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Anordnung zur Speisung von Gleichstromverbrauchern, insbesondere Gleichstrommotoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Speisung von Gleichstromverbrauchern,
insbesondere Gleichstrommotoren, über Stromrichter und eine zwischen Stromrichter
und Verbraucher angeordnete Drosselspule, die betriebsmäßig sich in der Sättigung
befindet und bei unzulässigen Strömen jedoch aus ihrer Sättigung herausgeführt wird.
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Eine solche Anordnung ist zum Schutz gegen Rückströme bekannt geworden,
indem die bei normalem Betrieb des Stromrichters in der Sättigung befindliche Drossel
sich bei Stromrichtungsumkehr in der Nähe des Stromnullwertes entsättigt und. hierbei
eine stromschwache Pause hervorruft, wobei die in einer zusätzlichen Wicklung der
Drossel induzierte Spannung zur Steuerung eines Trennschalters zwischen der Drossel
und dem Stromrichter benutzt werden kann.
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Ferner sind Anordnungen zur Speisung von Gleichstromverbrauchern über
Stromrichter bekannt, bei denen der vom Stromrichter gelieferte Gleichstrom zur
Vormagnetisierung einer Drossel dient, die in einem solchen bekannten Falle dadurch
als induktiver Widerstand in einem laststrolnabhängig die Stromrichteraussteuerung
beeinflussenden Regelkreis verändert wird oder in einem anderen bekannten Falle
einen Meßwert liefert, um beim Überschreiten eines bestimmten Gleichstromes, z.
B. bei der Speisung eines Gleichstrommotors durch Einfügung einer entsprechenden
Spannung in den Eingangskreis des Reglers eine Konstantdrehzahlregelung in eine
Konstarntstromregelung überzuführen.
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Die vorliegende Erfindung geht von der Überlegung aus, daß in Anlagen
mit über Stromrichter gespeisten Verbrauchern, insbesondere Motoren, der Betriebsfall
eintreten kann, in welchem z. B. bei der Hochregelung von Motoren. Stromwerte erreicht
werden, die zu einem unerwünschten Auslösen des Überstromschalters führen können.
Solche Betriebsfälle können dadurch entstehen, daß beim Hochregeln der Drehzahl
des Motors dieser in seiner Beschleunigung nicht nachkommt.
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Eine nachteilige Erscheinung kann in dieser Form insbesondere auch
innerhalb der Brennzeit einer Anode des Stromrichters auftreten. Innerhalb dieses
Zeitraumes ist es aber nicht möglich, durch eine Gittersteuerung des Stromrichters
die Speisung des Motors zu beeinflussen. Bei Einrichtungen, bei denen Motoren innerhalb
eines sehr kurzen Zeitraumes auf einen bestimmten Wert, z. B. den Endwert ihrer
Geschwindigkeit bzw. ihrer Drehzahl, beschleunigt werden sollen, können auch diese
Zeitwerte der Brenndauer einer Anode eine beachtliche Rolle für den Stromanstieg
im Motorstromkreis spielen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Lösung, durch welche auch innerhalb
dieser kurzen Zeiträume eine wirksame Beherrschung der sonst auftretenden hohen
Ströme mit ihren nachteiligen Folgen einer unerwünschten Auslösung der Überstromschalter
erreicht wird.
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Nach dieser wird bei einer Anordnung der angegebenen Art, nämlich
zur Speisung von Gleichstromverbrauchern, insbesondere Gleichstrommotoren, über
Stromrichter und eine zwischen Stromrichter und Verbraucher angeordnete Drosselspule,
die betriebsmäßig sich in der Sättigung befindet und bei unzulässigen Strömen aus
ihrer Sättigung herausgeführt wird, erfindungsgemäß beim Auftreten eines Überstromes
durch die Drosselspule eine Stromstufe bewirkt, welche einem Ansteigen des Verbraucher-bzw.
