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Schaltungsanordnung für Gleichstrommotoren Die Erfindung bezieht sich
auf eine bereits bekannte Schaltungsanordnung für Gleichstrommotoren, bei welcher
der die Feldwicklung durchfließende Strom zur Einstellung einer hohen Umdrehungszahl
des Motors bei abgeschwächtem Feld durch einen über ein Steuergerät beeinflußbaren
Gleichrichter steuerbar ist und bei der dem Steuergerät des Gleichrichters außerdem
Steuermittel zugeordnet sind, die die Feldabschwächung wenigstens während des größeren
Teils der Anlaßperiode verhüten.
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Wenn ein Gleichstrommotor mit voller Anker-und Feldspannung im Betrieb
ist, kann die Umdrehungszahl dann über die übliche Umdrehungszahl hinaus gesteigert
werden, wenn die Feldspannung verringert wird. Dies wird bei der vorerwähnten Schaltungsanordnung
durch das Steuergerät des Gleichrichters herbeigeführt, wobei Mittel vorhanden sind,
durch die die Eingangsspannung des Gleichrichters beeinflußt und damit durch die
Herabsetzung der Feldspannung die erwünschte hohe Umdrehungszahl des Motors bewirkt
wird. Ein solches Mittel ist z. B. ein Spannungsteiler, durch den eine veränderliche
Spannung eingestellt werden kann, die den beschriebenen Einfluß auf den steuerbaren
Gleichrichter ausübt. Wird der Motor dann jedoch angelassen, so werden sich, infolge
der Einstellung des abgeschwächten Feldes,
eine verhältnismäßig
lange Anlaßdauer sowie ein verringertes Anlaufdrehmoment ergeben. Zum Vermeiden
dieser Nachteile sind andere Mittel vorgesehen, durch welche die Feldabschwächung
zumindest während des größeren Teils der Anlaßperiode verhütet wird. Bei der bekannten
Schaltungsanordnung wird dies durch den Anlaßstrom bewerkstelligt, der den üblichen
Strom wesentlich übersteigt und als Steuergröße wirksam ist.
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Gemäß der Erfindung wird bei einer Schaltungsanordnung vorerwähnter
Art mindestens ein Teil derAnkerspannung alsSteuerspannung für die eine Feldabschwächung
verhütenden Steuermittel derart verwendet, daß eine Feldabschwächung so lange verhindert
wird, bis die Ankerspannung nur noch wenig vom betriebsmäßigen Wert abweicht.
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Dies ergibt den Vorteil, daß eine stabilere Steuerung möglich ist
als bei Zuhilfenahme der Anlaßstromstärke. Im letzteren Fall können in dieser Hinsicht
Schwierigkeiten auftreten, und zwar infolge der Nacheilung des Stromes gegenüber
der Spannung infolge der großen Induktanz des Ankers.
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Es ist bereits eine Anordnung für Gleichstrommotoren bekannt, deren
Erregerwicklung während des Normalbetriebes über gesteuerte Entladungsstrecken von
einem mit dem Gleichstrommotor gekuppelten Wechselstromgenerator und während der
Anlaßzeit vom Gleichstromnetz direkt gespeist wird. Bei dieser Anordnung ist der
Anlaßvorgang dadurch verschieden von dem des Erfindungsgegenstandes, daß beim Anlassen
des Motors die Feldwicklung nicht über einen steuerbaren Gleichrichter automatisch
mit dem Nennwert des Erregerstromes beim Normalbetrieb, sondern unmittelbar vom
Gleichstromnetz lediglich unter Vorschaltung eines Feldreglers und einer nicht gesteuerten
Entladungsröhre gespeist wird. Außerdem ist dieMöglichkeit zur Einstellung einer
hohen Umdrehungszahl durch Schwächung des Feldes hier nicht vorhanden. Änderungen
des Erregerstromes werden hier selbsttätig lediglich beim Normalbetrieb erhalten,
um Abweichungen der Drehzahl von ihrem Nennwert zu korrigieren.
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Weiter ist ein Verfahren bekannt, gemäß dem der Feldkreis und der
Ankerkreis eines zu steuernden Gleichstrommotors über gittergesteuerte Entladungsstrecken
gespeist werden. Bei diesem Verfahren wird der Feldstrom nicht - wie gemäß der Erfindung
- auf einen niedrigeren Wert als den Nennwert beim Normalbetrieb zur Erzielung einer
höheren Drehzahl eingeregelt, wobei aber das Zustandekommen dieses Feldstroinwertes
durch die Ankerspannung verhütet wird, bis die I\Tenndrehzahl erreicht ist, sondern
der Feldstrom wird auf einen wesentlich erhöhten Wert (etwa i 5o bis Zoo % des Nennwertes)
mittels einer besonderen Strombegrenzung im Feldkreis eingeregelt. Das Anfahren
erfolgt mit dem erhöhten Wert des Feldstromes ohne Steuerung desselben bis etwa
zur halben, Nenndrehzahl, wonach eineAnkerspannungssteuerung zwecks Erhöhung der
Motordrehzahl einsetzt, indem in Abhängigkeit dieser Steuerung der Feldstrom von
seinem erhöhten Wert auf den Normalwert vermindert wird.
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Eine Erhöhung der Drehzahl gegenüber der Nenndrehzahl findet hierbei
also nicht selbsttätig statt, während der wesentlich erhöhte Feldstrom beim Anfahren
eine unwirtschaftliche Vergrößerung des speisenden Gleichrichters und seines Transformators
erfordert und durch die zusätzliche Strombegrenzung die Vorrichtung kompliziert
wird.
