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Verfahren und Anordnung zur Regelung von Gleichstrommotoren Bei Anürdnungen
zur Regelung von Gleichstrommotoren, die im Anker- und Feldkreis über gittergesteuerte
Gleichrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist werden, wird gewöhnlich das Gitter
des Ankergleichrichters voneinem Ankerregler und das Gitter des Feldgleichrichters
von einem Feldregler gesteuert. Der Vorgang ist hierbei so, daß die Regelung der
Ankersplannung von dem Ankerregler durch Aussteuerung des Ankergleichrichters zu
höherer oder niederer Spannung erfolgt, je
nachdem, ob der Sollwert steigt
oder fällt. In ähnlicher Weise erfolgt aucli die Regelung des Erregerstromes vom
Feldregler durch Aussteuerung des Feldgleichrichters.
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Derartige Regelanordnungen, bei denen der Regelwert auf die Anker-
und Feldregelung getrennt einwirkt, haben jedech den Nachteil, daß bei genügend
großer Last der Ankerstrom. übler den zulässigen Höchststrom hinaus anwächst und
demzufolge das überschreiten dieses Höchststromes zu einer Beschädigung des Gleichstro-mmotors
führen kann. Wird in der Regelanlage ein überl schalter verwendet, dann kommt bei
dessen Ansprechen der Motor zum Stillstand, was ebenfalls als lästig empfunden wird
und in vielen Fällen sogar untragbar ist.
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Man hat wohl diesen übelstand bei Regelanordnungen von über Gleichrichter
gespeisten Gleichstrommotofen dadurch zu beseitigen versucht, daß durch eine Begrenzungseinrichtung
der Anker,strom auf einen bestimmten Wert begrenzt wird. Aber auch hiermit wird
der beabsichtigte Zweck nicht erreicht. Bei Betrieb im Feldschwächbereich tritt
bei fortschreitender Feldschwächung des Motors nämlich ein Zustand auf, wo das aus
dem Produkt von Ankerstrom und Feldstärke
gebildete Drehmoment wieder
abnimmt und kleiner als das Lastinoment wird. Wenn auch durch die Verwendung einer
Ankerstrom:biegrenzungseinrichtung eine Vexbessexung der Wirkungsweise der Regelanurdnung
erreicht wurde, so hat sie doch auch grundsätzlich den gleichen Nachteil wie eine
Regelanordnuing ohne Strombegrenz:ung. Der Gleichstroimnotor kommt daher auch hier
bei einer bestimmten Verminderung des Erregerfeldes und entsprechend hohex Belastung
zum Stillstand.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zux Regelung von Gleichstrommotoren,
die im Anker- und Feldkreis über gittergesteuerte GleichricUter aus einem Wechselstromnetz
gespeist und über deren Gitter von emern Anker- bzw. Feldregler sowie von Begrenzungseinrichtungen
gesteuert werden. Gemäß der Erfindung steuern die Begrenzungseinrichtungen. die
Gitter der beiden Gleichrichtex derart, daß der Strom des Ankerkreises auf einen
einstellbaren Höchstwert und die Feldschwächung auf einen je nach Belastung
verschiedenen Mindestwert begrenzt werden. Dias Gitter des Ankergleichrichters kann'in
Abhängigkeit von einem Ankerstrom- und Ankerspannungsgrenzwert und das Gitter des
Feldgleichrichters in Abhängigkeit von dem Ankerspannungs- -und einem Erreigerstromgrenzwert
beeinflußt werden. Das Gitter des Feldgleichrichters wird hierbei derart gesteuert,
daß die Feldschwächung und damit die Direhzahlerhöhung auf einen Wert begrenzt wird,
der verhindert, daß bei Betrieb im Feldschwächbereich die Felclscl-lwächung so weit
fortschreiten kann, daß die mit zunehmender Feldschwächung ebenfalls zunehmende
Drehzahl und Belastung in einen Arbeitsbereich fähren würde, in dem der Motor apkerstrommäßig
überlastet ist und wegen der danneinsetzenden Ankerstrombiegrenzimg, nicht mehr
in der Lage ist, das verlangte Drehmonient abzugeben und infolgedessen zum Stillstand
käme.
