DE922892C

DE922892C - Braking method for a work motor that is fed by a Leonard converter in series with a direct current network

Info

Publication number: DE922892C
Application number: DEB21688A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Ellinger
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1952-08-21
Filing date: 1952-08-21
Publication date: 1955-01-27

Description

Bremsverfahren für einen Arbeitsmotor, der durch einen Leonardumformer in Reihe mit einem Gleichstromnetz gespeist wird Derbekannte Leonardantrieb für größere Arbeitsmotoren, derenDrehzahl in weitenGrenzen geregelt werden muß, wird in den Fällen, in denen außer dem speisenden Drehstromnetz auch noch ein Gleichstromnetz zur Verfügung steht, häufig in der Weise abgewandelt, daß der Leonardgenerator für den einfachen und der Arbeitsmotor für den doppelten Betrag der Spannung des Gleichstromnetzes ausgelegt wird und daß dabei der Leonardgenerator mit dem Gleichstromnetz in Reihe geschaltet wird. Durch Zu- und Gegenerregung läßt sich dabei die dem Arbeitsmotor zugeführte Summenspannung von Null bis zur doppelten Netzspannung regeln. Diese Betriebsart bietet den Vorteil, daß der Leonardumformer nur für die Hälfte der Leistung des Arbeitsmotors zu bemessen ist, da die andere Hälfte der Leistung bei voller Drehzahl direkt aus dem Gleichstromnetz entnommen wird. Anschaffungskosten und Wirkungsgrad des Antriebs -,verden dadurch günstig beeinflußt.Braking method for a working motor that is driven by a Leonard converter The well-known Leonard drive is fed in series with a direct current network larger working motors, the speed of which must be regulated within wide limits in those cases in which, in addition to the feeding three-phase network, there is also a direct current network is available, often modified in such a way that the Leonard generator for the single motor and the working motor for double the voltage of the direct current network is designed and that the Leonard generator is in series with the direct current network is switched. By excitation and counter-excitation, the working motor can be Regulate the total voltage supplied from zero to twice the mains voltage. These Operating mode has the advantage that the Leonard converter only covers half the power of the work engine is to be measured, since the other half of the power at full Speed is taken directly from the direct current network. Acquisition costs and efficiency of the drive -, this has a favorable effect.

Die Betriebsweise gestaltet sich beim Arbeiten wie beim Bremsen ganz ähnlich wie bei einem normalen Leonardumformer. Beim Bremsen wird die in dem Arbeitsmotor gespeicherte kinetische Energie zum Teil an das Gleichstromnetz, zum Teil über den Umformer an das Drehstromnetz zurückgegeben. Schwierigkeiten können bei dieser Arbeitsweise dann auftreten, wenn das Gleichstromnetz durch Gleichrichter gespeist wird und wenn mit der Möglichkeit gerechnet werden muß, daß dem Gleichstromnetz zeitweilig keine wesentliche anderweitige Leistung entnommen wird. Da die Gleichrichter selbst, keine Energie in ihr speisendes Drehstromnetz zurückliefern können, ist in solchem Fall das Gleichstromnetz nicht in der Lage, die beim Bremsen frei werdende Energie aufzunehmen.The mode of operation is entirely different when working and braking similar to a normal Leonard converter. When braking, the in the work engine stored kinetic energy partly to the direct current network, partly via the Converter returned to the three-phase network. Difficulties can in this mode of operation then occur when the direct current network through rectifier is fed and if the possibility must be expected that the direct current network temporarily no other significant service is withdrawn. As the rectifier itself, cannot deliver any energy back into their feeding three-phase network in such a case the direct current network will not be able to use the braking force Absorb energy.

