AT204650B - Schaltungsanordnung zur Drehmomentumkehr einer Gleichstrommaschine - Google Patents

Description

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  Schaltungsanordnung zur Drehmomentumkehr einer Gleichstrommaschine 
Um das Drehmoment einer Gleichstrommaschine umzukehren, muss entweder der Ankerstrom oder das Feld gewendet werden. Handelt es sich um über Stromrichter gespeiste Motoren, so bediente man sich bisher für die Stromrichtungsumkehr der sogenannten Kreuzschaltung oder nach einem neueren Vorschlag (deutsche Patentschrift Nr. 914406) zweier gegensinnig wirkender Feldwicklungen, die über Gleichrichter und in Abhängigkeit von einer Steuerwechselspannung gesteuerte Transduktoren gespeist werden. Wird jedoch der Motor nur von einem. Stromrichter gespeist, ist es nicht ohne weiteres möglich, den Ankerstrom zu wenden. Es ist bekannt, die vom Stromrichter bestimmte Richtung des Ankerstromes unverändert zu lassen und die Richtung der Erregung durch besondere Einrichtungen umzukehren.

   Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, die Erregung nicht unabhängig von der Grösse des Drehmomentes konstant zu lassen und bei der Drehmomentumkehr dann vom vollen Wert der einen Richtung auf den vollen Wert der ändern Richtung zu wenden, sondern bei kleiner werdendem Drehmoment nicht nur den Ankerstrom sondern auch die Erregung zu vermindern, so dass dann beim   nulldurchgang   und der nachfolgenden Umkehr des Drehmomentes eine stetige Änderung des Feldes möglich ist. Wenn also Ankerstrom und Erregung gleichzeitig und gleichsinnig geändert werden, hat der Motor im wesentlichen das Verhalten eines Reihenschlussmotors. Es war aber bisher nicht möglich, den Motor wirklich als Reihenschlussmotor auszuführen, weil das Wenden der Erregerwicklung einen Schaltvorgang in dem die volle Leistung führenden Ankerstromkreis bedeutet hätte. 



   Es ist das Ziel der Erfindung, ein solches Wenden ohne mechanische   Schalteinrichtungen zu ermöglichen.   



   Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Drehmomentumkehr einer   Gleichstrommaschine,   deren Leistung aus einer einzigen Stromquelle mit gleichbleibender Stromrichtung entnommen bzw. dorthin zurückgeliefert wird, vorzugsweise eines stromrichtergespeisten Gleichstrommotors, wobei erfindungsgemäss für den die Erregerwicklung durchfliessenden Ankerstrom (oder für einen dem Ankerstrom proportionalen Strom) zwei getrennte, über elektrische Ventile führende Wege vorgesehen sind und diese Ventile nur für eine Leistung in der Grössenordnung der Erregerleistung bemessen sind, wobei diese Stromwege einander entgegengerichtete Erregungsrichtungen ergeben und durch Zusatzspannungen oder durch Steuerung der Ventile bestimmbar ist, welchen der beiden Wege der Ankerstrom (oder der ihm proportionale Strom) nimmt.

   Es ist nämlich notwendig, das Schliessen und Öffnen der Wege über Zusatzspannungen herbeizuführen, weil die Ventile nicht, wie es vielleicht naheliegend erscheinen würde, durch Gittersteuerung   beeinflusst   werden   können.     sie ja gleichstromführend   sind und daher durch das Gitter nur ge- öffnet aber nicht gelöscht werden können. Die Verwendung der Gittersteuerung ist nur dann möglich, wenn der Ankerstrom zuerst in einen ihm proportionalen Wechselstrom umgeformt wird. Im Kreise dieses Wechselstromes können dann die beiden Wege für die beiden Erregungsrichtungen durch gittergesteuerte   Entladungsgefässe   oder auch durch Transduktoren öffnen und schliessen. 



   Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt das Prinzip der Erfindung unter Verwendung zweier getrennter Erregerwicklungen, Fig. 2 das Prinzip für eine beiden Drehrichtungen gemeinsame Erregerwicklung, und die Fig. 3 und 4 zeigen schaltungstechnische Verwirklichungen des Prinzips nach Fig. 2. 



