DE967652C

DE967652C - Anordnung zur Speisung fremderregter reversierbarer Gleichstrommotoren mittels Stromrichter in Eingefaessschaltung, bei der eine voruebergehende, die Feldumkehr beschleunigende Erregerspannungserhoehung bewirkt wird

Info

Publication number: DE967652C
Application number: DEB429A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Ostendorf
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1949-11-01
Filing date: 1949-11-01
Publication date: 1957-12-05

Description

Anordnung zur Speisung fremderregter reversierbarer Gleichstrommotoren mittels Stromrichter in Eingefäßschaltung, bei der eine vorübergehende, die Feldumkehr beschleunigende Erregerspannungserhöhung bewirkt wird Bei der Speisung fremderregter Gleichstrommotoren über Stromrichter sind besondere Vorkehrungen zu treffen, wenn die Drehzahl und Drehrichtung sowie die Leistungsrichtung der Motoren gesteuert werden soll, da die Stromrichter normalerweise eine Stromumkehr nicht zulassen.
Es ist bekannt, für derartige Antriebe zwei Stromrichter in der sogenannten Kreuzschaltung zu verwenden. Ferner ist die Verwendung nur eines Stromrichters und die Zwischenschaltung eines Polwendeschalters zwischen Stromrichter und Motor bekannt. Als dritte Möglichkeit zur Erfüllung vorgenannter Bedingungen -ist die Umkehr des magnetischen Feldes des Motors gegeben. Dies kann in der Weise geschehen, daß zur Lieferung des Erregerstromes zwei in Kreuzschaltung betriebene Stromrichter verwendet werden, während zur Lieferung des Ankerstromes nur ein Stromrichter vorgesehen ist.
Eine solche Anordnung setzt voraus, daß die Steuerung des Stromrichters für den Ankerstrom und der Stromrichter für den Erregerstrom derartig voneinander abhängig gemacht werden, daß während der Umkehr des Erregerfeldes der Stromrichter für den Ankerstrom gesperrt ist und erst nach erfolgter Feldumkehrung wieder zur Stromlieferung freigegeben wird. Steuereinrichtungen, mit denen dies erreicht werden kann, sind bekannt. Für die praktische Verwendbarkeit solcher Anordnungen ist es erforderlich, daß die Umkehrung des Drehmomentes bzw. die Umkehrung des Erregerfeldes schnell erfolgt. Einer solchen schnellen Feldänderung widersetzt sich bekanntlich die durch die Selbstinduktion der Magnetwicklung bedingte Trägheit des Magnetfeldes.
Obwohl es an sich bekannt ist, die Änderung eines Magnetfeldes durch eine vorübergehende Spannungserhöhung, d. h. durch eine sogenannte Stoßerregung, zu beschleunigen, so konnten sich wegen der mit der magnetischen Trägheit zusammenhängenden Schwierigkeiten derartige Steuerungen bisher in der Praxis nicht durchsetzen.
Die Erfindung will diese Schwierigkeiten überwinden.
Sie bezieht sich nach dem vorher Gesagten auf eine Anordnung zur Speisung fremderregter reversierbarer Gleichstrommotoren mittels Stromrichter in Eingefäßschaltung, bei denen die Drehmoment-bzw. die Drehrichtungsumkehr durch Umpolung der über im stationären Betrieb nur teilweise ausgesteuerte Stromrichter in Kreuzschaltung gespeisten Erregerwicklung bewirkt wird, wobei die Steuerungen des Hauptstromrichters und der Erregerstromrichter so gekuppelt sind, daß vor jeder Feldumkehr der Ankerstrom gesperrt und nach erfolgter Feldumkehr mittels einer der umgekehrten Spannung entsprechenden Phasenlage der Steuerimpulse wieder zugeschaltet wird und nach einer die Feldumkehr bewirkenden Umsteuerung der Erregerstromrichter eine vorübergehende, die Feldumkehr beschleunigende Spannungserhöhung bewirkt wird.
