DE950656C - Anordnung fuer Gleichstrommotoren, die ueber gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeist werden - Google Patents

Anordnung fuer Gleichstrommotoren, die ueber gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeist werden

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DE950656C
DE950656C DEA10680D DEA0010680D DE950656C DE 950656 C DE950656 C DE 950656C DE A10680 D DEA10680 D DE A10680D DE A0010680 D DEA0010680 D DE A0010680D DE 950656 C DE950656 C DE 950656C
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DEA10680D
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Max Stoehr
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AEG AG
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AEG AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/26Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using discharge tubes
    • H02P7/265Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using discharge tubes whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

  • Anordnung für Gleichstrommotoren, die über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeist werden Es sind Anordnungen für Gleichstrommotoren, die im Ankerkreis über gittergesteuerte Dampf-oder Gasentladungsstrecken mit einem konstanten Strom gespeist werden, und die lediglich im Feldkreis, der vorzugsweise ebenfalls über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeist wird, geregelt werden, vorgeschlagen worden, bei denen der Sollwert des Ankerstromes, der mit dem Istwert des Ankerstromes verglichen wird, in Abhängigkeit vom Erregerstrom bzw. Erfegerspannung und/oder in Abhängigkeit von der Abweichung der Drehzahl des Motors vom vorgegebenen Wert selbsttätig geändert wird. Im Hinblick auf eine möglichst große Regelgeschwindigkeit ist-die Verstellung des Sollwerts des Ankerstromes abhängig von der Drehzahlabweichung von besonderer Bedeutung, wie man sich leicht überzeugt, wenn man den Regelvorgang bei einer plötzlichen Entlastung des Motors betrachtet. Läuft der Motor mit einer bestimmten Drehzahl, die unabhängig von der Belastung konstant gehalten werden soll, und sinkt die Belastung plötzlich auf einen kleineren .Wert, dann wird sich, je nachdem, ob der Ankerstrom konstant gehalten oder verändert wird, folgendes ereignen. Bei der ursprünglichen Belastung hatte das Motorfeld einen bestimmten Wert. Bei der neuen verminderten Belastung soll das Feld verringert werden, damit auch das neue Motormoment der neuen Belastung entspricht. Im ersten Moment ist jedoch das ursprüngliche Feld noch vorhanden, und der Motor beschleunigt sich etwas, wodurch der empfindliche Röhrenregler für die Drehzahlregelung anspricht und das Motorfeld zu schwächen versucht. Wenn der Regler dabei auch mit Stoßerregung arbeitet, so dauert es doch eine gewisse Zeit, bis das Feld auf den neuen verminderten Wert abgesunken ist. Während dieser Zeit wird sich nun der Motor immer weiter beschleunigen, wenn der Ankerstrom unverändert konstant gehalten wird, da während dieser ganzen Zeit infolge des zu großen Feldstromes das Motormoment größer ist als das Lastmoment. Man wird also ein Überregeln nicht vermeiden können. Das Maß dieser Überregelung hängt von verschiedenen Größen, wie der Höhe der Stoßerregung, der Feldzeitkonstante sowie insbesondere dem Trägheitsmoment des Motors ab. Auch führt diese Überregelung leicht zu Pendelungen. Läßt man dagegen den Ankerstrom nicht während des ganzen Regelvorganges konstant, sondern ändert ihn, sobald die Drehzahlabweichung von ihrem Sollwert einen bestimmten Betrag erreicht hat, so können die genannten Schwierigkeiten sofort vermieden werden. Im obigen Beispiel wird dann, sobald sich die Drehzahl um den eingestellten zulässigen Betrag über ihren Sollwert erhöht hat, der Ankerstrom vermindert, so daß eine weitere Erhöhung der Drehzahl praktisch nicht mehr stattfinden kann. Die Drehzahl nimmt im Gegenteil wieder etwas ab, da sich das Feld mehr und mehr seinem neuen Wert nähert. Ist der Sollwert der Drehzahl wieder erreicht, so ist inzwischen auch der Ankerstrom wieder auf seinen Normalwert angestiegen, und der Motor läuft im neuen Gleichgewichtszustand weiter. Man erkennt, daß ihm .die Möglichkeit zur Ausführung von Pendelungen erheblich verringert ist.
  • Handelt es sich nicht nur um eine Regelung der Drehzahl in gewissen Grenzen, sondern soll der Motor auch reversiert werden, so muß für den Feldkreis ein kleiner Umkehrstromrichter vorgesehen werden, wenn man auch in diesem Stromkreis mechanische Umschalter vermeiden will. Die Drehzahlregelung wirkt dann in erster Linie auf diesen Umkehrstromrichter unter Zwischenschaltung eines Röhrenreglers.
