DE1049482B

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Publication number: DE1049482B
Application number: DE19561049482D
Authority: DE
Priority date: 1956-04-27
Filing date: 1956-04-27
Publication date: 1959-07-23
Also published as: FR1174364A; CH352030A; BE557038A

Description

FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

PATENT DOCUMENT 1049 INTEHNATIOTiALE KL.

H02j;pH02j; p

ANBELDETAC: 27. apr IL 1956 BKKANNTM ACHONG
DER ANUSLDUNe
VMD ATJS GABK DERSUBSCRIBE DETAC: April 27, 1956 BKKANNTM ACHONG
THE ANUSLDUNe
VMD ATJS GABK THE

ADStBCESCHBIFT= 2 9. januar 1959 AUSGABE DERADStBCESCHBIFT = 2 January 9, 1959 ISSUE OF

PATENTSCHBffTt 23, juli1959 stimmt Oberbir mit adsjlegeschkiftPATENT SCHBffTt 23, July 1959, Oberbir agrees with adsjlegeschkift

10» «2 (BttiZlVmWZlc)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.When operating DC motors, the rectifier with an automatic on a constant If the value regulated DC voltage is operated, difficulties often arise due to the property The judges are required to be able to conduct electricity in one direction. E.g. increases at a sudden discharge of the motors, their voltage above the setpoint to be kept constant, see above the voltage regulator strives to this voltage, which is also at the same time on the rectifier and in the following should be referred to as Samtnelschienenspanntrag, to be reduced to the normal Wext, in that in the case of usually grid-controlled rectifiers, their control pulses backwards in time shifts. However, this measure initially has no effect on the busbar voltage. because this is determined solely by the motors and only slowly decreases with their speed. The voltage regulator therefore shifts the control pulses to the lower limit of the control range, if necessary So up to a level in the outermost converter area. Only if after appropriate waste the motor speed the busbar voltage falls below the SoM value, the controller starts the ImfMtlsc to move again in the sense of an increase in tension.

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.Because of the necessary damping, however, it takes some time before the rectifier is controlled again reached a value that corresponds to the setpoint of the busbar spaiming. Meanwhile is the speed of the motors continued to drop and thereby the busbar voltage below them. Setpoint decreased. At the moment when the sinking Busbar breakdown and the increasing sliding circuit voltage become equal to each other the motors may experience a violent current surge. You can thereby accelerate so much be that the busbar voltage rises again above the setpoint, so that the game again begins.

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.This phenomenon is particularly disadvantageous if the connected motors have a speed control are equipped, which acts on the field excitation of the motors. Such a scheme will result in As the speed of the motors increases, the field strengthens and thus the busbar voltage increases to an even greater extent, and vice versa. The mentioned appearance can lead to constant oscillation of the controller.

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.Similar phenomena can also occur if a rectifier is fed into the system Network larger capacitors are connected, which in the event of a sudden discharge of the network also one. Cause tension increase.

10 Anordnung zur Spannungsregelung für durch Gleichrichter gespeiste Sammelschienen10 Arrangement for voltage regulation for busbars fed by rectifiers

Patented for:

Brown, Boveri & Oe. Aktiengesellschaft, Mannheim-KäfertalBrown, Boveri & Oe. Aktiengesellschaft, Mannheim-Käfertal

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

Mannheim-Feudenheim, sind als Erfinder genannt wordenMannheim-Feudenheim, have been named as inventors

Es ist bereits bekannt, zur Bekämpfung dieser Erscheinung nicht die Sammelschienenspannung, sondern die Spannung eines leer laufenden oder konstant belasteten HilisgJeichrichters (Phantomgleichrichter) alsIt is already known to combat this phenomenon, not the busbar voltage, but the voltage of an idle or constant load HilisgJectifier (phantom rectifier) as

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.The controlled variable to be used, which is always controlled to the same extent as the Hanptgleichriohter. With such an arrangement, the mentioned phenomenon, which can be called the "free-wheeling effect", cannot occur, but there is the disadvantage that only fluctuations in the mains voltage are corrected, while changes in the communication voltage caused by changes in the load are not taken into account.
It is also known to limit the possibility of regulating or modulating the rectifier to a narrower range, so that only changes in the rectifier voltage in the vicinity of the nominal value of the Sanimel rail span are possible. This ensures that in the cases described the rectifier voltage very quickly reaches the setpoint of the collective voltage again, so that the above-mentioned oscillations are avoided. However, this arrangement has the disadvantage that the setting of the setpoint of the busbar voltage cannot be changed in a simple manner over a larger range.

