DE1041583B

DE1041583B - Load balancing and / or compounding circuit for rigidly coupled DC shunt machines

Info

Publication number: DE1041583B
Application number: DEL27259A
Authority: DE
Inventors: Erich Nagel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-03-29
Filing date: 1957-03-29
Publication date: 1958-10-23

Description

Lastausgleichs- und/oder Komp oundierungss chaltung für starr gekuppelte Gleichstrom-Nebenschlußmaschinen Die nachstehend beschriebene Erfindung bezieht sich auf eine Lastausgleichs-und/oder Kompoundierungsschaltung für starr gekuppelte Gleichstrom-Nebenschlußmaschinen, die mit Mitteln zur Erzielung eines stabilen Verhaltens bei Laststößen, zum Lastausgleich zwischen den Maschinen und/oder zur Kompensation der Ankerrückwirkung versehen sind und die Hilfsfelder der Maschinen speisen. Load balancing and / or compounding circuit for rigidly coupled DC Shunt Machines The invention described below relates to relying on a load balancing and / or compounding circuit for rigidly coupled DC shunt machines with means to achieve stable behavior for load surges, for load balancing between the machines and / or for compensation the armature reaction and feed the auxiliary fields of the machines.

Derartige Aufgaben treten sowohl bei generatorischem als auch bei motorischem Betrieb starr gekuppelter Gleichstrommaschinen auf. Es ist bekannt, den Einfluß auf die Maschinen wirkender Störgrößen dadurch herabzumindern bzw. gänzlich zu vermeiden, daß von den Störgrößen abgeleitete elektrische Größen auf Steuerketten oder Regelkreise wirken, die die Hilfsfelder der Maschinen im Sinne einer Verminderung des Störgrölleneinflusses erregen. Für derartige Regelketten oder Steuerkreise ist auch schon die Verwendung magnetischer Verstärker bekannt bzw. vorgeschlagen worden. Die zum Stand der Technik gehörenden Lösungen versagen jedoch, wenn es sich darum handelt, die Einwirkung mehrerer Störgrößen über die gleichen Stellglieder zunichte zu machen. Da jedoch nicht beliebig viel Wickelraum für die Maschinenhilfsfelder zur Verfügung steht, ist es von Bedeutung, über die gleichen Hilfsfelder den Einfluß möglichst aller Störgrößen auszugleichen. Such tasks occur in both generator and motorized operation of rigidly coupled DC machines. It is known, thereby reducing or completely reducing the influence of disturbance variables acting on the machines to avoid that electrical variables derived from the disturbance variables are transmitted to control chains or control loops act that the auxiliary fields of the machines in the sense of a reduction the influence of disturbance noise. For such control chains or control loops, the use of magnetic amplifiers has also been known or proposed. However, the prior art solutions fail when it comes to this acts, the effect of several disturbance variables over the same actuators nullify close. However, there is not an unlimited amount of changing space for the auxiliary machine fields is available, it is important to have the influence over the same auxiliary fields to compensate for all disturbances if possible.

Diese Aufgabe läßt sich mit einer er Lastausgleichs und/oder Kompoundierungsschaltung für starr gekuppelte Gleichstrom-Nebenschlußmaschinen lösen, die mit Mitteln zur Erzielung eines stabilen Verhaltens bei Laststößen, zum Lastausgleich zwischen den Maschinen und/oder zur Kompensation der Ankerrückwirkung versehen sind und die Hilfsfelder der Maschinen speisen. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen stromsteuernden magneti!schen Verstärker, der über einen Gleichrichter parallel geschaltete Hilfsfelder der Maschinen erregt und von zwei Steuerwicklungen beeinflußt wird, die an Widerstände im Ankerkreis der Maschinen angeschlossen sind, die derart in den Zuleitungen zu den Maschinen liegen, daß nur Spannungsabfälle mit gleichem Vorzeichen wirksam werden. This task can be accomplished with a load balancing and / or compounding circuit solve for rigidly coupled direct current shunt machines with means for Achieving stable behavior in the event of load surges, to balance the load between the Machines and / or to compensate for the armature reaction are provided and the auxiliary fields the machines feed. The invention is characterized by a current-controlling magnetic amplifier, the auxiliary fields connected in parallel via a rectifier of the machines is excited and influenced by two control windings connected to resistors are connected in the armature circuit of the machines, which are in such a way in the supply lines It is up to the machines that only voltage drops with the same sign are effective.

