DE961118C - Einrichtung zur Begrenzung des Stromes von ueber steuerbare Ventile gespeisten Motoren - Google Patents

Einrichtung zur Begrenzung des Stromes von ueber steuerbare Ventile gespeisten Motoren

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DE961118C
DE961118C DEA18553A DEA0018553A DE961118C DE 961118 C DE961118 C DE 961118C DE A18553 A DEA18553 A DE A18553A DE A0018553 A DEA0018553 A DE A0018553A DE 961118 C DE961118 C DE 961118C
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DE
Germany
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current
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valves
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Expired
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DEA18553A
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English (en)
Inventor
Ernst Egli
Dipl-Ing Dr Geor Weissenberger
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Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Albis AG
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/30Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using magnetic devices with controllable degree of saturation, i.e. transductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Begrenzung des Stromes von über steuerbare Ventile gespeisten Motoren Die Erfindung .betrifft eine Einrichtung zur Begrenzung des Stromes von über steuerbare Ventile gespeisten Motoren. Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wird eine Regelspannung zur Steuerung der Ventile oder ein Steuerstrom zur Erregung einer Kompoundwicklung im wesentlichen mittels eines Wandlers gewonnen. Dieser Wandler weist dabei einen sättigbaren Kern auf, der durch eine erste Wicklung mittels eines Gleichstromes bis ins Gebiet der Sättigung vormagnetisiert wird. Der zu steuernde Strom fließt durch eine zweite Wicklung des Wandlers, die derart geschaltet ist, daß letzterer Strom im Wand'lerkern eine der Vormagnetisierung entgegengerichtete Magnetisierung hervorruft. Zudem ist die zweite Wicklung derart bemessen, daß bei überschreiten eines durch die Vormagnetisierung festgelegten Grenzstromes der Anlage der Wandlerkern ummagnetisiert wird. Die Ummagnetisierung des Wandlerkernes wird zur Erzeugung von Regelimpulsen ausgenutzt, indem in Reihe zu einer dritten wechselstromgespeisten Wicklung des Wandlers eine elektrische Weiche geschaltet ist, die zwei Pfade mit je einem Ventil aufweist, wobei die Regelimpulse dein einen Pfad entnommen werden. Der Strom, der in der dritten Wicklung infolge der angelegten Wechselspannung fließt, weist infolge der Magnetisierung des Wandlerkernes ins Sättigungsgebiet unterschiedliche Amplituden in bezug auf die positiven und negativen deformierten Halbwellen auf. Mit einem bestimmten Bezugssinn hat also der Strom beispielsweise vorerst geringe positive Amplitudenwerte, wogegen in negativer Richtung .eigentliche Spannungsspitzen auftreten. Beim Überschreiten des zulässigen Grenzstromes der Anlage und bei der damit verbundenen Ummagnetisierung des Wandlerkernes ändert der Strom seine Richtung um i8o°, so daß neben geringen negativen Amplitudenwerten posi-. tive Spannungsspitzen auftreten. Die Ventile in den Pfaden der elektrischen Weiche sind nun derart gepolt, daß die Spannungsspitzen, die vor der Ummagnetisierung des Wandterkernes auftreten, an dem Pfad, dem die Regelimpulse entnommen werden, vorbeigeleitet werden, wogegen die Spannungsspitzen nach der Ummagnetisierung als Regelimpulse an dem Pfad; dem letztere entnommen werden, auftreten. Es ist vorerst nachteilig, daß die Regelgröße in Form von Impulsen auftritt. Besser zur Steuerung eines Regelorgans wäre ein veränderlicher kontinuierlicher Gleichstrom. Zu diesem Zweck benötigt eine Weiterentwicklung der beschriebenen Einrichtungen neben Glättungsorganen eine weitere elektrische Weiche, da sonst der vorgenannte Wechselstrom infolge der Impedanz der Drossel nicht mehr die erforderliche Form aufweist.
  • Die Einrichtung gemäß der Erfindung löst dieselbe Aufgabe mit erheblich geringeren Mitteln und benötigt keine Speisewechselspannung für die dritte Wicklung des Wandlers. Sie unterscheidet sich gegenüber bekannten Anordnungen im wesentlichen durch die Art der Gewinnung des Regelgleichstromes. Erfindungsgemäß ist die dritte Wicklung des Wandlers über einen Hilfsgleichrichter mit einem Kondensator verbunden, der im Steuerkreis der Ventile angeordnet ist und durch die bei den Ummagnetisierungen an der dritten Wicklung periodisch auftretenden Spannungsimpulse aufgeladen wird, so daß die Steuerwirkung der Gitter der Ventile im Sinne einer Herabsetzung des Lastgleichstromes verändert wird. r An Hand der Zeichnung wird nachstehend eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.
