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Anordnung für Gleichstrommotoren Bekanntlich müssen in ihrer Drehrichtung
umzukehrende Gleichstrommotoren, die über eine einzige Gruppe von gesteuerten Dampf-
oder Gasentladungsstrecken ohne Ankerumpolung gespeist werden sollen, in ihrem Feld
entsprechend geregelt werden. Es ist hierbei erforderlich, daß die speisende Gruppe
sich in ihrer Spannung entsprechend anpaßt, damit der Ankerstrom solche Werte annimmt,
wie sie aus betrieblichen bzw. wirtschaftlichen Gründen erwünscht sind. Bei den
ersten Anordnungen dieser Art wurde der Ankerstrom auf einem bestimmten Wert, größtenteils
auf NTennstrom, konstant gehalten. Dieser Zustand ist in verschiedener Hinsicht
nachteilig. Erstens sind die Stromwärmeverluste bei: allen Istzuständen konstant,
so daß der mittlere Wirkungsgrad ungünstig ist. Zweitens werden die Entladungsgefäße
hoch beansprucht, da sie auch bei niedriger Spannung, d. h. bei großer Sperrung,
von hohem Strom durchflossen werden. Drittens ist eine Überlastung des Motors nur
durch Feldstromüberhöhung und damit wegen der Sättigungserscheinung nur begrenzt
möglich. Viertens kann die Drehzahl nur im Feld geregelt werden, wobei sich die
Feldträgheit auf die Regelgeschwindigkeit nachteilig auswirkt.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Ankerstrom in einem bestimmten
Zusammenhang zum Feldstrom zu verändern. Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere
Möglichkeit der Steuerung des Ankerstromes in Verbindung mit dem durch zwei Gruppen
von Dampf- oder Gasentladungsstrerken gespeisten Feldkreis. Erfindungsgemäß
gelingt
dies @dadurch, daß ,das die Steuerung der beiden Gruppen des Feldkreises beeinflussende
willkürliche Verstellorgan gleichzeitig auf die selbsttätig arbeitende Steuerung
der Gruppe des Ankerkreises, der vorzugsweise auf konstanten Strom geregelt wird,
einwirkt.
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In dem Schaubild der Fig. i der Zeichnung ist der Ankerstrom
Ja in Abhängigkeit vom Feldstrom i, dargestellt. Werden die Punkte gleicher
Momente miteinander verbunden, so ergeben sich Hyperbeln 1LT1 bis 11I4, sofern man
die Sättigung des Feldes unberücksichtigt läßt. Aus dieser Darstellung geht hervor,
daß bei konstantem Ankerstrom (Kurve JA=konstant) kleinere Momente sich lediglich
durch entsprechende Herabsetzung des Erregerstromes ergeben, was, wie bereits betont,
unwirtschaftlich ist. Der Ankerstrom soll daher im Sinne der Erfindung einen Verlauf
haben, wie ihn die Kurve JA,, zeigt; er hat also einen konstanten Grundwert JAO,
steigt dann mit wachsenden Momenten an und wird im weiteren Verlauf auf einen Maximalwert
JA."" begrenzt. Diese Forderung ergibt sich aus der dynamischen Abhängigkeit.
Während nun Fig. i lediglich die statische Abhängigkeit des Ankerstromes vom Erregerstrom
zeigt, d. h. den ausgeglichenen Zustand nach einer Belastungs-oder von Hand eingestellten
Drehzahländerung, zeigt Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der einzelnen Betriebsgrößen,
nämlich des Erregerstromes i, (a),
der Drehzahl n (b) und des Ankerstromes
JA (c) bei Drehrichtungsumkehr. Um möglichst große Reversiergeschwindigkeit zu erreichen,
muß der Ankerstrom zu Beginn des Reversierens t" auf Null zurückgehen, bis der Erregerstrom
i, den Nullpunkt t1 durchlaufen hat. Um die Drehrichtung des Motors möglichst rasch
umzukehren, soll der Ankerstrom dann auf einen mehrfachen Wert erhöht werden, bis
die Drehzahl n ihren neuen Sollwert t2 erreicht hat. Aus dieser Darstellung geht
hervor, daß der Ankerstrom nicht durch den Erregerstrom verändert wird, sondern
seine Vergrößerung bzw. Verringerung gleichzeitig mit der Erregerspannung vorgenommen
werden muß, um den Einfluß der Feldträgheit auf die Ankerstromverstellung auszuschalten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schaltungsmäßig in Fig.
