwirkt, so daß sie den Zuwachs der Klemmenspannung des Steuergenerators verzögert.In a preferred embodiment of the invention, a control generator used to excite the field winding of an excitation machine that generates the excitation energy for a motor switched in a variable voltage control system. The external excitation winding of the control generator is regulated by a main switch. A differential field winding is dependent des in the motor field winding flowing current excited. The oscillation of the machine is caused by a damping field winding weakened, which is excited depending on the value of the motor field current. The maximum values of the armature current, which otherwise arise from the sudden increase in the motor field would be reduced with the help of a weakening field winding, which depends of the difference between the terminal voltage of the control generator and that the exciter supplying the electrical energy of the motor field windings is excited. The field-weakening winding is connected in such a way that its magnetomotive Force that counteracts the external excitation development, so that it increases the terminal voltage of the control generator is delayed.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung wird an Hand von Beispielen erklärt und in der Zeichnung dargestellt.A preferred embodiment of the invention is illustrated by means of examples explained and shown in the drawing.

Fig. i stellt eine schematische Ansicht eines 1lotorsteuerungssystems dar; Fig.2 zeigt eine Anzahl charakteristischer Betriebskurven, wobei die im Betrieb des in Fig. i gezeigten Systems gegenüber anderen, nicht erfindungsgemäßen Systemen erzielte Verbesserungen dargestellt werden.Figure i provides a schematic view of a rotor control system dar; FIG. 2 shows a number of characteristic operating curves, with those in operation of the system shown in Fig. i compared to other systems not according to the invention The improvements achieved are shown.

In Fig. i stellt die Bezugsnummer io ein Stetferungssystem für einen reversiblen Hauptmotor 12 dar, der .in einem von einem Steuergenerator 13 gespeisten System veränderlicher Spannung geschaltet ist.In Fig. I, the reference numeral io represents a continuation system for a reversible main motor 12, the .in one fed by a control generator 13 System of variable voltage is switched.

Der Hauptmotor 12 besteht aus einem Läufer 14, einer Hauptfeldwicklung 15, einer strombegrenzenden Feldwicklung 16 und einer Kompensationswicklung 17. Die Kompensationswicklung 17 ist mit dem Läufer 14 in Reihe geschaltet und wird vom Hauptgenerator 13 erregt, der einen Läufer 18, eine Kompensationswicklung i9 und eine Hauptfeldwicklung 2o besitzt.The main motor 12 consists of a rotor 14, a main field winding 15, a current-limiting field winding 16 and a compensation winding 17. The compensation winding 17 is connected in series with the rotor 14 and is energized by the main generator 13, which has a rotor 18, a compensation winding i9 and has a main field winding 2o.

Die Klemmenspannung des Hauptgenerators 13 wird durch Änderung der Erregung der HauptfeldwiCklung 20 geregelt; welch letztere mit einer Quelle elektrischer Energie, wie z. B. einer Erregermaschine 22, verbunden ist. Die Erregermaschine besteht aus einem Läufer 23, der von einem Motor 24 angetrieben wird, und aus einer Feldwicklung 25. Die Feldwicklung 25 wird von einem Steuergenerator 27 erregt, der aus einem Läufer 28, einer pendelungdämpfenden Wicklung 29, einer Selbsterregerfeldwicklung 30, einer Differentialfeldwicklung 31 und einer Fremderregerw-icklung 32 besteht.The terminal voltage of the main generator 13 is regulated by changing the excitation of the main field winding 20; the latter with a source of electrical energy, such as. B. an exciter 22 connected. The excitation machine consists of a rotor 23, which is driven by a motor 24, and a field winding 25. The field winding 25 is excited by a control generator 27, which consists of a rotor 28, a sway-damping winding 29, a self-exciting field winding 30 and a differential field winding 31 and an external excitation winding 32.

Die Fremderregerwicklung 32 ist mit einer geeigneten Quelle elektrischer Energie verbunden zum Zweck der veränderlichen Erregung mit Hilfe einer Anzahl von Regelwiderständen 34, 35 und 36 und mit Hilfe von Vorwärts- und Riickwärtsrelais 38 und 39, welche Steuerwicklungen 40 und 41 besitzen, die über einen Hauptschalter, welcher von der Walzenbauart sein kann, erregt werden.Separate excitation winding 32 is electrical with a suitable source Energy connected for the purpose of variable excitation with the help of a number of Control resistors 34, 35 and 36 and with the help of forward and reverse relays 38 and 39, which have control windings 40 and 41, which have a main switch, which may be of the roller type, are excited.

