DE973354C - Anordnung zur Regelung des Ankerstromes von Motoren bzw. des Erregerstromes von Generatoren - Google Patents

Description

• Anordnung zur Regelung des Ankerstromes von Motoren bzw. des Erregerstromes von Generatoren An einen neuzeitlichen Regler werden im wesentlichen folgende Anforderungen gestellt: Größte Regelgenauigkeit bei vollkommener Stabilität, d. h. Pendelungsfreiheit, und größte Regelgeschwindigkeit. Durch ein Verstärkungsglied des Reglers kann praktisch fast jede gewünschte Regelgenauigkeit erzielt werden. Für die Regelgeschwindigkeit sind jedoch die Trägheiten des gesamten zu regelnden Systems von großem Einfluß. Bei elektrischen Maschinen ist z. B. die mechanische und elektrische Zeitkonstante hierfür bestimmend. Man wird daher Maßnahmen ergreifen, um die Auswirkung solcher Trägheiten herabzusetzen. So l.äßt sich bekanntlich die Feldträgheit eines Generators durch Anlegen einer hohen Spannung (Stoßerregung, Tirrill-Prinzi.p) verkleinern.
• Nach denselben Gesichtspunkten kann verfahren werden bei der Schnellregelung der Drehzahl von Motoren. Bei einem Belastungsstoß sinkt die Drehzahl eines Gleichstrommotors wegen der Vergrößerung des Spannungsabfalls exponentiell ab. Die Spannung muß daher entsprechend erhöht werden, um den Sollwert der Drehzahl wieder zu erhalten, und zwar muß sich diese Erhöhung möglichst trägheitslos vollziehen, weswegen sich hierfür gesteuerte Stromrichter, beispielsweise Quecksilberdampfgleichrichter, als veränderliche Stromquelle besonders eignen. Die Drehzahl steigt dann ebenfalls exponentiell wieder an. Die Größe der maximalen Abweichung vom Sollwert ist außer von 'den übrigen Abmessungen des gesamten Systems und der Höhe des Belastungsstoßes wesentlich von der Steilheit des Ankerstromanstieges abhängig. Bei rechteckigem Stromanstieg wäre theoretisch die Drehzahlabweichung gleich Null. Um die Steilheit des tatsächlichen Ankerstromanstieges zu vergrößern, wird die Gleichrichterspannung daher vorübergehend stärker erhöht, als zur Deckung des Abfalls erforderlich ist. Mit Hilfe eines Elektronenröhrenverstärkers lassen sich schon bei kleinster Drehzahlabweichung große Ankerspannungsveränderungen vornehmen, allerdings ist das nur bei entsprechender Ausbildung einer elastischen Rückführung möglich. Infolge der Spannungsüberhöhung wird der Ankerstrom wesentlich steiler ansteigen und daher auch erheblich über seinen endgültigen Wert hinausschwingen. Das kann für den Gleichrichter unzulässig sein, insbesondere dann, wenn, wie z. B. im Walzwerkbetrieb, an sich schon mit erheblicher Überlastung gearbeitet wird.
• Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie betrifft eine Anordnung zur Regelung des Ankerstromes von Motoren bzw. des Erregerstromes von Generatoren unter Benutzung eines vorübergehend übersteuerten Gleichrichters, wobei zur Erzielung eines steilen Stromanstieges eine überhöhte Gleichrichterspannung verwendet wird und zur Vermeidung von Überlastungen des Gleichrichters der von diesem gelieferte Strom durch Einwirken auf die Gleichrichtersteuerung einen eingestellten Grenzwert nicht überschreiten kann. Erfindungsgemäß wird mit einem Hilfsgleichrichter, in dessen Wechselstromzuleztung eine vom Gleichstrom des Hauptgleichrichters vormagnetisierte Vorschaltdrossel (Gleichstromwandler) vorgesehen ist, eine vom Strom des Hauptgleichrichters abhängige Hilfsspannung erzeugt, die bei Überschreiten einer entgegengeschalteten Vergleichsspannung in an sich bekannter Weise über ein gleichrichtendes Element auf den Reglereingangskreis einwirkt.
• Die Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Netz i speist über den Transformator 2 und das Gleichrichtergefäß 3 den Anker q. eines Gleichstrommotors. Die Drehzahl dieses Gleichstrommotors soll konstant gehalten werden. Auf der Welle des Motors sitzt eine Tachometermaschine 5, deren Spannung der Drehzahl proportional ist. Diese Spannung (Istwert) wird mit dem Sollwert der Spannungsquelle 6 verglichen, und die Differenz dieser Spannungen wird dem Eingangskreis des Reglers zugeführt, der aus einem Verstärker 7 und einem Gittersteuergerät 8 besteht. Auf diese Weise läßt sich die Drehzahl des Motors sehr genau konstant halten.
