DE976233C

DE976233C - Einrichtung zur Unterdrueckung positiver Extremwerte innerhalb eines elektrischen Antriebes

Info

Publication number: DE976233C
Application number: DEA10042D
Authority: DE
Inventors: M Andre Valentin
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1943-04-29
Filing date: 1944-02-10
Publication date: 1963-05-22

Description

Einrichtung zur Unterdrückung positiver Extremwerte innerhalb eines elektrischen Antriebes Bei gewissen elektrischen Antrieben, insbesondere solchen mit Leonardschaltung, erscheint es im Hinblick auf Steigerung der Menge und Güte der Erzeugung nützlich, Drehzahl und Drehmoment des Arbeitsmotors sehr schnell erhöhen oder senken zu können. Die Erfindung ermöglicht dies bei einer Steuerung eines aus mehreren Maschinen bestehenden elektrischen Antriebes unter Verwendung einer mit mehreren Bürstensätzen je Polpaar versebenen Querfeldmaschine der Amplidynebauart als Erregermaschine und unter Verwendung von nur in einer Richtung stromdurchlässigen Ventilen in Stromkreisen der Erregerwicklungen der Querfeldmaschine. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Unterdrückung positiver Extremwerte z. B. eines Drehzahl-, eines Spannungs- oder eines Stromverlaufes innerhalb eines aus mehreren Maschinen bestehenden elektrischen Antriebes unter Verwendung einer mit mehreren Bürstensätzen je Polpaar versehenen Querfeldmaschine der Amplidynebauart als Erregermaschine und unter Verwendung von nur in einer Richtung stromdurchlässigen elektrischen Ventilen in Stromkreisen der Erregerwicklungen der Querfeldmaschine.
Erfindungsgemäß wird die Amplidyne von einer an konstanter Spannung liegenden Erregerwicklung erregt, wobei ihrer Durchflutung die einer Wicklung entgegenwirkt, die angeschlossen ist an eine von einer Betriebsgröße (Spannung des Ankers 2, Spannung des Ankers ig, Spannung des Drehzahlgenerators 26, Strom des Generators 27) abgeleiteten Spannung, und welche Wicklung nur dann auf Grund der Anordnung von Halbleiterventilen Strom in einer einzigen Richtung führt, wenn die aus der Betriebsgröße abgeleitete Spannung größer ist als die konstante Spannung der Erregerwicklung.
Damit ist eine Lösung gegeben, im Anschluß an eine Kennlinie, deren eigentlicher Verlauf jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist oder durch Bestandteile der Erfindung festgelegt wird, eine Charakteristik anzufügen, bei der eine Größe, z. B. die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors begrenzt wird. Im normalen .Betriebsbereich soll der dafür vorgesehene Regelkreis ohne jeden Einfluß sein.
An Hand von Ausführungsbeispielen sei der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.
In Fig. i ist die Schaltung eines elektrischen Schiffsschraubenantriebes dargestellt; der von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebene Leonardgenerator i speist den Arbeitsmotor 2. Der Generator i wird von der Amplidyne 3 erregt, die den Kurzschlußbürstensatz 4, 5 und den Hauptbürsten-Satz 6, 7 besitzt. In der Arbeitsachse ist die Amplidyne 3 mit den an sich bekannten Wicklungen dieser Maschinenart versehen, nämlich der Kompensationswicklung 8 zur Aufhebung des Ankerfeldes und der Fremderregerwicklung 9, die aus einem Netz i i konstanter Spannung in Potentioineterschaltung io einstellbar gespeist wird. Die Wicklung 12, in gleicher Achse liegend, wirkt der Wicklung g entgegen und wird von der Spannung der Maschinen i und 2 gespeist. Eine weitere Wicklung 13 ist an einem im Hauptstromkreis liegenden Shunt angeschlossen und wirkt im gleichen Sinne wie die_-Wicklung 12. Schließlich ist gemäß der Erfindung noch die Wicklung 15 vorgesehen, die über die in Brückenschaltung liegenden Ventile 17 an eine Teilspannung des Hauptmotors, abgegriffen am Potentiometer 16, angeschlossen ist. Der Hauptmotor 2 ist durch eine Feldwicklung 14 vom Netz i i fremderregt.