Die Differentialfeldwicklung 31 ist parallel zum Kreis des Läufers 18 des Hauptgenerators geschaltet, so daß sie in Abhängigkeit von der Klemmenspannung des Generators erregt wird, und zwar' ist ihre Erregung so gerichtet, daß sie der magnetomotorischen Kraft der Freinderregerwicklung 32 entgegenwirkt.The differential field winding 31 is parallel to the circle of the rotor 18 of the main generator switched so that it depends on the terminal voltage of the generator is excited, and indeed 'its excitation is so directed that it the magnetomotive force of the free excitation winding 32 counteracts.

Die Selbsterregerfeldwicklung 30 ist mit der Hauptfeldwicklung 20 und mit. der Läuferwicklung 23 der Erregermaschine 22 in Reihe geschaltet, so daß sie in Abhängigkeit des Wertes des Erregerstromes des Hauptgenerators erregt wird. Die pendelungdämpfende Feldwicklung 29 ist zur Hauptfeldwicklung 20 parallel geschaltet, wobei ihre magnetomotorische Kraft so eine Richtung einnimmt, daß sie der magnetomotorischen Kraft der Selbsterregerfeldwicklung 3o entgegenwirkt.The self-exciting field winding 30 is with the main field winding 20 and with. the rotor winding 23 of the exciter 22 connected in series so that it is excited as a function of the value of the excitation current of the main generator. The pendulum-damping field winding 29 is connected in parallel to the main field winding 20, its magnetomotive force taking such a direction that it counteracts the magnetomotive force of the self-exciting field winding 3o.

Die Hauptfeldwicklung 15 des Motors 12 wird von einer Erregermaschine 45 erregt, die aus einem Läufer 46 und aus einer Feldwicklung 47 besteht. Die Erregermaschine erzeugt eine genügend hohe Klemmenspannung, um die Erregung der Wicklung 15 zu erzwingen, mit dem Zweck, rasche Änderungen im Betrieb des Motors zu verursachen. Die Klemmenspannung der Erregermaschine 45 wird mit Hilfe eines motorsteuernden Generators 50 geregelt, der aus einem Läufer 51, einer Fremderregerwicklung 52, einer Differentialfeldwicklung 53, einer pendelurrgdämpfenden Feldwicklung 54, einer strombegrenzenden Feldwicklung 55 und einer feldschwächenden Feldwicklung 56 besteht.The main field winding 15 of the motor 12 is excited by an exciter 45, which consists of a rotor 46 and a field winding 47. The exciter generates a terminal voltage high enough to force the winding 15 to be energized for the purpose of causing rapid changes in the operation of the motor. The terminal voltage of the exciter 45 is regulated with the aid of a motor-controlling generator 50 , which consists of a rotor 51, an external excitation winding 52, a differential field winding 53, a pendulum-damping field winding 54, a current-limiting field winding 55 and a field-weakening field winding 56.

Die Fremderregerwicklung 52 wird von einer geeigneten Quelle elektrischer Energie über eine Anzahl Regelwiderstände 57, 58 und 59 mit Hilfe des Hauptschalters 43 veränderlich erregt, so daß eine veränderliche Regelung der Klemmenspannung des Steuergenerators 5o möglich ist. Die Differentialfeldwicklung 53 ist mit der Hauptfeldwicklung 15 und dem Läufer 46 der Erregermaschine 45 in Reihe geschaltet und wird in Abhängigkeit des `'Wertes des Motorerregungsstromes derart erregt, daß ihre magnetomotorisclle Kraft derjenigen der Fremderregerwicklung 52 entgegenwirkt. Die pendelungdämpfende Feldwicklung 54 ist zur Hauptfeldwicklung 15 parallel geschaltet, so daß sie in. Abhängigkeit des in der Hauptfeldwicklung fließenden Stromes erregt wird.The separate excitation winding 52 is supplied with electrical power from a suitable source Energy through a number of variable resistors 57, 58 and 59 with the help of the main switch 43 variably excited, so that a variable regulation of the terminal voltage of the Control generator 5o is possible. The differential field winding 53 is with the main field winding 15 and the rotor 46 of the exciter 45 are connected in series and is dependent of the value of the motor excitation current so excited that their magnetomotorisclle Force that of the external excitation winding 52 counteracts. The oscillation damping Field winding 54 is connected in parallel to the main field winding 15 so that it is in. Dependence of the current flowing in the main field winding is excited.