  • Fig. i zeigt die Schaltung einer dreiphasigen steuerbaren Ventilgleichrichteranordnung zur Speisung eines Gleichstrommotors und Fig. 2 den an einer nach Fig. i aufgebauten Versuchsanordnung oszillographisch ermittelten Verlauf der drei Anodenströme beim Anlassen des Gleichstrommotors.
  • Der Hauptstromkreis enthält, wie üblich, einen Gleichrichtertransformator io mit den Primärwicklungen i i, die mit den Klemmen R, S und T an ein Drehstromnetz angeschlossen werden, und den Sekundärwicklungen 12, ferner drei steuerbare Ventile 21, 22 und 23, deren Anoden mit den Sekundärwicklungen 12 verbunden sind. Der Sternpunkt der Sekundärwicklungen i2 und die untereinander verbundenen Kathoden der Ventile 21, 22 und 23 führen über die vom Lastgleichstrom durchflossenen Leiter 14 und 24 -zu den Ausgangsklemmen () und (+) des Gleichrichters, an die der Gleichstrommotor 30 angeschlossen ist. Mit 31 ist die Erregerwicklung des Gleichstrommotors 3o bezeichnet, die in nicht näher angegebener Weise aus einer regelbaren Gleichspannungsquelle gespeist wird.
  • Die Gittervorspannung zur Steuerung der Ventile 21, 22 und 23 wird gebildet aus einer regelbaren Gleichspannung und einer derselben überlagerten sinusförmigen Wechselspannung. Die Gleichspannung wird über eine aus den Widerständen 41 und 42 und dem Potentiometer 43 aufgebaute Brückenschaltung der Gleichspannungsquelle 40 entnommen. Die Wechselspannungen mit der für jedes Ventil passenden Phasenlage liefert ein primärseitig am Drehstromnetz angeschlossener kleiner Hilfstransformator 5o, dessen Sekundärwicklungen 51 über die Schutzwiderstände 52 mit den Steuergittern der Ventile 2i, 22 bzw. 23 verbunden sind. An den Sternpunkt der Sekundärwicklungen 5 i ist der Schleifer des Potentiometers 43 angeschlossen. In der Leitung zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 41 und 42 und den Kathoden der Ventile 21, 22 und 23 liegt ein Kondensator 6o, dem ein hochohmiger Entladewiderstand 61 parallel geschaltet ist. Durch Variatiom der Gittergleichspannungskomponente mittels der einstellbaren Widerstandsbrücke 41, 42, 43 ist man in der Lage, den Zündwinkel der Ventile 21, 22 und 23 und damit die Gleichrichterausgangsspannung zu verändern.
  • Der Anodenstrom des Ventils 23 ist über die Wicklung 71 eines:Transformators 70 geführt. Der sättigbare Kern 74 dieses Transformators ist mit Hilfe eines die Wicklung 72 durchfließenden und durch einen Eisenwas.serstoffwiderstand 8o und die Drossel 81 stabilisierenden Gleichstromes aus der Gleichspannungsquelle 4o bis in das Sättigungsgebiet vormagnetisiert. Die Anordnung der Wicklungen 71 und 72 ist so getroffen, daß die durch den Anodenstrom hervorgerufene Magnetisierung der Vormagneti.sierung entgegenwirkt. Die Stärke der Vormagnetisierung ist so gewählt, daß sich der Kern 74 des Transformators 70 ummagnetisiert, wenn der Lastgleichstrom und damit der von diesem abhängige Anodenstrom des Ventils 23 einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt. Am Anfang der entsprechenden Durchlaßphase des Ventils 23 wird der Kern 74 in der einen Richtung, am Ende dieser Phase in der anderen Richtung ummagnetisiert. Mit den dabei an der Wicklung 73 periodisch auftretenden Spannungsimpulsen wird über einen Hilfsgleichrichter go der Kondensator 6o aufgeladen. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Spannung in den Steuerstromkreis der Ventile 21, 22 und 23 eingeführt, die eine Veränderung des Gitterpotentials derselben zur Folge hat. Die Polarität der am Kondensator 6o auftretenden Spannung ist derart, daß der Zündwinkel vergrößert, d. h. die Steuerwirkung der Ventile im Sinne einer Herabsetzung des Lastgleichstromes verändert wird. Die Wicklung 73 kann so dimensioniert werden, daß beim Überschreiten des Grenzstromes der Zündwinkel der Ventile um so viel verändert wird, daß der Lastgleichstrom den zulässigen Maximalwert beibehält. Durch geeignete Wahl der Schaltelemente ist es möglich, eine Strombegrenzung zu erreichen, die praktisch unabhängig von der Stellung des Potentiometers 43 und bis zum vollständigen Kurzschluß der Gleichstromseite unveränderlich wirksam ist.