  • Der Regelbetrieb des Motors bei großen gewünschten Drehzahländerungen und insbesondere beim Reversieren des Motors läßt sich jedoch noch weiterhin verbessern. Nehmen wir beispielsweise an, der Motor soll von Rechtslauf in Linkslauf reversiert werden. Es wird dann der Maschinist mit dem Steuerhebel den Sollwert der Drehzahl zunächst mehr und mehr verringern und ihn nach Durchschreiten des Nullwertes in der entgegengesetzten Richtung wieder erhöhen, bis er die gewünschte Stellung für die neue Drehrichtung erreicht hat. Infolge der verschiedenen Trägheiten folgt der Motor dem Steuerhebel nur verzögert, es wird also die Istdrehzahl im ersten Bereich höher sein als die mit dem Steuerhebel eingestellte Solldrehzahl. Das hat zwar zur Folge, daß zunächst mit Hilfe des Umkehrstromrichters für das Motorfeld an letzteres eine verminderte bzw. sogar entgegengesetzt gerichtete Spannung angelegt wird als vorher, so daß der Erregerstrom vermindert bzw. umgekehrt wird. Gleichzeitig wird, da die Drehzahlabweichung infolge des verhältnismäßig schnellen Zurücknehmens des Steuerhebels ziemlich groß ist, der Sollwert des Ankerstromes vermindert (gegebenenfalls bis auf Null) ; der Motor kann sich folglich nicht weiter beschleunigen. Er wird aber auch nicht abbremsen, da das Feld zunächst immer noch die Richtung hat, in welcher es zusammen mit dem Ankerstrom ein positives, d. h. treibendes Moment liefert. (Beim Ankerstrom Null ist dieses Moment natürlich ebenfalls Null, und der Motor wird durch die Verluste etwas verzögert). Sobald das Motorfeld seine Richtung umgekehrt hat, ist der Motor grundsätzlich im Stande, sich abzubremsen. Dieses Abbremsen auf die neue Drehzahl wird jedoch jetzt dadurch verhindert bzw. stark eingeschränkt, daß der Ankerstrom wegen der immer noch zu hohen Istdrehzahl vermindert wurde. Um dies zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung eine Einrichtung vorgesehen, mittels welcher die Verstellung des Sollwertes des Ankerstromes gerade entgegengesetzt vorgenommen wird wie vorher, sobald der Motor in der Lage ist, sich durch Energielieferungen an das Netz abzubremsen. Als Kriterium für diese Umkehr der Sollwertveränderung des Ankerstromes dient die Richtung des Erregerstromes. Es sind dabei folgende Fälle zu unterscheiden: z. Rechtslauf des Motors a) Der Istwert der Drehzahl ist um einen bestimmten Betrag höher als der Sollwert, der Feldstrom hat positive Richtung (Motorbetrieb) dann muß der Ankerstrom verringert werden. b) Der Istwert der Drehzahl ist höher als der Sollwert, der Feldstrom hat negative Richtung (Bremsbetrieb des Motors) dann muß der Ankerstrom vergrößert werden. c) Der Istwert der Drehzahl ist niedriger als der Sollwert, der Feldstrom hat positive Richtung (Motorbetrieb): dann muß der Ankerstrom vergrößert werden. d) Der Istwert ist niedriger als der Sollwert, der Feldstrom hat negative Richtung (Bremsbetrieb) dann muß der Ankerstrom verringert werden. z. Linkslauf des Motors Hier ist bei denselben Annahmen für die Drehzahlabweichung und die Richtung des Feldstromes die Verstellung des Ankerstromes gerade umgekehrt wie bei Rechtslauf.
  • Die Erfüllung dieser Forderungen nach der Erfindung ist beispielsweise mit den Anordnungen nach Abb. r und z möglich. Diese Abbildungen zeigen außer der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Ankerstromverstellung noch die Gesamtanordnung der Stromrichter für die Anker- und Feldspeisung. Es bedeutet i das speisende Drehstromnetz, 2 den Stromrichtertransformator, 3 das Stromrichtergefäß für den Ankerstromkreis, 4 die Kathodendrossel, 5 einen Gleichstromwandler, 6 den zu regelnden Gleichstrommotor, 7 das Stoßsteuergerät für den Stromreichter 3. Die Speisung des Erregerfeldes 17 des Motors 6 erfolgt über den kleinen Umkehrstromrichter, bestehend aus dem Transformator io, den beiden Stromrichtergefäßen i i und 12 mit den Kathodendrosseln 13 und 14 sowie den Stoßsteuergeräten 18 und ig. Für die Konstanthaltung des Ankerstromes sind vorgesehen der Transformator 2o sowie die Gleichrichterröhre 21 zur Lieferung eines den Ankerstrom proportionalen Gleichstromes, der über den Widerstand 22 geleitet wird. An diesem Widerstand wird der Istwert des Gleichstromes abgenommen und mit dem Sollwert im Widerstand 23 verglichen. Die Differenz zwischen den beiden wird im Verstärker 25, bestehend aus der Verstärkerröhre 26 und dem Widerstand 27 und der Gleichstromquelle 28, vervielfacht und als. veränderliche Gleichstromvorspannung in den Steuerkreis des Stoßsteuergerätes 7 eingeführt.