Die Erfindung sieht bei Anordnungen zur selbsttätigen Spannungsregelung für durch Gleichrichter gespeiste Saramelschienen zur Vermeidung der ge-The invention provides for arrangements for automatic voltage regulation by rectifiers fed Saramel rails to avoid the

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(3/261So called disadvantages an auxiliary rectifier (phantom rectifier) with a common to the voltage of the main equilibrium judge, preferably by means of the grid control ■ s variable voltage. Be there Switching means are used which cause the Re '90 »5 (3/261

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geltsng statt der Sanimelschienenepatinung die Span- troffen, daß eine Verschiebung des Gitterpotentialsinstead of the Sanimel rail patina, the chip affects that a shift in the grid potential

nung des HiIisgleichrichters als Spannungsistwert der Rohre 12 ins Positive, alsp eine Ahnahme destion of the auxiliary rectifier as the actual voltage value of the tubes 12 in the positive, as an assumption of the

dient, wenn die Sammelschienenspanntmg ihren Soll- inneren Widerstandes der Röhre, eine zeitliche Zuxück-is used when the busbar voltage reaches its nominal internal resistance of the tube, a temporal return

wert um einen vorbestimmten Betrag überschreitet, verschiebung der Steuerimpulse und dadurch eine Ver-value exceeds by a predetermined amount, shifting the control pulses and thus a shift

und daß dabei die Ausgangsspamiung durch ent- 5 ringerang den Spannung der gesteuerten Gleichrichterand that at the same time the output spam is removed from the voltage of the controlled rectifier

sprechende Aussteuerung des Hauptgleichrichters so bewirkt.This causes speaking control of the main rectifier.

geregelt wird, daß sie wenig unter dem Soilwert der An dem Widerstand 13 liegt eine als Sollwert derit is regulated that it is a little below the soil value of the resistor 13 is a setpoint of the

The busbar is located continuously. Regulation serving DC voltage, while the with

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.The replacement of the busbar spamming by opposite polarity, lying at the resistor 14 the voltage of the auxiliary rectifier as the voltage io the actual value of the busbar recess Actual value corresponds to the regulation if the busbar is too high. These tensions can, for example, as in the voltage can be effected in different ways. drawn resistors must be tapped.

In Fig. 1 is an embodiment of the invention. The difference between the setpoint and actual value of the

dung dargestellt, bei dem eine entsprechende Um- 15 Spannungen bestimmt über den hochohmigen Wider-in which a corresponding change in voltage is determined via the high-ohmic resistance

schaätung durch ein an die Sammelschienenspannung stand 15 und einen weiteren Vorwiderstand 16 dasSchaätung by a to the busbar voltage was 15 and another series resistor 16 the

angeschlossenes Spannungsrelais bewirkt wird. Gitterpotentiai der Röhren 12 und bewirkt so die Re-connected voltage relay is effected. Grid potentials of the tubes 12 and thus causes the re-

On a tram transformer 1, from which the busbar voltage is measured.

kumdärseite dargestellt ist, sind der Hauptgieich- Am Widerstand 19, der den in Reihe liegendenkumdärseite is shown, are the Hauptgieich- On resistor 19, the lying in series

richter 2 und der Hilfsgleichirichter 3 angeschlossen, ao Widerständen 14 und 15 über das elektrische Ventil 18The rectifier 2 and the auxiliary rectifier 3 are connected, ao resistors 14 and 15 via the electric valve 18

The main rectifier feeds the busbars 5, connected in parallel, is a voltage that corresponds to the

die zur Speismng eines oder mehrerer Gleichstrom- Spannung des Hilfsgleichriohters proportional ist.which is proportional to the supply of one or more direct current voltage of the auxiliary rectifier.

motoren dienen mögen. DieserWiderstand kann die Belastung des Htlfsgleich-may serve engines. This resistance can reduce the load on the

A voltage regulator 6 controls the grid 2 o represent the judge or a part of the same. The on Main rectifier as well as at the same time and in the same voltage lying to him can also as with the Way, the grid 3 a of the auxiliary rectifier in the example of FIG. 1 at a designated there with 11

hängigkeit von der Differenz zwischen der an einem Widerstand abgegriffen sein.depending on the difference between the tapped at a resistor.