Die Höchstwerte des Ankerstromes des Hauptmotors 12 werden durch Benutzung eines Strombegrenzungsgenerators 6o begrenzt, der aus einem Läufer 61, einer Strombegrenzungsfeldw,icklung 62 und einer kurzgeschlossenen Feldwicklung 64 besteht. Der Strombegrenzungsgenerator 6o gehört zu solch einer Bauart, die so eine Charakteristik hat, daß die Klemmenspannung des Generators genau auf dem Wert o bleibt, bis die Erregung der Feldwicklung 62 einen vorbestimmten Wert erreicht, worauf dann die Klemmenspannung rasch ansteigt.The maximum values of the armature current of the main motor 12 are achieved through use a current limiting generator 6o, which consists of a rotor 61, a current limiting field winding 62 and a short-circuited field winding 64 consists. The current limit generator 6o belongs to such a type that has such a characteristic that the terminal voltage of the generator remains exactly at the value o until the field winding 62 is excited reaches a predetermined value, whereupon the terminal voltage increases rapidly.

Die Feldwicklung 62 des Generators 6o wird in Abhängigkeit des Läuferstromes des Hauptmotors 12 erregt, wobei sie z. B. parallel zur Kompensationswicklung 17 und in Reihe zu einem Regelwiderstand 66, zur Einstellung des Läuferstromwertes, auf den der Hauptmotor 12 begrenzt werden soll, geschaltet ist. Der Läufer 61 ist mit der Strombegrenzungsfeldwicklung 16 des Hauptmotors und mit der Strombegrenzungsfeldwicklung 55 des motorsteuernden Generators 5o mit Hilfe von Vorwärts- und Rückwärtsrelais 67 und 68, die über den Hauptschalter erregte Steuerwicklungen 69 und 70 besitzen, verbunden.The field winding 62 of the generator 6o is dependent on the rotor current of the main motor 12 energized, wherein they z. B. parallel to the compensation winding 17 and in series with a variable resistor 66, for setting the rotor current value, to which the main motor 12 is to be limited, is switched. The runner 61 is with the current limiting field winding 16 of the main engine and with the current limiting field winding 55 of the motor-controlling generator 5o with the help of forward and reverse relays 67 and 68, which are energized via the main switch Control windings 69 and 70 have connected.

Um eine wirksamere Begrenzung der Höchstwerte des Läuferstromes des Hauptmotors 12 zu erreichen, in der Zeit, in der der Motor als Generator läuft, wenn die Erregung der Hauptfeldwicklung 15 auf Grund der Tätigkeit des Hauptschalters 43, der die Regelwiderstände 58 und 59 überbrückt, verstärkt wird, ist die feldschwächende Feldwicklung 56 zur Erregung unter diesen Verhältnissen angebracht, wobei ihre Erregungsrichtung derart ist, daß ihre magnetomotorische Kraft derjenigen der Fremderregerwicklung 52 entgegenwirkt. Für diesen Zweck ist die «'icklung 56 zwischen einer Klemme des Läufers 51 des Steuergenerators und einem einstellbaren Abgreifer 72 eines Spannungsteilers 73 geschaltet, welch letzterer parallel zum Läufer .46 der llotorerregermaschine 45 geschaltet ist. Auf diese Weise wird die feldschwächende Feldwicklung 56 in Abhängigkeit der Differenz zwischen der Klemmenspannung des motorsteuernden Generators 5o und einem gewünschten Teil der Klemmenspannung der Motorerregermaschine 45, und zwar nur, wenn diese Differenz besteht, erregt. Der :'\l>greifer 72 ist einstellbar mit dem Zweck, die Wirkung der Wicklung 56 zu verändern. Eine Vorrichtung, die den Strom nur in einer Richtung hindurchläßt, wie z. B. ein Gleiehrichter 75, ist mit der feldschwächenden Feldwicklung 56 derart in Reihe geschaltet, daß eine Erregung dieser Wicklung verhindert wird, wenn der Hauptschalter 43 in einer solchen Richtung betätigt wird, daß die Erregung der Hauptfeldwicklung 15 geschwächt wird.In order to limit the maximum values of the rotor current of the Main engine 12 to be reached while the engine is running as a generator, when the excitation of the main field winding 15 due to the action of the main switch 43, which bridges the control resistors 58 and 59, is amplified, is the field-weakening one Field winding 56 attached to excitation under these conditions, with their direction of excitation is such that its magnetomotive force is that of the external excitation winding 52 counteracts. For this purpose, the winding 56 between a clamp of the Runner 51 of the control generator and an adjustable tap 72 of a voltage divider 73 switched, the latter parallel to rotor .46 of the motor exciter 45 is switched. In this way, the field-weakening field winding 56 becomes dependent the difference between the terminal voltage of the motor-controlling generator 5o and a desired part of the terminal voltage of the motor exciter 45, namely excited only when this difference exists. The: '\ l> gripper 72 is adjustable with the purpose of changing the action of the winding 56. A device that generates electricity only lets through in one direction, e.g. B. a rectifier 75, is with the Field-weakening field winding 56 connected in series in such a way that an excitation of this Winding is prevented when the main switch 43 is operated in such a direction is that the excitation of the main field winding 15 is weakened.

