DE963804C - Schaltung fuer die Steuerung der Gitter bei Rueckzuendung in den Stromrichtern von aus einem Wechselstromnetz gespeisten Stromrichtermotoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 16. MAI 1957

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVr. 963 804 KLASSE 21 d2 GRUPPE 41 INTERNAT. KLASSE H 02 k

A 23976 VIIIb12id*

. Erwin Kern, Ennetbaden (Schweiz) ist als Erfinder genannt worden

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Schaltung für die Steuerung der Gitter bei Rückzündung in den Stromrichtern von aus einem Wechselstromnetz

gespeisten Stromrichtermotoren

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 17. Dezember 1955 an Patentanmeldung befcamiitgemacht am 29. November 1956

Patenterteilung beksnatgemacbt am 2. Mai 1957 Die Priorität der Anmeldung in der Schweiz vom 7. Dezember 1955 ist in Anspruch genommen

Es ist bekannt, daß man, bei einem von einem Wechselstromnetz über Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotor auch die Funktion des Kollektors auf die Gleichrichter übertragen und so auf den Kollektor und die Bürsten verzichten kann. Die Stromrichter sind dabei gleichzeitig sowohl als Gleichrichter wie auch als Wechselrichter beansprucht.

Bei derartigen Motoren erfolgt die Speisung

ίο z. B. in Brückenschaltung unmittelbar aus einem Dreiphasenwechselstromnetz, wobei die Arbeitswicklung des Motors ebenfalls dreiphasig geschaltet ist. Bei einer Rückzündung an einem Stromrichter tritt dort ein Spannungszusammenbruch auf, wodurch der Laststrom vermindert wird und dadurch die Drehzahl des belasteten Motors abfällt. Es ist bekannt, bei Rückzündung durch Überstromrelais die Steuergitter aller Stromrichter negativ aufzuladen und dadurch alle Stromrichter zu sperren, um so die Dauer der Rückzündung abzukürzen und die Auslösung des Primärschalters zu verhindern. Durch diese Sperrung wird aber der Last-

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strom im Motor kurzzeitig unterbrochen, so daß die Drehzahl des Motors abfällt, wodurch beim Aufheben der Sperrung der Motor einen unzulässigen Überstrom aufnimmt und infolge des. unvermeidlichen Versagens der Kommutierung in den Kippzustand übergeht und stillsteht. Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, diese Betriebsstörung bei Rückzündung zu vermeiden, indem nur ein Teil der Anoden der Stromrichter gesperrt ίο wird.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltung für die Steuerung der Gitter bei Rückzündung in den Stromrichtern von aus einem Wechselstromnetz gespeisten Stromrichtermotoren.

Die Erfindung besteht darin, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche bei Rückzündungen jeweils nur diejenigen Stromrichter durch die Gitter gesperrt werden, welche derselben Phase und derselben Stromrichtung des gespeisten Stromrichtermotors zugeordnet sind wie die rückzündende Anode.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

ι ist das speisende Dreiphasenwechselstromnetz; 10 ist die Statorwicklung eines Dreiphasenmotors, ■ dessen Rotor ausgeprägte Pole mit Gleichstrom durchflossenen Erregerwicklungen 11 aufweist. Die Statorwicklung 10 ist über gruppenweise zusammengeschaltete Stromrichter 4_a, 4&, 4_C, 5₀> 5&» 5 c · · ■ 9a, 9b, 9c in an sich bekannter Weise über Drosselspulen 3 und einen Schalter 2 mit dem speisenden Netz verbunden. Die Zusammenschaltung erfolgt über Sammelschienen R, S, T und U, V, W. An das Sammelschienensystem RST der speisenden Seite sind die Anoden der Stromrichter 4, S, 6 gruppenweise (abc) sowie die Kathoden der Stromrichter 7, 8, 9 angeschlossen. Entsprechend sind an das Sammelschienensystem UVW der Motorseite die Anoden der Stromrichter 7, 8, 9 gruppenweise (abc) sowie die Kathoden der Gleichrichter 4, 5, 6 angeschlossen. Die Steuerung der Gitter der Stromrichter erfolgt in bekannter Weise beispielsweise über einen Drehtransformator und über einen am Rotor des Motors angebauten Verteiler, welcher die Steuerimpulse in Abhängigkeit von der gewünschten Drehzahl und Drehrichtung des Motors abgibt. Diese Apparatur ist in der Figur durch'13 und 15 angedeutet, und zwar für die Phase W der Motorwicklung 10. Die entsprechenden Apparaturen wiederholen sich in gleicher Weise für die andern Phasen und sind zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen.