Arbeitet die Anordnung der Fig. i ohne die Wicklung 15, so erhält man als Kennlinie (Geschwindigkeit v des Arbeitsmotors als Funktion des Drehmomentes Dr) eine Gerade D (Fig. 2). Man kann nämlich die Abgleichung der Erregungen so vornehmen, daß bei Leerlauf (also Hauptstrom praktisch Null) die Spannungswicklung 12 das Feld der Fremderregung g zum größten Teil aufhebt und dadurch einen solchen Strom in der Querachse 4, 5 erzeugt, daß die Speisespannung an den Bürsten 6, 7 den für die Feldwicklung der Maschine i erforderlichen Wert hat. Setzt dann dieBelastung des Motors .2 ein, so drückt die vom Laststrom -espeiste Wicklung 13 die Spannung des Generators i und damit den Arbeitsstrom so weit herunter, daß nur ein mit sinkender Geschwindigkeit v proportionaler Stromanstieg des fremderregten Motors :2 zustande kommt und daher auch ein hiermit proportionaler Drehmomentanstieg. Bei diesem Vorgang fällt gleichzeitig die Gegenwirkung der Wicklung 12, da sie an der Generatorspannung liegt.
H ist die Leistungshyperbel, nach welcher der Leonardgenerator mit Rücksicht auf den Verbrennungsmotor belastbar ist. Liegt nun die Aufgabe vor, die Geschwindigkeit bei Leerlauf zu begrenzen, also statt des Wertes vo den Wert vö einzuhalten, so kann dies gemäß der Erfindung dadurch erzielt werden, daß die Wicklung 15 über die Ventilbrücke 17 an das Netz i i gelegt wird. Übersteigt dann die am Potentiometer 16 abgegriffene Hauptmotorspannung die Spannung des Erregernetzes i i, so fließt durch die Wicklung 15 ein Strom, der im gezeichneten Sinne ein Gegenfeld zu der Wicklung g schafft und damit die Spannung der Amplidyne und des Hauptgenerators i absenkt, so daß die Geschwindigkeit des Arbeitsmotors auf vö begrenzt wird. Die Ventilbrücke 17 erlaubt aber nur einen Stromdurchgang durch die Wicklung 15 im feldschwächenden Sinne, so daß, wenn die am Potentiometer i6 abgegriffene Spannung bei kleinerer Drehzahl des Motors 2 geringer wird als die Spannung des Netzes ii, keine Stromumkehr in der Wicklung 15 erfolgen kann.
Bei dem in der Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird also eine Drehzahlbegrenzung des Arbeitsmotors 2 bei eintretender Entlastung erreicht. Die Ventile der Brücke 17 brauchen nur fürkleineStröme bemessen zu werden, da das Verhältnis der Regelströme der Amplidyne zu ihrem Nutzstrom sehr klein ist, was auch in der Bezeichnung Verstärkermaschine begründet ist.
Das in der Fig 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt dieAnwendung der Erfindung bei der Schaltung einer dieselelektrischen Lokomotive. Hier liegt die Aufgabe vor, die Spannung des Leonardgenerators 18, der den fremderregtenFahrmotor ig speist, so zu regeln, daß auf möglichst großem Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeuges die Leistungshyperbel der Geschwindigkeit v über Zugkraft z bei voller Drehzahl des Diesels eingehalten wird. 2o ist die Amplidyne, die mit einer Kompensationswicklung versehen ist und den Generator 18 erregt. Die Amplidyne 2o besitzt noch folgende weitere Erregerwicklungen: Eine einstellbare Fremderregung 21, eine Gegenerregung 22 durch den Hauptstrom des Generators 18, eine an der Teilspannung des Fahrmotors über Ventil23 liegende Gegenwicklung 24, die nur dann Strom führt, wenn diese Teilspannung größer ist als die Spannung der Hilfsstromquelle i i, und schließlich die Gegenwicklung 25, die einen Strom führt, der durch die Differenz der Teilspannung einer Tourendynamo 26 gegen die Spannung der Hilfsquelle i i gegeben ist. In den Stromkreis der Wicklung 25 ist das Ventil 23' eingeschaltet. Die Wicklung 25 sorgt daffir, daß beim Anstieg der Fahrgeschwindigkeit v über einen gewissen Wert (Fig. 4) die Amplidyne 2o und damit auch die Spannung des Hauptgenerators 18 stark absinkt, so daß die Kurve Fahrgeschwindigkeit v über Zugkraft,-, an dieser Stelle von der Hyperbel H auf den Wert vo übergeht. Die anderen genannten Erregerwicklungen der Amplidyne wirken gemeinsam auf die Einhaltung konstanter Leistung bis zum Anfahrdrehmoment Co.
Das in der Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung behandelt einen Ruderantrieb oder einen ähnlichen Antrieb mit sehr schneller Regelfälligkeit.
