DE942288C

DE942288C - Arrangement for the automatic start-up of a rectifier-fed, separately excited DC motor

Info

Publication number: DE942288C
Application number: DEP2490A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Mohr
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1949-04-06
Filing date: 1949-04-06
Publication date: 1956-05-03

Description

Anordnung zum automatischen Hochlauf eines gleichrichtergespeisten, fremderregten Gleichstrommotors Unter einer Steuerung nadle G. W. NI ü1 l e r wird eine solche verstanden, hei der die Verstellung der Öffnungspunkte der einzelnen Gleichriahteranoden durch Überlagerung einer phasenfesten Wechselspannung konstanter Größe mit einer gegebenenfalls aus mehreren Komponenten zusammengesetzten Gleie'hspannung veränderlicher Größe bewirkt wird. Bei einer Steuerung dieser Art ergibt sich die zusätzliche Aufgabe einer Umschaltung der Gitterkreise für den Anlaufvorgang. Betriebsmäßig wird dabei üblidherweise gefordert, daß die zur Einstellung der Betriebadrehzahll innerhalb dies Regelbereiches verwendeten Elemente für den Anlaufvorgang nicht verstellt und dieser außerdem automatisiert werden soll. Mit Hilfe eines Gleichstromwandlers läßt sich auch bei einer G. W. Müller-Steuerung bei entsprechender Auslegung eine Arnlaufschaatung aufbauen, bei der der Gleichrichter proportional dem vom Motor aufgenommenen Strom mehr oder minder stark gesperrt wird. Im Anlauf tritt dann ein hoher Anlaufstromstoß auf, der den Gleichrichter stark herunterregelt, un:d dieseAusregelung wird m,it zunehmender Drehzahl des Antriebsmotors und abnehmendem Strom immer kleiner, so daß das Gerät allmählich beinahe auf volle Gl,eichricJhterspannung -und beinahe auf volle Drehzahl des Motors hochläuft. Da beim Antrieb, der Dreihmomentbedarf mit der Drehzahl zunimmt, wird aber gerade bei hohen DrehzähIen ein gewisses Moment verlangt, und (der damit fließende Strom läßt die obere Spannungsgrenze des Gleichrichters damit die obere Drehzahlgrenze nicht voll erreichen.Arrangement for the automatic start-up of a rectifier-fed, separately excited DC motor under a control nadle G. W. NI ü1 l e r will understood as such, the adjustment of the opening points of the individual Constant current anodes by superimposing a phase-fixed alternating voltage Quantity with an equilibrium stress possibly composed of several components variable size is effected. With a control of this type, the result is additional task of switching the grid circles for the start-up process. Operational is usually required that the setting of the Betriebadrehzahll elements used within this control range are not adjusted for the start-up process and this should also be automated. With the help of a DC converter can also be used with a G. W. Müller control with an appropriate design Build up a circuit in which the rectifier is proportional to that of the motor The current drawn is blocked to a greater or lesser extent. Then occurs in the run-up high inrush current, which greatly downregulates the rectifier, and this regulation becomes smaller and smaller with increasing speed of the drive motor and decreasing current, so that the device gradually reaches almost full equilibrium voltage - and almost runs up to full speed of the motor. Since the drive, the three-torque requirement increases with speed, but becomes a certain amount especially at high speeds moment demands, and (the current flowing with it leaves the upper voltage limit of the rectifier so that the upper speed limit is not fully reached.

Die Erfindung betrifft eine günstigere Anordnung zum automatischen Hochlauf eines gleichrichtergespeisten, fremnderregben Gleichstrommotors unter Verwendung einer Steuerung nach G. W. M ü 11 er. Erfindungsgemäß wird die an dem Motor auftretende Spannung oder ein Teil davon durch einen Gleidhspannungswandler unter Polaritätsumkehr in positivem Sinn in die Gleichrichtersteuerkrei.se eingefügt, wobei die letzteren so aufgebaut sind, .daß bei Einfügung der Spannung Null der Gleichrichter gerade voll gesperrt ist.The invention relates to a more favorable arrangement for automatic Run-up of a rectified, externally excited DC motor using a control according to G. W. M ü 11 er. According to the invention, the occurs on the engine Voltage or part of it through a voltage converter with polarity reversal inserted in the rectifier control circuits in a positive sense, the latter are constructed in such a way that when the voltage zero is inserted, the rectifier is straight is fully blocked.