Da die Kennlinie eines stromsteuernden magnetischen Verstärkers symmetrisch zur Nullinie ist, erfolgt unabhängig von der Richtung des Ankerstromes stets eine Verstärkung der Gesamterregung der Maschinen bei Erregung der Hilfsfelder. Da der Gleichrichter im Ausgangskreis des stromsteuernden magnetischen Verstärkers die nur feldverstärkende Durchflutung der Hilfsfelder bestimmt, muß seine Platbenzahl so gewählt werden, daß beim Einschalten der Hauptfelder der Maschinen die in den Hilfsfeldern induzierte Spannung seine Sperrspannung nicht übersteigt. Für den bei Abschaltung der Hauptfelder in den Hilfsfeldern fließenden Strom in Durchlaßrichtung des Gleichrichters müssen die Gleichrichterplatten ebenfalls dimensioniert sein. Bei dieser Schaltung zur Kompensation der Ankerrückwirkung kann man von einer »negativen« Zeitkonstante in den Hilfsfeldern sprechen, da in jedem Falle die in diesen Feldern bei Änderung der Belastung der Maschinenanker induzierte Spannung die beabsichtigte Wirkung des stromsteuernden magnetischen Verstärkers vorausnimmt, so daß dieser nur die Aufgabe hat, einen bereits eingetretenen Zustand aufrechtzuerhalten. Because the characteristic of a current-controlling magnetic amplifier is symmetrical is to the zero line, regardless of the direction of the armature current, there is always a Enhancement of the overall excitation of the machines when the auxiliary fields are excited. Since the Rectifiers in the output circuit of the current-controlling magnetic amplifier die only determines the field-reinforcing flooding of the auxiliary fields, its plate number must be chosen so that when you turn on the main fields of the machines in the Auxiliary fields induced voltage its reverse voltage does not exceed. For the at Switching off the main fields in the auxiliary fields current flowing in the forward direction of the rectifier, the rectifier plates must also be dimensioned. In this circuit to compensate for armature feedback, one can assume a "negative" Talk about the time constant in the auxiliary fields, since in each case those in these fields when the load on the machine armature changes, the voltage induced is the intended one Effect of the current-controlling magnetic amplifier anticipates, so that this only has the task of maintaining a state that has already occurred.

Für den Lastausgleich wird ein auf die gleichen Hilfsfelder wirkender spannungssteuernder magnetischer Verstärker in Gegentaktschaltung eingesetzt, dessen der Richtung des Ausgleichsstromes zwischen den Maschinen folgende Ausgangsspannung von Steuerwicklungen beeinffußt wird, die derart an Widerstände im Ankerkreis der Maschinen geschaltet sind, daß in ihnen nur der durch den Lastausgleichsstrom bedingte Spannungsabfall wirksam wird. For load balancing, an auxiliary field is used that acts on the same auxiliary fields voltage-controlling magnetic amplifier used in push-pull circuit, its output voltage following the direction of the equalizing current between the machines is inffußt by control windings, which are so at resistances in the armature circuit of the Machines are connected so that in them only the one caused by the load equalization current Voltage drop takes effect.

Hierzu können auch noch die Spannungsabfälle an den Wendepolen der Maschinen hinzugezogen werden.For this purpose, the voltage drops at the reversing poles of the Machines are involved.

Da der Lastausgleich eine je nach seiner Richtung unterschiedliche Wirkung auf die Hilfsfelder ausüben soll, werden die Hilfsfelder jeder Maschine in zwei Teilfelder aufgeteilt, die in gegenüberliegenden Zweigen einer Brückenschaltung liegen, an deren eine Diagonale der stromsteuernde magnetische Verstärker derart geschaltet ist, daß sich in beiden Feldern die gleiche Durchflutung ergibt, und an deren andere Diagonale der spannungssteuernde. magnetische Verstärker derart angeschlossen ist, daß beide Felder die entgegengesetzte Durchflutung haben. Because the load balancing is different depending on its direction The auxiliary fields of every machine are intended to have an effect on the auxiliary fields divided into two subfields, which are in opposite branches of a bridge circuit lie on one diagonal of the current-controlling magnetic amplifier in such a way is switched so that the same flow rate results in both fields, and on the other diagonal the voltage controlling one. magnetic amplifier like that is connected that both fields have the opposite flow.