Besonders unangenehm wirkt sich dies aus, wenn in solchem Zeitpunkt infolge irgendeiner Störung imArbeitsprozeß eineSchnellbremsung desArbeitsmotors notwendig wird, die durch einen gewöhnlich eigens hierfür vorgesehenen Notdruckknopf ausgelöst wird. Kann in solchem Fall das Gleichstromnetz nicht oder nur in geringem Umfang Leistung aufnehmen, so bleibt die Bremswirkung aus, außerdem steigt die Spannung im Gleichstromnetz sehr stark, unter Umständen auf ein Vielfaches des Normalwertes, an.This is particularly unpleasant when at such a time an emergency braking of the work engine as a result of some disturbance in the work process is necessary, which is usually provided by an emergency push button is triggered. In such a case, the direct current network cannot or only to a limited extent If you consume a large amount of power, there is no braking effect, and the voltage also rises very strong in the direct current network, under certain circumstances to a multiple of the normal value, at.

Das Eintreten eines solchen Zustandes muß also unbedingt vermieden werden.The occurrence of such a situation must therefore be avoided at all costs will.

In solchen Fällen war man bisher gezwungen, wenn man nicht überhaupt auf den Vorteil der Zu-und Gegenerregung des Leonardgenerators verzichten wollte, mit Widerstandsbremsung zu arbeiten. Die Widerstandsbremsung hat aber den Nachteil, daß ihre Wirkung mit der Abnahme der Motorspannung stark zurückgeht, so daß auch bei Anwendung vermehrter Bremsstufen ein störendes Nachlaufen des Arbeitsmotors eintritt, das Zeitverlust und eventuell vermehrten Arbeitsausschuß mit sich bringt.In such cases one was previously forced, if not at all wanted to forego the advantage of the supply and counter excitation of the Leonard generator, to work with dynamic braking. Resistance braking has the disadvantage that their effect decreases sharply with the decrease in the motor voltage, so that too when using increased braking levels, the working motor continues to run occurs, which entails loss of time and possibly increased working committee.

Man könnte auch das Gleichstromnetz durch Einschaltung eines entsprechenden Belastungswiderstandes zur Aufnahme der Bremsenergie befähigen. Ein solcher Belastungswiderstand müßte während des ganzen Bremsvorganges eingeschaltet. sein. Er wird daher verhältnismäßig groß und teuer ausfallen. Außerdem verursacht er beträchtliche Verluste.One could also use the direct current network by switching on a corresponding Enable the load resistor to absorb the braking energy. Such a load resistance would have to be switched on during the entire braking process. be. It therefore becomes proportionate turn out to be large and expensive. It also causes considerable losses.

Die Erfindung bezweckt bei Antrieben der fraglichen Art eine Verbesserung der Bremsung, besonders im kritischen unteren Drehzahlbereich durch Kombination der Widerstandsbremsung mit -der Bremsung unter Energierücklieferung an das Netz.The invention aims to improve drives of the type in question braking, especially in the critical lower speed range through combination Resistance braking with braking with energy being returned to the network.

Die Anordnung eines Leonardantriebs mit Zu-und Gegenerregung und' Mitverwendung eines Gleichstromnetzes von z. B. 22o V Spannung ist in der Fig. i dargestellt.The arrangement of a Leonard drive with supply and counter excitation and ' Use of a direct current network of z. B. 22o V voltage is in Fig. I shown.

Der Drehstrommotor i treibt den Generator 2, der im Beispiel für 22o V bemessen ist -und- zusammen mit dem in Reihe geschalteten Gleichstromnetz den Motor 3 speist. Netz und Generator liefern zusammen eine von Null bis 44o V regelbare Gleichspannung für den Arbeitsmotor.The three-phase motor i drives the generator 2, which in the example is for 22o V is dimensioned -and- together with the series-connected direct current network Motor 3 feeds. The network and generator together provide a voltage that can be regulated from zero to 44oV DC voltage for the working motor.