Es wird also eine Steuerung vorgesehen, ,die von dem heruntergeregelten Gleichrichter, d. h. von der Gleichspannung Null, ausgeht und dem Gleichrichter automatisch immer eine Spannung vorschreibt, ,die .der Spannung an den Klemmen der Maschine entspricht. Diese Anordnung ist aber schaltungstechnisch nicht ohne weiteres möglich, d'a die am- Verbraucher des Gleichri hters auftretende Spannung zur Kafdhode der Gefäße in negativer Richtung liegt und daher den Gleichrichter in der G. W. Müller-Schaltung nur herunterzuregeln im Stande isst, nicht aber :ihn mit zunehmender Spannung auch zunehmend frei geben kann. Zur Erzielung einer Polaritätsum#k ehr wird die Spannung am Motor von einem Gleirahspannungswandler abgegriffen, und dessen Sekundärspannung wird nach Gleichrichtung mit umgekehrter Polarität in die Gitterkreise des Gleichr;ichters eingefügt. Die Verwendung deis: Gleichspannungswandlers hat bei einer von der G. W. Müller-Stewerung abweichenden Verstellung der Gitteraussteuerung den großen Vorteil, daß sie auch bei kleinen Ausgangsspannungen des Gleichrichters eine Anpassung an einen relativ hochoh:migen Kreis, z. B. bei der Magnetisierung vaa1 Drosselspulen, erlaubt. Auch die Tatsache, daß dieser Kreis dann potentialmäßig frei von der Hauptspannung des Gleichrichters ;ist, ergibt erhebliche Vorteile. Schließlich kann die Größe der am Gleichspannungswandler abgegriffenen Spannung durch die Verstellung seiner Bürde leicht beeinflußt werden, ohne d'aß die auf der Primärseite aufgenommenen Ströme (wirkliche Gleichströme) dadurch in irgendeiner Form beeinflußt werden.So there is a control provided, that of the downregulated Rectifier, d. H. from the DC voltage zero, and the rectifier automatically always prescribes a voltage that corresponds to the voltage at the terminals of the Machine corresponds. In terms of circuitry, however, this arrangement is not straightforward possible, d'a the voltage to the cable that occurs at the consumer of the match of the vessels is in the negative direction and therefore the rectifier in the G. W. Müller circuit is only able to downregulate eats, but not: it with increasing Tension can also be increasingly free. To achieve a polarity reversal the voltage at the motor is tapped from a series voltage converter, and its Secondary voltage is after rectification with reverse polarity in the grid circles of the rectifier inserted. The use of deis: DC-DC converter has in the case of an adjustment of the grille control that deviates from G. W. Müller-Stewerung the great advantage that they can be used even with low output voltages from the rectifier an adaptation to a relatively hochoh: migen circle, z. B. in magnetization vaa1 choke coils, allowed. Also the fact that this circle is then in terms of potential is free from the main voltage of the rectifier; gives considerable advantages. Finally, the size of the voltage tapped at the DC voltage converter be easily influenced by the adjustment of his burden, without that on the Currents absorbed (real direct currents) thereby in any primary side Shape can be influenced.