Die Ankerrückwirkung verursacht unabhängig von der Strom und Drehrichtung der Maschinen stets eine Feldschwächung bei zunehmendem Ankerstrom, so daß die Richtung der Durchflutung für die Kompeundierung stets die gleiche ist. Für den Lastausgleich dagegen muß die Richtung des Ausgleichsstromes beriicksichtigt werden, weil stets die Erregung derjenigen Maschine, die den Ausgleichsstrom abgibt, geschwächt werden muß bei gleichzeitiger Verstärkung der Erregung der den Ausgleichsstrom aufnehmenden Maschine. Diese Forderung erfüllt die Gegentaktschaltung des spannungssteuernden magnetischen Verstärkers. Da jedoch bei Änderung der Drehrichtung der Maschinen der Ausgleichsstrom seine Richtung ändert, auch wenn die den Ausgleichsstrom abgebende Maschine die gleiche bleibt, müssen in dem Ausgangskreis des spannungssteuernden magnetischen Verstärkers zwei drehrichtungsabhängig betätigte Umschaltschütze vorgesehen werden. Ihre Betätigung kann beispielsweise unmittelbar in Abahängigkeit von der Drehrichtung der Maschinen mit Hilfe eines Scbleppschalters auf der beiden Maschinen gemeinsamen Welle erfolgen. Schaltet man die Hauptfelder der Maschinen stets gleichzeitig, was beispiels. reise t>ei einer Reihenschaltung stets der Fall ist. so bleibt die induzierte Spannung an den Hilfsfeldern bei Zu- oder Abschaltung der Hauptfelder am Ausgang des spannungssteuernden magnetischen Verstärkers wirkungslos, weil dieser in der Brückenschaltung an zwei Punkte angeschlossen ist, die hinsichtl, ich der induzierten Spannung das gleiche Potential besitzen. The armature reaction causes independent of the current and direction of rotation of the machines always a field weakening with increasing armature current, so that the direction the flow rate for the compounding is always the same. For load balancing on the other hand, the direction of the equalizing current must be taken into account, because always the excitation of the machine that emits the equalizing current can be weakened must with simultaneous amplification of the excitation of the compensating current Machine. This requirement is met by the push-pull circuit of the voltage control magnetic amplifier. However, there is a change in the direction of rotation of the machines the equalizing current changes its direction, even if the emitting the equalizing current Machine remains the same, must be in the output circuit of the voltage control magnetic amplifier, two reversing contactors operated depending on the direction of rotation are provided will. Their operation can, for example, be directly dependent on the Direction of rotation of the machines with the help of a snap switch on both machines common wave. If you always switch the main fields of the machines at the same time, what example. travel t> ei a series connection is always the case. stays like that the induced voltage on the auxiliary fields when the main fields are switched on or off at the output of the voltage-controlling magnetic amplifier ineffective because this is connected to two points in the bridge circuit, which I the induced voltage have the same potential.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

In dem Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß zwei starr gekuppelte Gleichstrom - Nebenschlußmotoren 1 und 2 von einem nicht dargestellten Leonardgenerator über die Leitungen 3 und 4 gespeist werden. In die Verbindungsleitung der Wendepole der beiden Motoren 1 und 2 ist ein Widerstand 5 geschaltet. dessen Mittelpunkt den einen Anschluß in der Zuleitung vom Leonardgenerator darstellt. Jeder Motor besitzt ein Hauptfeld 6 bzw. 7, das in Reihe an eine konstante Spannungsquelle angeschlossen ist. In the embodiment it is assumed that two rigidly coupled DC shunt motors 1 and 2 from a Leonard generator, not shown are fed via lines 3 and 4. In the connecting line of the reversing poles a resistor 5 is connected to the two motors 1 and 2. whose center is the represents a connection in the supply line from the Leonard generator. Every engine owns a main field 6 or 7, which is connected in series to a constant voltage source is.

