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Anordnung zur Regelung von Gleichstrommotoren, die über eine Stromrichtergruppe
im Ankerkreis mit einem konstanten Strom gespeist und im Feldkreis geregelt werden
Es. sind bereits verschiedene Anordnungen zur Regelung von Gleichstrommotoren, die
über eine Stromrichtergruppe im Ankerkreis mit einem konstanten Strom gespeist und
im Feldkreis geregelt werden, vorgeschlagen worden. Bei einer dieser Anordnungen
wird .der Sollwert -des Ankerstroms, der mit dem Istwert des Ankerstroms. verglichen
wird, in Abhängigkeit vom Erregerstrom bzw. Erregerspannung und/oder in Abhängigkeit
von der Abweichung der Drehzahl des Motors vom vorgegebenen Wert selbsttätig geändert.
Bei einer anderen Anordnung verstellen die Drehzahlabweichung und die Richtung des
Erregerstroms derart den Sollwert des Ankerstroms, daß der Ankerstrom bei einer
Überschreitung der Solldrehzahl bei Motorbetrieb verringert und bei Bremsbetrieb
über den Normalwert erhöht wird und: daß der Ankerstrom bei einer Unterschreitung
der Solldrehzahl bei Motorbetrieb erhöht und bei Bremsbetrieb vermindert wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Weiterbildung -derartiger Anordnungen
und ermöglicht, daß jede Stromspitze über ein gewünschtes Maß unterbleibt. Erfindungsgemäß
gelingt dies dadurch, daß die Grenze des höchsten Ankerstroms willkürlich einstellbar
ist. Eine Ausführung gemäß der
Erfindung weist folgende Vorteile
auf: i. Wegfall aller Sicherheitseinrichtungen, wie Stromrelais usw., 2. Die durch
Stromrichter bekannte trägheitslose Einregelung der Stromgröße, verbunden mit dem
Erfindungsgegenstand einer - Stromgröße er- -möglicht bei vorhandenem Feld einen
Wendevorgang, der auf Grund der gegebenen Tatsachen der überhaupt erreichbaren kürzesten.
Wendezeit sehr nahe kommt. 3, Die Begrenzung des Ankerstroms hat vor allem
beim Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgang hinsichtlich der vom Netz bezogenen
Energie eine doppelte Bedeutung. Durch Beseitigung jeder Stromspitze wird die selbsttätige
Rege- -lung des Antriebes so weit erhöht, daß die vom Netz bezogene Wirklast im
Gegensatz zu bisher begrenzt und beherrscht ist. Damit wird das Netz von unerwünschten
Belastungsströmen der Wirklast in wirtschaftlicher Form 'befreit. q.. Nachdem bekanntlich
die Blindlast ein Maxiraum. erreicht, wenn bei vollem Ankerstrom der Stromrichter
bi auf eine kleine bzw. verschwindende Spannung. herabregelt, wird durch Beseitigung
der Stromspitze selbst somit auch die Blindlast begrenzt. Diese Vorgänge treten,
wie bekannt, hauptsächlich beim Beschleunigen bzw. Verzögern auf und sind, wenn
auch nur kur-zzeiitig, Grund zu sehr unliebsamen Belastungen im Drehstromnetz. Diesen
Belastungen ist heute um so mehr schwer zu begegnen, .da die Kompensationsmittel
nicht so durchgebildet sind, daß sie in demselben Tempo des Auftretens auch ausgeregelt
werden. Die vorliegende Erfindung gibt somit gerade in diesem Punkt einen bedeutenden
Vorteil bei stromrichtergespeisten Antrieben. Es wird durch die Strombegrenzung
eine beliebige Beherrschung der Blindleistungshöchstentnahme aus dem Drehstromnetz
geschaffen.
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An Hand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben
werden. Das nicht bezeichnete Drehstromnetz beliefert den Transformator i, der über
ein mehranodiges gittergesteuertes Entladungsgefäß :2 den Anker q. des zuregelnden
Gleichstrommotors speist. Der :durch eine Drosselspule 3. geglättete -Ankerstrom
wird mittels des Gleichstromwandlers 5, gemessen. Das Feld ii des Motors wird durch
einen Sboßumkehrstromrichter erregt. Dieser besteht aus einem Transformator 6, dessen
Sekundärwicklungen sowohl für normalen Betrieb (Anzapfungen 8) und Stoßbetrieb (volle
Phasenspannung) ausgelegt sind und den in Kreuzschaltung angeordneten mehranodigen
Entlaidungsgefäßen g' und g". Die Steuereinrichtung io des Stoßumkehrstromriohters
enthält, weil die Stoßspannung eine vier- bis zehnfache Größe gegenüber der Betriebsspannung
des Umkehrstroms annehmen kann und eine dementsprechende Erhöhung des Umlaufstroms
zu erwarten ist, eine bereits vorgeschlagene Anordnung zur gänzlichen Sperrung des
im Wechselrichterbetrieb befindlichen Gefäßes, nachdem bei Umkehr des Betriebes
die in der Induktivität des Feldes. i i aufgespeicherte magnetische Energie zurückgeliefert
wurde. Diese zusätzliche Beeinflussung der Steuerung ermöglicht den Wegfall von
zwei Kathodendrosseln, die wegen des erhöhten Umlaufstroms besonders unwirtschaftlich