  • In ähnlicher Weise wird die an dem Tourendynamo 3o abgenommene Istdrehzahl mit der Solldrehzahl am Widerstand 31 verglichen. Die Differenz zwischen beiden wird im Verstärker 32 vervielfacht und den Stoßsteuergeräten 18 und ig des Umkehrstromrichters für das Feld zugeführt. Um mit einem Röhrenregler auszukommen, ist der Ausgangswiderstand in die Teilwiderstände 34 und 35 unterteilt. Außerdem sind in Reihe mit diesen Widerständen noch Gleichspannungen 36 und 37 geschaltet, um auf diese Weise die Regelung des ,Umkehrstromrichters über den ganzen Bereich von der positiven bis zur negativen maximalen Feldspannung zu ermöglichen. Die Verstellung des Sollwertes des Ankerstromes erfolgt durch Anlegen einer der Drehzahlabweichung verhältnisgleichen Spannung an den Widerstand 24. Zu diesem Zweck sind die äußeren Endpunkte der Spannungsquellen 36 und 37 mit dem genannten Widerstand 24 verbunden. Um die Verstellung des Ankerstromes im richtigen Sinn durchzuführen, ist der Umschalter 40 vorgesehen. Zur Betätigung dieses Umschalters dienen die Spulen 41 und 42, die über die Trockengleichrichter 43, .4.4 von den Widerständen 15 und 16 gespeist werden. Fließt der Erregerstrom in der Wicklung 17 von unten nach oben, dann führt nur die Spule 42 Strom und bewegt den Schalter 40 in die gezeichnete Stellung nach links. Hat der Erregerstrom dagegen die umgekehrte Flußrichtung, dann führt die Spule 41 Strom und bewegt den Schalter 4o nach rechts. Dadurch wird die gewünschte Abhängigkeit der Ankerstromverstellung sowohl von der Drehzahl des Motors als auch von der Richtung des Feldstromes gewährleistet.
  • In der Anordnung nach Abb.2 wird dasselbe ohne die Verwendung eines mechanischen Schalters 4o erreicht, indem an dessen Stelle die Röhren 5o und 51 sowie die Trockengleichrichter 52 und 53 mit den vorgeschalteten Widerständen 54 und 55 verwendet werden. Die Röhren 50 und 5 1 werden von den an den Widerständen 15 und 16 im Feldstromkreis abgegriffenen Spannungen so gesteuert, daß in dem Widerstand 24 dieselbe Stromrichtung erhalten wird, wie bei Verwendung des Schalters .4o in Abb. i. Ist beispielsweise die Stromrichtung in der Feldwicklung 17 von unten nach oben, dann ist die Gitterspannung der Röhre 51 positiv und die der Röhre 50 negativ.,Es wird also Röhre 51 Strom führen können, wenn sie außer der positiven Gitterspannung auch eine positive Anodenspannung erhält. Das Vorzeichen der Anodenspannung hängt von der Höhe der Ausgangsspannung des Verstärkers 32 und diese wieder vom Vorzeichen der Drehzahlabweichung ab. Kann Röhre 5 i Strom führen, dann wird der Ankerstrom entsprechend der Spannung am Widerstand 24 erhöht. Ist jedoch die Anodenspannung an Röhre 5 i negativ, so daß diese keinen Strom führen kann, dann fließt ein kleinerer Strom entgegengesetzter Richtung über den Widerstand 55 und den Trockengleichrichter 53- Dieser Strom ruft am Widerstand 24 einen umgekehrten Spannungsabfall wie vorhin hervor, wodurch eine Verringerung des Ankerstromes verursacht wird.
  • Bei einer Umkehr der Richtung des Feldstromes erhält Röhre 5o eine positive Gitterspannung und Röhre 51 eine negative, wodurch diese letztere unabhängig von der Anodenspannung gesperrt bleibt. Ist auch die Anodenspannung von Röhre 5o positiv, dann wird durch den über sie fließenden Strom bzw. den dadurch hervorgerufenen Spannungsabfall am Widerstand 24 der Ankerstrom vergrößert. Ist dagegen die Anodenspannung von Röhre 5o negativ, dann fließt nur der kleinere Strom über Widerstand 54 und 52 und ruft am Widerstand 24 einen Spannungsabfall im Sinne einer Verringerung des Ankerstromes hervor. Je nach der Größe der Widerstände 54 und 55 ist das Verhältnis der Spannungsabfälle 24 in den beiden Richtungen verschieden. Es kann somit durch die Wahl der Widerstände 54 und 55 erreicht werden, daß bei einer bestimmten Drehzahlabweichung, d. h. einer bestimmten Verstärkerausgangsspannung, die Ankerstromerhöhung, beispielsweise wesentlich größer ist als die Ank erstromverminderung bei Sperrung der Gefäße 5o und 51. Durch die beschriebene Röhrenanordnung wird dasselbe erreicht wie mit dem Umschalter in Abb. i, nur daß bei der Anordnung in Abb. 2 alle mechanischen Glieder vermieden sind.