Außerdem haben sie die Hilfsfeldpaare 8, 9 und 10, 11, die in einer Brückenschaltung derart zusammengeschaltet sind, dall die Einspeisung in der einen Diagonale eine Parallelschaltung der Hilfsfelder über den Gleichrichter 12 und den stromsteuernden magnetischen Verstärlcer 13 ergibt. Der stromsteuernde magnetische Verstärker 13 besitzt zwei Steuerwicklungen 14 und 15, die über die Drosseln 16 und 17 und den gemeinsamen Widerstand 18 derart an den Widerstand 5 angeschlossen sind, daß die dem Generatorstrom JL entsprechenden Spannungsabfälle an den beiden Hälften des Widerstandes 5 eine Addition der Durchflutung der beiden Steuerwicklungen 14 und 15 verursachen.They also have the auxiliary field pairs 8, 9 and 10, 11, which are in one Bridge circuit are interconnected in such a way that the feed is in one Diagonal a parallel connection of the auxiliary fields via the rectifier 12 and the current-controlling magnetic amplifier 13 results. The current-controlling magnetic Amplifier 13 has two control windings 14 and 15, which are connected via chokes 16 and 17 and the common resistor 18 connected to the resistor 5 in this way are that the voltage drops corresponding to the generator current JL across the two Halves of the resistor 5 an addition of the flow of the two control windings 14 and 15 cause.

Die zweite Diagonale der Brückenschaltung, in der die Hilfsfelder 8, 9 und 10, 11 gegenläufig mit je nach der Richtung g des Ausgleichs stromes wechselndem Vorzeichen auf die Erregung der beiden Motoren svirlçen, wird über die Umkebrschütze 19 und 20 an den Ausgang des spannungssteuernden magnetischen Verstärkers 29 angeschlossen. Dieser enthält eine Steuerwicklun, 22, die über den Widerstand 23 und die Vordrossel 24 an die Wendepole der Motoren 1 und 2 angeschlossen ist. Diese Wendepole sind zusammen mit dem Widerstand 5 so geschaltet, daß die durch den Ausgleichsstrom zwischen den beiden Motoren verursachten Spannungsabfälle an den Wendepolen und dem Widerstand 5 in hezug auf die Steuerwicklung 22 addiert werden. Die Steuerwicklung 22 ist hinsichtlich der Kennlinien der Teilverstärker gegenläufig geschaltet, so daß das Vorzeichen der Ausgangsspannung der Richtung des Ausgleichsstrom.es im Sinne einer Gegenwirkung in den Hilfsfeldern 8 bis 11 angepaßt ist. The second diagonal of the bridge circuit in which the auxiliary fields 8, 9 and 10, 11 in opposite directions with alternating current depending on the direction g of the compensating current Sign on the excitation of the two motors svirlçen, is over the Umkebrschützen 19 and 20 are connected to the output of the voltage-controlling magnetic amplifier 29. This contains a Steuerwicklun, 22, which via the resistor 23 and the choke 24 is connected to the reversing poles of motors 1 and 2. These are reversing poles connected together with the resistor 5 so that the compensation current between the two Motors caused voltage drops at the reversing poles and the resistor 5 in relation to the control winding 22 are added. The control winding 22 is with regard to of the characteristics of the sub-amplifiers switched in opposite directions, so that the sign the output voltage of the direction of the equalizing current in the sense of a counteraction in the auxiliary fields 8 to 11 is adapted.

Da bei überwiegendem Fluß im Felde eines der Motoren 1 und 2 der Ausgleichsstrom bei Drehrichtungswechsel sein Vorzeichen ändert, muß auch das Vorzeichen des Ausganges des spannungssteuernden magnetischen Verstärkers 21 mit Hilfe der Schütze 19, 20 umgeschaltet werden, wenn die 13eeinflussung der Hilfsfelder 8 bis 11 unabhängig von der Drehrichtung im gleichen Sinne erfolgen soll. Since with a predominant flow in the field one of the motors 1 and 2 of the Compensating current changes its sign when the direction of rotation changes, the sign must also of the output of the voltage controlling magnetic amplifier 21 with the aid of the Contactors 19, 20 are switched when the 13e influence of the auxiliary fields 8 to 11 should take place in the same sense regardless of the direction of rotation.

Dazu erfolgt die Umschaltung der Schütze 19 und 20 am vorteilhaftesten beim Nulldurchgang der Drehzahl der Motoren 1 und 2, z. B. mit einem nicht einge zeichneten Schleppschalter.To this end, it is most advantageous to switch over the contactors 19 and 20 at the zero crossing of the speed of the motors 1 and 2, z. B. with a not turned drew tow switches.

