DE967446C - Anordnung zur Begrenzung der bei Feldverstaerkung auftretenden UEberspannung an Ankern von Gleichstrom-Nebenschlussmotoren, die ueber Gleichrichter, vorzugsweise ueber solche mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeist werden - Google Patents

Description

• Anordnung zur Begrenzung der bei Feldverstärkung auftretenden Überspannung an Ankern von Gleichstrom-Nebenschlußmotoren, die über Gleichrichter, vorzugsweise über solche mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeist werden Bei Gleichstrom-Nebenschlußmotoren, die durch Gleichrichter, vorzugsweise solche mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, ohne Parallelverbraucher gespeist werden, besteht bei Regelung der Drehzahl durch Feldschwächung die Gefahr, daß bei rascher Feldverstärkung unzulässige Überspannungen am Anker auftreten, die sowohl den Motor selbst als auch den Gleichrichter gefährden können.
• Bekanntlich steigt bei einem Gleichstrommotor mit Neben.schlußregelung die Drehzahl bei Feldschwächung an. Wird nun zwecks Drehzahlverminderung das Feld verstärkt, so wird im Anker eine entsprechend höhere Spannung induziert. Bei Speisung des Motors aus Stromquellen ohne Ventilwirkung tritt eine Abbremsung bei Feldverstärkung infolge Rückarbeiten auf das speisende \Tetz selbsttätig ein. Dagegen müssen bei Gleichstrom-Nebenschlußmotoren, die über Gleichrichter, vorzugsweise über solche mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeist werden, besondere Vorkehrungen zur Begrenzung der bei Feldverstärkung am Anker auftretenden Überspannung getroffen werden. Es ist bekannt, bei derartigen Antrieben ein Über -spannungsrelais vorzusehen, das nach seinem Anziehen eine mechanische Bremsvorrichtung oder einen elektrischen Bremswiderstand einlegt (deutsches Patent 232 6r9). Die mechanische Bremsvorrichtung ist jedoch dem Verschleiß unterworfen, und auch die elektrische Bremsung kann insbesondere bei größeren Antrieben relativ aufwendig sein. Eine andere bekannte Schutzeinrichtung (deutsches Patent 669 615) enthält daher lediglich einen Vorwiderstand, der bei Auftreten einer Überspannung vor die Feldwicklung des Motors geschaltet wird. Außerdem wird der speisende Stromrichter gesperrt. Die Abbremsung des Antriebes erfolgt durch das Lastmoment. Der Vorwiderstand muß nun aber für den ungünstigsten Fall ausgelegt sein. Ferner kann die Überbrückung des Vorwiderstandes nach Abklingen der Überspannung eine erneute Überspannung bewirken.
• Weiterhin ist bekannt, bei Gleichstromantrieben die durch zu schnelle Feldverstärker im Ankerkreis auftretende Überspannung mit Hilfe von dem Anker parallel geschalteten Überspannungsableitern zu begrenzen (deutsches Patent 755 145). Hierzu sind jedoch für die entsprechende thermische Belastung ausgelegte Überspannungsableiter erforderlich, da insbesondere handelsübliche Kathodenfallableiter nur sehr kurzzeitig belastbar sind.
• Es bestand daher die Notwendigkeit, die eingangs geschilderten Schwierigkeiten zu vermeiden und insbesondere die zeitliche Änderung der Motorfelderregung dein jeweiligen Lastmoment des Antriebes anzupassen. Die nachstehend beschriebene Erfindung bringt eine vorteilhafte Lösung der bestehenden Probleme. Erfindungsgemäß wirkt die Ankerspannung durch parallel zum Anker angeordnete nichtlineare bzw. spannungsabhängige Widerstände derart auf den Anker und das Feld ein, daß bei rascher Feldverstärkung zwecks Drehzahlverminderung der Anker nach Überschreiten eines vorgegebenen Ankerspannungswertes abgebremst und gleichzeitig der Anstieg des Feldstromes verzögert wird.
• In Fig. i der Zeichnung ist -ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Ankerspannung den Steuerungsvorgang bewirkt, dargestellt.
