DE976233C

DE976233C - Device for suppressing positive extreme values within an electric drive

Info

Publication number: DE976233C
Application number: DEA10042D
Authority: DE
Inventors: M Andre Valentin
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1943-04-29
Filing date: 1944-02-10
Publication date: 1963-05-22

Description

Einrichtung zur Unterdrückung positiver Extremwerte innerhalb eines elektrischen Antriebes Bei gewissen elektrischen Antrieben, insbesondere solchen mit Leonardschaltung, erscheint es im Hinblick auf Steigerung der Menge und Güte der Erzeugung nützlich, Drehzahl und Drehmoment des Arbeitsmotors sehr schnell erhöhen oder senken zu können. Die Erfindung ermöglicht dies bei einer Steuerung eines aus mehreren Maschinen bestehenden elektrischen Antriebes unter Verwendung einer mit mehreren Bürstensätzen je Polpaar versebenen Querfeldmaschine der Amplidynebauart als Erregermaschine und unter Verwendung von nur in einer Richtung stromdurchlässigen Ventilen in Stromkreisen der Erregerwicklungen der Querfeldmaschine. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Unterdrückung positiver Extremwerte z. B. eines Drehzahl-, eines Spannungs- oder eines Stromverlaufes innerhalb eines aus mehreren Maschinen bestehenden elektrischen Antriebes unter Verwendung einer mit mehreren Bürstensätzen je Polpaar versehenen Querfeldmaschine der Amplidynebauart als Erregermaschine und unter Verwendung von nur in einer Richtung stromdurchlässigen elektrischen Ventilen in Stromkreisen der Erregerwicklungen der Querfeldmaschine.Device for suppressing positive extreme values within a electric drive With certain electric drives, especially those with Leonard circuit, it appears with a view to increasing quantity and goodness of generating useful to increase the speed and torque of the work engine very quickly or to be able to lower it. The invention enables this when controlling one off multiple machines existing electrical drive using one with several sets of brushes per pair of poles leveled transverse field machine of the Amplidyn design as an exciter and using only one-way current-permeable Valves in circuits of the excitation windings of the cross-field machine. The invention relates to a device for suppressing positive extreme values z. B. a speed, a voltage or a current curve within one of several machines existing electric drive using one with several sets of brushes transverse field machine of the amplidyn design as excitation machine and provided for each pole pair using electrical valves that are only permeable in one direction in circuits of the excitation windings of the cross-field machine.

Erfindungsgemäß wird die Amplidyne von einer an konstanter Spannung liegenden Erregerwicklung erregt, wobei ihrer Durchflutung die einer Wicklung entgegenwirkt, die angeschlossen ist an eine von einer Betriebsgröße (Spannung des Ankers 2, Spannung des Ankers ig, Spannung des Drehzahlgenerators 26, Strom des Generators 27) abgeleiteten Spannung, und welche Wicklung nur dann auf Grund der Anordnung von Halbleiterventilen Strom in einer einzigen Richtung führt, wenn die aus der Betriebsgröße abgeleitete Spannung größer ist als die konstante Spannung der Erregerwicklung.According to the invention, the Amplidyne has a constant voltage lying excitation winding excited, with its flow through the one Winding counteracts that is connected to one of a company size (voltage of Armature 2, voltage of the armature ig, voltage of the speed generator 26, current of the Generator 27) derived voltage, and which winding only because of the Arrangement of semiconductor valves conducts current in a single direction when the The voltage derived from the operating variable is greater than the constant voltage the excitation winding.

Damit ist eine Lösung gegeben, im Anschluß an eine Kennlinie, deren eigentlicher Verlauf jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist oder durch Bestandteile der Erfindung festgelegt wird, eine Charakteristik anzufügen, bei der eine Größe, z. B. die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors begrenzt wird. Im normalen .Betriebsbereich soll der dafür vorgesehene Regelkreis ohne jeden Einfluß sein.This gives a solution, following a characteristic, whose actual course, however, is not the subject of the invention or through components the invention is determined to add a characteristic in which a size, z. B. the speed of rotation of a motor is limited. In the normal operating range the control loop provided for this should be without any influence.

