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Leonard-.Antrieb Bei Leonard-Antrieben ist es erwünscht,. einerseits
ein rasches Ansprechen sowie kurze Regel-und Wendezeiten zu ermöglichen und andererseits
einen Stromverlauf im Ankerkreis zu erhalten, der nach Möglichkeit keine wesentliche
Stromspitze enthält, die z. B. über das Drei- oder Vierfache des Nennstromes hinausgeht.
Das rasche Ansprechen und der Betrieb mit nach oben begrenztem Ankerstrom sind Voraussetzungen
für die Durchführung einer vollkommenen Selbstregelung bzw. für die Erzielung der
kürzesten Wendezeit bei gefahrlosen Betriebsvorgängen. Dies bedeutet mit anderen
Worten, daß der Verlauf des vom Motor entwickelten Drehmomentes ,zur Verzögerung
bzw. zur Gegenbeschleunigung im Umkehrvorgang über der Zeit betrachtet, einem Rechteck
entsprechen soll. Diese Forderung konnte bis heute kaum erfüllt werden. Die Ursache
hierfür liegt zur Hauptsache in der Feldträgheit der elektrischen Maschinen, die
hier .den bekannten exponentiellen Anstieg des Erregerstromes auf Grund der Zeitkonstante
der Erregerwicklung zur Folge hat. Die bisher bekannten Anordnungen in den Erregerkreisen
von Leonard Antrieben sind motorisch betriebene Feldregler, mit Masse behaftete
Erregerumformer oder Dämpfungsmaschinen, also Anordnungen, .die durch ein langsames
Anlaufen die Feldträgheit berücksichtigen. Im Gegensatz dazu sind Schnellerregungen
bekannt mit .dem Feldkreis vorgeschaltetem Ohmschen Widerstand oder einer Erregermaschine,
deren anfangs hohe Spannung beim Stromanstieg stark abfällt. Durch letztere Mittel
soll ,die Feldträgheit bekämpft werden. Dabei muß aber die entsprechende Stromspitze,
im Ankerkreis in Kauf genommen werden.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß bei Leonar.d-Antrieben
zur Erzielung kurzer Regel- und Wendezeiten sowie zur Begrenzung des
Ankerstromes
im Feldkreis zumindest des Leonard-Generators ein Stoßumkeh:rstromrichter vorgesehen
.ist. Damit gelingt es, entsprechend der oben angegebenen Forderung einen nahezu
rechteckigen Momentverlauf über der Zeit .zu erzielen.
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Die Anwendung von Stromrichtgefäßen gestattet bekanntlich eine trägheitslose
Steuerung mit einem Verstärkerverhältnis, das so hoch über dem der Nebenschlußmaschine
liegt, .daß es im vorliegenden Fall gar nicht ganz ausgenutzt zu werden braucht.
Durch die Anwendung eines Stoßumkehrstromrichters kann ferner eine fast beliebig
hohe Stoßspannung erzeugt werden, ohne da.ß dabei die Typenleistung des Stromrichters
verhältnisgleich zu erhöhen ist, wie dies bei den zwei vorher genannten Anordnungen
zur Schnellerregung erforderlich ist.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel
.darstellt. Der Leonard-Motor i erhält seine Spannung von dem Generator 2, der seinerseits
durch den Motor 3 angetrieben wird. Die Feldwicklung 5 des Generators 2 wird durch
den Stoßumkehrstromrichter 6 gespeist. Dieser besteht aus einem Umspanner 35, der
zwei Sekundärwicklungen besitzt. Diese haben, wie bei 31 und 32 angedeutet, Anzap@ungen
im Verhältnis .der Betriebsspannung zur gewünschten Stoßspann ung. Dementsprechend
sind auch Stromrichtgefäße 33 für den Stoßvorgang und solche für den Betriebsvorgang
34 vorgesehen. Die beiden Stromrichterhälften arbeiten abwechselnd, als Gleichrichter
und als Wechselrichter. Wie in der Figur angedeutet ist, können entweder einanedige
oderauch mehranodige Gefäße verwendet werden, je nachdem es die Spannungen bzw.
die Isolationsverhältnisse als günstig erscheinen lassen. Da die äußeren Wicklungen
32 des Transformators niemals dauernd vom Betriebsstrom durchflossen sind, kann
ihr Wickelraum diesen Betriebsverhältnissen angepaßtwerden, wodurch sich die Typenleistung
dieses Doppelumsp.anners nur unwesentlich über die normale Erregerleistung erhöht.