Für den Zweck, einen verhältnismäßig hohen Wert der Generatorspannung zu erzeugen, sooft das Feld des Motors 12 plötzlich verstärkt wird, ist ein Stromrelais 78 vorgesehen, dessen Spule 79 mit der Hauptfeldwicklung 15 des Motors 12 in Reihe geschaltet ist. Ein Hilfssteuerrelais 82 ist vorgesehen, das eine Kraftspule 83 besitzt, die durch den gewöhnlich geschlossenen Kontakt 78a des Stromrelais 78 von einer geeigneten Quelle elektrischer Energie erregt wird. Das Stromrelais 78 ist so angeordnet, daß es über das Hilfsrelais 82 die Regelwiderstände 35 und 36 überbrücken kann, um eine verhältnismäßig'hohe Klemmenspannung des Hauptgenerators 13 sicherzustellen, wenn der Hauptschalter :I3 zwecks Umsteuerung des Motors 12 so schnell betätigt wird, daß die Erregung seiner Iiauptfeldwicklung i 5 nicht genügend Zeit zu ihrer Verstärkung hat, bevor der Hauptschalter 43 /beim Übergang auf die Lage für umgesteuerten Betrieb eine Schwächung der Erregung der Feldwicklung 20 des Hauptgenerators bewirkt. Ein Spannungsrelais 85, das auf die Spannung des Hauptgenerators 13 anspricht, ist zur Überbrückung der Regelwiderstände 58 und 59 vorgesehen, mit dem Zweck, eine verhältnismäßig starke Felderregung des Motors sicherzustellen, sooft sieh die Spannung des Generators 13 unter einem vorbestimmten Betriebswert befindet.For the purpose of a relatively high value of the generator voltage to generate whenever the field of the motor 12 is suddenly strengthened, is a current relay 78 is provided, the coil 79 of which is in series with the main field winding 15 of the motor 12 is switched. An auxiliary control relay 82 is provided which has a power coil 83 possessed by the usually closed contact 78a of the power relay 78 of a suitable source of electrical energy. The power relay 78 is so arranged that it bridges the variable resistors 35 and 36 via the auxiliary relay 82 can, in order to ensure a relatively high terminal voltage of the main generator 13, when the main switch: I3 is operated so quickly for the purpose of reversing the motor 12 that the excitation of its Iiauptfeldwicklung i 5 does not have enough time to its Reinforcement has before the main switch 43 / when transitioning to the position for reversed Operation causes a weakening of the excitation of the field winding 20 of the main generator. A voltage relay 85 responsive to the voltage of the main generator 13 is provided to bridge the variable resistors 58 and 59, with the purpose of a Ensure a relatively strong field excitation of the motor whenever the voltage is seen of the generator 13 is below a predetermined operating value.