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An Hand der schematischen Zeichnung wird die Schaltungsanordnung nach
der Erfindung nachstehend beispielsweise näher .erläutert. Alle weiteren Einzelheiten,
die sich nicht auf die Erfindung beziehen, sind zwecks größerer Einfacheit des Schaltbildes
weggelassen.
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Der Anker i des Gleichstrommotors wird über den steuerbaren Gleichrichter
:2 (Anlaßregler) aus dem Netztransformator 3 gespeist. Die Feldwicklung 4. ist über
den steuerbaren Gleichrichter 5 an den Netztransformator 6 angeschlossen. Der Gleichrichter
5 ist mit einem Steuergerät 7 versehen, dem außerdem die Hochvakuumröhre 8 zugeordnet
ist. Die zwei Steuergitter 9 und io dieser Röhre sind mit je einem Steuerkreis verbunden.
In den Steuerkreis des Gitters 9 sind die Kathode i i, die Feldwicklung 4, ein Widerstand
12, ein Spannungsteiler 13 und die Gleichspannungsquelle 14 eingefügt, die durch
eine Stabilisierungsröhre 15 auf konstantem Wert gehalten wird.
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Der Spannungsteiler 13 dient zur Einstellung der Umdrehungszahl bei
abgeschwächtem Felde und ist mit einer Skala versehen, auf der die verschiedenen
Umdrehungszahlen, z. B. von 40oo bis 6ooo, angegeben sind. Die untere Lage des Kontaktarms
16 entspricht dabei der höchsten negativen Gitterspannung für das Gitter 9 und der
niedrigsten Umdrehungszahl, d. h. 40oo. Die Hochvakuumröhre 8 führt dabei keinen
oder nahezu keinen Anodenstrom, was sich über das Steuergerät? darin auswirkt, daß
die Gleichrichterröhre 5 der Feldwicklung 4 des Motors die volle Spannung zuführt.
Wird der Kontaktarm 16 aufwärts verschoben, so nimmt die negative Gitterspannung
ab, und die Hochvakuumröhre 8 fängt an, mehr Strom zu liefern, wodurch dieAusgangsspannung
derGleichrichterröhre 5 abnimmt. Der Motor fängt dann an, mit einem abgeschwächten
Feld auf einer höheren Umdrehungszahl zu laufen.
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Das Steuergitter io der Hochvakuumröhre 8 ist mit einem Steuerkreis
verbunden, der aus der Kathode i i, dem Anker i, dem Widerstand 17, dem Widerstand
18 und der Gleichspannungsquelle 14 besteht. Die Spannungen und Widerstände sind
derart einander angepaßt, daß, wenn der Anker die volle Betriebsspannung führt,
das Gitter io eine solche Spannung hat, daß dieses Gitter gerade keinen Einfluß
auf die Stromführung der Hochvakuumröhre 8 ausübt. Ist jedoch die Ankerspannung
niedriger als die Betriebsspannung, so herrscht die negative Spannung der Spannungsquelle
14 vor, und die Hochvakuumröhre wird vom Steuergitter io gesperrt gehalten, so daß
das Steuergitter
9 keinen Einfluß auf den Anodenstrom ausübt.
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Die Wirkung ist folgende: Wenn der Motor auf eine Umdrehungszahl von
5ooo eingestellt wird, indem der Kontaktarm 16 z. B. in die dargestellte Lage bewegt
wird, ist es beim Anlassen erforderlich, der Feldwicklung die volle Spannung zuzuführen,
damit der Motor möglichst schnell auf Touren kommt. Da der Kontaktarm 16 eine verringerte
negative Gitterspannung dem Gitter zuführt, wird die Spannung der Feldwicklung q.
vorherrschen, so daß die Hochvakuumröhre 8 die Neigung zeigt, einen erhöhten Anodenstrom
zu führen, wodurch über das Steuergerät 7 die Ausgangsspannung des Gleichrichters
5 zur Erzeugung des abgeschwächten Feldes in q. soweit herabgemindert wird, wie
zum Erreichen der eingestellten Umdrehungszahl von 5000 erforderlich ist.
Da infolgedessen die Anlaßdauer zu lang würde, wird an das Gitter io eine Sperrspannung
gelegt, wodurch der Einfluß der Gitterspannung am Punkt 9 unterdrückt wird. Infolge
der beim Anlassen noch niedrigen Ankerspannung herrscht die negative Gitterspannung
über den Widerstand 18 am Gitter io vor. Die Röhre ist gesperrt oder nahezu gesperrt,
und die volle Feldspannung wird vom Gleichrichter 5 geliefert. Ist der Motor nahezu
auf 4ooo Touren gekommen (die der vollen Anker- und Feldspannung entsprechende Umdrehungszahl),
so hat die Ankerspannung derart zugenommen, daß das Gitter io die Röhre 8 freigibt
(z. B. bei einer Gitterspannung = Null), so daß diese Röhre dann weiter unter den
Einfluß der Gitterspannung am Punkt 9 kommt, wodurch die erwünschte, abgeschwächte
Feldspannung geliefert wird und die Umdrehungszahl bis zum eingestellten Wert von
5ooo ansteigt.
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Die Einstellung des Gitterkreises am Gitter io ist vorzugsweise derart,
daß, solange die Ankerspannung niedriger ist als 8o bis 9o o/o des Nennwerts, die
volle Feldspannung der Feldwicklung q. zugeführt wird.