Die Erfindung besteht in der Schaffung einer besonders einfachen und dadurch betriebssicheren, selbsttätig wirkenden Anordnung zur Erzeugung einer vorübergehenden, die Feldänderung beschleunigenden Spannungserhöhung. Erfindungsgemäß wird hierzu eine dem Erregerstrom proportionale Spannung einer der Erregerspannung proportionalen Gleichspannung entgegengeschaltet, wobei die Differenz beider Spannungen zur zusätzlichen Beeinflussung der Gittersteuerung der Erregerstromrichter dient. Die dem Erregerstrom proportionale Spannung kann an einem Widerstand im Erregerkreis, die der Erregerspannung proportionale Spannung einem an der Erregerspannung liegenden Spannungsteiler entnommen werden.
Eine etwas andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß eine vom Erregerstrom vormagnetisierte, wechselstromerregte Drosselspule zusätzlich von einem der Erregerspannung proportionalen Gleichstrom magnetisiert wird, wobei die beiden Gleichstrommagnetisierungen einander entgegengerichtet sind, und daß eine durch Gleichrichtung gewonnene, dem Wechselstrom der Drossel proportionale Gleichspannung zur zusätzlichen Beeinflussung der Gittersteuerung der Erregerstromrichter dient.
In den Zeichnungen sind die die Erfindung beinhaltenden Teile zweier Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Darin ist M ein Gleichstrommotor, der über die Klemmen a und b aus einem Stromrichter für unveränderte Stromrichtung gespeist wird, während die Speisung der Erregerwicklung des Motors über die Klemmen c und d aus zwei in Kreuzschaltung parallel arbeitenden Stromrichtern erfolgt, die für eine wesentlich höhere Spannung bemessen sind, als sie zur Aufrechterhaltung des stationären Erregerstromes erforderlich ist.
Durch die nicht dargestellten Steuereinrichtungen werden die Steuerimpulse für die Erregerstromrichter jeweils auf eine der gewünschten Richtung und Stärke des _ stationären Erregerstromes entsprechende Phasenlage eingestellt, während außerdem der Ankerstrom in seinem Stromrichter vor jeder Feldumkehr gesperrt und nach erfolgter Feldumkehr mit einer der umgekehrten Spannung entsprechenden Phasenläge der Steuerimpulse wieder zugeschaltet wird.
Die Stromrichter für den Erregerstrom werden also durch diese erwähnte Steuereinrichtung stets nur auf einen Teil ihrer maximalen Spannung ausgesteuert, während die zur Beschleunigung der Feldänderung erforderliche vorübergehende Aussteuerung auf eine höhere Spannung durch zusätzliche Einrichtungen nach der Erfindung erfolgt.
Die Steuerungen der Erregerstromrichter sind hierzu so eingerichtet, daß die zur Beschleunigung der Feldänderung erforderliche Verschiebung der Steuerimpulse durch eine den Steuereinrichtungen zugeleitete besondere Gleichspannung bewirkt werden kann.
Bei der Anordnung nach der Fig. i wird als diese besondere Spannung die an den Klemmen g und h abgenommene Spannung u verwendet. Diese Spannung ist die Differenz der am Widerstand R1 abgegriffenen Spannung ui, welche dem Erregerstrom proportional ist, und der am Spannungsteiler R2 abgegriffenen Spannung u2, welche der Erregerspannung proportional ist. Im Beharrungszustand des Erregerstromes mögen die Spannungen ui und u2 sich beispielsweise gerade aufheben, so daß die resultierende Spannung u = o ist.
Wenn sich jetzt die Erregerspannung an den Klemmen c und d plötzlich umkehrt, was infolge der Trägheitslosigkeit des speisenden Erregerstromrichters sprunghaft möglich ist, so folgt die Spannung u2 dieser Änderung sofort. Die Spannung u, kann dagegen der schnellen Änderung der Erregerspannung nicht plötzlich folgen, da sie sich entsprechend der Zeitkonstante des Erregerstromkreises mit dem Erregerstrom ändert. Dadurch nimmt die resultierende Hilfsspannung u vorübergehend einen erheblichen Wert an, der über die Gittersteuerung des Erregerstromrichters zur vorübergehenden Erregerspannungserhöhung verwendet wird.