Resistance 7 tapped. Setpoint voltage and the ohmic value of resistor 19 is very small

dem bei 8 über den Kontakt des Spannungsrelais 9 „gegenüber dem Ohrnwert des Widerstandes 15. Die anthe one at 8 via the contact of the voltage relay 9 “opposite the ear value of the resistor 15. The on

zugeführten Spannungsistwert. 30 den Widerständen 14 und 19 liegende Istwertspannungsupplied voltage actual value. 30 the resistors 14 and 19 lying actual value voltage

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-As long as the voltage of the busbars 5 is chosen according to its size so that in the normal Be-Soltwert corresponds to 'or deviates only slightly from it, the voltage across the resistor 19 drove a little higher the lower contact of relay 9 is closed. Ate is as that at resistor 14. By the blocking actual value the regulation is done by the action of the valve 18 while the voltage of the remains there was 10 tapped voltage, which was applied to the collective rectifier without affecting the potential rails is connected .. of the point 17 or the grid 12 and influences the-

If the voltage regulation does not increase when the load on the connected half is suddenly relieved,

nen Motoren die Sammeischienenspannung um einen Steigt die Sammelschienenspannung aus einem derthe busbar voltage increases by one. The busbar voltage increases from one of the

vorbestimmten Betrag über ihren Sollwert an, so vorerwähnten Gründe über ihren SoUwert an, soa predetermined amount above their setpoint value, so the aforementioned reasons above their SoU value, so

spricht das Relais 9 an und leitet nun'dem Regler 6 40 nimmt damit auch das Potential des Punktes 17 zu.If the relay 9 responds and now conducts the controller 6 40, the potential of the point 17 also increases.

eine an dem durch den Hilfsgleichrichter gespeisten Wenn dieses Potential eine Höhe erreicht hat, die demone at the one fed by the auxiliary rectifier. When this potential has reached a level that corresponds to the

Resistor 11 tapped voltage as actual value. Potential of the plus side of the resistor 19 corresponds. The voltage taps of the resistors are so a current begins to flow through the valve 18,

eingestellt, daß im normalen Betrieb die bei 11 abge- der einen weiteren Anstieg des Potentiale des Punktesset that, in normal operation, the point at 11 shows a further increase in the potential of the point

griffene Spannung etwas höher ist als die bei 10 abge- 45 17 verhindert. Das für dde Spannungsregdung maß-The tension taken off is slightly higher than that on 10 removed. The measure for the voltage excitation

griffene Spannung. Nach Ansprechen des Relais 9 wird gebliche Potential dieses Punktes bzw. des Gitters dergripped tension. After the relay 9 has responded, the potential of this point or the grid is the

daher der Regler 6 eine Aussteuerung des Gleich- Röhre 12 wird also jetzt durch die am Widerstand 19Therefore, the controller 6 is a modulation of the DC tube 12 is now through the resistor 19

richters einstellen, die einer etwas unter ihrem Soll- liegende Spannung des Hilfsgleichrichters diktiert,set the rectifier, which dictates a voltage of the auxiliary rectifier that is slightly below its nominal value,

wert Hegenden Spannung der SammelschienenS ent- DieRegeleinricbtung tritt jm Sinneeiner Spannungs-voltage of the busbars

sprieht. ' "^: ■· 5° verminderung in Tätigkeit, die so lange anhält, bisspouts. '" ^: ■ · 5 ° reduction in activity that continues until

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.If the voltage increase on the busbar ^ the tubular grid has removed its normal potential again, so the relay 9 switches back to the nor- mal. The voltage Atn resistor 19 is paint scheme. Since the modulation of the equal then something below its normal value. The organizers, almost the normal busbar control of the auxiliary rectifier and also of the Voltage corresponds, so the regulator can very quickly 55 main rectifier therefore corresponds to a collective line the setpoint of the collective rail saving, which is slightly below its setpoint Exactly the corresponding modulation of the 'rectifier is present.

herstellen, ohne daß es dabei zu einer stoßartigen Ist die Überhöhung der Sammelschienenspannuingwithout causing a jolting

