DE1049482B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1049 INTEHNATIOTiALE KL.

H02j;p

ANBELDETAC: 27. apr IL 1956 BKKANNTM ACHONG
DER ANUSLDUNe
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ADStBCESCHBIFT= 2 9. januar 1959 AUSGABE DER

PATENTSCHBffTt 23, juli1959 stimmt Oberbir mit adsjlegeschkift

10» «2 (BttiZlVmWZlc)

Beim Betrieb von Gleichstrommotoren, die durch Gleichrichter mit einer selbsttätig auf einen konstanten Wert geregelte Gleichspannung betrieben werden, treten häufig Schwierigkeiten auf, die durch die Eigenschaft dear Glricihrichter bedingt sind, mar in einer Richtung Strom führen zu können. Steigt z.B. bei einer plötzlichen Entlastung der Motoren deren Spannung über den konstant zu haltenden Sollwert an, so ist der Spannungsregler bestrebt, diese Spannung, die auch gleichzeitig am Gleichrichter liegt und im folgenden als Samtnelschienenspanntrag bezeichnet werden soll, wieder auf den normalen Wext herabzusetzen, indem er bei üblicherweise gittergesteuerten Gleichrichtern deren Steuerimpulse zeitlich nach rückwärts verschiebt. Diese Maßnahme bleibt aber zunächst ohne Einfluß .auf die Sammelschienenspannung, da -diese ja allein durch die Motoren bestimmt ist und erst mit deren Drehzahl langsam abfällt. Der Spannungsregler verschiebt daher die Steuerimpulse bis an die untere Grenze des Regelbereiches, gegebenenfalls also bis in eine Aussteuerung im äußersten Weokselrichterbereich. Erst wenn nach entsprechendem Abfall der Motordrehzahl die Sammelschienenepannung den SoMwert unterschreitet, beginnt der Regler die ImfMtlsc wieder im Sinne einer Spannengserhönung zu verschieben.

Wegen der notwendigen Dämpfung dauert es jedoch, einige Zeit, bis die Aussteuerung des Gleichrichters wieder einen Wert erreicht bat, der dem Sollwert der Sammelischienenspaimung entspricht. Inzwischen ist die Drehzahl der Motoren weiter abgefallen und dadurch'die Sammelschienenspannung unter ihnen. Sollwert gesunken. In dem Augenblick, in dem die absinkende SammelschienenspaiHiung und die steigende Gleidiricihterspannung einander gleich werden, erhalten die Motoren einen unter Umständen heftigen Stromstoß. Sie können dadurch so stark beschleunigt werden, daß die Sammelschienenspannung wieder über den Sollwert ansteigt, so daß das Spiel von neuem beginnt.

Besonders nachteilig wird diese Erscheinung, wen« die angeschlossenen Motoren mit einer Drehzahlregelung ausgerüstet sind, die auf die Felderregung der Motoren einwirkt. Durch solche Regelung wird bei steigender Drehzahl der Motoren das Feld verstärkt und damit die Sammelschienenspannung in noch stärkerem Maße erhöht, und umgekehrt. Die erwähnte Erscheinung kann dadurch zu einem ständigen Pendeln der Regler führen.

Ähnliche Erscheinungen können auch eintreten, wenn an ein durch geregelte Gleichrichter gespeistes Netz größere Kondensatoren angeschlossen sind, die bei einer plötzlichen Entlastung des Netzes ebenfalls eine. Spannungeerhöhung bewirken.

10 Anordnung zur Spannungsregelung für durch Gleichrichter gespeiste Sammelschienen

Patentiert für:

Brown, Boveri & Oe. Aktiengesellschaft, Mannheim-Käfertal

Dr. Kurt Stahl, Mannheim-Feudenheim, und Dipl.-Ing. Günter Folgmann,

Mannheim-Feudenheim, sind als Erfinder genannt worden

Es ist bereits bekannt, zur Bekämpfung dieser Erscheinung nicht die Sammelschienenspannung, sondern die Spannung eines leer laufenden oder konstant belasteten HilisgJeichrichters (Phantomgleichrichter) als

as Regelgröße zu verwenden, der stets in gleichem Maße ausgesteuert ist wie der Hanptgleichriohter. Bei einer solchen Anordnung kann zwar die erwähnte Erscheinung, die man als »Freilaufeffekt« bezeichnen kann, nicht auftreten, es besteht aber der Nachteil, daß nur Schwankungen der Netzspannung ausgeregelt werden, während Änderungen der Sammdechienenspanoung, die durch Belastungsänderungen bedingt sind, unberücksichtigt bleiben.
Es ist weiter bekannt, die Regelungs- bzw. Aussteuerungsmöglichkeit des Gleichrichters auf einen engeren Bereich zu begrenzen, so daß nur Änderungen der Gleichrichterspannung in der Nähe des Sollwertes der Sanimelschienenspantmng möglich sind. Dadurch erreicht man, daß in den beschriebenen Fällen die Gleichrichterspannung sehr schnell wieder den Sollwert der SammeJsehienenspannwng erreicht, so daß die erwähnten Pendelungen vermieden werden. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß die Einstellung des Sollwertes der SammelschieneriiSpannuing nicht in einfacher Weise in einem größeren Bereich geändert werden kann.