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Der Handhebel 17 betätigt die Steuerung 7 des Stoßumkehrstromrichters,
die hier als trägheitslose Gittersteuerung vorgesehen ist. Mit dem Handhebel ist
weiter der Widerstand io gekuppelt, der ,den Stromkreis der Erregerwicklung 2o beeinflußt,
um auf diese Weise einen Feldschwächbetrieb über die Erregermaschine 28 des Leonard
Motors zu ermöglichen. Die Erregungswicklung 4 des Motors ist unit einer weiteren
Erregerwicklung 22 in Reihe geschaltet. Der dazugehörige mit dem Motor i gekuppelte
Anker 2.i gibt damit an seinen Klemmen eine Spannung ab, die dem jeweiligen Motorzustand
entspricht. Diese Spannung wird über den Trockengleichrichter 23 richtungsunabhängig
gemacht und in Vergleich gesetzt mit der Klemmenspannung des Generators 2, die :durch
die Trockengleichrichter 24 ebenfalls vorzeichenunabhängig gemacht ist. Je nachdem,
ob. Brems- oder Treibbetrieb im Leonard-Satz herrscht, überwiegt eine der Spannungen.
der Gleichrichter 23 bzw. 24, so daß bei Motorbetrieb die Röhre ii bzw. bei
Bremsbetrieb die Röhre z2 trägheitslos freigegeben wird. DieGitterwiderstände der
Röhren r i und 12 sind mit 13 und 14, die Gittervorspannungsquellen mit 15 und 16
bezeichnet.
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An .den Klemmen des Ankers 26 entsteht eine Spannung, die dem Ankerstrom
@im Leonard-Kreis verhältnisgleich, ist. Diese Spannung, die den Istwert des Ankerstromes
anzeigt, wird über die Trockengleichrichter 30 vorzeichenunabhängig gemacht
und mit .der Normalspannung des Ankers 27 verglichen. Diese Spannung stellt auf
Grund der konstanten Erregung'(Wicklung 29) aus dem Hilfsnetz i9 und .der konstanten
Drehzahl des Antriebsmotors 18 ein Maß für den zulässigen Ankerstrom ,dar. Die Vergleichsspannung
kann natürlich auch in anderer Weise erzeugt werden, z. B. durch eine Batterie
oder einen Hilfsgleichrichter. Steigt der Ankerstrom über das durch die Vergleichsspannung
gegebene Maß an, so überwiegt die Spannung bei 30 diejenige bei 27, so daß ein Strom
über die jeweils ;geöffnete Röhre i i oder 12 fließt. Dieser Strom gibt beim Motorantrieb
einen Spannungsabfa1l am Widerstand 8, der die Steuerung des Stromrichters so beeinflußt,
daß die Erregung in der Wicklung 5 verkleinert wird und damit die Spannung des Generators
2 sinkt, was wiederum ein Verschwinden des Überstromes im Anker zur Folge hat. Ähnliches
geschieht im Bremsbetrieb; der Spannungsabfall am Widerstand 9 verursacht über den
.Stoßumkehrstromrichter eine Erhöhung der Generatorspannung, so daß auch hier der
Bremsstrom in gewünschten Grenzen gehalten wird. Man erkennt, daß durch die Stoßerregung
die Wirkung der Feldträgheit .in fast beliebigem Maß ausgeglichen werden kann.
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Ist im Erregerkreis 4 des Motors eine entsprechende Vorkehrung nicht
getroffen, so muß während des Betriebes mit Drehzahlerhöhung die Trägheit der Feldwicklung
4 nm Ankerkreis ausgeregelt werden, was. mit der Strombegrenzungsanordnung 25,:26
sowie der fast trägheitslosen Erregung am Leonard-Generator ermöglicht wird. Andererseits
ist es jedoch auch möglich, die Feldwicklung 4 in ähnlicher Weise wie die Feldwicklung
5 durch einen Stoßumkehrstromrichter zu speisen.