Zum Anlassen des Motors 3 wird der Generator 2 zunächst durch den Umkehrmagnetregler 4 gegenerregt. Der Magnetregler steht dabei an der Stelle o. Nach Schließen des Schalters 5 erhält der Motor zunächst keine Spannung. Durch Verstellen des Magnetreglers im Sinne des Pfeiles wird dieGegen-Spannung des Generators kleiner und in der Stellung A des Reglers zu Null. Der Motor 3 läuft jetzt mit 22o V. Durch Weiterdrehen des Magnetreglers wird der Generator 2 im Sinne einer Zusatzspannung erregt. Ist der Magnetregler in der Stellung B angelangt, so beträgt die Zusatzspannung 22o V, der Motor läuft also mit 22o + 22o = 44o V.To start the engine 3, the generator 2 is first through the Reversing magnet controller 4 counter-excited. The magnetic regulator is at the point o. After closing switch 5, the motor initially receives no voltage. By adjusting of the magnetic regulator in the direction of the arrow, the counter-voltage of the generator is lower and in position A of the controller to zero. Motor 3 now runs at 22o V. Turning the magnetic regulator further, the generator 2 becomes an additional voltage excited. If the magnetic regulator has reached position B, the additional voltage is 22o V, so the motor runs at 22o + 22o = 44o V.

Wird nun zu einem schnellen Stillsetzen des Motors 3 der Magnetregler 4 in die Stellung o zurückgedreht, so wird die Summenspannung vom Netz und Generator kleiner als die Motorspannung. Der Motor ist also bestrebt, einen Rückstrom in das Netz und den Generator zu liefern.The solenoid controller is now used to stop motor 3 quickly 4 turned back to the o position, the total voltage from the mains and generator is used less than the motor voltage. So the motor tries to get a reverse current into the Supply network and the generator.

Ist nun aber annahmegemäß das durch Gleichrichter gespeiste Netz nicht imstande, einen solchen Rückstrom aufzunehmen, so bleibt einmal die Bremswirkung aus, der Motor läuft also mit nahezu unveränderter Drehzahl weiter, außerdem aber wird dem Gleichstromnetz eine Spannung aufgedrückt, die gleich der Summe der Spannungen vom Motor und Generator ist, im Höchstfall also 44o + 22o = 66o V beträgt.However, according to the assumption, the network fed by the rectifier is not able to absorb such a reverse current, the braking effect remains off, so the engine continues to run at almost unchanged speed, but also a voltage is applied to the direct current network which is equal to the sum of the voltages from the motor and generator, in the maximum case 44o + 22o = 66o V.

Noch höher kann diese Spannung werden, wenn der Motor 3 mit Feldschwächung betrieben wurde, da dann bei der Aufhebung der Feldschwächung während des Stillsetzungsvorganges seine Spannung noch über 44o V hinaus ansteigt.This voltage can be even higher if the motor 3 with field weakening was operated, since then when the field weakening is canceled during the shutdown process its voltage still rises above 44oV.

Zur Vermeidung solcher unzulässigen Spannungserhöhungen und zur Sicherstellung der Bremswirkung wird erfindungsgemäß der Motor zum Stillsetzen sofort durch Öffnen des Schalters 5 vom Gleichstromnetz getrennt und dann durch schrittweises Schließen der Schalter 7, 8 und 9 (Fig. 2) zunächst über die Widerstände 6 und dann direkt mit dem Generator 2 verbunden. Seine Energie wird dabei zum Teil in .den Widerständen 6 vernichtet, zum anderen Teil durch den Maschinensatz 2 und r in das Drehstromnetz zurückgeliefert.To avoid such inadmissible voltage increases and to ensure safety the braking effect is, according to the invention, the motor to shutdown immediately by opening of the switch 5 separated from the direct current network and then by gradually closing it the switches 7, 8 and 9 (Fig. 2) first via the resistors 6 and then directly connected to generator 2. Its energy is partly in the resistances 6 destroyed, on the other hand through the machine set 2 and r into the three-phase network returned.