Wird ein Motorantrieb mit einer Steuerung dieser Art ausgerüstet, dann ist der Gleichrichter zu Anfang des Anlaufvorganges gesperrt, und der Motor bleibt in Ruhe, da an ihm kenne Spannung auftritt. Erfindungsgemäß gibt man zum Anlauf noch eine zusätzliche Vorgabespannung in den Gitterkreis, die einem gewünschten Drehzahlsollwert entspricht und Odem Gleichrichter eine Ausgangsspannung erteilt, die z. B. im Stillstand- des Motors gerade den gewünschten Anlaufstrom zur Folge hat. Dann läuft die Anordnung unter Konstanthafltung dieses Stromes hoch, ohne Rücksicht zu nehmen, welches zusätzliche Moment durchVergrößerung der Laufwiderstände der angetriebenen Maschine von dem Motor verlangt wird. Der Gleichrichter wird immer so geregelt, daß seine Spannung um einen gewissen Betrag über der Motorspannung bleibt, und je nach dem vom Motor verlangten Moment bleibt dessen EMK hinter seiner Klemmenspannung entsprechend zurück. Eine solche Lösung birgt die große Gefahr in sich, daß das zunehmende Belastungsmoment besonders im oberen Bereich zu .einem unerwünscht großen Anwachsen des Stromes führt, oder daß man umgekehrt für die Antriebsdrehzahlen nur eine kleine Vorgabespannung anlegen darf, damit eben 1m oberen Bereich die Motorströme nicht zu hoch wachsen. Dieser Schwierigkeit kann nun erfindungsgemäß dadurch begegnet werden, daß man außer den beiden Komponenten der mit dem Gleichspannungswandler übertragenen Spannung und der kleinen Vorgabespannung noch in entgegengesetzter Richtung eine Stromkomponente einfügt (z. B. mit einem Gleichstromwandler). Im Verfahren nach G. W. M ü 11 e r braucht aber gegebenenfalls die letztere Komponente nun, wenigstens für den Anlauf, nicht von einem Stromwandler abgenommen zu werden, da man unter Zwischenschaltung eines kleinen Widerstandes zwischen der Kathode der Entladungsgefäße und dem Anker des Motors ohne weiteres dieseKomponenten größen-und richtungsgemäß aus .dem Hauptstromkreis abgreirfen kann. Natürlich ist ein Gleichstromwandler für die Aufgabe besser geeignet, einmal wegen der Potentialfreiheit, das andere Mal, weil sein Spannungsabfall in der .Gleicihstromleitung wesentlich kleiner für die erzielbare Ausgangsspannung sein kann. In der so beschriebenen Anordnung wird die Vorgabespannung so groß gemacht, daß sie über den entgegengesetzt geschalteten Stromeünfluß ,hinaus, die Gleichriehterspannung etwas höher hält als die erzeugte Spannung am Verbraucher. Der Hochlauf vollzieht sich, wie oben- beschrieben. Wächst der Motorstrom zu stark an, dann Fetzt er die Vorgabespannung gegenüber der Spannung an der Maschine etwas herunter, so. daß ein übermäßiges Ansteigen _ des Ankerstromes mit zunehmender Drehzahl vermieden wird.If a motor drive is equipped with a control of this type, then the rectifier and the motor are blocked at the beginning of the start-up process remains in peace, as there is a known tension in him. According to the invention, one gives to Start an additional default voltage in the grid circle that you want Corresponds to the speed setpoint and the rectifier provides an output voltage, the z. B. when the motor is at a standstill, this results in the desired starting current Has. Then the arrangement runs up while maintaining this current constant, regardless of the situation to take what additional moment by increasing the running resistance of the driven machine is required by the engine. The rectifier always will regulated so that its voltage is a certain amount above the motor voltage remains, and depending on the torque demanded by the motor, its EMF remains behind its own Terminal voltage back accordingly. Such a solution harbors great danger that the increasing load torque, especially in the upper range, to .einem undesirably large increase in the current leads, or vice versa for the drive speeds Only apply a small default voltage so that the motor currents are just 1m in the upper area don't grow too tall. This difficulty can now be countered according to the invention be that apart from the two components, the one with the DC / DC converter transmitted voltage and the small default voltage still in opposite directions Direction inserts a current component (e.g. with a DC / DC converter). In the process however, according to G. W. Mü11e r, the latter component may need at least for the start, not to be removed by a current transformer, since one is under Interposition of a small resistor between the cathode of the discharge vessels and the armature of the motor readily these components according to size and direction can be tapped from the main circuit. Of course, a DC converter is for the task better suited, once because of the freedom of potential, the other time, because its voltage drop in the .Gleicihstromleitung is much smaller for the achievable output voltage can be. In the arrangement thus described, the Preset voltage made so high that it can flow over the oppositely switched current , in addition, keeps the synchronizer voltage slightly higher than the voltage generated at Consumer. The run-up takes place as described above. The motor current grows too strong, then it shreds the default voltage compared to the voltage on the machine something down, so. that an excessive increase _ of the armature current with increasing Speed is avoided.