Im Betrieb werden, die Vorwärtsrelais 38 und 67 über Segment 430 des Hauptschalters 43 erregt, wenn er in die Vorwärtslage gedreht wird. Die Klemmenspannung der Motorerregermaschine 45, die durch die Erregung der Fremderregerwicklung 52 des motorsteuernden Generators bestimmt wird, wird zunächst einen Höchstwert annehmen, da die Regelwiderstände 58 und 59 am Anfang durch einen Leiter 88 und durch das Segment 43c des Hauptschalters überbrückt sind. Die Klemmenspannung des Hauptgenerators 13 nimmt zunächst einen niedrigsten Wert an, da die Fremderregerwicklung 32 seines Steuergeneratdrs 27 am Anfang über Segment 43c des Hauptschalters an die in Reihe mit den Regelwiderständen 34, 35 und 36 geschaltete Quelle elektrischer Energie angeschlossen ist.In operation, the forward relays 38 and 67 are switched on via segment 430 of the Main switch 43 energized when it is rotated to the forward position. The terminal voltage of the motor excitation machine 45, which is generated by the excitation of the external excitation winding 52 of the engine-controlling generator is determined, will initially assume a maximum value, since the variable resistors 58 and 59 initially through a conductor 88 and through the Segment 43c of the main switch are bridged. The terminal voltage of the main generator 13 initially assumes a lowest value, since the external excitation winding 32 of its Steuergeneratdrs 27 at the beginning via segment 43c of the main switch to the in series with the variable resistors 34, 35 and 36 switched source of electrical energy connected.

Während der Hauptschalter 43 hintereinander in der Vorwärtsrichtung in verschiedene Lagen gedreht wird, werden die Regelwiderstände 36 und 35 nacheinander überbrückt, so daß die Erregung der Fremderregerwicklung 32 verstärkt wird, wodurch die Klemmenspannung des Hauptgenerators 13 größer wird, so daß der Hauptmotor 12 beschleunigt wird. Eine weitere Drehung des Hauptschalters 43 in der Vorwärtsrichtung trennt den Leiter 88 von dem Segment 43c und öffnet die Überbrückung der Regelwiderstände 58 und 59, die sich mit der Fremderregerwicklung 52 des motorsteuernden Generators in Reihe geschaltet befinden, in aufeinanderfolgenden Lagen des Hauptschalters, so daß der Hauptmotor 12 weiter beschleunigt wird.While the main switch 43 is consecutively in the forward direction is rotated into different positions, the variable resistors 36 and 35 are successively bridged, so that the excitation of the external excitation winding 32 is increased, whereby the terminal voltage of the main generator 13 becomes larger, so that the main motor 12 is accelerated. One more rotation of the main switch 43 in the forward direction separates the conductor 88 from the segment 43c and opens the bridging of the variable resistors 58 and 59, which are connected to the separate excitation winding 52 of the motor-controlling generator are connected in series, in successive positions of the main switch, so that the main motor 12 is further accelerated.

Sollte die Erregung der Fremderregerwicklung 52 rasch ansteigen auf Grund einer schnellen Drehung des Hauptschalters 43 in der Umsteuerungsrichtung, wobei die Regelwiderstände 59 und 58 nacheinander überbrückt werden, so würde .der Läuferstrom des Hauptmotors 12 danach trachten, seine Richtung zu ändern auf Grund seines Generatorbetriebes. Die Klemmenspannung des motorsteuernden Generators 5o aber steigt an, bevor die Klemmenspannung der Motorerregermasrhine 45, die von i'hm gesteuert wird, ansteigt, so daß ein Erregerstrom durch die feldschwächende Feldwicklung 56 getrieben wird, der durch die Differenz zwischen den Klemmenspannungen des Steuergenerators 5o und der Erregermaschine 45 bedingt ist. Da die magnetomotorische Kraft der feldschwächenden Feldwicklung 56 derjenigen der Fremderregerwicklung 52 entgegenwirkt, wird der Anstieg der Klemmenspannung des Steuergenerators 50, der von der Erregung der Fremderregerwicklung 52 bestimmt wird, gehemmt werden, solange eine Differenz zwischen den Klemmenspannungen des Steuergenerators und der Erregermaschine besteht. Dieses verursacht eine Schwächung der an der Hauptfeldwicklung 15 liegenden Spannung, so daß die Verstärkung der Erregung des Motorfeldes verzögert wird.Should the excitation of the external excitation winding 52 rise rapidly Reason for a rapid rotation of the main switch 43 in the reverse direction, the variable resistors 59 and 58 being bridged one after the other, so would .der Seek rotor current of the main motor 12 to change its direction due to its generator operation. The terminal voltage of the motor-controlling generator 5o but increases before the terminal voltage of the motor exciter generator 45, which is supplied by him is controlled, so that an excitation current through the field-weakening field winding 56 is driven by the difference between the terminal voltages of the control generator 5o and the exciter 45 is conditional. Since the magnetomotive force of the field-weakening Field winding 56 counteracts that of the external excitation winding 52, the increase the terminal voltage of the control generator 50, that of the excitation of the external excitation winding 52 is determined to be inhibited as long as there is a difference between the terminal voltages the control generator and the exciter. This causes a weakening the voltage applied to the main field winding 15, so that the amplification of the excitation of the motor field is delayed.