Die Erfindung sieht bei Anordnungen zur selbsttätigen Spannungsregelung für durch Gleichrichter gespeiste Saramelschienen zur Vermeidung der ge-

So nannten Nachteile einen Hilfsgleichrichtar (Phantomgleichrichter) mit einer gemeinsam mit der Spannung des Hauptgleiclurichtere vorzugsweise durch Gitter-■ steuerung veränderbaren Spannung vor. Dabei werden Schaltmittd angewendet, die bewirken, dafi zur Re' 90» 5(3/261

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geltsng statt der Sanimelschienenepatinung die Span- troffen, daß eine Verschiebung des Gitterpotentials

nung des HiIisgleichrichters als Spannungsistwert der Rohre 12 ins Positive, alsp eine Ahnahme des

dient, wenn die Sammelschienenspanntmg ihren Soll- inneren Widerstandes der Röhre, eine zeitliche Zuxück-

wert um einen vorbestimmten Betrag überschreitet, verschiebung der Steuerimpulse und dadurch eine Ver-

und daß dabei die Ausgangsspamiung durch ent- 5 ringerang den Spannung der gesteuerten Gleichrichter

sprechende Aussteuerung des Hauptgleichrichters so bewirkt.

geregelt wird, daß sie wenig unter dem Soilwert der An dem Widerstand 13 liegt eine als Sollwert der

Sammelschienenspaiiinuiig liegt. Regelung dienende Gleichspannung, während die mit

Die Ablösung der Sammdschienenspamiung durch entgegengesetzter Polarität , am Widerstand 14 liegende die Spannung des Hilfsgleichrichters als Spannuags- io Spannung dem Istwert der Sammelschienensparavung istwert der Regelung bei zu hoher Sammelschienen- · entspricht. Diese Spannungen können, etwa wie in der spannung kann in verschiedener Weise bewirkt Fig. 1 dargestellt ist, an den dort mit 7 bzw. 10 bewerfen, zeichneten Widerständen abgegriffen sein.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin- Die Differenz zwischen dem Soll- und Istwert der

dung dargestellt, bei dem eine entsprechende Um- 15 Spannungen bestimmt über den hochohmigen Wider-

schaätung durch ein an die Sammelschienenspannung stand 15 und einen weiteren Vorwiderstand 16 das

angeschlossenes Spannungsrelais bewirkt wird. Gitterpotentiai der Röhren 12 und bewirkt so die Re-

An einem Tramformator 1, von dem miT die Se- gehwig der Sammelschienenspannung.

kumdärseite dargestellt ist, sind der Hauptgieich- Am Widerstand 19, der den in Reihe liegenden

richter 2 und der Hilfsgleichirichter 3 angeschlossen, ao Widerständen 14 und 15 über das elektrische Ventil 18

Der Hauptgleichrichter speist die Sammelschienen 5, parallel geschaltet ist, liegt eine Spannung, die der

die zur Speismng eines oder mehrerer Gleichstrom- Spannung des Hilfsgleichriohters proportional ist.

motoren dienen mögen. DieserWiderstand kann die Belastung des Htlfsgleich-

Ein Spannungsregler 6 steuert die Gitter 2 ο des richters oder einen Teil derselben darstellen. Die an Hauptgleichrichters sowie gleichzeitig und in gleicher 25 ihm liegende Spannung kann aber auch wie bei dem Weise die Gitter 3 a des Hilfsgleichrichfcers in Ab- Beispiel der Fig. 1 an einem dort mit 11 bezeichneten

hängigkeit von der Differenz zwischen der an einem Widerstand abgegriffen sein.