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Bei einer Regelanordnung zur Ausführung des Verfahrens kann der Ankerregler
mit einem Soll-und IstwertgebeT# einer Ankerstrom- und Ankerspaxinungsbegrenzungseinrichtung
und der Mdregler mit einer Erregerstrom- und; der Ankerspgnnungsbe,grenzungseinrichtung
ve«bunden sein. Die Ankei"strom- und Erregerstrombegrenzungseinrichtung sind ag
je einen Stromwandler des zugehörigen Stromkreis-es angeschlossen.
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Die Regelanordnung der verschiedenen RegelgeTäte ist also nach dem
erfindungsgemäßen Verfa,hren so getroffen, daß die auf das Gitter des Ankergleichrichters
einwirkende Regelgröße von dem Soll- bzw. Istwert, dem Anke-rstrom- und dem Ankerspa;nnungsgrenzwert
und die auf das Gitter des Feldgleichrichters einwirkende Regelgröße von einem Erregerstrom-
-und dem» Ankersp,aunungsgrenzwert beeinflußt werden. Hierbei wirkt die Regelgröße
des Ankerstrombegrenzers auf den Ankerregler ein, sobalÜ der Ankerstrom den eingestellten
Höchstwert erreicht lig, der meist das Dreifache des Neimwertes- beträgt. Der Ankerspannungsbegrenzer
liefert eine Regelgröße, sobald die Ankerspamiung ihren Grenzwert, nämlich die Ankernennspannung,
überschritten hat. Die sich dami jeweils einstellenden Regelgrößen sind proportional
dem Überschuß. Die Erregerstrombegrenzung begrenzt den Erregerstroni bei dem
je-
weils eingestellten Grenzwert.
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Das wesentliche Kennzeichen des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt
also darin, daß erstens durch die Ankerstrom- und Ankerspgimungsbegrenzung die Belaßtung
des Gleichstrommotors nur bis zu einer bestimmten Höchstlast erfolgen kami und zweite'nis
durch die Verkettung von auf die Regelgröße des Feldreglerseinwirkende AnkerspAnnungsbegrenzung
und Erregerstrombegrenzung die Feldschwächung nur einen Wert erreichen kann, bei
dem der Motor sich nicht mehr weiterbeschleunigen kann. Während also bei den
be-
kannten Regelanordnungen die Regelung des Anker-und Feldkreises von den
Reglern getrennt, also unabhängig voneinander 'erfolgt, was zu einer Beschädigmng
oder zum Stillstand das Motors führt, wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine
Art verkiettete Regelung zwischen Anker- und Feldkreis vorgenommen, ee einen Stillstand
des Motors bei Höchstlast verhigdert.
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An Hand der Zeichnung, in der schematisch ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, sollen die charakteristischen
Merlanale der Erfindung noch näher erläutert werden.
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Der Ankerstromkreis i des Motors --, der über einen Gleichrichtertransf
orrnator 4 von einem Wechselstromnetz 5 gespeist wird, enthält ein-en Ankergleichrichter
6 mit einem Steuergitter 7 und den Anker 8. Der Erregerkreis
9, der ebenfalls über einen Gleichrichtertransformator i i von dem Wechselstromnetz
5 gespeist wird, weist einen Feldgleichrichter 12 mit einem Steuergitter
13 und die Feldwicklung 14 auf.
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Der unter dein Einfluß des Soll- und Istwertes stehendie Ankerrl(#gIer
15 ist auf der Eingangsseite einerseits mit einer an den Stromwandler
3 angeschlossenen Ankerstrombegrenzungseinrichtung 16 und andererseits miteiner
an den Motoranker 8 angeschlossenen Ankerspannungshegrenzungseinrichtung
17 und auf der Ausgangsseite über ein Gittersteuergerät 18 mit dem
Steuergitter 7 des Ankergleichrichters 6 verbunden.
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Der Feldregler ic) ist auf der Eingangsseite mit einer an den Stromwandler
io und an die Ankerspann-ungsbegrenzungseinri#chtung 17 angeschlosse-' nen
Erregerstrombegrenzungseinrichtung --o und auf der Ausgangsseite über ein Gittersteuergerät
21 mit dem Steuergitter 13 des Feldgleichrichters 12 verbunden.