Zum Übergang auf eine Betriebsschaltung, z,. B. eine Drehzahlregellschaltung, genügt es, zwischen die (die Gleichridhterausstenerungbestimmende resultierende Spannung und die für die Drehzahlvorgabe im Rege-libetrieb eingestellte Steuerspannung ein Vergleichsrelais zu schalten, das bei Erreichen der Gleichheit beider oder kurz vorher anspricht und die Steuerkreise auf die für den Betrieb erforderliche Schaltung umlegt. Dieses Vergleichsrelais ist so geschaltet, daß es für den Übergang zwischen Anlauf- und Regelschaltung 'bei plötzlicher Erhöhung der Drehzahlvorgabespannung für die Regelschaltung automatisch die Steuerung auf Anlaufsbe,llung bis zum Erreichen des neuen Drehzahlwertes umschaltet.. Ferner wird bei der Verwendungeiner Feldich wächungsstufe für einen höher liegenden Drehzahlbereich die Feldschwächung auto#lati,sdh mit einer Rückumschaltung des Vergleich isrelais auf die Anlaufstellung gekuppelt. Anordnungen, bei denen mit einer plötzlichen Einstellung wesentlich kleinere Dre'hza'hlen auftreten können bzw. sollen, erhalten ein dem oben:genannten Verglei"dhs,rela,is entsprechendes zweites Meßrelais, welches den Motor vom Gleichrichter ab-und auf Bremswiderstände aufschaltet, bis seine Spannung auf den der neuen Drehzahl entsprechenden Nennwert abgeklungen ist.To transition to an operating circuit, e.g. B. a speed control circuit, it is sufficient to distinguish between the resulting Voltage and the control voltage set for the speed specification in regular operation to switch a comparison relay that when both or briefly are equal responds beforehand and the control circuits to the circuit required for operation kills. This comparison relay is switched so that it is used for the transition between Start-up and control circuit in the event of a sudden increase in the specified speed voltage for the control circuit, the control automatically switches to start-up charging until it is reached of the new speed value. Furthermore, when using a Feldich the field weakening auto # lati, sdh coupled with a switchover of the comparison relay to the start-up position. Arrangements, essential for those with a sudden attitude Smaller numbers of revolutions can or should occur, receive one of the above: mentioned Compare dhs, rela, is corresponding second measuring relay, which drives the motor from the rectifier switches off and on braking resistors until its voltage equals that of the new speed corresponding nominal value has declined.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for the automatic start-up of a rectifier-fed, separately excited DC motor using a control according to G. W. Mülle r, characterized in that firstly the voltage occurring at the motor or part of it through a DC voltage converter with polarity reversal in positive Sense is inserted as additional voltage in the rectifier control circuits and that d.the latter are constructed in such a way that when the voltage zero is inserted the rectifier is just fully blocked, and secondly, an adjustable, desired one to start up The corresponding preset voltage is inserted into the grid circles, which is to be selected so high that the current in the armature winding at a standstill of the motor that is required for start-up.

2. Arrangement according to claim i, d adureh marked that over default and DC voltage converter voltage 'addition a current-dependent component is inserted into the grid circles representing the value the default voltage is reduced when the machine current increases, so that an excessive Increase in power consumption, e.g. B. at higher speeds or when unexpected occurrences Braking torques at the ': NZotorwel.le, is prevented.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the same voltage component using the DC / DC converter, for adaptation to the control loops of an arbitrarily structured Grid control device, e.g. B. in the Vormnagnetisunigswicdung sätti, gable Throttles or in the winding of a solenoid that adjusts a rotary control, is inserted. `q.

Arrangement according to claims i to 3, characterized in that for the transition from start-up to the operating state, the one inserted in the grid circles Voltage as the sum of several voltages is compared with the voltage value that z. B. is set for a speed control position as a speed specification, and that when the equality of the two is reached, the grid circles correspondingly to the operating position can be switched automatically.

5. Arrangement according to claim i to q., Characterized gelc: indicates, that .the comparison relay for the transition between start-up and control circuit at sudden increases in the speed setting voltage for the control circuit automatically : the control switches to the start-up position until the new speed value is reached.

6. Arrangement according to claims i to 5, characterized in that when: the use a field weakening level for a higher speed: area the field weakening automatically when the comparison relay switches back to the start-up position is coupled.

7. Arrangement nachAnsprucah i to 5, characterized in that in the case of a sudden setting of significantly lower speeds: the above Comparison relay corresponding second measurement; separated the motor from the rectifier and switches to braking resistors until its voltage equals that of the new speed corresponding h, Tenn #, vert has subsided.