3 dargestellt. Der Anker des Motors i wird über den Transformator 2 und das gittergesteuerte
mehranod.ige Gefäß 3 gespeist. Seine Drehzahlregelung mittels Erreger- und Ankerstrom
erfolgt folgendermaßen: Die Drehzahl wird mit dem Drehzahlgenerator d. gemessen
und mit einem am Widerstand 5 abgegriffenen und von Hand einstellbaren Teil der
Sollwertbatteriespannung 6 verglichen. Die Differenz der beiden Spannungen wird
der Eingangsröhre 7 mit ihrer Umkehrröhre 8 zugeführt. Die Spannungsabfälle über
den Außenwiderständen 9 und io beeinflussen die Steuergeräte i i und 12, die wiederum
den Umkehrstromrichter mit den Gefäßen 13 und 1.4 so aussteuern, daß der von ihm
gelieferte Erregerstrom entsprechend geändert wird. Der Regelsinn ist dabei derart,
daß eine Lastzunahme eine Vergrößerung des Erregerstromes in der jeweiligen Richtung
bewirkt. Die Spannungsabfälle über den Widerständen 9 und ro sind also der Erregerspannung
auch in zeitlicher Übereinstimmung verhältnisgleich und entsprechen in statischer
Hinsicht dem Erregerstrom. Sie werden daher benutzt, um im Sinne der Erfindung die
Röhre 15 auszusteuern, deren Außenwiderstand 16 im Eingang des Reglers, der bei
quasistationären Verhältnissen den Ankerstrom konstant hält, liegt. Dieser besteht
aus dem Gleichstromwandler 17, dem Zwischenstromwandler 18 mit dem Gleichrichter
i9. Es ergibt sich am Widerstand 20 eine dem Ankerstrom proportionale Spannung,
die mit dem einstellbaren Sollwert 21 und der sich hierzu addierenden Spannung am
Widerstand 16 verglichen wird. Die Differenz wird der Regelröhre 2-2 zugeführt,
die mit ihrem Außenwiderstand 23 das Steuergerät 24 des Hauptentladungsgefäßes 3
entsprechend beeinflußt.
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Der gewünschte, in statischer Hinsicht vom Erregerstrom, in dynamischer
Hinsicht von der Erregerspannung abhängige Verlauf des Ankerstromes läßt sich nun
in folgender Weise erreichen. Zunächst sei der Handregelwiderstand 5 auf einen bestimmten
Wert eingestellt. Wird er im Sinne einer Sollwertverminderung bzw. -umkehr verändert,
so wird unmittelbar die Spannung des gerade stromführenden Erregergleichrichters
(z. B. 13) herabgesetzt, während die des anderen Gleichrichters ansteigt. Gleichzeitig
wird der Strom in der Röhre 15 herabgesetzt, da ihr Gitter von dem polarisierten
Relais 25 an den zugeordneten Widerstand 9 gelegt worden war, der bei der angenommenen
Änderung erhöhten Strom bekommt, so daß die Gittervorspannung der Röhre 15 stark
negativ wird. Damit wird der Sollwert im Ankerstromregler und damit auch der Ankerstrom
selbst vermindert. Wie gefordert, steigt er erst wieder an, wenn sich der Erregerstrom
in seiner Richtung umgekehrt hat, weil dann das polarisierte Relais 25 das Gitter
der Röhre 15 an den Außenwiderstand io schaltet, der dem Umkehrprinzip entsprechend
geringere Spannung hat. Um zu vermeiden, daß das Gitterpotential der Röhre 15 während
der Zeit des Umschaltens undefinierte Werte annimmt, ist der Kondensator 26 vorgesehen.
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Die statische Kennlinie des Ankerstromes gemäß Fig. i läßt sich mit
dem Potentiometer 27 und dem veränderlichen Widerstand 28 einstellen. Die negative
Vorspannung im Gitterkreis (an dem Widerstand 9 bzw. io) der Röhre 15 wird durch
eine positive Vorspannung am Widerstand 27 entsprechend herabgesetzt, so daß dann
der untere Knick, d. h. also der Wert 2e1, beliebig eingestellt werden kann. Unterhalb
des Punktes i,1 ist die Röhre 15 völlig gesperrt. Die Steilheit des anschließenden
Teiles von iei bis i", ist identisch mit der Steilheit des Stromes der Röhre 15,
die sich mit dem Kathodenwiderstand 28 entsprechend einstellen läßt.
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Wie bereits bei Fig. 2 erläutert, soll der Ankerstrom zur Erhöhung
der Regelgeschwindigkeit bei einer Drehzahlveränderung überhöht werden. Um dabei
unabhängig davon zu sein, ob der Steuerhebel
5 rasch oder langsam
betätigt wird und damit die Röhren 7 und 8 stärker oder weniger angesteuert werden,
ist ein hochohmiger Gitterwiderstand 29 vorgesehen. Bekanntlich bleibt der Röhrenstrom
bei Verwendung eines hochohmigen Gitterwiderstandes annähernd konstant, wenn die
Gitterspannung positive Werte annimmt, da dann Gitterstrom einsetzt und die Röhre
übersteuert wird. Hiervon ist in der vorliegenden Anordnung Gebrauch gemacht. Sobald
die Spannung an den Widerständen 9 und io kleiner wird als die am Widerstand 27,
tritt praktisch keine weitere Vergrößerung des Röhrenstromes ein. Mit Hilfe des
Potentiometers 16 läßt sich demnach ein bestimmter Maximalwert des Ankerstromes
(JA"",) festlegen.
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Zwecks Erzielung einer großen Steuerspannung für den Ankerkreis empfiehlt
es sich, an Stelle einer üblichen Dreielektrodenröhre eine Fünfelektrodenröhre (Pentode)
zu nehmen.