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Bei übereinstimmung der Betriebsgrößen des Gleichstrommotors 2 mit
dem eingestellten Sollwert läuft der Gleichstrommotor 2 bei einer diesem zugeordneten
Drehzahl. Sobald jedoch ein Sollwert eingestellt wird, der eine Erhöhung der Drehzahl
verlangt, dann erfolgt vorerst eine Zunahme der Ankerspannung bis zum Grenzwert
und schließlich ein überschreiten dieses Grenzwertes. Der Ankerregler 15
wird daraufhin von der Ankerspannungsbegrenzungseinrichtung
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so beeinflußt, daß deren Regelgröße !einer Zunahme der Ankerspannung entgegenwirkt.
Der Einfluß ist hierbei jedoch so, daß die Zunahme der Ankerspannung nur geschwächt
wird. Die verbleibende restliche nur ganz geringe Zunabme steuert über die Ankerspannungsbegrenzungseinrichtung
17 die Erregerstrombegrenzungseinrichtung 2o derart, daß sie bei kleinerem Erregerstroni
zu arbeiten beginnt als vorher. Die sich hieraus ergebende Regelgröße des Erregerstrombegrenzers
2o bewirkt über den Feldregler ig, das Gittersteuergerät 2 1 und das Steuergitter
3 1 eine analoge Verminderung der Aussteuerung des Feldgleichrichters 12.
In dem Erreg erstromkreis 9
wird dann ein Strom fließen, der proportional,
der verminderten Aussteuerung des Feldgleichrichters 12 ist. Die dadurch eintretende
Feldschwächung bewirkt eine entsprechende Drehzahlerhöhung.
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Wird der Ankerregler 15 vom Geber im Sinne einer noch weiteren
Erhöhung der Drehzahl bleeinflußt, dann spielt sich wiederum der gleiche Vorgang
wie vorher beschrieben ab. Der Ankerstrom nimmt demzufolge noch, weiter zu und erreicht
schließlich seinen Grenzwert, bei dem die Ankerstrombegrenzung einsetzt. Durch die
gemeinsame Einwirkung der Regelgrößen des Ankerstrombegrenzers 16 und des Ankerspannungsbegrenzers17
auf den Ankerregleri5 kann die Ankerspiannung nicht mehr weiter zunehmen. Infolgedessen
kann auch kein weiterer Impuls auf den, Erregerstromhegrenzer20 einwirken und sein
Schwellwert niclit weiter absinken. Demzufolge wird auch durch den Feldregler ig
die Aussteaerung des Feldgleichrichters nicht noch weiter vermindert. Es hat sich
dann ein stabil-er Zustand eingesteRt.
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Der Regelvorgang :spielt sich also derart ab, daß die automatische
Feldschwächung unmittelbar durch den Ankerspannungsbegrenzer 17 eingeleitet
und mittelbar durch den Ankerstromb eggrenzer 16
beendet wird. Demzufolge
schreitet die Feldschwächung nur so weit fort, bis sich der Anker 8
des Motors
2 infolge der Ankerstrombegrenzung nicht mehr weiterbeschleunigen kann. In diesem
Zustand ist das D.rehmoinent gleich dem höchstzulässigen Lastmoment geworden. Die
dabei erreichte Drehzahl ist nun zwangläufig kleiner als die Höchstdrehzahl, auch
dann, wenn der Sollwertgeber die Höchs:tdrehzahl verlangt. Auf diese Weise kann
der Gleich#strommotor nicht in unzulässiger Weise belastet werden. Diese Belastungsbegrenzung
läßt demnach nur ein Hochlaufen des Motors bis zur Vollast zu, wobei der Gleichstrommotor
bei diesem Lastwert weiterläuft. Ein Stillstand oder gar eine Beschädigung des Motors
wird auf diese Weise verhindert.
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Die beschriebene Vorrichtung stellt nur ein Beispiel einer Ausführungsform
des Erfindungsgedankens dar. Die Schaltung der Regel- und Steuergeräte untereinander
kann auch in einer anderen Weise getroffen werden. Wesentlich ist hierbei nur immer,
daß die Begrenzungseinrichtungen in der durch die Erfindung gekennzeichneten Art
miteinander arbeiten, daß also der Strom des Ankerkreises auf einen einstellbaren
Höchstwert und die Feldschwächung auf einen je nach der Bela,stun,g verschiedenen
Mindestwert begrenzt werden.