Motorstromes auch bereits im Verlaufe des Brennvorganges der gerade brennenden Anode
vorbeugt und den Gitterkreis des Stromrichters derart beeinflußt, daß für die Dauer
des Überstromes die Zündung des Stromrichters am Steuergitter gesperrt wird. Die
Drosselspule weist dabei einen Eisenkern mit möglichst rechteckiger Magnetisierungskennlinie
auf. Für die Zwecke der Steuergittersperrung kann z. B. auf dem Eisenkern der Drossel
eine entsprechende Wicklung vorgesehen werden, welche mit der im Hauptstromkreis
liegenden Wicklung transformatorisch verkettet ist und zur Lieferung einer Gleichsparvnung
für den Gitterkreis des Stromrichters benutzt wird, die entweder allein oder zusammen
mit
der bereits in diesem vorhandenen Sperrspannungsstromquelle
eine Sperrung der Zündung des Stromrichters an seinen Gittern herbeiführt. Um selbsttätig
zu erreichen, daß nach Abklingen der Stromstufe, die durch die Drossel erzeugt wird,
nicht etwa durch einen Regler der Anlage der Stromrichter für eine weitergehende
Beschleunigung des Motors hochgeregelt sein kann, ist vorzugsweise erfindungsgemäß
noch eine stromabhängig vom Belastungsstrom des Motorstromkreises wirksame Einrichtung
vorgesehen, welche den Steuersatz des Stromrichters derart beeinflußt, daß nach
dem Ablauf der Stufe beim Wiederzünden des Stromrichters nur eine solche Aussteuerung
desselben möglich ist; die nicht zu einer Überschreitung des zulässigen Stromwertes
im Motorstromkreis führt. Die Ableitung des entsprechenden belastungsstromabhängigen
Steuerwertes kann beispielsweise durch Anwendung eines ohmschen Nebenwiderstandes
im Verbraucherstromkreis stattfinden, von welchem ein Magnetverstärker gesteuert
wird, der seinerseits mit den an seinem Ausgang gewonnenen Wert z. B. den Sättigungswandler
bzw. die Stoßdrossel in dem Steuersatz des Stromrichters entsprechend beeinflußt.
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Eine beispielsweise Ausführung für die Anwendung der Erfindung bei
einem Stromrichterantrieb veranschaulicht die Figur der Zeichnung. In dieser bezeichnet
1 eine Phase der Sekundärwicklung des Transformators, über welche der Stromrichter
gespeist wird. Zur Vereinfachung der Darstellung ist von dem Stromrichter nur ein
einanodiges Strom_ richtergefäß für eine Phase des Systems dargestellt. Der Stromrichter
kann beispielsweise sechs- oder zwölfphasig arbeiten. Dieses Stromrichtergefäß ist
mit 2 bezeichnet, seine Anode mit 2a., sein Steuergitter mit 2b und seine Kathode
mit 2c. Von dem Stromrichtergefäß wird über die in der Kathodenleitung des Stromrichters-
liegende Wicklung 3a der Drossel 3 der Gleichstrommotor 4 gespeist, dessen Anker
mit 4a_ und dessen Feldwicklung mit 4 b bezeichnet ist. 5 bezeichnet einen Schalter
bzw. ein Schütz oder einen Schnellschalter im Ankerstromkreis des Motors, 6 einen
ohmschen Nebenwiderstand, von welchem der llagiletverstärker 7 gesteuert wird. An
der Drossel 3 sind auf dem Eisenkern 3 b noch die Wicklungen 3 c und 3 d vorgesehen.