Gemäß der Erfindung werden bei Rückzündung jeweils nur diejenigen Stromrichter durch die Gitter gesperrt, welche derselben Phase und Stromrichtung des gespeisten Motors zugeordnet sind wie die rückzündende Anode. Wenn also z. B. im Stromrichter α der Gruppe 4, welche in der Motorphase W liegt, eine Rückzündung auftritt, so sollen sämtliehe Stromrichter dieser Phase und derselben Stromrichtung, also die Stromrichter a, b, c der Gruppe 4, gesperrt werden. Die Gleichrichter α*-α^α der Gruppen 7, 8, 9, welche auch in der gleichen Phase liegen, aber nicht die gleiche Stromrichtung aufweisen, werden nicht beeinflußt, '

Eine besonders geeignete Schaltung für das Löschen von Rückzündungen ist nachstehend beschrieben.

In den Anodenleitungen aller Stromrichter a, b, c sind vormagnetisierbare Rückstromwandler m, η, ο eingeschaltet. Die Sekundärwicklungen der Wandler einer Motorphase, z. B. m-m-m von Gruppe 4, sind gruppenweise unter sich und mit der Spule eines Relais 16 in Reihe geschaltet. Das Relais 16 weist Umschaltkontakte auf, welche Vorspannungsquellen 13 und 12 entgegengesetzter Polarität an die Gitter der Stromrichter schalten. Im normalen Betrieb ist dauernd die positive Vorspannungsquelle 13 angeschaltet. Diese Vorspannungsquelle ist in nicht dargestellter Weise mit dem Verteiler des Motors verbunden, so daß die Vorspannung der Spannungsquelle 13 in taktmäßigen positiven Zündimpulsen an die Gitter der Stromrichter gelangt. Bei Rückzündung ist der Kontakt umgelegt, und die negative Vorspannung 12 liegt an den Gittern. Diese Schaltung wiederholt sich für jede Stromrichtergruppe 4, 5, 6. Auch die Stromrichtergruppen 7, 8, 9 weisen entsprechende Stromwandler to, n, 0 auf, deren Sekundärwicklungen mit der Wicklung des Relais 17 in Serie geschaltet sind. Das Relais 17 betätigt in entsprechender Weise die Vorspannungsquelle 14 und 15, wobei 15 ebenfalls mit dem Verteiler kombiniert ist und positive Spannungsimpulse an die Gitter gibt, während 14 eine negative Vorspannung -95 liefert.

Die Umschaltung der Steuerung bei Rückzündung zur Sperrung der Anoden erfolgt also durch die Gitterrelais 16 bzw. 17, sobald eine Rückzündung in einem Stromrichter eintritt. Beim Ansprechen eines Relais werden die Stromrichter der ganzen Gruppe gesperrt. Durch Umschaltung der Gitter dieser Gruppe von den sechs dreianodigen Systemen 4... 9 auf eine negative Vorspannung wird jeweils nur das unmittelbar von der Rückzündung betroffene System kurzzeitig gesperrt, während die übrigen Systeme weiterarbeiten. Es entsteht zwar im Moment der Rückzündung ein geringer vorübergehender Drehzahlabfall, der aber den Motorbetrieb praktisch nicht stört.

Die die Gitterrelais speisenden; Impulswandler sind mit einem magnetischen Kreis aus Eisen mit hoher Remanenz ausgerüstet. Im normalen Betrieb ist infolge der Remanenz und der einseitigen Magnetisierung der Sekundärstrom dieser Wandler 115, vernachlässigbar klein, so daß die Gitterrelais nicht ansprechen. Nur bei Rückzündung in einem Stromrichter tritt infolge der Umkehrung des Anodenstromes eine Ummagnetisierung und damit ein großer Stromstoß auf, der das Gitterrelais zum Ansprechen bringt.