sein können. Die Steuereinrichtung wird beeinflußt durch die Differenz aus einem
einstellbaren Drehzahlsoll-,vert (Spannungsteiler 1q,) und dem Drehzahlistv=ert;
welcher durch die Spannung des konstant erregten Drehzahlgebers 12, in Erscheinung
tritt. Für das den Anker 41 speisende Entladungsgefäß 2 ist eine Steuereinrichtung
15' vorgesehen. Diese wird von einer Summe von drei Spannungen beeinflußt. Die erste
Spannung liefert der Stromwandler 5 über den Umspanner 16 und den Gleichrichter
i7, und zwar erscheint sie unter Mitwirkung eines GUttungskondensators am Widerstand
181. Diesem Istwert .des Ankerstroms werden die Spannungen am Widerstand ig und
2o, gegengeschaltet. Die Spannung am Widerstand ig stellt einen festen Sollwert
des Ankerstroms. dar. Die Spannung am Widerstand 2o, liefert von der Drehzahlregelung
beeinflußbe Steuereinrichtung io, und stellt eine drehzahlabhängige Vergrößerung
des Ankerstromsollwertes dar. Dieser zusätzliche Betrag, der -den Gesamtsollwert
beliebig erhöht, hat seine Ursache in der Notwendigkeit, bei Geschwindigkeitsänderung
das Moment groß zu halten. Falls also das Feld mit seiner Trägheit trotz Stoßerregung
noch nicht -den gewünschten Wert- besitzt, muß der Ankerstrom sich entsprechend
vergrößern, damit, er im Produkt mit der Felderregung das erforderliche hohe Änderungsmoment
entwickeln. kann. Auf diese Art ist es. im Zeitverlauf des. Ankerstroms möglich,
eine hemmungslose Spitze auszubilden, die mit der Größe der zu beschleunigenden
bzw..zu verzögernden Massen -ansteigt und weiterhin von der Trägheit des Feldes
und nicht zuletzt von der Schnelligkeit des Drehzahlsollwertverstellers bei 14 abhängt.
Nebenbei sei erwähnt, daß das Potential bei 2o sich umkehren kann, um auf diese
Weise den endgültigere Sollwert -des Ankerstroms auf Null zu stellen. Der Befehl
wird in io erteilt. Der Grund liegt darin, daß beim Umsteuern, also beim Wenden
des Feldes, kein Moment auftreten darf, somit in der alten Richtung wirkt und z.
B. beim Bremsen eine Drehzahlerhöhung verursachen könnte. Diese gleiche Anordnung
dient auch zum Freigeben des Ankerstroms, wenn, das Feld für die gewünschte Richtung
fertig gewendet ist.
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Der Zweck der Erfindung ist nun die Beseitigung der vorhin beschriebenen
Stromspitze. Zu diesem Zweck ist ein Spannungsnormal 2,2, hier als, Batterie .angedeutet,
angeordnet, das den Grenzwert des bei 2o- auftretenden Zusatzsollwertes --des. Ankerstroms
verstellt. Dieses Normal kann auch z. B. durch einen erregten und angetriebenen
Gleichstromanker usw. ersetzt werden. Das Ventil 21 dient zur einseitigen: Sperrung
gegenüber der den einstellbaren Grenzwert 22 darstellenden Spannung.. Tritt also
von To her eine Spannun@gsän@derüng an 2o auf, die den Zusatzsollwert des. Ankerstroms
unzulässig erhöht, so kann dieser durch das- Ventil 21 über die eingestellte Schwelle
von 2z zum Verschwinden gebracht werden.
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- Ein Kennzeichen der- beschriebenen Regelungen ist die beliebige-
Einstellbarkei.t des endgüftigen-
Grundstroms, der von Null bis
zum Höchstwert bei ig eingestellt werden kann. Dementsprechend muß im Sinn der Erfindung
seine Ergänzung bei 2.o verändert werden. Die weitere Folge ist, daß auch die Anordnung
von 22; ihren Wert abhängig von der Differenz zwischen Höchstsollwert (Potential
bei ig und bei 2o) und Grundsollwert (Potential bei ig) abhängig macht. In der Zeichnung
ist dies durch die Verbindung der Schleifkontakte von ig und 22 mit der Einstelleinrichtung
23, angedeutet.
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Zusammenfassend sei auf die Vorteile der Erfindung hingewiesen. Die
vorgeschlagene Anordnung ermöglicht die drehzahl- und lastabhängige Steuerung des
Ankerkreises von hauptsächlich im Feld geregelten Gleichstrommotoren ohne Schutzmittel
gegen überstrom zu betreiben. Es ermöglicht eine sehr günstige Dynamik des Wendevorganges,
da, über der Zeit betrachtet, der Momentverlauf dank der trägheitslosen Steuerung
im Ankerkreis. und dank der Stoßerregung im Feldkreis fast einen rechteckigen Verlauf
annimmt; dies bedeutet, @daß der unter dem gegebenen Höchststrom erfo:gte Wendevorgang
fast in .der Grenzzeit erreicht wind. Ein weiterer Vorteil zeigt sich durch die
Begrenzung der Stromgröße hinsichtlich der -Netzbelastung. Der Antrieb stellt einen
vollkommen beherrschten Energieverbraucher dar. Dies gilt für Wirklast und für Blindlast
des drehstromseitig angeschlossenen Antriebes nach dem Leitstromverfahren.