• Der Anker i a wird über den vereinfacht dargestellten Stromrichter 2 gespeist. Die Feldwicklung i b wird ebenfalls über einen Stromrichter 3, beispielsweise in Brückenschaltung, aus dem Wechselstromnetz 4 gespeist. Durch Vergrößerung des willkürlich verstellbaren Widerstandes 5 kann bekanntlich der Feldstrom vermindert und damit die Drehzahl erhöht werden. Bei einer plötzlichen Widerstandsverminderung werden im Anker, nachdem der Feldstrom angestiegen ist, Spannungen induziert, die je nach dem Feldregelbereich erheblich höher als die Ankernennspannung sein können, weil die Ankerdrehzahl, vor allen Dingen im Leerlauf, nur langsam zurückgeht. Um das zu vermeiden, ist ein überspannungsableiter 6 vorgesehen. Er liegt in Reihe mit dem Widerstand 7, der auch dem Feldkreis angehört und dessen Widerstandswert nur ein Bruchteil des Feldwiderstandswertes beträgt. Nach Ansprechen des überspannungsableite.rs 6 wird der Anker abgebremst und gleichzeitig der Anstieg des Feldstromes verzögert, weil der Widerstand 7 so in den Erregerkreis eingeschaltet ist, daß der Bremsstrom iB dem Feldstrom entgegengerichtet ist.
• Um bereits bei kleinen Überspannungen eine Abbremsung des Ankers einzuleiten, ist gemäß Fig. an Stelle eines überspannungsableiters das Ventil 8, vorzugsweise ein Trockengleichrichter, in Reihe mit einer Gegenspannung 9 vorgesehen.
• Zum Zwecke einer galvanischen Entkoppelung des Anker- und Feldkreises kann gemäß Fi.g. 3 mit dem Überspannungsableiter auch ein Relais io in Reihe geschaltet werden. Es ist dem Widerstand i i parallel geschaltet, um hiermit die Bremsenergie zu vernichten. Die Relaiskontakte unterbrechen die Überbrückung des Feldverstellwiderstandes 5 zwecks Verzögerung des Feldstromanstiegs. Bei einer Drehzahlverminderung durch Verringerung des Widerstandes 5 zieht das Relais, ähnlich einem Tirrillregler, mehrere Male an. Zur Funkenlöschung ist in an sich bekannter Weise daher eine Reihenschaltung von Widerstand 12 und Kondensator 13 vorgesehen.
• Zwecks Vergrößerung der Ansprechempfindlichkeit einerseits und des Bremsstromes andererseits kann auch hier die Relaisspule gemäß Fig.4 mit einem Ventil 14 und einer Gegenspannung, die hier identisch mit der Feldgleichspannung ist, in Reihe geschaltet werden. Bei Überspannung schaltet das Relais io den Widerstand 15 an den Anker und verzögert durch Vergrößerung des Feldvorwiderstandes 5 den Feldstromanstieg wie in einer Schaltung nach Fig. 3. In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 schaltet das Relais io bei Überspannung den Zusatzfeldwiderstand 7 ein, wodurch der Anker abgebremst und gleichzeitig der Feldstromanstieg verzögert wird.
• In Fig. 6 ist eine Anordnung dargestellt, die bei Überspannung an den Ankerklemmen eine Verstellung des Feldwiderstandes 5 elektromechanisch blockiert. Wenn der Elektromagnet ig erregt wird, wird eine Bandbremse 16 angezogen, so daß infolge der Reibung eine Verdrehung im Sinne einer Feldstromvergrößerung bereits mit kleinen elektromagnetischen Kräften gehemmt werden kann. Es wird hierbei die Reibungsbremse als mechanischer Verstärker zur Steuerung der Bremsleistung angewendet.
• In zwei weiteren Ausführungsbeispielen erfolgt die Verzögerung des Feldstromanstiegs mittel gleichstromvormagnetisierter Drosselspulen. In Fig. 7 wird eine Ankerüberspannung wieder mit einem Überspannungsableiter 6 erfaßt und zur Vormagnetisierung der beiden Drosselspulen 17 benutzt, deren Wechselstromwicklungen gleichsinnig in Reihe und deren Gleichstromwicklungen gegensinnig in Reihe geschaltet sind. Mit Hilfe der Vordrossel 18 läßt sich bei Vormagnetisierung der Steuerdrosseln 17 die Wechselspannung für den Gleichrichter 3 vermindern und damit der Feldstromanstieg bei zu rascher Verminderung des Feldwiderstandes 5 verzögern. An Stelle einer Schaltung der Drosselspulen 17 parallel zum Trockengleichrichter 3 kann man auch die Drosselspulen 17 in Reihe mit dem Trockengleichrichter 3 schalten. Nur muß dann die Steuerung der Gleichstromvormagnetisierung, z. B. mittels eines Relais io, derart erfolgen, daß bei Auftreten einer Überspannung die Drosselspulen 17 volle Induktivität haben. In Fig. 8 ist wieder zwecks genauerer Überspannungserfassung ein Ventil 14 in Reihe mit der Feldgleichspannung und der Vormagnetisierungswicklung geschaltet. Da sich die Vergleichsspannung im Falle einer Vormagnetisierung der Drosseln 17 vermindert, tritt hierbei ein Rückkoppeleffekt auf, was eine bessere Begrenzung der Ankerspannung ermöglicht.