  • In den Stromkreis des Widerstandes 24 können Gegenspannungen eingefügt werden, um zu erreichen, daß der Ankerstrom erst verstellt wird, wenn die Drehzahlabweichung einen bestimmten zugelassenen Betrag überschreitet.
  • In Abb. 3 sind noch der Verlauf des Erregerstromes und der Drehzahl sowie des dabei geänderten Ankerstromes für den Reversiervorgang dargestellt. Sobald der Maschinist den Steuerhebel zurückzieht, wird dem Umkehrstromrichter für die Erregung der Impuls zur Umkehr des Feldstromes gegeben. Der Feldstrom hat anschließend den in Abb. 3 a gezeichneten Verlauf. Gleichzeitig wird, wie in Abb. 3 c dargestellt, der Ankerstrom beispielsweise bis auf Null vermindert. Dadurch bleibt bei unbelastetem Motor (und unter Vernachlässigung der Reibungsverluste) die Motordrehzahl zunächst konstant. Sobald jedoch der Erregerstrom Null geworden ist und anschließend seine Richtung umgekehrt hat, wird mittels der beschriebenen Einrichtung bewirkt, daß der Ankerstrom über seinen Normalwert erhöht wird, so daß von jetzt ab der Motor kräftig abgebremst und anschließend in der umgekehrten Drehrichtung bis zur Erreichung des neuen Drehzahlsollwertes wieder beschleunigt wird. Ist diese Drehzahl erreicht, dann nimmt der Ankerstrom wieder seinen Normalwert an.
  • Durch diese Art der Regelung ist das Höchstmaß an Regelgeschwindigkeiten erreicht, die bei Benutzung der Regelung im Feldkreis erzielt werden kann. Die Erfindung bezieht sich jedoch nicht nur auf eine Ankerstromverstellung in Abhängigkeit von der Abweichung der Drehzahl von ihrem Sollwert, sondern ähnlich Einrichtungen sind auch erforderlich, wenn die Sollwertverstellung des Ankerstromes in Abhängigkeit von einer anderen Größe erfolgt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung für Gleichstrommotoren, die im Ankerkreis über gittergesteuerte Dampf-oder Gasentladungsstrecken mit einem konstanten Strom gespeist werden und die lediglich im Feldkreis, der vorzugsweise ebenfalls über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeist wird, geregelt werden, wobei der Sollwert des Ankerstromes, der mit dem Istwert des Ankerstromes verglichen wird, in Abhängigkeit von der Abweichung der Drehzahl des Motors vom vorgegebenen Wert selbsttätig geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlabweichung und die Richtung des Erregerstromes derart den Sollwert des Ankerstromes verstellen, daß der Ankerstrom bei einer Überschreitung der Solldrehzahl bei Motorbetrieb verringert und bei Bremsbetrieb über den Norrnalwert -erhöht wird und daß der Ankerstrom bei einer Unterschreitung der Solldrehzahl bei Motorbetrieb erhöht und bei Bremsbetrieb vermindert wird. ?. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Drehzahlabweichung abhängige Verstellung des Ankerstromes bei Erhöhung der Drehzahl um einen bestimmten Betrag verschieden gewählt ist von der bei Verminderung um den gleichen Betrag. 3. Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Umschalter (4o) mit zwei, über je ein elektrisches Ventil (q.3, .4q.) aus dem Feldkreis gespeisten Wicklungen (4i, ,4?) für die Verstellung des Sollwertes des Ankerstromes in Abhängigkeit von der Richtung des Erregerstromes. 4.. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus dem Feldkreis entnommene Steuerspannung den Gitterkreisen zweier gegenläufig gesteuerter Elektronenröhren (50, 5 i) zugeführt wird und daß die Gleichspannung der den Sollwert des Ankerstromes verstellenden Anodenkreise der beiden Röhren in Abhängigkeit von der Drehzahlabweichung gesteuert wird. 5. Anordnung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder der beiden Elektronenröhren eine Reihenschaltung von Widerstand und Trockengleichrichter mit zur Röhre entgegengesetzter Stromndurchlaßrichtung parallel geschaltet ist.
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