Current consumption of the motors comes. eliminated and thus the voltage at resistor 14 Another arrangement for releasing the voltage 60 again dropped below that at the resistor 19,

der Sammelschienen als Regehragsistwert durch die so setzt unverzüglich die normale Regelung der Saro-the busbars as the actual day value through which the normal regulation of the Saro

The voltage of the auxiliary rectifier is in Fig. 2, the rail voltage again, without a

dargestellt. Hier ist eine mechanische Umschaltung nur kurzzeitiges Absinken dieser Spannung untershown. Here a mechanical switchover is only a brief drop in this voltage

der Spannungen durch ein Relais vermieden. ihren Sollwert eintreten kann, so daß auch hier dieof the voltages avoided by a relay. their setpoint can occur, so that here too

The prerequisite here is a control 63 current consumption of the motors, which is not shown, is bumpless,

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-device in which, in a known manner, the time instead of the normal operation at the resistor 19 Shifting of the control impulses due to the change in the partial amount of the voltage of the auxiliary device Resistance takes place, for which purpose in the example of the richter to choose greater than the corresponding part of Lattice potential dependent internal resistance the amount of the busbar voltage at the Wider-Elektronföhare 12 serves. The arrangement is as it is. 14, you can also adjust the voltage of the auxiliary

Claims

counteract a smaller setpoint value in the rectifier. For this purpose, z. B. instead of the connection point of the resistors 13 and 14, the resistor 19 can be placed at a tap of the resistor 13, as indicated by dashed lines in FIG. In this case, however, as is assumed in FIG. 1, the main and auxiliary rectifiers must no longer have a common mimic pole. The invention is not restricted to the exemplary embodiments shown; rather, some modifications are possible. For example, in an arrangement according to FIG. 2, the tube 12 does not need to be a resistor directly determining the timing of the control pulses, but can also form the input of an amplifier whose output circuit acts in any known manner on the modulation of the rectifier. Such Einischaitung an amplifier can, for. B. be useful in order to achieve as astatic regulation as possible. ao Arrangements are also possible in which the setpoint of the regulation is not determined by an electrical voltage, but by some other variable, e.g. B. the tension of a spring of a device serving as a measuring device for the regulation is formed. In some grid control devices, a DC voltage which is generated in the control device itself and is determined in terms of its size by the temporal position of the control pulses can also serve as the RF rectifier. Finally, the invention is also applicable when the Spannimg of the main and auxiliary rectifier is not by grid control, but z. B. by changing the anode voltages by means of a step transformer, rotary transformer or the like. Is influenced or regulated together with the appropriate Antoiebsvomchtung. Of course, the invention can be applied to rectifiers of any number of anodes or phases. t claims:

1. Arrangement for automatic voltage regulation for Sanunel rails fed by rectifiers, characterized by an auxiliary equal

lights with a joint with the voltage of the main rectifier, preferably by grid control changeable voltage in conjunction with means that cause regulation to take place the busbar disvoltage the voltage of the auxiliary rectifier (3) serves as the actual voltage value, when the busbar wiring exceeds its setpoint value by a predetermined amount, and that the output voltage is controlled by the corresponding control of the main rectifier (2) is controlled so that it is slightly below the setpoint of the busbar tension (Fig. 1).

2. Arrangement according to claim 1, characterized by a Spanturagsrelais lying on the busbars (9) to change the controller from the busbar voltage to the auxiliary rectifier voltage and vice versa (Fig. 1).

3. Anordnning according to claim 1, characterized by a resistor (14) on which one (fen Voltage regulation serving as the actual value of the busbar voltage and the regulating device via a high resistance (15) is supplied Spantiung, and another Resistor (19) at which a voltage representing the actual value of the auxiliary rectifier pass-through circuit And who holds the aforementioned resistors in series via an electric valve (18) is connected in parallel, the size of the Ifitwertspannungen and the forward direction of the Valve is chosen so that the voltage of the auxiliary rectifier is then used as the actual value for the regulation is effective when the busbar spam »ing its setpoint by a predetermined amount exceeds (Fig. 2).

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that by Grid control of changeable span of the main rectifier as auxiliary rectifier span one which arises in the control device of Hauptgkichrich 'tec itself, in its size by the Temporal position of the control pulses is used for certain DC voltage.

Considered publications:
German patent publications No. 642 572, 697 147.

1 sheet of drawings

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