DE906951C

DE906951C - Anordnung fuer Gleichstrommotoren

Info

Publication number: DE906951C
Application number: DEA10256D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Carl Friedrich Voelker
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1944-04-19
Filing date: 1944-04-19
Publication date: 1954-03-18

Description

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 der Motor-EMK anpaßt und der Ankerstrom während der Feldumkehr auf einem Größtwert gehalten werden kann. Bei den ersten Anordnungen dieser Art wurde der Ankerstrom auf einem bestimmtenWert, größtenteils auf Nennstrom, konstant gehalten und die Drehzahl lediglich durch Feldänderung geregelt. Hierbei sind der schlechte Wirkungsgrad, der schlechte Leistungsfaktor und die hohe Beanspruchung der Entladungsstrecken nachteilig.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Ankerstrom auf einem niedrigen Wert konstant zu halten und ihn mit wachsendem Erregerstrom ebenfalls ansteigen zu lassen. Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Möglichkeit der Ankerstromregelung bei Drehzahländerungen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Ankerspannung über einen Gleichspannungswandler und einen Gleichrichter in eine von der Richtung der Ankerspannung unabhängige Gleichspannung umgewandelt wird, die mit einer dem Erregerstrom proportionalen und über einen Gleichstromwandler mit Gleichrichter erhaltenen Gleichspannung verglichen wird. Zweckmäßigerweise wird diese Differenzspannung dem Gitterkreis einer Elektronenröhre zugeführt.
Zunächst mögen an Hand von Fig. i der Zeichnung die Zusammenhänge erläutert werden. Es ist hier der Verlauf des Ankerstromes JA zum Erregerstrom IM bei verschiedener Belastung (M1 bis MN") dargestellt. Wenn von der Feldsättigung abgesehen wird, können die Kurven konstanter Momente als Hyperbeln dargestellt werden. Die Kurve i gilt für das reine Konstantstromsystem, wobei der Ankerstrom bei allen Momenten seinen Nennwert hat. Kurve 2 zeigt den verbesserten Verlauf, wobei ein niedrigerer Grundwert des Ankerstromes gehalten wird, der dann mit wachsendem Erregerstrom ansteigt. Bei der vorliegenden Anordnung ergibt sich ein Verlauf 3(n1) bzw. 3(n2)1 der den Verhältnissen des Konstantspannungssystems entspricht. Für die Höhe des konstant zu haltenden Erregerstromes ist bekanntlich folgendes maßgebend: Die Höhe der Motor-EMK ergibt sich aus Dre@lizahl und Fluß. Sie darf den Wert der maximalen Stromrichterspannung nie überschreiten, weil dann eine Regelung des Ankerstromes nicht mehr erfolgen kann. Es ist daher vorgeschlagen worden, dann eine Begrenzung des Erregerstromes einsetzen zu lassen, wenn die Motor-EMK bzw. Stromrichterspannung einen bestimmtenWert erreicht hat. Die Kurve 3(n1) gilt daher für eine niedrige und 3(n2) für eine höhere Drehzahl. Die Erfindung gibt ein Ausführungsbeispiel hierfür an.
Während Fig. i die Zusammenhänge zwischen Anker- und Erregerstrom bei verschiedener Last unabhängig von der Zeit, also immer nach Beendigung eines Ausgleichsvorganges angibt, ist in Fig.a der Verlauf von Ankerstrom JA, Erregerstrom im, Drehzahl n und der Stromrichterspannung U während eines Reversiervorganges dargestellt.
Der Ankerstrom JA, geht bei Umlegen des Steuerhebels zur Zeit t auf Null zurück. Sobald der Erregerstrom JM durch Null gegangen ist (t1), steigt er auf den überhöhten Wert JA, und fällt dann, wenn die Drehzahl 7a ihren neuen Sollwert tat (t4) erreicht hat, auf den durch die Last bedingten Wert JA., ab. Der Erregerstrom wird von t2 an begrenzt und steigt auf den Wert Im', an, bis die Ankerspannung U einen bestimmten Wert erreicht hat. Da die Drehzahl nicht weitersteigt, wird der Erregerstrom dann auf den Wert 42 begrenzt. Für die Größe von Jms ist lediglich die thermische Belastbarkeit der Erregerwicklung maßgebend. Bei einem solchen Verlauf wird mit hoher Stromrichterspannung U sowohl während des Bremsens als auch während der Beschleunigung gearbeitet, so daß für beide Fälle große Leistung und somit große Reversiergeschwindigkeit vorhanden ist. Außerdem ist bei niedriger Drehzahl eine Vergrößerung des Antriebsmomentes durch Feldverstärkung vorhanden.
Das Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung ist in Fig.3 dargestellt. Die Drehzahl des zu steuernden Gleichstrommotors wird mit dem Geber i (Drehzahlgenerator) erfaßt und mit dem von Hand veränderlichen Sollwert 2 verglichen. Die Differenzspannung wirkt auf die Regelröhre 3, die mit der zugehörigenUmkehrröhre 4 schaltungsmäßig als Gleichstromverstärker verbunden ist.
