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Einrichtung zur Umsteuerung der Drehrichtung eines über Stromrichter
in Eingefäßschaltung gespeisten Gleichstrommotors Im Hauptpatent 971381 wurde
eine Einrichtung zur Umsteuerung der Drehrichtung eines über Stromrichter in Eingefäßschaltung
gespeisten Gleichstrommotors mit selbsttätiger Ankerumschaltung unter Verwendung
eines Reglers, der den durch die Ankerspannung gegebenen Istwert der Drehzahl mit
einem von Hand einstellbaren Sollwert vergleicht und den Ankerstrom begrenzt, vorgeschlagen,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Regelabweichung dieses Reglers zur stetigen
elektrischen Verstellung der Gittersteuerung des Stromi ichters vom Gleichrichterbetrieb
in den Wechselrichterbetrieb dient, wobei die Umschaltung des Polwenders im Ankerstromkreis
immer dann erfolgt, wenn die die Gittersteuerung einstellende, von der Regelabweichung
abhängige Steuergröße einen Grenzwert in Richtung auf die Wechselrichteraussteuerung
über- oder unterschreitet.
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Der Leistungsfaktor der Grundwellen von Strom und Spannung bei gittergesteuerten
Stromrichteranlagen steht in linearer Abhängigkeit von der abgegebenen Gleichspannung.
Es ist daher grundsätzlich anzustreben, derartige Anlagen voll auszusteuern, was
auch im Interesse der wirtschaftlichen Auslegung des Transformators liegt. Bekanntlich
ist es wegen der Kommutierung und Entionisierung
nicht möglich,
im Wechselrichterbetrieb die gleiche Leerlaufspannung zu erreichen wie im Gleichrichterbetrieb.
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Es besteht das Problem, den mit voller Gleichrichterspannung laufenden
Motor auf die möglicherweise kleinereWechselrichterspannung abzubremsen.
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Teilweise kommt erschwerend hinzu, daß der Antrieb mit Feldänderung
ausgerüstet ist und mit dem Kommando zum Umsteuern gleichzeitig das Kommando zur
Feldverstärkung gegeben wird. Soll daher die Anlage auch in diesem Fall selbsttätig
arbeiten, so muß die daraus resultierende Ankerüberspannung erst einen meßbaren
Wert erreicht haben, ehe eine Begrenzungseinrichtung ansprechen und das gegebene
Kommando zur Feldverstärkung wieder rückgängig machen kann.
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Im allgemeinen sind die ohmschen und induktiven Spannungsabfälle im
Gleichstromkreis so groß, daß die Vollastspannung des Gleichrichters niedriger als
die des Wechselrichters ist, da j a diese Spannungsabfälle bei Umsteuerung des Stromrichters
von Gleich- in Wechselrichterbetrieb ihr Vorzeichen beibehalten, so daß bei ungestörtem
Netz ein stabiler Betrieb möglich ist.
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Die Größe der zulässigen Netzspannungsabsenkung, bei welcher der Wechselrichter
noch stabil arbeitet, ist von Fall zu Fall verschieden, mit Rücksicht auf einen
annehmbaren Leistungsfaktor jedoch immer kleiner, als selbst von ruhigen Netzen
über größere Zeiträume erwartet werden kann.
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Zur Durchführung der im folgenden vorgeschlagenen Erfindung ist es
weiter erforderlich, daß die Anlage Einrichtungen zur Schnellentregung der Maschine
erhält, was bei Großantrieben im allgemeinen vorausgesetzt werden kann. Es muß also
ein steuerbarer Feldsteller vorgesehen sein.