Die beiden spannungssteuernden magnetischen Teilverstärker 25 und 26 des magnetischen Verstärkers 21 erhalten noch zusätzlich zu den Steuerwicklungen 22 die Wicklungen 27 zur Beeinflussung der Kennlinien der beiden Verstärker und die Gegenkopplungswicklungen 28 zur Verkürzung der Aussteuerzeit. The two voltage-controlling magnetic sub-amplifiers 25 and 26 of the magnetic amplifier 21 received in addition to the control windings 22 the windings 27 for influencing the characteristics of the two amplifiers and the negative feedback windings 28 to shorten the control time.

Während der stromsteuernde magnetische Verstärker 13 über die Klemmen 30 an eine speisende Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, erfolgt die Speisung des spannungssteuernden magnetischen Verstärkers 21 über einen Transformator 31. An diesem Transformator sind zugleich Gleichrichterschaltungen 32 und 33 angeschlossen, über die die Steuerwicklungen 27 gespeist werden. Zur Einstellung der Größe des Steuerstromes dienen die Stellwiderstände 34 und 35. Zusätzlich sind in diesen Steuerkreis noch die Induktivitäten 36 und 37 geschaltet. In die Arbeitskreise der Teilverstärker 25 und 26 sind dabei die im einzelnen nicht bezeichneten Gleichriehter elemente derart ein, geschaltet, daß ihre über die Hilfsfelder geführten Ausgangskreise einen Gleichstrom führen. While the current controlling magnetic amplifier 13 via the terminals 30 is connected to a feeding AC voltage source, the feeding takes place of the voltage controlling magnetic amplifier 21 via a transformer 31. Rectifier circuits 32 and 33 are also connected to this transformer, Via which the control windings 27 are fed. To set the size of the The control resistors 34 and 35 are used for the control current. In addition, this control circuit the inductors 36 and 37 are still switched. In the working groups of the partial amplifiers 25 and 26 are the elements in the same direction, not designated in detail switched on in such a way that their output circuits led through the auxiliary fields have a Lead direct current.

Mit der angegebenen Schaltung nach der Erfindung ist es möglich, den Einfluß der eingangs genannten Größen über die gleichen Hilfsfelder auszugleichen und einen stabilen Betrieb unter größtmöglicher Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Wickelraumes zu gewährleisten. In entsprechender Weise kann die Erfindung auch bei Generatoren Anwendung finden. With the specified circuit according to the invention, it is possible to compensate for the influence of the variables mentioned at the beginning using the same auxiliary fields and stable operation with the greatest possible utilization of what is available To ensure baby changing room. In a corresponding manner, the invention can also be used in Generators are used.

Claims

CLAIMS 1. Load balancing and / or compounding circuit for rigidly coupled direct current shunt machines with means of achieving stable behavior in the event of load surges, for load balancing between the machines and / or are provided to compensate for the feedback that the auxiliary fields of the machines, characterized by a current-controlling magnetic amplifier (13), the auxiliary fields (8, 9, 10, 11) of the machines (t, 2) are excited and influenced by two control windings (14, 15) connected to resistors (5) in the armature circuit of the machines that in such a way in the supply lines to the machines that only voltage drops with take effect with the same sign.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the rectifier (12) is dimensioned so that when you turn on the main fields (6, 7) of the machines (1, 2) the voltage induced in the auxiliary fields does not exceed its reverse voltage.

3. A circuit according to claim 1, characterized by one on the Auxiliary fields acting voltage-controlling magnetic amplifier (21) in push-pull circuit, which follows the direction of the equalizing current between the machines (1, 2) Output voltage is influenced by control windings (22), which are connected to resistors (5) are connected in the armature circuit of the machines that in them only the through the The voltage drop caused by the load equalization current becomes effective.

4. Circuit according to claims 1 and 3, characterized in that the auxiliary fields of each machine divided into two subfields (8, 9 and 10, 11) are, which are in opposite branches of a bridge circuit, on the a diagonal of the current-controlling magnetic amplifier (13) connected in this way is that there is the same flow in both auxiliary fields, and in their other diagonal of the voltage-controlling magnetic amplifier (21) connected in this way is that both auxiliary fields have the opposite flow.

5. A circuit according to claim 4, characterized by two direction of rotation dependent operated changeover contactors (19, 20) in the output circuit of the voltage control unit magnetic Amplifier (21).

6. Circuit according to claim 1 and following, characterized in that that the main fields (6, 7) of the machines (1, 2) are connected in series.