Die Außenwiderstände 5 und 6 liegen im Gitterkreis der Endstufen 7 und 8, die auf die Steuergeräte g und io des Feldumkehrstromrichters mit den Gefäßen i i und 12 wirken. Auf diese Weise kann mit überhöhter Feldspannung gearbeitet werden, um eine rasche Erregerstromumkehr zu erreichen. Zum Zwecke einer Begrenzung des Erregerstromes wird dieser mit dem Wandler 13, Zwischenwandler 14 und dem Gleichrichter 15 in eine proportionale Gleichspannung über Widerstand 16 nach Glättung mittels Widerstand 17 und Kondensator 18 umgewandelt. Diese Spannung wird mit einer konstanten Spannung über Potentiometer ig verglichen und die Differenz der Röhre 2o zugeführt. Erreicht die Spannung über Widerstand 16 den Wert der einstellbaren Spannung über ig, so verringert sich der Widerstand der Röhre 2o, so daß über dem Außenwiderstand 25, der in der gemeinsamen Gitterleitung der Endstufen 7 und 8 liegt, eine Spannung entsteht, die die Spannung über Widerstand 5 und 6 kompensiert. Damit läßt sich die Höhe des Erregerstromes unabhängig von der Höhe der Differenz Drehzahl-Ist-#vert-Soll,vvert regeln. Die Größe von JM3 (Fig.2) läßt sich danach durch entsprechende Einstellung der Widerstände 16 und ig festlegen. Diese Konstanterregerstromregelung soll in eine Konstantankerspannungsregelung übergehen, sobald ein bestimmter Maximalwert der Ankerspannung erreicht ist. Das wird im Sinne der Erfindung mit folgender Anordnung vorgenommen. Die Ankerspannung wird, um potentialmäßig unabhängig zu sein, über den Gleichspannungswandler i, Zwischenwandler 22 und Gleichrichter 23 in eine von ihrer Richtung unabhängige Gleichspannung umgewandelt. Übersteigt diese den Wert der Spannung vom Gleichrichter 5, so wird der Strom im Widerstand 16 hiervon bestimmt. Damit regelt die Röhre 2o dann auf Konstanz der Ankerspannung, deren Höhe sich mit dem veränderlichen Widerstand 24 einstellen läßt. An Stelle des Zwischenwandlers 22 und Elektronenröhrengleichrichters 23 kann auch eine Ohmsche Bürde 43 mit einem Trockengleichrichter 44 verwendet werden (v g1. Fig. 4), so daß sich die Höhe der zu begrenzenden Ankerspannung auch mit der Bürde einstellen läßt. Die Stabilisierung der Regelung auf Konstanterregerstrom bzw. -ankerspannung wird mit einer Rückführung an der Röhre 2o vorgenommen, die aus den Widerständen 45 und 46 und Kondensator 47 besteht. Der Kondensator 26 soll kapazitive Störspannungen ableiten.
Zur Ankerstromregelung dient die Röhre 27. Ihr Gitter wird mit dem polarisierten Relais z8, das an dem Nebenwiderstand 29 im Erregerkreis liegt, entsprechend dem Regelsinn an Widerstand 5 oder 6 gelegt. Ihr Außenwiderstand 31 liegt im Gitterkreis der Regelröhre 32, die den Ankerstrom je nach dem vorgegebenen Sollwert einregelt. Zu diesem Zwecke wird der Ankerstrom über Wandler 33, Zwischenwandler 34 und Gleichrichter 35 in eine proportionale Spannung über Widerstand 36 nach Glättung mittels Widerstand 37 und Kondensator 38 umgewandelt, die sowohl mit der konstanten Spannung 39 und der veränderlichen 31 verglichen wird. Der Außenwiderstand q.o liegt im Gitterkreis des Steuergerätes 41 des Hauptstromrichters q.2, der den Anker speist. Bei einer solchen Anordnung kann der Ankerstrom je nach der Abweichung der Drehzahl vom Sollwert verändert werden, während gleichzeitig der Erregerstrom bzw. die Ankerspannung konstant gehalten wird. Damit ist immer das größtmögliche Drehmoment vorhanden und der Leistungsfaktor und Wirkungsgrad günstig.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung für Gleichstrommotoren, die im Ankerkreis über eine Gruppe von gesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken und im Feldkreis zwecks Umkehr der Drehrichtung über zwei Gruppen gesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeist werden, wobei der Feldstrom vermindert wird, wenn die Ankerspannung einen Größtwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerspannung über einen Gleichspannungswandler und einen Gleichrichter in eine von der Richtung der Ankerspannung unabhängige Gleichspannung umgewandelt wird, die mit einer dem Erregerstrom proportionalen und über einen Gleichstromwandler mit Gleichrichter erhaltenen Gleichspannung verglichen wird.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzspannung dem Gitterkreis einer Elektronenröhre zugeführt wird.
3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der zu begrenzenden Ankerspannung durch einen veränderlichen Widerstand in Reihe mit der Primärwicklung des Gleichspannungswandlers eingestellt wird. q.. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der zu begrenzenden Ankerspannung durch die Bürde des Gleichspannungswandlers eingestellt wird.