An Hand von Ausführungsbeispielen sei der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.The subject matter of the invention is based on exemplary embodiments explained in more detail.

In Fig. i ist die Schaltung eines elektrischen Schiffsschraubenantriebes dargestellt; der von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebene Leonardgenerator i speist den Arbeitsmotor 2. Der Generator i wird von der Amplidyne 3 erregt, die den Kurzschlußbürstensatz 4, 5 und den Hauptbürsten-Satz 6, 7 besitzt. In der Arbeitsachse ist die Amplidyne 3 mit den an sich bekannten Wicklungen dieser Maschinenart versehen, nämlich der Kompensationswicklung 8 zur Aufhebung des Ankerfeldes und der Fremderregerwicklung 9, die aus einem Netz i i konstanter Spannung in Potentioineterschaltung io einstellbar gespeist wird. Die Wicklung 12, in gleicher Achse liegend, wirkt der Wicklung g entgegen und wird von der Spannung der Maschinen i und 2 gespeist. Eine weitere Wicklung 13 ist an einem im Hauptstromkreis liegenden Shunt angeschlossen und wirkt im gleichen Sinne wie die_-Wicklung 12. Schließlich ist gemäß der Erfindung noch die Wicklung 15 vorgesehen, die über die in Brückenschaltung liegenden Ventile 17 an eine Teilspannung des Hauptmotors, abgegriffen am Potentiometer 16, angeschlossen ist. Der Hauptmotor 2 ist durch eine Feldwicklung 14 vom Netz i i fremderregt.In Fig. I is the circuit of an electric propeller drive shown; the Leonard generator driven by an internal combustion engine i feeds the working motor 2. The generator i is excited by the Amplidyne 3, the the short-circuit brush set 4, 5 and the main brush set 6, 7 has. In the working axis the Amplidyne 3 is provided with the known windings of this type of machine, namely the compensation winding 8 to cancel the armature field and the external excitation winding 9, which can be set from a network i i of constant voltage in potentioinet circuit io is fed. The winding 12, lying in the same axis, acts on the winding g against and is fed by the voltage of machines i and 2. Another Winding 13 is connected to a shunt in the main circuit and acts in the same sense as the winding 12. Finally, according to the invention, there is still the winding 15 is provided, which is connected via the valves 17 connected to a partial voltage of the main motor, tapped at potentiometer 16 is. The main motor 2 is externally excited by a field winding 14 from the network i i.

Arbeitet die Anordnung der Fig. i ohne die Wicklung 15, so erhält man als Kennlinie (Geschwindigkeit v des Arbeitsmotors als Funktion des Drehmomentes Dr) eine Gerade D (Fig. 2). Man kann nämlich die Abgleichung der Erregungen so vornehmen, daß bei Leerlauf (also Hauptstrom praktisch Null) die Spannungswicklung 12 das Feld der Fremderregung g zum größten Teil aufhebt und dadurch einen solchen Strom in der Querachse 4, 5 erzeugt, daß die Speisespannung an den Bürsten 6, 7 den für die Feldwicklung der Maschine i erforderlichen Wert hat. Setzt dann dieBelastung des Motors .2 ein, so drückt die vom Laststrom -espeiste Wicklung 13 die Spannung des Generators i und damit den Arbeitsstrom so weit herunter, daß nur ein mit sinkender Geschwindigkeit v proportionaler Stromanstieg des fremderregten Motors :2 zustande kommt und daher auch ein hiermit proportionaler Drehmomentanstieg. Bei diesem Vorgang fällt gleichzeitig die Gegenwirkung der Wicklung 12, da sie an der Generatorspannung liegt. If the arrangement of FIG. 1 operates without the winding 15, a straight line D (FIG. 2) is obtained as the characteristic curve (speed v of the working motor as a function of the torque Dr). The excitations can be adjusted so that when there is no load (i.e. the main current is practically zero) the voltage winding 12 cancels out the field of the external excitation g for the most part and thereby generates such a current in the transverse axis 4, 5 that the supply voltage is applied to the brushes 6, 7 has the value required for the field winding of the machine i. Then, when the load on the motor .2 sets in, the winding 13 fed by the load current pushes the voltage of the generator i and thus the working current down so far that only a proportional increase in current of the separately excited motor with decreasing speed v occurs, and therefore also a proportional increase in torque. During this process, the counteraction of the winding 12 falls at the same time, since it is due to the generator voltage.