Ist der Motor nach Schließen des Schalters 9 etwa bis zur Hälfte seiner vollen Drehzahl abgebremst, so wird der Magnetregler aus der Stellung B in die Stellung A zurückgedreht, wobei die Spannung der Maschine :2 bis auf Null abnimmt und der Motor weiter Energie in das Drehstromnetz zurückliefert, bis er zum Stillstand kommt.If the motor is braked to about half of its full speed after closing the switch 9, the magnetic controller is turned back from position B to position A , the voltage of the machine: 2 decreases to zero and the motor continues energy into the three-phase network returns until it comes to a standstill.

Zu einer noch schnelleren Bremsung während dieser zweiten Periode kann der Magnetregler auch über die Stellung A hinaus in Richtung auf die Stellung o zurückgedreht werden, so daß die Maschine 2 den Motor 3 liefert. Dabei ist nur darauf zu achten, daß der Bremsvorgang durch Enterregung der Maschine 2. oder durch Auftrennung des Bremsstromkreises unterbrochen wird, sobald der Motor 3 vollständig zum Stillstand gekommen ist, da er andernfalls im umgekehrten Drehsinne wieder anlaufen würde. Dies kann z. B. in bekannter Weise durch einen Drehrichtungsschalter bewirkt werden: Ganz ähnlich spielt sich der Vorgang ab, wenn der Motor 3 aus einer niedrigen Drehzahl heraus stillgesetzt werden soll, wobei der Magnetregler etwa in einer Stellung zwischen o und A steht. Auch in diesem Fall werden nach Öffnung des Schalters 5 die Schalter 7, 8 und 9 nacheinander geschlossen. Je nach dem gewünschten Grad der Bremsung kann dabei der Magnetregler bis zum Stillstand des Motors in seiner bisherigen Stellung bleiben oder auch in die Stellung A oder o gebracht werden.For even faster braking during this second period, the magnetic regulator can also be turned back beyond position A in the direction of position o so that machine 2 supplies motor 3. It is only necessary to ensure that the braking process is interrupted by de-energizing the machine 2. or by disconnecting the braking circuit as soon as the motor 3 has come to a complete standstill, otherwise it would start up again in the opposite direction. This can e.g. B. be effected in a known manner by a direction of rotation switch: The process takes place very similarly when the motor 3 is to be stopped from a low speed, the magnetic controller being in a position between o and A. In this case too, after the switch 5 has been opened, the switches 7, 8 and 9 are closed one after the other. Depending on the desired degree of braking, the magnetic controller can remain in its previous position until the motor comes to a standstill or it can also be moved to position A or o.

Erfindungsgemäß kann die Schaltungsanordnung für die Bremsung so eingerichtet werden, daß der Bremsvorgang durch einen einzigen Schalter, etwa einen Notdruckknopf, eingeleitet wird und dann selbsttätig abläuft. Dabei sind die in Frage kommenden Schalter durch Schütze zu ersetzen, und der Magnetregler ist mit einem geeigneten Antrieb, etwa einem regelbaren Motorantrieb, zu versehen. Der richtige zeitliche Ablauf der einzelnen Schalt- und Regelvorgänge wird dabei in an sich bekannter Weise durch Hilfsschütze, Zeitwerke, Stromwächter und ähnliches sichergestellt. Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt. Sie kann z. B. auch dann angewendet werden, wenn der Generator?-nicht durch einen Drehstrommotor, sondern durch irgendeine andere Kraftmaschine oder auch eine Transmission angetrieben wird, die eine Energierücklieferung gestattet.According to the invention, the circuit arrangement for braking can be set up in this way that the braking process by a single switch, such as an emergency button, is initiated and then runs automatically. Here are the ones in question Replace switches with contactors, and the solenoid controller is with a suitable one To provide drive, such as a controllable motor drive. The right time The sequence of the individual switching and control processes is carried out in a manner known per se ensured by contactor relays, timers, current monitors and the like. The application the invention is not limited to the example shown. You can z. B. can also be used if the generator is not powered by a three-phase motor, but driven by some other prime mover or a transmission that allows energy to be returned.