Entsprechend den beiden Stromrichtungen sind für den Motorbetrieb jeder Phase der Motorwicklung 10 zwei Gitterrelais zugeordnet in der Weise, daß den Systemen 4_a, 4₆, 4_C und 7«, 8_a, 9₀ je ein Gitterrelais zugeordnet ist, wie in der Figur einge-

tragen, so daß für motorischen Betrieb allein; insgesamt 3X2 = 6 Relais benötigt werden. Muß der Motor.außerdem auch mit Nutzbremsung auf das Netz arbeiten können, dann muß für die Löschung von Rückzündung bei Bremsbetrieb die Gruppierung der Anoden zu den Dreianodensystemen vertauscht werden und damit auch die Zahl der Gitterrelais 12 verdoppelt werden. Für die Phase T des Netzes als Wechselrichter kommen dann beispielsweise je ein Relais für das System 4_α, ζ_α, 6_a und das System y_a, γ₀, 7_C hinzu.

Erfolgt die Steuerung der Gitter nach dem bekannten Prinzip der Kreuzschaltung zweier Stromrichter, dann tritt bei Rückzündung trotz der Brückenschaltung der Stromrichter ein Rückstrom im Motor auf, welcher den Motor abbremst. Will man diesen Nachteil mildern, dann muß der Betrieb mit Kreuzschaltung auf die Zeiten geringer Belastung des Motors beschränkt werden, bei weleher Rückzündung selten auftritt.

An Stelle der Sperrung der Anoden bei Rückzündung kann in bekannter Weise auch eine Umsteuerung der Gitter vom Gleichrichterbetrieb auf Wechselrichterbetrieb erfolgen.

Will man die große Verzerrung der Wechselspannung an der Motorwicklung infolge der Oberwellenströme und zugleich auch den induktiven Spannungsabfall in 'der Motorwicklung herabsetzen, so kann man die Motorwicklung, statt wie in der Figur dargestellt, nur an den drei Punkten o, 120, 240⁰, noch besser an den sechs Punkten o, 30, 120, 150, 240, 270⁰ anzapfen, indem man diese beispielsweise als geschlossene Gleichstromwicklung (Polygonwicklung) ausführt. Bei Rückzündung müssen dann aber jeweils mindestens zwei benachbarte, um 30⁰ gegeneinander verschobene Anodengruppen gesperrt werden.

Will man endlich den Drehzahlabfall des Motors bei Rückzündung herabsetzen, so besteht die Möglichkeit, die in Stern oder Dreieck geschaltete Motorwicklung in zwei unter sich gleiche getrennte Wicklungen aufzuteilen, welche entweder gleichphasig oder auch gegeneinander um 30°el. ver

schoben sein können. Bei Rückzündung wird dann nur die betroffene Anodengruppe der einen Motorwicklung gesperrt, während alle Anodengruppen der anderen Motorwicklung ununterbrochen weiterarbeiten und einen zu großen Drehzahlabfall verhindern.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltung für die Steuerung der Gitter bei Rückzündung in den Stromrichtern von aus einem Wechselstromnetz gespeisten Stromrichtermotoren, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die bei Rückzündung jeweils nur diejenigen Stromrichter durch die Gitter gesperrt werden, welche derselben Phase und derselben Stromrichtung des gespeisten Motors zugeordnet sind wie die rückzündende Anode.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gruppe der Stromrichter einer Phase des Stromrichterrnotors derselben Stromrichtung je ein Gitterrelais zugeordnet ist, welches von den zugeordneten Anoden über Impulswandler betätigt wird und das bei Rückzündung über die Steuergitter die zugeordneten Anoden sperrt.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anodenleitungen vormagnetisierte Rückstromwandler eingeschaltet sind, deren Sekundärwicklungen gruppenweise unter sich und mit der Spule eines Relais mit Umschaltkontakten in Reihe geschaltet sind und daß über die Umschaltkontakte zwischen Gitter und Kathoden der Gleichrichter Gittervorspannungen wechselnder Polarität schaltbar sind in dem Sinne, daß bei normalem Betrieb alle Gitter positive Vorspannung aufweisen und daß bei Störungen durch Rückzündung der Anzug desjenigen Relais erfolgt, durch das nur die Gitter der gestörten Anodengruppe der betreffenden Motorphase eine negative Vorspannung erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 709/159 11.56 (709 514/235 5.57)