H ist die Leistungshyperbel, nach welcher der Leonardgenerator mit Rücksicht auf den Verbrennungsmotor belastbar ist. Liegt nun die Aufgabe vor, die Geschwindigkeit bei Leerlauf zu begrenzen, also statt des Wertes vo den Wert vö einzuhalten, so kann dies gemäß der Erfindung dadurch erzielt werden, daß die Wicklung 15 über die Ventilbrücke 17 an das Netz i i gelegt wird. Übersteigt dann die am Potentiometer 16 abgegriffene Hauptmotorspannung die Spannung des Erregernetzes i i, so fließt durch die Wicklung 15 ein Strom, der im gezeichneten Sinne ein Gegenfeld zu der Wicklung g schafft und damit die Spannung der Amplidyne und des Hauptgenerators i absenkt, so daß die Geschwindigkeit des Arbeitsmotors auf vö begrenzt wird. Die Ventilbrücke 17 erlaubt aber nur einen Stromdurchgang durch die Wicklung 15 im feldschwächenden Sinne, so daß, wenn die am Potentiometer i6 abgegriffene Spannung bei kleinerer Drehzahl des Motors 2 geringer wird als die Spannung des Netzes ii, keine Stromumkehr in der Wicklung 15 erfolgen kann.H is the power hyperbola according to which the Leonard generator can be loaded with regard to the internal combustion engine. If the task is to limit the idling speed, i.e. to maintain the value vö instead of the value vo, this can be achieved according to the invention in that the winding 15 is connected to the network ii via the valve bridge 17. If the main motor voltage tapped at the potentiometer 16 then exceeds the voltage of the excitation network ii, a current flows through the winding 15, which creates an opposing field to the winding g in the sense shown and thus lowers the voltage of the amplidyne and the main generator i, so that the speed of the working engine is limited to vö. The valve bridge 17 only allows current to pass through the winding 15 in the field-weakening sense, so that if the voltage tapped at the potentiometer i6 is lower than the voltage of the network ii at a lower speed of the motor 2, no current reversal in the winding 15 can take place.

Bei dem in der Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird also eine Drehzahlbegrenzung des Arbeitsmotors 2 bei eintretender Entlastung erreicht. Die Ventile der Brücke 17 brauchen nur fürkleineStröme bemessen zu werden, da das Verhältnis der Regelströme der Amplidyne zu ihrem Nutzstrom sehr klein ist, was auch in der Bezeichnung Verstärkermaschine begründet ist.In the embodiment of the invention shown in FIG is therefore a speed limitation of the working engine 2 when the load is released achieved. The valves of bridge 17 only need to be dimensioned for small flows, as the ratio of the Amplidyne's control currents to its useful current is very small, which is also justified in the name amplifier machine.