Der Generator 27 speist wieder den Antriebsinotor 28 und wird seinerseits erregt von der Ainplidyne 29. Durch die Wicklung 30 ist die :@mplidyne in der Arbeitsachse unterkompensiert und versucht, ihren Nutzstrom, den Erregerstrom des Hauptgenerators 27, als Abbild der konstanten Erregung 31 konstant zu halten. Wegen der hohen Induktivität der Feldwicklung des Hauptgenerators 27 kann sich der Strom der Amplidyne 29 nur langsam ändern. Durch Übererregen des Fremdfeldes in Wicklung 31 wird aber der Feldanstieg im Hauptgenerator 27 beschleunigt. Um hierbei jedoch eine übermäßigeStromüberlastung derHauptniaschine zu vermeiden, ist die Amplidyne 29 außerdem noch mit der Gegenwicklung 32 ver-"ehen. Die Gegenwicklung 32 ist an einem im .Arbeitsstromkreis liegenden ohmschen oder induktiven Shunt 33 angeschlossen. In dem Stromkreis der Wicklung 32 liegt die Ventilbrücke 34, die erst von einem ganz bestimmten Stromwert an, der durch die Spannung der Fremdstromquelle 35 eindeutig festgelegt ist, die genannte dämpfende Wirkung einsetzen läßt.
Diese selbsttätige Arbeitsweise erlaubt es, von der Fahrt voller Geschwindigkeit des Arbeitsmotors in einer Drehrichtung direkt auf volle Fahrt in der anderen Drehrichtung umzuschalten, ohne dar der Strom den durch die Spannungsgröße der Fremdstromquelle 35 festgelegten Wert nennenswert übersteigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Unterdrückung positiver Extremwerte z. B. eines Drehzahl-, eines Spannungs- oder eines Stromverlaufes innerhalb eines aus mehreren Maschinen bestehenden elektrischen Antriebes unter Verwendung einer mit mehreren Bürstensätzen je Polpaar versehenen Ouerfeldmaschine der Amplidynebauart als Frregerniaschine und unter Verwendung von nur in einer Richtung stromdurchlässigen elektrischen Ventilen in Stromkreisen der Erregerwicklungen der Querfeldmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplidyne von einer an konstanter Spannung liegenden Erregerwicklung erregt wird, wobei ihrer Durchffutung die einer Wicklung entgegenwirkt, die angeschlossen ist an eine von einer Betriebsgröße (Spannung des Ankers 2, Spannung des Ankers i9, Spannung des Drehzahlgenerators 26, Strom des Generators 27) abgeleiteten Spannung, und welche Wicklung nur dann auf Grund der Anordnung von Halbleiterventilen Strom in einer einzigen Richtung führt, wenn die aus der Betriebsgröße abgeleitete Spannung größer ist als die konstante Spannung der Erregerwicklung.
2. Schiffsantrieb unter Benutzung der Einrichtung nach Anspruch i, bestehend aus einem Leonardgenerator, dem Arbeitsmotor und der Amplidyne als Erreger des Leonardgenerators, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erregerwicklung (i_5) der Amplidyne (3) über vier in Brückenschaltung liegende Ventile (17) von dem Überschuß der Arbeitsmotorspannung über eine feste Spannung gespeist wird (Fig. 1, 2).
3. Dieselelektrischer Lokomotivantrieb unter Benutzung der Einrichtung nach Anspruch i, bestehend aus einem Leonardgenerator, den Arbeitsmotoren und der Amplidyne als Erregermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erregerwicklung (24) der Amplidyne (2o) über Ventile (23) von dem Überschuß der Arbeitsmotorspannung (oder einer proportionalen Teilspannung) über eine feste Spannung und eine zweite Erregerwicklung (25) über ein zweites Ventil (23') durch eine von der Fahrgeschwindigkeit abhängige Spannung (Tourendynamo 26) gespeist wird, wenn die Spannung der Tourendynamo die einstellbare konstante Vergleichsspannung übersteigt. 4.. Leonardschaltung für Ruderantriebe und ähnliche Antriebe mit starken plötzlichen Drehmomentschwankungen unter Benutzung der Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erregerwicklung (32) der Amplidyne (29) dann über in Brückenschaltung liegende Ventile (34) gespeist wird, wenn eine vom Arbeitsstrom des Hauptmotors (28) abgeleitete Spannung die konstante Spannung einer Fremdstromquelle (35) übersteigt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 703 909, 7o8 6o9, 742 442 französische Patentschrift Nr. 86q.929; USA.-Patentschrift Nr. 2 039:267; ETZ, 1942, S. 23 bis 30. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 887371.