• Gemäß der Erfindung wird nun zur Ankerstrombegrenzung in den Eingangskreis des Reglers eine zusätzliche Spannung eingeführt, die jedoch erst bei Überschreiten eines bestimmten Gleichstromes wirksam wird. Dann geht die Konstantdreh zahlregelung in eine Koustantstromregelung über. Die Einfügung dieser Hilfsspannung geschieht mit Hilfe der Sättigungsdrossel 9 und d(-s Strombegrenzungsgliedes io. Die Schaltung des Strombegrenzungsgliedes 10 Zeigt Fig. 2. Die Sättigungsdrossel 9 (Gleichstromwandler) liegt in Reihe mit der Wechselstromzuleitung eines Hilfsgleichrichters 13. Der vom Transformator i i und dem Gleichstromwandler 9 über den Transformator 12 erhaltene rechteckige Wechselstrom wird in der Röhre 13 gleichgerichtet und mittels eines RC-Gliedes 14, 15, 16 geglättet. Am Widerstand 17 liegt daher eine Gleichspannung, die vom Strom des Hauptgleichrichters abhängig ist. Dieser Spannung ist eine Vergleichsspannung i8 entgegengeschaltet, die zusammen mit dem gleichrichtenden Element i9 bewirkt, daß durch den Widerstand 2o nur dann Strom fließt, wenn die dem Ankerstrom proportionale Spannung den Wert der Vergleichsspannung 18 übersteigt. Der Widerstand 2o liegt im Reglereingangskreis.
• In Fig. 3 ist gezeigt, wie die Aufgabe des gleichrichtenden Elementes i9 in Fig. 2 von der Hilfsgleiehrichterröhre 13 mit übernommen werden kann. Im übrigen entsprechen die Bezugszeichen der Fig. 3 denjenigen der Fig. 2. Überbrückt man das gleichrichtende Element i9 in Fig. 2 mit einem Kondensator :2i bzw. die Gleichrichterröhre 13 in Fig. 3 mit Kondensatoren a2 und 23, so kann das Strombegrenzungsglied außerdem zur Stabilisierung des Reglers dienen, weil es dann die Wirkungsweise einer nachgiebigen Rückführung erhält, da bei auftretenden Pendelungen in den Verstärkereingangskreis eine Spannung eingefügt wird, die einer Vergrößerung der Pendelungen entgegenwirkt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Regelung des Ankerstromes von Motoren bzw. des Erregerstromes von Generatoren unter Benutzung eines vorübergehend übersteuerten Gleichrichters, wobei zur Erzielung eines steilen Stromanstieges eine überhöhte Gleichrichterspannung verwendet wird und zur Vermeidung von Überlastungen des Gleichrichters der von diesem gelieferte Strom durch Einwirken auf die Gleichrichtersteuerung einen eingestellten Grenzwert nicht überschreiten kann, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Hilfsgleichrichter, in dessen. Wechselstromzuleitun:g eine vom Gleichstrom des Hauptgleichrichters vormagnetisierte Vorschaltdrossel (Gleichstromwandler) vorgesehen ist, eine vom Strom des Hauptgleichrichters abhängige Hilfsspannung erzeugt wird, die bei Überschreiten einer entgegengeschalteten Vergleichsspannung (18) in an sich bekannter Weise über ein gleichrichtendes Element (i9) auf den Reglereingangskreis einwirkt (Fig.2).
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als gleichrichtendes Element, das die Einwirkung der vom Hauptgleichrichterstrom abhängigen Spannung auf den Regler erst bei Überschreiten einer entgegengeschalteten Vergleichsspannung ermöglicht, der zur Erzeugung dieser vom Hauptgleichrichterstrom abhängigen Spannung dienende Hilfsgleichrichter (13) ausgenutzt wird (Fig. 3).
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gleichrichtende Element, das die Einwirkung der vom Hauptgleichrichterstrom abhängigen Spannung auf den Regler erst bei Überschreiten einer entgegengeschalteten Vergleichsspannung ermöglicht, derart durch Kondensatoren (21 bzw. 22, 23) überbrückt ist, daß die Einrichtung zur Erfassung des Hauptgleichrichterstromes außerdem zur Schwingungsdämpfung der Regelung verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 641 391; deutsche Patentanmeldung L 98685 VIII d/ 21 c (bekanntgemacht am 5. 6. I941) ; -ASEA-Journal, 1937, S. 1o6 bis 12o; 1939, S. 72 und 78.