Das in der Fig 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt dieAnwendung der Erfindung bei der Schaltung einer dieselelektrischen Lokomotive. Hier liegt die Aufgabe vor, die Spannung des Leonardgenerators 18, der den fremderregtenFahrmotor ig speist, so zu regeln, daß auf möglichst großem Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeuges die Leistungshyperbel der Geschwindigkeit v über Zugkraft z bei voller Drehzahl des Diesels eingehalten wird. 2o ist die Amplidyne, die mit einer Kompensationswicklung versehen ist und den Generator 18 erregt. Die Amplidyne 2o besitzt noch folgende weitere Erregerwicklungen: Eine einstellbare Fremderregung 21, eine Gegenerregung 22 durch den Hauptstrom des Generators 18, eine an der Teilspannung des Fahrmotors über Ventil23 liegende Gegenwicklung 24, die nur dann Strom führt, wenn diese Teilspannung größer ist als die Spannung der Hilfsstromquelle i i, und schließlich die Gegenwicklung 25, die einen Strom führt, der durch die Differenz der Teilspannung einer Tourendynamo 26 gegen die Spannung der Hilfsquelle i i gegeben ist. In den Stromkreis der Wicklung 25 ist das Ventil 23' eingeschaltet. Die Wicklung 25 sorgt daffir, daß beim Anstieg der Fahrgeschwindigkeit v über einen gewissen Wert (Fig. 4) die Amplidyne 2o und damit auch die Spannung des Hauptgenerators 18 stark absinkt, so daß die Kurve Fahrgeschwindigkeit v über Zugkraft,-, an dieser Stelle von der Hyperbel H auf den Wert vo übergeht. Die anderen genannten Erregerwicklungen der Amplidyne wirken gemeinsam auf die Einhaltung konstanter Leistung bis zum Anfahrdrehmoment Co.The embodiment shown in Fig. 3 shows the application of the invention in switching a diesel-electric locomotive. Here is the task before the voltage of the Leonard generator 18, which the separately excited drive motor ig feeds, to regulate that on the largest possible speed range of the vehicle the power hyperbola of the speed v versus the tensile force z at full speed of diesel is complied with. 2o is the Amplidyne, the one with a compensation winding and the generator 18 is energized. The Amplidyne 2o also has the following further excitation windings: an adjustable external excitation 21, a counter-excitation 22 by the main current of the generator 18, one at the partial voltage of the traction motor Opposite winding 24 via valve23, which only carries current when this partial voltage is greater than the voltage of the auxiliary power source i i, and finally the reverse winding 25, which carries a current that is determined by the difference in the partial voltage of a touring dynamo 26 against the voltage of the auxiliary source i i is given. In the circuit of the winding 25 the valve 23 'is switched on. The winding 25 ensures that the rise the driving speed v over a certain value (Fig. 4) the Amplidyne 2o and thus also the The voltage of the main generator 18 drops sharply, so that the curve driving speed v over tensile force, -, at this point from the hyperbola H changes to the value vo. The other mentioned excitation windings of the Amplidyne work together to maintain constant power up to the starting torque Co.

Das in der Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung behandelt einen Ruderantrieb oder einen ähnlichen Antrieb mit sehr schneller Regelfälligkeit.The embodiment of the invention shown in FIG. 5 is treated a rudder drive or a similar drive with a very fast regularity.