Die Wirkung kann an Hand der in Fig.2 dargestellten Kurven klar beobachtet werden, wobei die ausgezogenen Kurven a, b, c und d jeweils die an der Motorfeldwicklung 15 angelegte Spannung a, den Strom b der Erregermaschinenfeldwicklung 47, die Klemmenspannung c des Steuergenerators 5o und den Strom d der Motorfeldwicklung 15 darstellen. Diese Kurven stellen die Betriebswerte dieser Größen dar, wenn der Hauptschalter 43 so betätigt wird, daß eine Verstärkung der Erregung der Hauptfeldwicklung 15 des Hauptmotors 12 eintritt bei solchen Betriebsverhältnissen, bei denen der Tnotorsteuernde Generator 5o nicht mit einer feldschwächenden Feldwicklung 56 versehen ist. Die gestrichelten Kurven a', b', c' und d' stellen die entsprechenden Werte der Größen unter denselben Betriebsbedingungen dar, wobei der motorsteuernde Generator 50 mit einer feldschwächenden Feldwicklung 56 gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist.The effect can be clearly observed with reference to the curves shown in Figure 2, the solid curves a, b, c, and each d the voltage applied to the motor field winding 15 voltage a, the stream b of the exciter field winding 47, the terminal voltage c of the control generator 5o and represent the current d of the motor field winding 15. These curves represent the operating values of these variables when the main switch 43 is operated in such a way that the excitation of the main field winding 15 of the main motor 12 is intensified in operating conditions in which the motor-controlling generator 5o is not provided with a field-weakening field winding 56. The dashed curves a ', b', c 'and d' represent the corresponding values of the variables under the same operating conditions, the motor-controlling generator 50 being provided with a field-weakening field winding 56 according to the present invention.

Es ist zu ersehen, daß die verhältnismäßig hohe maximale Spannurig des Stepergenerators 5o, die durch die Kurve c dargestellt wird, beträchtlich verringert wird, wie die gestrichelte Kurve c' zeigt. Da die feldschwächende Feldwicklung 56 dieser Maschine in Abhängigkeit von der Differenz der Klemmenspannung des Steuergenerators 50 und der Erregermaschine 45 erregt wird, wobei besagte Differenz durch die viel raschere Reaktion des Steuergenerators entsteht, dessen Klemmenspannung offensichtlich schneller als diejenige der von ihm gesteuerten Erregermaschine 45 anwächst, zeigt sich diese Verringerung der Klemmenspannung des Steuergenerators in der an die Hauptfeldwicklung 15 des Motors 12 angelegten Spannung, wie sie von der Kurve ä dargestellt wird.It can be seen that the relatively high maximum voltage of the steper generator 50, which is represented by the curve c, is considerably reduced, as the dashed curve c 'shows. Since the field-weakening field winding 56 of this machine is excited as a function of the difference in the terminal voltage of the control generator 50 and the excitation machine 45, said difference being caused by the much faster reaction of the control generator, the terminal voltage of which obviously increases faster than that of the excitation machine 45 it controls, This reduction in the terminal voltage of the control generator can be seen in the voltage applied to the main field winding 15 of the motor 12, as shown by the curve ä.

Während diese Spannung angenähert denselben Höchstwert wie die Kurve a erreicht, erkennt man, daß der Höchstwert der Kurve ä später erreicht wird auf Grund des Verzögerungseffektes der feldschwächenden Feldwicklung. Diese Verlagerung des Höchstwertes der Spannungskurve verursacht eine entsprechende Verzögerung im Anstieg des Erregerstromes der Hauptfeldwicklung 15, was durch die Verlagerung der Kurve d' in der Richtung rechts der Kurve d gezeigt wird. Demgemäß wird die Verstärkung der Erregung der Hauptfeldwicklung 15 verzögert, und die Höchstwerte des Motorläuferstromeswerden erniedrigt.During this tension approximates the same maximum value as the curve a, one recognizes that the maximum value of the curve a is reached later on Reason for the delay effect of the field weakening field winding. This shift of the maximum value of the voltage curve causes a corresponding delay in the Increase in the excitation current of the main field winding 15, which is due to the displacement of the Curve d 'is shown in the direction to the right of curve d. Accordingly, the gain becomes the excitation of the main field winding 15 is delayed, and the maximum values of the motor rotor current are humiliated.

