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Anordnung zur Steuerung eines über einen Umkehrstromrichter gespeisten,
von einem Leitmotor geführten Gleichstrommotors Bei der Gleichlaufsteuerung von
Motoren kommt es darauf an, mindestens zwei Motoren miteinander in strengem Gleichlauf
zu halten. Beispielsweise kommt eine derartige Steuerung für Walzenstraßen mit mehreren
in geringem Abstand aufeinanderfolgenden Gerüsten, aber auch für Papier- und Spinnmaschinen
in Betracht: In vielen Fällen, besonders bei Motoren größerer Leistung, reichen
die Regelgeschwindigkeiten, begrenzt durch die Trägheit der großen Magnetfelder,
nicht aus, um Reißen oder Schlingenbildung des Materials zu vermeiden.
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Zur Behebung dieser Schwierigkeiten ist es bereits bekannt, Stromrichter,
die mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeiten, für die Speisung
der Motoren vorzusehen, und zwar regelt man die Ankerspannung durch die Gittersteuerung.
Diese Regelung geht fast trägheitslos vor sich. Soll in rascher Folge hochgefahren
und gebremst werden, so verwendet man einen Umkehrstromrichter, d. h. einen Stromrichtei
mit zwei Gruppen gittergesteuerter Dampf-oder Gasentladungsstrecken, von denen jeweils
die eine Gruppe als Gleichrichter, die andere Gruppe als Wechselrichter arbeitet.
Dabei bevorzugt man die sogenannte Kreuzschaltung, bei der bekanntlich die Kathode
des die eine Gruppe darstellenden mehranodigen Entladungsgefäßes mit dem Sternpunkt
der Transformatorwicklung für das die andere Gruppe darstellende mehranodige Entladungsgefäß
verbunden ist. Die Steuerung des abhängigen Motors erfolgt durch die Gittersteuerung,
die durch die Drehzahl der Leitmaschine beeinflußt wird.
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Der an sich bekannte Gedanke, die Drehzahlen beider Maschinen miteinander
zu vergleichen und ihre Differenz zur Steuerung zu
verwenden, ist
in den Fällen nicht durchführbar, in denen die abhängige Maschine mit der Leitmaschine
über das Walzgut praktisch starr gekuppelt ist, wie es beispielsweise bei Walzgerüsten
mit geringem Abstand und starken Brammen zutrifft. Dort hat nämlich der Regler keine
Veranlassung nachzustellen, obwohl die geführte Maschine an sich unter Umständen
eine abweichende Drehzahl annehmen kann.
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Steuert man die beiden Drehregler, die für die beiden Teile des Umkehrstromrichters
erforderlich sind, in Abhängigkeit von der Leitmaschine, so sind nur die Leerlaufspannung
und -drehzahl der abhängigen Maschine festgelegt. Da die Maschine bei Belastung
eine erheblich abweichende Drehzahl annimmt, ist ein Gleichlauf unmöglich. Außer
dein Spannungsabfall infolge des Belastungsstromes kommt hinzu, daß der Umkehrstromrichter
im allgemeinen eine Spannungsstufe beim Übergang vom Gleichrichterbetrieb zum Wechselrichterbetrieb
aufweist. Stellt man nämlich beide Gruppen auf gleich große Gleichspannung ein,
so tritt bekanntlich wegen der zeitlich verschiedenen Lage der Kommutierungen der
beiden Gruppen von Entladungsstrecken und der dadurch bedingten zeitweiligen Abweichungen
der Augenblickswerte der beiden Gleichspannungen ein Kreisstrom zwischen den beiden
Gruppen auf. Eine Begrenzung des Kreisstromes durch Drosseln ist zwar möglich, jedoch
zu teuer. Die Spannungsstufe in der Belastungskennlinie hat die Aufgabe, den Kreisstrom
möglichst zu vermeiden, und dies gelingt um so besser, je größer die Spannungsstufe
ist. Ist nun durch die Gittersteuerung eine gewisse Leerlaufspannung des Gleichrichters
eingestellt, so bewirkt die Kennlinienstufe zusammen mit dem Spannungsabfall einen
starken Drehzahlabfall des abhängigen Motors oder verhindert in ungünstigen Fällen
sogar den rechtzeitigen Anlauf. Zur Einhaltung bestimmter Drehzahlen muß der Einfluß
cier Belastung ausgeschaltet werden.
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Gemäß der Erfindung läßt sich eine verbesserte Steuerung dadurch erzielen,
daß zur Gittersteuerung des Umkehrstrnmrichters die Differenz der Klemmenspannung
des Umkehrstromrichters und der der Drehzahl des Leitmotors proportionalen Spannung
verwendet wird.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke beispielsweise veranschaulicht.