   In Fig. 1 bedeutet 1 den Gleichstrommotor, der von einem Transformator 2 über einen Stromrichter 3 gespeist wild. Der Strom des Stromrichters wird von einer Gittersteuereinrichtung 4 geregelt. Der Motor 1 

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 hat zwei Erregerwicklungen 5 und 5', die einander parallelgeschaltet sind, wobei in jedem dieser Wege ein Ventil 6 bzw.   6'und   eine Zusatzspannung 7 bzw. 7'in Reihe geschaltet sind. Die Erregerwicklungen 5,   5' sind   so gepolt, dass sie einander entgegengerichtete   Erregungen ergebsn.   Wenn keine Zusatzspannung 7 oder   Teingefügt ist, dann wnrde sich der Ankerstrom auf die beiden Wicklungen 5 und 5'zu glei-   chen Teilen auf teilen, und die Summe der Erregung wäre Null. Wird aber z.

   B. bei 7 eine Gleichspannung als Zusatzspannung eingefügt, die die Gleichrichterspannung unterstützt, dann wird der Ankerstrom über die Wicklung 5'geringer und über 5 grösser und wenn 7 grösser ist als der Spannungsabfall an der Erregerwicklung 5, dann wird das Ventil   6'auf   Sperrspannung beansprucht, so dass durch diesen Zweig 5',   6',   7'überhaupt kein Strom fliesst. Die Grösse der Erregung von 5 ist allein durch die Grösse des Ankerstromes bestimmt. Das Ventil 6 und die Zusatzspannungsquelle 7 sind zwar fUr den vollen Ankerstrom, aber nur für eine Spannung in der Grössenordnung des Spannungsabfalles an der Erregerwicklung, also etwa 1% der Hauptspannung, zu bemessen. Als Ventil wird daher vorzugsweise ein   Selenglelelrichter   inFrage kom men.

   Zum Wenden des Feldes ist es nur erforderlich, statt der Zusatzspannung 7 die Zusatzspannung 7' einzufügen, unabhängig davon, wie gross in diesem Augenblick der Ankerstrom ist. Es muss also insbesondere nicht der Nulldurchgang dieses Stromes abgewartet werden. Die bei 7 aufgewendete Erregerleistung unterstützt den Hauptgleiehrichter 2,3 und ist also nicht verloren. Je grösser die Zusatzspannung 7 im Vergleich zum Spannungsabfall an der Erregerwicklung ist, desto schneller erfolgt das Wenden des Feldes und die Überwindung der Selbstinduktionsspannung der Wicklung 5. 



   Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Maschine mit nur einer Erregerwicklung. Es ist in diesem Falle eine Brückenschaltung vorgesehen, in deren Diagonale die Erregerwicklung 5 liegt, während die andere Diagonale die Anschlusspunkte des Ankerstromes bildet. Für die eine Richtung der Erregung wird mit Hilfe der Zusatzspannung 7 und   7'der   Weg über die Ventile 6, 6'freigegeben und der über die 
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6"gesperrt,eingefügt werden muss. 



   Diese Zusatzspannungen   könp"aus   den Ankern ständig laufender Gleichstrommaschinen entnommen werden, so dass also nach Fig.   veder   die Erregung der Maschine 7 oder die der Maschine   7'einge-   schaltet ist, während nach Fig. 2 weder die Erregungen 7,   7'oder   7", 7'"eingeschaltet sind. 



   Vorzugsweise aber wird die Zusatzspannung einer Transformatorwicklung entnommen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, deren Schaltung im übrigen der der Fig. 2 entspricht. Das Ventil 6 ist dort in eine Gruppe von 3 Ventilen aufgelöst, die zusammen mit der dreiphasigen Transformatorwicklung 7 einen Gleichrichter bilden, der also in sich die Eigenschaft der Zusatzspannung und des   Sperren. : der   umgekehrten Stromrichtung vereinigt. Die Transformatorwicklungen 7 und 7', die gleichzeitig Spannung erzeugen sollen, sind auf einem gemeinsamen Eisenkern mit einer Primärwicklung 8 untergebracht, während die Wicklungen 7",   7"mit   der Primärwicklung 9 einen zweiten Transformator bilden.

   Zum Wenden der Erregungsrichtung in der Erregerwicklung 5 ist es also nur notwendig, die Primärwicklung 8 oder die Pri- 
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 gewendet werden soll, dann werden also von der Gittersteuereinrichtung 4 aus an Stelle der Gitter der Thyratrongruppe 10 die Gitter der Thyratrongruppe 11 so beaufschlagt, dass 11 zündet und 10 sperrt. 



   Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 gezeichnet, in der eine indirekte Reihenschaltung der Erregerwicklung verwendet ist. Der Ankerstrom des Motors 1 erregt eine   Synchronmaschi-   
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 Wechselspannung liegen und als Gleichrichter wirken, können sie mit einer Gittersteuerung versehen werden, so dass das Wenden des Feldes durch Öffnen der Gruppe 14, 15 bei gleichzeitigem Sperren der Gruppe 16, 17 oder umgekehrt stattfinden kann. AnStelle der gesteuerten Ventile können auch hier Transduktoren verwendet werden. 



   Das   erfindungsgemässe   Wenden des Reihenschlussfeldes kann nicht nur bei stromrichtergespeisten Motoren verwendet werden, sondern auch bei Gleichstrommotoren, die aus irgendwelchen andern Spannungquellen gespeist werden. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Schaltungsanordnung zur Drehmomentumkehr einer Gleichstrommaschinc deren Leistung aus <Desc/Clms Page number 3> einer einzigen Stromquelle mit gleichbleibender Stromrichtung entnommen. bzw. dorthin zurückgeliefert wird, vorzugsweise eines stromrichtergespeisten Gleichstrommotors, dadurch gekennzeichnet,, dass für den die Erregerwicklung durchfliessenden Ankerstrom (oder für einen dem Ankerstrom proportionalen Strom) zwei getrennte, über elektrische Ventile führende Wege vorgesehen sind, und diese Ventile nur fUr eine Leistung in der Grössenordnung der Erregerleistung bemessen sind, wobei diese Stromweg einander entgegengerichtete Erregungsrichtungen ergeben und dass durch Zusatzspannungen oder durch Steuerung der Ventile bestimmbar ist,

   weichender beiden Wege der Ankerstrom (oder der ihm proportionale Strom) nimmt.

   2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrommotor (1) zwei Erregerwicklungen (5, 5') hat, die parallel zueinander, jede über eine ungesteuerte Ventilanordnung (6, 6') und eine Zusatzspannung (7, 7'), so in den Ankerstromkreis geschaltet sind, dass sie einander entgegengerichtete Erregungsrichtungen ergeben und dass durch Einschalten der einen oder der andern Zusatzspannung bestimmt wird, welche der beiden Erregerwicklungen vom Ankerstrom durchflossen wird, während die jeweils andere Erregerwicklung durch. die Ventilwirkung für den Ankerstrom gesperrt ist (Fig. 1).

   3. Schaltungsanordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrommotor (1) eine Erregerwicklung (5) hat, die in der Diagonale einer Brückenschaltung liegt, an deren anderer Diagonale die Anschlüsse für den Ankerstrom liegen, wobei jeder Brückenzweig aus der Reihenschaltung einer ungesteuerten Ventilanordnung (6, 6', 6", 6") mit einer Zusatzspannung (7, T, 7"', 7") besteht und dass durch Einschalten des einen oder andern Paares der in einander gegenüberliegenden Brückenzweigen liegenden Zusatzspannungen bestimmt wird, in welcher Richtung der Ankerstrom die Erregerwicklung durchfliesst, während das jeweils zusatzspannungslose Brückenzweigpaar durch die Ventilwirkung für den Ankerstrom gesperrt ist (Fig. 2).

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzspannung bzw. die Zusatzspannungen in ständig laufenden Gleichstrommaschinen erzeugt werden, deren Erregungen ein-und ausgeschaltet werden. EMI3.1 schalten der Primärwicklung (8,9) des Transformators geschieht (Fig. 3)..

   6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ein- und Aus- schalten der Erregerwicklung bzw. der Transformator-Primärwicklung (8,9) kontaktlos über gittergesteuerte Entladungsgefässe (Thyratrons) (10, 11) oder über Transduktoren geschieht.

   7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerstrom eine ständig laufende vorzugsweise mehrphasige Synchronmaschine (13) erregt, deren Spannung also dem Ankerstrom proportional ist und dass diese Wechselspannung über zwei Gruppen von steuerbaren Ventilen (14, 15, 16, 17) (oder zwei Gruppen von ungesteuerten Ventilen in Verbindung mit Transduktoren) so an die Erregerwicklung (5) des Gleichstrommotors (1) gelegt ist, dass die Richtung der Erregung dadurch bestimmt wird, welche der beiden Gruppen stromdurchlässig ist (Fig. 4).