DE2352767C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Bildung eines Anlaufruckes für über Thyristorstellglieder gespeiste Gleichstrommaschinen - Google Patents

Description

relativ großer Kräfte an der Maschine und zum anderen zu dynamischen Einschwingvorgängen, wobei die maximale Arbeitsdrehzahl der Maschine beträchtlich überschritten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Anlaufruckes für über Thyristorsteilglieder mit Regeleinrichtung gespeiste Gleichstrommaschine!!, insbesondere bei elektrischen Antrieben an Arbeitsmaschinen mit großem Losbrechmoment zu schaffen, wodurch der Strombedarf zur Bildung eines Anlaufruckes kleiner oder höchstens gleich dem Strombedarf der Arbeitsmaschine bei maximaler Arbeitsdrehzahl wird. Dabei soll beim Anlauf der Maschine kein Überschwingen über die maximale Arbeitsdrehzahl auftreten und eine hohe Zuverlässigkeit für die Antriebsregelung durch Einsatz einer unkomplizierten Regeleinrichtung erreicht werden, sowie eine beliebige Schaltfolge und Schalthäufigkeit über das Netzschütz des Thyristorgleichrichters mit Regeleinrichtung möglich sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabt bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß dieses Signal einen zum eigentlichen Stromsollwert entgegengesetzt wirkenden Zusatzstromsollwert zur minimalen Aussteuerung des Thyristorgleichrichters bildet, daß während der Zeit der minimalen Aussteuerung der Drehzahlsollwert unterdrückt wird und statt des eigentlichen Drehzahlsollwertes ein zeitlich linear ansteigender Schwellwert am Drehzahlregler hegt, daß bei Abschaltung des Zusatzstromsollwertes ein Soll-Weitsprung hervorgerufen wird, der einen Motorstromanstieg von Null auf einen Wert, der höchstens gieich dem maximalen Strombedarf des Motors bei Lauf ist, bewirkt, und daß mit der Aufhebung des Schwellwertes am Drehzahlregler der Drehzahlsollwert über ein Verzögerungsglied wirksam wird Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Beide Regelkreise können als PI-Regelkreise ausgebildet sein. Es werden damit die Zündimpulse für den Thyristorgleichrichter in Richtung minimale Gleichrichteraussteuerung verschoben und der Antriebsmotor erhält keine Ankerspannung. Gleichzeitig wird der eigentliche Drehzahlsollwert kurzgeschlossen und während dieser Zeit liegt am Drehzahl-, Ankerspannungs- bzw. EMK-Regler über einen Schwellwertbildner ein relativ kleiner Drehzahl-, Ankerspannungs- bzw. EMK-SoU-wert Infolge des Pl-Verhaltens des Drehzahlreglers wächst seine Autgangsspannung linear mit der Zeit an. Diese Ausgangsspannung bildet den Stromsollwert, der mit dem Stromistwert und dem Zusatzstromsollwert am Stromreglereingang liegt. Nach einer durch das Zeitglied vorgegebenen Zeit wird der Zusatzstromsollwert durch den ersten Transistor wieder abgeschaltet. Dadurch wird auf den Stromregler ein Stromsollwertsprutig gegeben, der im Anker des Motors einen durch das Führungsverhalten des Stromregelkreises vorgegebenen Stromanstieg von Null bis auf maximal den Nennstrom des Thyristorgleichrichters zur Folge hat. Die Höhe dieses Stromsprunges ist einstellbar über eine Zeiteinstellung mittels eines Potentiometers, wodurch die im Moment der Abschaltung des Zusatzstromsollwertes am Drehzahl-, Ankerspannungs- bzw. EM K-Regelausgang auftretende Spannung veränderbar ist. Der Stromsprung verursacht an der Motorwelle einen Ruck, was infolge der damit verbundenen Erschütterung der Arbeitsmaschine zum Losbrechen der aneinanderhaftenden Reibflächen und zum Anlaufen der Maschine führt. Gleichzeitig wird über den ersten Transistor ein

zweiter Transistor geschaltet der die Scheljwertbilduflg am Drehzahlregler aufhebt und den eingestellten DrehzahlsoUwert über ein Verzögerungsglied an dessen Eingang wirksam werden läßt.