Obwohl die gespeicherte kinetische Energie im Hauptmotor 12 proportional dem Quadrat der Drehzahl ist, erlaubt der verzögerte Anfangsanstieg der Feldverstärkung, auf Grund der Wirkung der feldschwächenden Feldwicklung 56, die gleichförmige Zurücklieferung der Motorenergie an den Hauptgenerator 13 und an dessen Antriebsmotor, ohne daß ein steilansteigender Anfangshöchstwert während der Zeit, in der der Motor als Generator läuft, entsteht.Although the kinetic energy stored in the main motor 12 is proportional is the square of the speed, the delayed initial increase in the field gain allows due to the effect of the field-weakening field winding 56, the uniform return delivery the engine energy to the main generator 13 and its drive motor without a steep initial peak during the time the motor is acting as a generator runs, arises.

Sobald die Spannung der Motorerregermaschine 4,5 gleich derjenigen des Steuergenerators 5o ist, wird die feldschwächende Feldwicklung 56 entregt, so daß sie die Eigenschaften des Steuergenerators bei normalem, stationärem Betrieb nicht beeinflußt. Auf Grund der Wirkung des Gleichrichters 75 kann das Feld des Hauptmotors 12 geschwächt werden, ohne daß die Erregung der feldschwächenden Feldwicklung 56 beeinflußt wird, so daß die Änderung der Erregung der Hauptfeldwicklung 15 verzögert wird.As soon as the voltage of the motor exciter 4.5 is equal to that of the control generator 5o, the field-weakening field winding 56 is de-energized, so that they the properties of the control generator in normal, stationary operation unaffected. Due to the action of the rectifier 75, the field of the Main motor 12 are weakened without the excitation of the field-weakening field winding 56 is influenced, so that the change in the excitation of the main field winding 15 is delayed will.

Aus der obigen Beschreibung wird verständlich, daß die feldschwächende Feldwicklung 56 in jeder Art von Steuersystemen, Spannungsregelungssystemen u. dgl. mit Steuergeneratoren angewendet werden kann. Durch Anwendung von Einwegleitern 75 passender Polarität kann die feldschwächende Wicklung zur Begrenzung der Läuferstromhöchstwerte bei Änderungen der Motorfeldstärke in der einen oder in der anderen Richtung benutzt werden. Durch Weglassen der Gleichrichtervorrichtung 75 kann die feldschwächende Feldwicklung 56 zur Verringerung der Änderungsgeschwindigkeit der Feldstärke in beiden Richtungen benutzt werden, falls dieses erwünscht ist.From the above description it can be understood that the field-weakening Field winding 56 in any type of control system, voltage regulation system, and the like. can be used with control generators. By using one-way ladders 75 of suitable polarity can be used by the field-weakening winding to limit the maximum rotor current values used when the motor field strength changes in one or the other direction will. By omitting the rectifier device 75, the field-weakening Field winding 56 to reduce the rate of change of the field strength in can be used in both directions if desired.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control arrangement for DC machines, whose field excitation is regulated by a control generator, the one variable has excitable external excitation winding, especially for motors in Leonard circuit, characterized in that the control generator (5o) has a field-weakening field winding (56), which is switched so that its excitation in a transition period that the setting of the excitation of the external excitation winding (52) follows, the latter counteracts.

2. Control arrangement according to claim i, characterized in that the field weakening field winding (56) as a function of the difference between the Voltage of the control generator (5o) and that of the field winding to be controlled DC machine, e.g.

B: the motor field winding (15), applied voltage is excited. 3. Control arrangement according to claim i or 2, characterized in that a one-way conductor (75) in the circuit of the field-weakening field winding (56) is connected in such a way that it generates a weakening field, and only when the external excitation field changes in a certain sense, preferably in the sense that the excitation of the motor field winding (15) is increased.

4. Control arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the control generator (5o) an exciter (45) controls, which in turn excites the Aliotor field winding (15), and that a terminal of the circuit of the field-weakening winding (56) with a Voltage divider (73) is connected adjustable, which latter parallel to the rotor (46) of the exciter (45) is switched.