Widerstand 7 abgegriffenen. Sollwertspannung und Der Ohmwert des Widerstandes 19 ist sehr klein

dem bei 8 über den Kontakt des Spannungsrelais 9 „gegenüber dem Ohrnwert des Widerstandes 15. Die an

zugeführten Spannungsistwert. 30 den Widerständen 14 und 19 liegende Istwertspannung

Solange die Spannung der Sammelschienen 5 dem ist ihrer Größe nach so gewählt, daß im normalen Be-Soltwert entspricht' oder nur wenig davon abweicht, trieb die Spannung am Widerstand 19 etwas größer ist der untere Kontakt des Relais 9 geschlossen. Ate ist als diejenige am Widerstand 14. Durch die Sperristwert der Regelung dient dabei eine an dem Wider- wirkung des Ventils 18 bleibt dabei die Spannung des stand 10 abgegriffene Spannung, der an die Sammd- 35 Htlfsgleachrichters ohne Einwirkung auf das Potential schienen angeschlossen ist.. des Punktes 17 bzw. des Gitters 12 und beeinflußt des-

Steigt bei plötzlicher Entlastung der angeschlosse- halb die Spannungsregelung nicht,

nen Motoren die Sammeischienenspannung um einen Steigt die Sammelschienenspannung aus einem der

vorbestimmten Betrag über ihren Sollwert an, so vorerwähnten Gründe über ihren SoUwert an, so

spricht das Relais 9 an und leitet nun'dem Regler 6 40 nimmt damit auch das Potential des Punktes 17 zu.

eine an dem durch den Hilfsgleichrichter gespeisten Wenn dieses Potential eine Höhe erreicht hat, die dem

Widerstand 11 abgegriffene Spannung als Istwert zu. Potential der Plusseite des Widerstandes 19 entspricht. Die Spannurigsabgriffe der Widerstände sind so so beginnt ein Strom durch das Ventil 18 zu fließen,

eingestellt, daß im normalen Betrieb die bei 11 abge- der einen weiteren Anstieg des Potentiale des Punktes

griffene Spannung etwas höher ist als die bei 10 abge- 45 17 verhindert. Das für dde Spannungsregdung maß-

griffene Spannung. Nach Ansprechen des Relais 9 wird gebliche Potential dieses Punktes bzw. des Gitters der

daher der Regler 6 eine Aussteuerung des Gleich- Röhre 12 wird also jetzt durch die am Widerstand 19

richters einstellen, die einer etwas unter ihrem Soll- liegende Spannung des Hilfsgleichrichters diktiert,

wert Hegenden Spannung der SammelschienenS ent- DieRegeleinricbtung tritt jm Sinneeiner Spannungs-

sprieht. ' "^: ■· 5° verminderung in Tätigkeit, die so lange anhält, bis

Ist die Spannsungserhöhung an den Sammelschiene^ das RöHretigitter wieder sein normales Potential erbeseitigt, so schaltet das Relais 9 wieder auf die nor- reicht hat. Die Spannung Atn Widerstand 19 liegt male Regelung um. Da die Aussteuerung des Gleich- dann etwas unter ihrem normalen Wert. Die Ausrichters, bereits nahezu der normalen Sammelschienen- steuerung.des Hilfsgleichrichters und ebenso auch des Spannung entspricht, so kanu der Regler sehr schnell 55 Hauptgleichrichters entspricht deshalb einer Sammeleine dem Sollwert der Sammelsohienensparmung ge- schienenspatmung, die etwas unter ihrem Sollwert nau entsprechende Aussteuerung des' Gleichrichters liegt.

herstellen, ohne daß es dabei zu einer stoßartigen Ist die Überhöhung der Sammelschienenspannuing

Stromaufnahme der Motoren kommt. beseitigt und damit die Spannung am Widerstand 14 Eine andere Anordnung zur Ablösung der Spannung 60 wieder unter diejenige am Widerstand 19 gesunken,

der Sammelschienen als Regehragsistwert durch die so setzt unverzüglich die normale Regelung der Saro-

Spannung des Hilfsgleichrichters ist in der Fig. 2 melschienenspannung wieder ein, ohne daß ein auch

dargestellt. Hier ist eine mechanische Umschaltung nur kurzzeitiges Absinken dieser Spannung unter

der Spannungen durch ein Relais vermieden. ihren Sollwert eintreten kann, so daß auch hier die

Vorausgesetzt ist hier eine nicht dargestellte Steuer- 63 Stromaumahme der Motoren stoßfrei erfolgt,

einrichtung, bei der in bekannter Weise die zeitliche Statt den bei Normalbetrieb am Widerstand 19 Verschiebung der Steuerimpulse durch die Änderung liegenden Teilbetrag der Spannung des Hilfegieicneines Widerstandes erfolgt, wozu im Beispiel der richters größer zu wählen als den entsprechenden Teilvom Gitterpotential abhängige innere Widerstand der betrag der Sammdschienenspanimng am Wider-Elektronenföhare 12 dient. Die Anordnung ist so ge- 70 stand. 14, kann, man auch der Spannung des Hilfs-