Die Erfindung wird nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert

Die Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung des Thyristorgleichrichters mit Regeleinrichtung zur Bildung des Anlaufruckes. Nach Einschalten der Netzspannung liegt an der RC-Kombination r3, M und k 2 die Summe der Spannungen U1 und UZ Die Spannung am Kondensator k2 wächst nach einer e-Funktion von Null aus an. Solange die Spannung am Kondensator k 2 kleiner ist als die Spannung UZ ist das Basispotential des Transistors ρ 1 negativ gegenüber dem KollektorpoJentiaL, wodurch der Transistor ρ t sperrt Während dieser Zeit wird über den Widerstand r5 ein Zusatzstromsollwert auf den Stromregler 2 gegeben, der den Thyristorgleichrichter 4 sperrt Gleichzeitig wird in dieser Zeit über den Widerstand rl ein Signal auf den Transistor ρ 2 gegeben, so daß dieser öffnet und damit den Kondensator k 1 kurzschließt Am Reglerverstärker 1, der sowohl Drehzahl-, Ankerspannungs- und EMK-Regler sein kann, liegt dadurch nur ein geringer, von der Durchlaßspannung der Diode η 1 und der Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors ρ 2 gebildeter Sollwert Dieser Sollwert der infolge des Pl-Verhaltens des Reglers 1 an dessen Ausgang eine mit der Zeit linear ansteigende Ausgangsspannung hervorruft, bildet den Stromsollwert der über den Widerstand r6 am Stromregler 2 anliegt. Sobald das Basispotential am Transistor ρ 1 positiv wird, kommt es zur Abschaltung des Zusatzstromsollwertes, wodurch am Stromregler 2 ein Sollwertsprung entsteht. Die Höhe des Stromsprunges ist über eine veränderbare Zeiteinstellung mittels des einstellbaren Widerstandes r4 variierbar, wodurch die im Moment der Abschaltung des Zusatzstromsollwertes am Ausgang des Drehzahl-, Ankerspannungs- bzw. EMK-Reglers 1 auftretende Spannung entsprechend den Maschinenbedingungen wählbar ist.

Durch den Sollwertsprung werden die über die Ansteuereinrichtung 3 die Zündimpulse für den Thyristorgleichrichter 4 so verschoben, daß in den Anker des Motors 5 ein Strom eingespeist wird, der sehr schnell von Null bis auf maximal den Nennstrom des Thyristorgleichrichters ansteigt und den Motor 5 anlaufen läßt Gleichzeitig wird über den Widerstand r 7 der Transistor ρ 2 gesperrt so daß der Sollwert für den Regelverstärker t über das durch die Widerstände r 1, rl und den Kondensator Art gebildete Verzögerungsglied wirksam wird. Mit dem Anstieg des Sollwertes am Kondensator k 1 wird die Drehzahl des Motors 5 überschwingungsfrei auf den vorgewählten Wert hochgeführt.

Beim Ausschalten von Regeleinrichtung und Thyristorgleichrichter werden der Kondensator A: 1 über den Transistor ρ 2 und der Kondensator Ar 2 über den Widerstand r 3 sehr schnell entladen, so daß in kürzester Zeit die Wiedereinschaltbereitschaft hergestellt ist.