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Die Erfindung sieht bei einer Einrichtung zur Umsteuerung der Drehrichtung
eines über Stromrichter in Eingefäßschaltung gespeisten Gleichstrommotors mit selbsttätiger
Ankerumschaltung unter Verwendung eines Reglers, der den Istwert der Drehzahl mit
einem einstellbaren Sollwert vergleicht und den Ankerstrom begrenzt und dessen Regelabweichung
zur stetigen elektrischen Verstellung der Gittersteuerung des Stromrichters vom
Gleichrichterbetrieb in den Wechselrichterbetrieb dient, nach Patent 971381, vor,
daß bei Umsteuerung des Motors auf Bremsbetrieb vor der Ankerumschaltung eine in
der Einrichtung vorgesehene Ankerspannungsbegrenzung im Sinne einer Fntregung des
Motors umgeschaltet wird. Selbstverständlichkannman Netzspannungsschwankungen durch
Zusatzspannungsquellen oder sonstige Hilfsmaßnahmen im Hauptstromkreis stabilisieren.
Das ist jedoch unwirtschaftlich, weil in diesem Falle die ganze Stabilisation für
die volle Leistung ausgelegt sein muß. Der Erfindung liegt der allgemeine Gedanke
zugrunde, diese Stabilisierung des Wechselrichterbetriebes - nur für diesen bedeuten
ja die Netzspannungsabsenkungen eine Gefahr = in den den selbsttätigen Umkehrbetrieb
durchführenden Regelkreis zu legen. Voraussetzung ist, daß die Rückarbeit des Umkehrmotors
im Umkehrbetrieb nur im Stillsetzen der bewegten Massen besteht. Der Hochlauf sowie
die eigentliche Arbeitsabgabe des Motors vollziehen sich dann bei optimalem Leistungsfaktor.
Lediglich beim Bremsen beginnt der Leistungsfaktor mit einem bestimmten Wert kleiner
als i, behält diesen bei, bis der Erregerstrom seinen vollen Wert erreicht hat,
und geht dann wie gewöhnlich stetig auf Null zurück.
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Der Eingriff kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß der Sollwert
der Ankerspannungsbegrenzungseinrichtung beim Bremsen um einen bestimmten konstanten
Betrag verkleinert, oder daß der zugeführte Istwert in der Übertragungseinrichtung
für den Meß-#vert der Regelgröße in einem bestimmten Verhältnis vergrößert wird.
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Noch zweckmäßiger, allerdings mit mehr Aufwand verbunden, ist es,
den Sollwert, außer ihn zu verkleinern, in eine lineare Abhängigkeit von der Netzspannung
zu setzen. Man kommt dann mit einer geringeren konstanten Verkleinerung aus und
bekommt auch bei schweren Netzeinbrüchen zwangläufig die richtige zusätzliche Verkleinerung.
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Die Erfassung des Betriebszustandes »Bremsen« zur Auslösung des Umschaltvorganges
in der Spannungsbegrenzungseinrichtung durch die Polarität des Stromrichters würde
zu spät kommen, da diese sich erst nach der Umschaltung des Ankers umkehrt. Ein
rechtzeitiger Eingriff in die Begrenzungseinrichtung zur Einleitung der Entregung
kann jedoch erreicht werden, wenn an Stelle der äußeren Polarität des Stromrichters
die Phasenlage seiner Zündimpulse bzw. eine von dieser eindeutig abhängige Größe
verwendet wird, da vor Beginn der Umschaltung der gesamte Steuerbereich durchlaufen
werden muß, um die Steuerung zon Gleich- auf Wechselrichterbetrieb umzustellen.
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Das Gittersteuergerät für die Vorgabe der Zündimpulse wird in der
Anordnung gemäß dem Hauptpatent auf Wechselrichterbetrieb eingestellt, bevor die
Ankerumschaltung erfolgt. Damit ist die richtige Reihenfolge der Schaltvorgänge
gewährleistet. Die Einwirkung auf die Begrenzungseinrichtung der Ankerspannung bei
dieser im Hauptpatent beschriebenen Anlage geschieht zweckmäßig dadurch, daß bei
Durchgang des Vormagnetisierungsstroms des Gittersteuergerätes durch den der gezündeten
Gleichspannung Null entsprechenden Wert die genannte Umschaltung eingeleitet wird.
Die bis zum Schließen der Kontakte des Ankerumschalters verbleibende Zeit reicht
dann aus, um mit Hilfe der Schnelledtregung die Motorspannung auf den geforderten
Wert herabzusetzen.