Bei der Anordnung nach Fig.2 werden nicht Spannungen, welche dem Erregerstrom und der Erregerspannung proportional sind, verglichen, sondern Amperewindungen, welche in den Vormagnetisierungswicklungen einer wechselstromerregten Eisendrossel D erzeugt werden. Die in der Zeichnung linke Vormagnetisierungswicklung der Drosselspule wird vom Erregerstrom durchflossen, während die rechte Wicklung einen der Erregerspannung proportionalen Gleichstrom führt. Die beiden Vormagnetisierungen heben sich im Normalbetrieb auf. Während der Feldumpolung tritt vorübergehend, wie vorher beschrieben, eine Verschiebung des Gleichgewichtes auf, wodurch vorübergehend die Drosselspule D kräftig vormagnetisiert wird. Dadurch verliert sie den größten Teil ihrer Induktivität. Die an den Klemmen und f angelegte konstante Wechselspannung hat dann an einem vorgeschalteten Widerstand R2 eine erhöhte Spannung zur Folge, welche über den Hilfsgleichrichter H gleichgerichtet wird und an den Klemmen g und h zur Beeinflussung des Erregerstromrichters abgenommen werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Speisung fremderregter reversierbarer Gleichstrommotoren mittels Stromrichter in Eingefäßschaltung, bei denen die Drehmoment- bzw. Drehrichtungsumkehr durch Umpolung der über im stationären Betrieb nur teilweise ausgesteuerte Stromrichter in Kreuzschaltung gespeisten Erregerwicklung bewirkt wird, wobei die Steuerungen des Hauptstromrichters und der Erregerstromrichter so gekuppelt sind, daß vor jeder Feldumkehr der Ankerstrom gesperrt und nach erfolgter Feldumkehr mittels einer der umgekehrten Spannung entsprechenden Phasenlage der Steuerimpulse wieder zugeschaltet wird und nach einer die Feldumkehr bewirkenden Umsteuerung der Erregerstromrichter eine vorübergehende, die Feldumkehr beschleunigende Spannungserhöhung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Erregerstrom proportionale Spannung einer der Erregerspannung proportionalen Gleichspannung entgegengeschaltet ist und daß die Differenz beider Spannungen zur zusätzlichen Beeinflussung der Gittersteuerung der Erregerstromrichter dient. a. Anordnung zur Speisung fremderregter reversierbarer Gleichstrommotoren mittels Stromrichter in Eingefäßschaltung, bei denen die Drehmoment- bzw. die Drehrichtungsumkehr durch Umpolung der über im stationären Betrieb nur teilweise ausgesteuerte Stromrichter in Kreuzschaltung gespeisten Erregerwicklung bewirkt wird, wobei die Steuerungen des Hauptstromrichters und der Erregerstromrichter so gekuppelt sind, daß vor jeder Feldumkehr der Ankerstrom gesperrt und nach erfolgter Feldumkehr mittels einer der umgekehrten Spannung entsprechenden Phasenlage der Steuerimpulse wieder zugeschaltet wird und nach einer die Feldumkehr bewirkenden Umsteuerung der Erregerstromrichter eine vorübergehende, die Feldumkehr beschleunigende Spannungserhöhung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Erregerstrom vormagnetisierte, wechselstromerregte Drosselspule zusätzlich von einem der Erregerspannung proportionalen Gleichstrom magnetisiert wird, wobei die beiden Gleichstrommagnetisierungen einander entgegengerichtet sind, und daß ferner eine durch Gleichrichtung gewonnene, dem Wechselstrom der Drossel proportionale Gleichspannung zur zusätzlichen Beeinflussung der Gittersteuerung der Erregerstromrichter dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 6o5 5a3, 709 234, 643 823, 638 426, 663 859; ETZ 1944, S. 253; G. S. Brown und D. P. Campbell: Principles of servomechanisms, 1949, S. 144 und 386. Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsche Patente Nr. 9o6 95 i, 9 11636.