  • Für besondere Zwecke ist es auch in sehr einfacher Weise, nämlich durch Verändern der Höhe des in der Wicklung 72 fließenden Vormagnetisierungsstromes möglich, die Grenzstromstärke des Lastgleichstromes zu verändern.
  • Das Oszillogramm in Fig.2 zeigt den Verlauf der Anodenströme i21, 42 und i23 der drei Ventile 2I, 22 und 23 in Funktion der Zeit beim Anlassen des Gleichstrommotors 3o. Der Belastungszustand entspricht nahezu einem Kurzschluß der Gleichstromseite. Aus dem Oszillogramm ist an Hand des aufgetragenen Zeitmaßstabes ersichtlich, daß die Anodenströme und damit auch der Lastgleichstrom nach dem Einschalten im Zeitpunkt t1 den stationären Wert des vorgegebenen Grenzstromes im Zeitpunkt t2, also bereits nach etwa 8o ms, erreicht haben.
  • Die Vorteile der beschriebenen Einrichtung zur Strombegrenzung gegenüber bekannten Einrichtungen dieser Art treten 'besonders bei deren Anwendung in Verbindung mit einer mehrphasigen Ventilgleichrichteranordnung hervor, obwohl diese selbstverständlich auch zur Steuerung eines Einphasengleicbrichters verwendet werden kann. Der erforderliche Aufwand ist nämlich bedeutend geringer gegenüber mechanisch und insbesondere elektronisch arbeitenden Strombegrenzungseinrichtungen. Anderseits ist die Regelgeschwindigkeit viel größer als bei mechanischen Einrichtungen.
  • Da die Strombegrenzungseinrichtung nicht eigentlich zur Erfassung von allfälligen Kurzschlüssen vorgesehen ist, wird es in den meisten Fällen genügen, bei mehrphasigen Ventilgleichrichteranordnungen, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, nur den Strom einer einzigen Phase zu überwachen. Ein ausgedehnterer Schutz der Ventile ließe sich allerdings erreichen, wenn jeder Phase ein Transformator gemäß der Erfindung zugeordnet würde, wobei die denselben entnommenen Spannungen über einen gemeinsamen oder getrennte Hilfsgleichrichter dem Kondensator im Steuerstromkreis zugeführt werden könnten. Auf diese Weise würde ein Überstrom mit hoher Ansteigsgeschwindigkeit rascher begrenzt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Begrenzung des Stromes von über steuerbare Ventile gespeisten Motoren unter Verwendung wenigstens eines Wandlers mit einem von einer ersten Wicklung gleichstromvormagnetisierten, sättigbaren Kern und einer zweiten vom Anodenstrom eines der steuerbaren Ventile durchflossenen Wicklung, die eine der Vormagnetisierung entgegengerichtete Magnetisierung erzeugt und so bemessen ist, daß beim Überschreiten des Grenzstromes der Wandelerkern ummagnetisiert wird, gekennzeichnet durch eine dritte Wicklung, die über .einen Hilfsgleichrichter mit einem Kondensator verbunden ist, der im Steuerkreis der Ventile angeordnet ist und durch die bei den Ummagnetisierungen an der dritten Wicklung periodisch auftretenden Spannungsimpulse aufgeladen wird, so daß die Steuerwirkung der Gitter der Ventile im Sinne einer Herabsetzung des Lastgleichstromes verändert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 673 599# 691 817; schweizerische Patentschrift Nr. 233 o29.
DEA18553A 1952-10-21 1953-08-07 Einrichtung zur Begrenzung des Stromes von ueber steuerbare Ventile gespeisten Motoren Expired DE961118C (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE673599C (de) * 1933-11-07 1939-03-24 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung zur strom- und spannungsabhaengigen Regelung von Stromrichtern
DE691817C (de) * 1933-11-19 1940-06-06 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Regeleinrichtung fuer ueber gittergesteuerte Entladungsgefaesse gespeiste elektrische Maschinen, insbesondere Gleichstrommotoren
CH233029A (de) * 1942-08-26 1944-06-30 Licentia Gmbh Anordnung zum Kompoundieren, insbesondere von gesteuerten Stromrichtern.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE673599C (de) * 1933-11-07 1939-03-24 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung zur strom- und spannungsabhaengigen Regelung von Stromrichtern
DE691817C (de) * 1933-11-19 1940-06-06 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Regeleinrichtung fuer ueber gittergesteuerte Entladungsgefaesse gespeiste elektrische Maschinen, insbesondere Gleichstrommotoren
CH233029A (de) * 1942-08-26 1944-06-30 Licentia Gmbh Anordnung zum Kompoundieren, insbesondere von gesteuerten Stromrichtern.

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