Falls es der technologische Arbeitsablauf erfordert, kann eine Stillsetzung der Arbeitsmaschine durch Kurzschließen des Kondensators A: 2 erfolgen. Beim Aufheben des Kurzschlusses läuft die Arbeitsmaschine genau unter den gleichen Bedingungen an wie beim Schalten mit dem Netzschütz. Die Spannungen U1 und

1/2 sind gleichzeitig Versorgungsspannungen der j

Regeleinrichtung. Sie werden durch Gleichrichtung und i Glättung erzeugt. Die Glättungskonstante der Span- >

nung U2 ist wesentlich kleiner als die der Spannung U1. j

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren air Bildung eines Anlaufruckes für über TbyristorstellgHeder mit Drehzahlregelkreis mit unterlegenem Stromregelkreis gespeiste Oleichstrommaschinen, insbesondere bei elektrischen Antrieben an Arbeitsmaschinen mit großem Losbrechmoment, wobei ein Zeitglied beim gemeinsamen Zuschalten von Thyristorstellglied und Regeleinrichtung ein zeitlich begrenztes Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Signal einen zum eigentlichen Stromsollwert entgegengesetzt wirkenden Zusatzstromsollwert zur minimalen Aussteuerung des Thyristorgleichrichters bildet, daß während der Zeit der minimalen Aussteuerung der Drehzahlsollwert unterdrückt wird und statt des eigentlichen Drehzahlsollwertes ein zeitlich linear ansteigender Schwellwert am Drehzahlregler liegt, daß bei Abschaltung des Zusatzstromsollwertes ein Sollwertsprung hervorgerufen wird, der einen Motorstromanstieg von Null auf einen Wert, der höchstens gleich dem maximalen Strombedarf des Motors bei Lauf ist, bewirkt, und daß mit der Aufhebung des Schwellwertes am Drehzahlregler der Drehzahlsollwert über ein Verzögerungsglied wirksam wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet daß das den Zusatzstromsollwert bildende Signal in seiner Zeitdauer einstellbar ist

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch ) oder 2, dadurch gekennzeichnet daß neben der Stromistwert- und der Stromsollwertzuführung zum Stromregler (2) über einen ersten Widerstand (r5) eine weitere Zuführung für einen Zusatzftro.nsollwert angeordnet ist die gleichzeitig mit dem Kollektor eines ersten Transistors (pi) verbunden ist in dessen Basis-Emitter-Kreis zwei parallel geschaltete Spannungsquellen (Ul; V2) geschaltet sind, wobei die erste Spannungsquelle [Ui), die zwischen ihrem positiven Pol und dem Basisanschluß des ersten Transistors (p 1) einen zweiten verstellbaren Widerstand (r4) aufweist in Durchlaßrichtung und die zweite Spannungsquelle (1/2), die an ihrem negativen Pol einen ersten Kondensator (Jt 2) aufweist der über einen dritten Widerstand (r3) ebenfalls an die Basis des ersten Transistors (p 1) führt in Sperrichtung zur Basis-Emitter-Strecke liegt und daß weiterhin die Basis eines zweiten Transistors (p2) über einen .vierten Widerstand (r7) mit dem Kollektor des ersten Transistors (p 1) gekoppelt tst und zur Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors (p2) ein zweiter Kondensator [kl) parallel liegt dessen erster Anschluß über eine Leitung, die zum Verbindungspunkt zwischen den beiden Spannungsquellen (L/l; U 2) führt, sowohl mit dem Emitter des ersten Transistors (p 1) als auch mit dem Emitter des zweiten Transistors (p2) verbunden ist und dessen zweiter Anschluß auf die Katode einer Diode (n 1) geschaltet ist, deren Anode auf den Verbindungspunkt zwischen einen fünften Widerstand (rl), der mit seinem anderen Ende auf den Drehzahl-Sollwertspannungseingang fn«,//) führt und einen sechsten Widerstand (r 2), dessen anderes Ende mit dem Eingang des Drehzahlreglers (1) in Verbindung steht geschaltet ist