Der Generator 27 speist wieder den Antriebsinotor 28 und wird seinerseits erregt von der Ainplidyne 29. Durch die Wicklung 30 ist die :@mplidyne in der Arbeitsachse unterkompensiert und versucht, ihren Nutzstrom, den Erregerstrom des Hauptgenerators 27, als Abbild der konstanten Erregung 31 konstant zu halten. Wegen der hohen Induktivität der Feldwicklung des Hauptgenerators 27 kann sich der Strom der Amplidyne 29 nur langsam ändern. Durch Übererregen des Fremdfeldes in Wicklung 31 wird aber der Feldanstieg im Hauptgenerator 27 beschleunigt. Um hierbei jedoch eine übermäßigeStromüberlastung derHauptniaschine zu vermeiden, ist die Amplidyne 29 außerdem noch mit der Gegenwicklung 32 ver-"ehen. Die Gegenwicklung 32 ist an einem im .Arbeitsstromkreis liegenden ohmschen oder induktiven Shunt 33 angeschlossen. In dem Stromkreis der Wicklung 32 liegt die Ventilbrücke 34, die erst von einem ganz bestimmten Stromwert an, der durch die Spannung der Fremdstromquelle 35 eindeutig festgelegt ist, die genannte dämpfende Wirkung einsetzen läßt.The generator 27 feeds the drive motor 28 again and is in turn excited by the Ainplidyne 29. Due to the winding 30 , the: @mplidyne is undercompensated in the working axis and tries to keep its useful current, the excitation current of the main generator 27, as an image of the constant excitation 31 keep. Because of the high inductance of the field winding of the main generator 27 , the current of the Amplidyne 29 can only change slowly. By overexciting the external field in winding 31, however, the increase in the field in the main generator 27 is accelerated. In order to avoid excessive current overload of the main riveting machine, the Amplidyne 29 is also provided with the counter-winding 32. The counter-winding 32 is connected to an ohmic or inductive shunt 33 in the working circuit. The valve bridge is in the circuit of the winding 32 34, which only starts at a very specific current value, which is clearly defined by the voltage of the external power source 35, the said damping effect.

Diese selbsttätige Arbeitsweise erlaubt es, von der Fahrt voller Geschwindigkeit des Arbeitsmotors in einer Drehrichtung direkt auf volle Fahrt in der anderen Drehrichtung umzuschalten, ohne dar der Strom den durch die Spannungsgröße der Fremdstromquelle 35 festgelegten Wert nennenswert übersteigt.This automatic mode of operation allows you to drive at full speed of the working motor in one direction of rotation directly to full speed in the other direction of rotation to switch over without the current being caused by the voltage magnitude of the external power source 35 significantly exceeds the specified value.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for suppressing positive extreme values z. B. a speed, a voltage or a current curve within a electrical drive consisting of several machines using a Ouerfeld machine of the Amplidyn design with several sets of brushes per pole pair as a freezing machine and using only one-way current-permeable electric valves in circuits of the excitation windings of the cross-field machine, characterized in that the amplidyne is from a constant voltage The excitation winding is excited, with its flow counteracting that of a winding, which is connected to one of an operating variable (voltage of armature 2, voltage of the armature i9, voltage of the speed generator 26, current of the generator 27) derived Voltage, and which winding only then due to the arrangement of semiconductor valves Current leads in a single direction if that is derived from the operating quantity Voltage is greater than the constant voltage of the excitation winding.

2. Ship propulsion using the device according to claim i, consisting of a Leonard generator, the working engine and the Amplidyne as the exciter of the Leonard generator, characterized in that that an excitation winding (i_5) of the Amplidyne (3) over four lying in a bridge circuit Valves (17) from the excess of the working motor voltage over a fixed voltage is fed (Fig. 1, 2).

3. Diesel-electric locomotive drive using the device according to claim i, consisting of a Leonard generator, the working motors and the Amplidyne as excitation machine, characterized in that an excitation winding (24) of the Amplidyne (2o) via valves (23) from the excess of the working motor voltage ( or a proportional partial voltage) via a fixed voltage and a second excitation winding (25) via a second valve (23 ') by a voltage (touring dynamo 26) that is dependent on the driving speed when the voltage of the touring dynamo exceeds the adjustable constant reference voltage. 4 .. Leonard circuit for rudder drives and similar drives with strong sudden torque fluctuations using the device according to claim i, characterized in that an excitation winding (32) of the Amplidyne (29) is then fed via valves (34) in a bridge circuit when one of the Working current of the main motor (28) derived voltage exceeds the constant voltage of an external power source (35). Publications considered: German Patent Nos. 703 909, 7o8 6o9, 742 442 French Patent No. 86q.929; U.S. Patent No. 2,039: 267; ETZ, 1942, pp. 23 to 30. Older patents considered: German Patent No. 887371.