Der Leitmotor i, von der der Anker -2 und das Feld 3 ohne Anschlüsse dargestellt
sind, ist mit einer Tachoinetermaschine .I gekuppelt. Der abhängige Motor 5 weist
eine Ankerwicklung 6 und eine Feldwicklung 7 auf. Der ;Anker liegt an dein Umkehrstromrichter,
der aus dem Haupttransformator 8 und den beiden mehranodigen Entladungsgefäßen 9'
und 9" besteht. Für die Gittersteuerung dieser beiden Entladungsgefäße sind die
Drehtransformatoren iö und iö' vorgesehen, die durch den Verstellmotor i i den jeweiligen
Betriebsverhältnissen entsprechend eingestellt werden. Die den Anker des Verstellinotors
speisende Spannung ist die Differenz der Klemmenspannung des Umkehrstromrichters
und der Spannung der Tachornetermaschine d. Falls die Klemmenspannung des Umkehrstromrichters
zu hoch sein sollte, kann man mit Hilfe eines Spannungsteilers 12 die gewünschte
Verringerung erzielen. Überwiegt die Spannung der Leitmaschine, so wird der im richtigen
Sinne eingeschaltete Verstellinotor ;in Sinne einer Erhöhung der Klemmenspannung
des Stromrichters verdreht, bis Spannungsgleichheit wieder erreicht ist. Überwiegt
dagegen die Spannung des Stromrichters, so erhält der Verstellinotor Strom in umgekehrter
Richtung und verstellt wiederum so lange, bis Spannungsgleichheit erreicht ist.
Diese Art der Steuerung regelt sämtliche Spannungsabfälle im Stromrichter aus und
stellt eine der Drehzahl des Leitmotors entsprechende Klemmenspannung ein.
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Auch in dem Falle, in dem zwei Walzgerüste durch eine Bramme starr
gekuppelt sind, wird noch im richtigen Sinn geregelt. Nimmt man beispielsweise an,
daß der Motor infolge der starren Kupplung genau die Drehzahl annimmt, bei der seine
EMK . der von der Leitmaschine gelieferten Spannung gleich ist, dann nimmt er keinen
Strom auf. Steigt nun die Leitdrehzahl und damit die Leitspannung, dann steigt infolge
der starren Kupplung ebenfalls die EMK des abhängigen Motors. Es steigt aber zunächst
nicht die Spannung des Umkehrstromrichters. Infolgedessen tritt ein Bremsstrom auf.
Durch den Spannungsabfall im Motor unterscheiden sich nunmehr Leitspannung und EMK
einerseits und Klemmenspannung bzw. Spannungsabgriff andererseits. Die Leitspannung
überwiegt, und der Drehregler regelt aufwärts. wie es sein muß.
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Es sind jedoch Fälle denkbar, in denen nicht bestimmungsgemäß geregelt
wird. Es empfiehlt sich dann, Vorkehrungen zu treffen. um einen ordnungsmäßigen
Betrieb sicherzustellen. Wenn beispielsweise die Walzen des von der Leitmaschine
angetriebenen Gerüstes zu stark angestellt sind, kommt das Material aus ihnen mit
einer größeren Stablänge heraus, als dem eingestellten Drehzahlverhältnis des geführten
zum leitenden Walzenpaare entspricht. Die Motoren des zweiten Gerüstes werden also
entlastet oder gar geschoben. Die Spannung an den Klemmen
steigt
über die Leitspannung, und der Regler steuert in falscher Richtung, nämlich im Sinne
niedrigerer Spannung. Dabei tritt ein Bremsstrom auf. Diesen Bremsstrom benutzt
man gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, um die Tachometermaschine des Leitmotors
zu kompoundieren. Dies kann beispielsweise in der Weise geschehen, daß die zusätzliche
Feldwicklung 13 an die Klemmen eines Widerstandes 14, der vom Strom der abhängigen
Maschine durchflossen wird, angeschlossen ist. Die Tachometermaschine liefert, wenn
der Bremsstrom groß genug geworden ist, mehr Spannung, so daß der Regler höher stellt
und dadurch den Bremsstrom vermindert.
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Die beschriebene Ausführungsmöglichkeit hat keine Richtkraft. Der
Verstellmotor mit den Drehreglern kehrt nämlich nicht in die Nullage zurück, wenn
abgeschaltet und der Leitkreis durch den Kontakt 15 des Schalters 16 unterbrochen
wird, sondern behält die Stellung, in der er beim Abschalten gerade gestanden hat.
Um ihm eine sichere Nullage zu geben, wird er gemäß einer anderen Weiterbildung
der Erfindung durch einen Drehmagneten 17 in die Nullage hineingezogen. Der Speisekreis
des Drehmagneten wird erst eingeschaltet, . wenn beide. Spannungen abgeschaltet
sind, und kann beispielsweise mittels eines Kontaktes 18 erfolgen, der durch den
Schalter 16 gesteuert wird.