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Anlaufruckes für über Thyristorstellglieder mit Drehzahlregelkreis siit unterlagertem Stromregelkreis gespeiste Gleich-S stromsiaschinen, insbesondere bei elektrischen Antrieben an Arbeitsmaschinen mit großem Losbrechmoment wobei ein Zeitglied beim gemeinsamen Zuschalten von Thyistorstellgiied und Regeleinrichtung ein zeitlich begrenztes Signal erzeugt

Thyristorwechselrichter in elektromotorischen Antrieben sind besonders im Bereich kleiner Leistungen (<10kW) für universelle Anwendung mit beliebigem Belastungsspiel so ausgelegt daß die zulässige Spitzenbelastung gleich der Dauerbelastung ist auch wenn

ij diese Spitzenbelastung nur kurzzeitig, insbesondere zur Oberwindung des Lnshrechmomentes einer Arbeitsmaschine gefordert wird. Solche Thyristorgleichrichter sind in den meisten Fällen Stellglieder eines Drehzahl-, Ankerspannungs- oder EMK-Regelkreises, denen eia

Stromregelkreis unterlagert ist der dafür sorgt daß der

zulässige Dauerstrom des thyristorgleichrichters nicht überschritten wird, wobei der Grenzstrom über den

Stromsollwert einstellbar ist (Ankerstrombegrenzung).

Es ist bereits ein Verfahren bekannt (DL-PS 61 043),

insbesondere für Stromrichter mittlerer und großer Leistung, 'v dem eine umschaltbare Ankerstrombegrenzung eingesetzt wird. Dabei wird für eine kurze Zeit zum Losbrechen aus dem Stillstand bzw. zum Beschleunigen der Arbeitsmaschine, ein Strom zur Verfügung gestellt der größer ist als der zulässige Dauerstrom des Thyristorgleichrichters. Eine Zeitstufe begrenzt die Zeit, in der dieser überhöhte Strom fließen kann. Eine weitere Zeitstufe verhindert daß der erhöhte Strom wieder fließen kann, bevor in den Ventilen des Thyristorgleichrichters die thermischen Ausgleichsvorgänge abgeklungen sind. Häufig besteht die Forderung, daß das Einschalten der Maschine über das Netzschütz des Thyristorgleichrichters erfolgt und dabei aus Gründen des Arbeitsschutzes der Thyristorgleichrichter und die zugehörige Regeleinrichtung zum Stillsetzen der Maschine abgeschaltet werden muß. Dabei ist zusätzlich gefordert daß nach einem Stillsetzen der Maschine ein unmittelbares Wiedereinschalten zulässig ist. Für solche Fälle gestaltet sich die Ausführung der

Regeleinrichtung sehr umfangreich und schwierig, da

die Zeitglieder als Speicher ausgebildet sein müssen, die ihre abgespeicherte Information beim Abschalten des

Netzes nicht verHeren dürfen.

Dei zum Losbrechen einer Maschine geforderte

_So Strom kann unter Umständen doppelt so groß sein wie der Nennstrom bei maximaler Arbeitsdrehzahl der Maschine. Das trifft insbesondere für Maschinen zu, bei denen Rotationsbewegungen in Translationsbewegungen umgesetzt werden, da relativ große Metallflächen aufeinander reiben, wobei es im Stillstand der Maschine durch Auseinanderfließen des Schmierfilmes zu sogenannten Haft- oder Klebeerscheinungen kommt.

Den bekannten Schaltungen von Thyristorgleichrichtern mit Regeleinrichtungen, die zur Antriebsregelung oben genannter Maschinen eingesetzt werden, haftet der Nachteil an, daß der Thyristorgleichrichter überdimensioniert werden muß oder, daß die Regeleinrichtung relativ aufwendig gestaltet ist so daß sie störanfälliger wird.

In beiden Fällen mach es sich nachteilig bemerkbar, daß der zum Losbrechen notwendige hohe Strom ausschließlich als Beschleunigungsstrom wirkt. Infolge der starken Beschleunigung kommt es zur Ausbildung