Claims (4)

gleichrichters einen kleineren Sollwert entgegeaschalten. Hierzu kann z. B. der Widerstand 19 statt an die Verbindungsstelleder Widerstände 13 und 14 an einen Abgriff des Widerstandes 13 gelegt werden, wie in. Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist. Dabei dürfen aller- s ditigs nicht mehr, wie in Fig. 1 angenommen ist, Haupt- und Hilfsgleichrichter einen gemeinsamen Mimispol haben. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungebeispiele beschränkt, vielmehr sind mancher-Iei Abwandlungen möglich. Zum Beispiel braucht bei einer Anordnung entsprechend der Fig. 2 die Röhre 12 nicht unmittelbar ein die zeitliche Lage der Steuerimpulse bestimmender Widerstand zu sein, sondern kann auch den Eingang eines Verstärkers bilden, dessen Ausgangs kreis in irgendeiner bekannten Weise auf die Aussteuerung des Gleichrichters einwirkt. Eine solche Einischaitung eines Verstärkers kann z. B. zweckmäßig sein, um eine möglichst astatische Regelung zu erzielen. ao Es sind auch Anordnungen möglich, bei denen der Sollwert der Regelung nicht durch eine elektrische Spannung, sondern durch irgendeine andere Größe, z. B. die Spannung einer Feder eines für die Regelnng als Meßeinrichtung dienenden Gerätes, gebildet wird. Als HHfgleichrichter kann bei manchen Gittersteuerungseinricfotungen auch eine in der Steuereinrichtung selbst entstehende und in ihrer Größe durch die zeitliche Lage der Steuerimpulse bestimmte Gleichspannung- dienen. Schließlich ist die Erfindung auch anwendbar, wenn die Spannimg des Haupt- und Hilfsgleichrichtars nicht durch Gittersteuertmg, sondern z. B. durch Änderung der Anodenspannungen mittels Stufentransformator, Drehtransformator od. dgl. mit entsprechender Antoiebsvomchtung gemeinsam beeinflußt bzw. geregelt wird. Selbstverständlich kann die Erfindung bei Gleichrichtern beliebiger Anoden- bzw. Phasenzahl angewendet werden. t Patentansprüche:

1. Anordniung zur selbsttätigen Spannungsregelung für durch Gleichrichter gespeiste Sanunelschienen, gekennzeichnet durch einen Hilfsgleich-

lichter mit einer gemeinsam mit der Spannung des Hauptgleichrichtexs vorzugsweise durch Gittersteuenmg veränderbaren Spannung in Verbindung mit Mitteln, die bewirken, daß zur Regelung statt der SammelschieneDispannung die Spannung des Hilfsgieichrichters (3) als Spannungsistwert dient, wenn die Sammelschiencnepamiung ihren Sollwert um einen vorbestimmten Befarag überschreitet, und daß dabei die Ausgangsspannung durch entsprechende Aussteuerung des Hauptgleiclirichters (2) so geregelt wird, daß sie wenig unter dem Sollwert der Sammelschienenspanniung liegt (Fig. 1).

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an den Sammelschienen liegendes Spanturagsrelais (9) das zur Umsdhaltung des Reglers von der Sammelschienenspannung auf die Hilfsgleichrichterspannung und umgekehrt dient (Fig. 1).

3. Anordnning nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Widerstand (14), an dem eine (fen Spannungsregelung als Istwert der Sammelschienenspannung dienende und der Regeleinrichtung über einen hoohohmigen Widerstand (15) zugeleitete Spantiung liegt, und einen weiteren Widerstand (19), an welchem eine den Istwert der Hilfsgleichrichterepaflirang darstellende Spannung Hegt und welcher den vorgenannten, in Reihe liegenden Widerständen über ein elektrisches Ventil (18) parallel geschaltet ist, wobei die Größe der Ifitwertspannungen und die Durchlaß richtung des Ventils so gewählt ist, daß die Spannungdes Hilfsgleichrichters dann für die Regektng als Istwert wirksam ist, wenn die Sammelschienenspam»ing ihren Sollwert um einen vorbestimmten Betrag überschreitet (Fig. 2).

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei durch Gittersteuerung veränderbarer Spaneuag des Hauptgleicbrichters als Hilffigleichrichterspaannng eine in der Steuereinrichtung des Hauptgkichrich' tecs selbst entstehende, in ihrer Größe durch die zeitliche Lage der Steuerimpulse bestimmte Gleich spannung dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentechriften Nr. 642 572, 697 147.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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