• Es empfiehlt sich, als Kernmaterial für die Drosselspulen ein solches mit einer Magnetisie-. rungskennlinie mit guten Sättigungseigenschaften zu verwenden.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Begrenzung der bei Feldverstärkung auftretenden Überspannung an Ankern von Gleichstrom-Nebenschlußmotoren, die über Gleichrichter, vorzugsweise über solche mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerspannung durch parallel zum Anker angeordnete nichtlineare bzw. spannungsabhängige Widerstände derart auf den Anker und das Feld einwirkt, daß bei rascher Feldverstärkung zwecks Drehzahlverminderung der Anker nach Überschreiten eines vorgegebenen Ankerspannungswertes abgebremst und gleichzeitig der Anstieg des Feldstromes verzögert wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Feldkreis ein zusätzlicher Widerstand (Fig. i) vorgesehen ist, der mit dem einen Pol des Ankers direkt und mit dem anderen Pol über einen Überspannungsableiter verbunden ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Feldkreis ein zusätzlicher Widerstand (Fig.2) vorgesehen ist, der mit dem einen Pol des Ankers direkt und mit dem anderen über ein Ventil, vorzugsweise einen Trockengleichrichter, in Reihe mit einer Gegenspannung verbunden ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an den Anker die Spule eines Relais geschaltet ist, das bei Überspannung den Überbrückungskreis des Feldverstellwiderstandes unterbricht (Fig. 3) und damit in dem Feldkreis den Feldverstellwiderstand voll oder zum Teil einschaltet.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Relaisspule ein Überspannungsableiter und parallel zur Relaisspule ein Nebenwiderstand zur Aufnahme der Bremsenergie geschaltet ist (Fig. 3).
6. 6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß in Reihe mit der Relaisspule ein Ventil, vorzugsweise ein Trockengleichrichter, und gleichzeitig die Feldgleichspannung als Gegenspannung geschaltet ist (Fig. 4).
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais beim Ansprechen einen Bremswiderstand an den Anker schaltet (Fig. 4). B.
8. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an den Anker die Spule eines Relais bzw. eines Schützes in Reihe mit einem Ventil und der Feldgleichspannung als Gegenspannung geschaltet und daß durch die Arbeitskontakte des Relais ein im Feldkreis liegender, zusätzlicher Widerstand an den Anker zum Zwecke der Bremsung und Erregerstromverzögerung geschaltet ist (Fig. 5).
9. 9. Anordnung nach Anspruch .4 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Funkenlöschung in an sich bekannter Weise parallel zu den Relaiskontakten eine Reihenschaltung aus Kondensator und ohmschem Widerstand geschaltet ist. io.
10. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldverstellwiderstand (15) eine Reibungsbandbremse erhält, die von einem Elektromagneten angezogen wird, wenn die Magnetspule über ein Ventil (14) und die Feldgleichspannung erregt wird, so daß eine Verstellung im Sinne einer Feldstromerhöhung verhindert wird (Fig. 6). i i.
11. Anordnung nach Anspruch. i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verminderung der Erregerspannung durch Spannungsteilung von Drosselspulen erfolgt, indem eine unveränderliche Drosselspule in Reihe mit zwei weiteren liegt, deren Induktivität durch Gleichstromvormagnetisierung und damit die hierüber abgegriffene Erregerspannung vermindert wird, wobei der vormagnetisierende Gleichstrom vom Anker über einen überspannungsableiter geliefert wird und den Anker gleichzeitig abbremst (Fig. 7).
12. 12. Anordnung nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Drosselspulen vormagnetisierende Gleichstrom über ein Ventil, vorzugsweise über Sperrschichtzellen, in Reihe mit der Feldgleichspannung als Gegenspannung zwecks genauerer Begrenzung der Ankerspannung unter Ausnutzung des Rückkoppeleffektes fließt (Fig. 8).
13. 13. Anordnung nach Anspruch i i und 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Kernmaterial der veränderlichen Drosselspulen ein solches mit einer Magnetisierungskennlinie mit guten Sättigungseigenschaften dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 232 619, 669 615; deutsche Patentanmeldung S 124091 VIII d/21 d3; französische Patentschrift Nr. 79o 612; USA.-Patentschrift Nr. 1 710 755; Taschenbuch für Fernmeldetechniker, i. Teil, von Goetsch, ii. Auflage, 1948, S. 175, Abb. 262.