Die endgültige Enterregung des Generators 2 kann durch Zurückdrehen des Magnetreglers in die Stellung A erfolgen, sie kann aber auch z. B. durch einen sogenanntenMagnetfeldkurzschließer bewirkt werden. Wie schon erwähnt, kann die Erfindung auch dann angewandt werden, wenn der Motor 3 nicht nur durch Änderung der ihm zugeführten Spannung, sondern auch durch Regelung seines eigenen Magnetfeldes geregelt wird (Feldschwächung). Dabei kann der hierfür vorgesehene Widerstand mit dem Magnetregler 4 kombiniert oder auch von diesem getrennt sein.The final de-excitation of the generator 2 can be done by turning it back of the solenoid controller in position A, but it can also be done, for. B. by a so-called magnetic field short-circuiters. As already mentioned, the invention can also be applied when the motor 3 is not only changed by changing the one supplied to it Voltage, but also by regulating its own magnetic field (Field weakening). The resistor provided for this can be controlled with the magnetic regulator 4 can be combined or separated from it.

Das Kurzschließen der Bremswiderstände 6 kann in beliebiger Stufenzahl erfolgen. Auch kann die Verstellung des Magnetreglers 4 und eventuell des Feldschwächungswiderstandes gleichzeitig mit dem Kurzschließen der Bremswiderstände mit entsprechend abgestuften Geschwindigkeiten erfolgen.The braking resistors 6 can be short-circuited in any number of stages take place. The adjustment of the magnetic controller 4 and possibly the field weakening resistor can also be used simultaneously with the short-circuiting of the braking resistors with appropriately graded Speeds are made.

Die volle Spannung des Leonardgenerators braucht nicht unbedingt gleich der Spannung des Gleichstromnetzes zu sein, sondern kann auch größer oder kleiner als diese sein.The full voltage of the Leonard generator does not necessarily need immediately the voltage of the direct current network, but can also be larger or smaller be than this.

Die Erfindung wird mit Vorteil auch dann angewendet, wenn das Gleichstromnetz nicht nur durch Gleichrichter, sondern auch durch andere Stromerzeuger gespeist wird, deren Leistung aber nicht ausreicht, um die volle Bremsenergie des Arbeitsmotors aufzunehmen.The invention is also used to advantage when the direct current network Not only fed by rectifiers, but also by other power generators whose power is not sufficient to use the full braking energy of the working engine to record.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch angewendet werden, wenn nicht eine vollständige Stillsetzung des Arbeitsmotors, sondern nur eine erhebliche Verminderung seiner Drehzahl erreicht werden soll. Dabei können Schaltmittel vorgesehen werden, durch die der Bremsvorgang jederzeit willkürlich oder in Abhängigkeit von irgendeiner Regelgröße, z. B. bei Erreichung einer vorbestimmten Drehzahl, unterbrochen und der normale Betriebszustand wiederhergestellt wird.The method according to the invention can also be used, if not a complete shutdown of the work engine, but only a considerable reduction its speed is to be achieved. Switching means can be provided, by which the braking process at any time arbitrarily or depending on any Controlled variable, e.g. B. when reaching a predetermined speed, interrupted and normal operating condition is restored.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for electric braking controllable DC motors driven by a generator with positive and negative excitation, in particular a Leonard converter, in series with one fed mainly by rectifiers Direct current network are operated, characterized in that for braking the circuit of the motor and generator separated from the direct current network and initially over Resistors and then closed directly, with the excitation current regulated in this way is that from the initial operating speed of the engine down to the Standstill produces a powerful braking effect with partial energy recovery.

2. Circuit arrangement for performing the method according to claim i, characterized by switching and regulating devices of a known type, with the help of which the braking process runs automatically after being switched by a single switching means, e.g. B. an emergency push button, was initiated.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized by further switching means of a known type, through which the initiated braking process is arbitrary or interrupted depending on a controlled variable and the normal operating state can be restored.

4. Circuit arrangement according to claim ?, or 3, characterized by further switching means of a known type, through which the braking process is finally interrupted as soon as the working motor has come to a standstill.