8 bezeichnet eine als Batterie angedeutete Sperrspannung squelle für den Gitterkreis
des Stromrichters 2. 9 ist der Widerstand im Gitterkreis des Stromrichters, der
in Reihe liegt mit der Steuerdrossel 10. Der Gitterkreis wird mit Wechselspannung
von einer Spannungsquelle 11 gespeist. Die Steuerung des Stromrichters erfolgt mittels
der Gleichstromvormagnetisierungsw icklung 10a, durch deren Speisung die Induktiv
ität bzw. die Sperrung und Freigabe der Stoßdrossel 10
entsprechend zeitabhängig
gesteuert werden, so daß in bekannter Weise eine entsprechende Spannungsaufteilung
zwischen dem Blindwiderstand der Drossel 10 und dem Widerstand 9 im Gitterkreis
auftritt und entsprechende Spannungsimpulse auf das Gitter 2 b des Stromrichtergefäßes
für dessen Zündung zum gewünschten Zeitmoment gegeben werden. Damit nur positive
Impulse auf das Gitter gelangen, ist das Ventil 12 vorgesehen. Die Drossel 10 trägt
außer der Wicklung 10b, die in ihrem Induktivitätswert für ihre Sperrung und Freigabe
zum gewünschten Zündmoment des Stromrichters durch die Gleichstromvormagnetisierung
gesteuert wird, noch eine weitere Wicklung 10c, welche vom Ausgang des Magnetverstärkers
7 gespeist wird. 13 bezeichnet ein Ventil in dem über die Sekundärwicklung 3 d der
Drossel 3 gebildeten Stromkreis, 14 einen Umschalter, um den Anker 4a des Motors
4 für beide Drehrichtungen wahlweise über den Stromrichter zu speisen.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende. Steigt der im Verbraucher
bzw. im Ankerkreis des Motors 4 zulässige Strom auf einen zu hohen Wert, so wird
die Drossel3 aus ihrem Sättigungswert, auf dem sie mittels der Vormagnetisierung
durch die Wicklung 3c gehalten wird, herausgeführt, und die Drossel ist somit in
der Lage, ein bestimmtes Spannungszeitintegral zu übernehmen. Hierdurch wird eine
Stromstufe in der Speisung des Motors 4 erzeugt, d-. h:, der Strom kann nicht über
einen bestimmten Wert mehr ansteigen. Gleichzeitig wird in der Wicklung 3 d eine
Spannung induziert, die über den Gitterkreis und das Ventil 13 eine Gleichspannung
erzeugt, welche zusammen mit der Sperrspannung 8 das Gitter 2 b auf ein solches
negatives Potential bringt, daß die Zündung des Stromrichtergefäßes 2 am Gitter
gesperrt wird. Erst mit Abklingen des Stromes über die Kathodenleitung des Stromrichters
wird diese Sperrung des Stromrichters am Gitter, welche durch die über die Wicklung
3 d erzeugte Spannung hervorgerufen worden war, wieder freigegeben. Würde nun der
Stromrichter an sich im Steuersatz kommandomäßig hochgeregelt sein, so daß also
sein Zündpunkt entsprechend vorverlegt worden wäre, so würde an sich, wie bereits
oben hervorgehoben, die Gittersperrung des Stromrichters allein noch nicht eine
ausreichende Abhilfe schaffen, damit keine Nachteile infolge von Überströmen im
Ankerstromkreis entstehen können. Gegen solche Mangelerscheinungen ist aber in dem
Ausführungsbeispiel für eine selbsttätige Überwachung der Anordnung der Nebenwiderstand
6 vorgesehen, der einen vom Belastungsstrom abhängigen Spannungsabfall hervorruft
und bei einem zu großen Strom im Motorstromkreis mit dem an ihm entstehenden Spannungsabfall
über den Magnetverstärker 7 auf die Sättigungsdrossel 10 mittels der Wicklung 10c
derart wirkt, daß der Zündzeitpunkt für den Stromrichter zeitlich später verlegt
wird.
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Die Erfindung kann insbesondere Anwendung finden für Fördermaschinen
und Walzwerksanlagen sowie Stromrichteranlagen zur Speisung von Verbrauchern, in
denen während des Betriebes mit beachtlichen Stromstößen zu rechnen ist.