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Anordnung zur Regelung eines Gleichstrommotors In neuerer Zeit ist
es gelungen, in vorteilhafter Weise die gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäße,
d. h. Entladungsgefäße mit ionisierbarem Medium, für die Regelung von Gleichstrommotoren
nutzbar zu machen. So ist es z. B. bekannt, eine als Gleichrichter oder als Wechselrichter
arbeitende Umförmungseinrichtung vorzusehen; bei Gleichrichterbetrieb nimmt dann
der Motor Energie auf, während er hei Wechselrichterbetrieb Energie zurückliefert.
Entsprechend der Energierichtung ist der die U.mpolung der Gleichspannung bewirkende
Umschalter einzustellen, außerdem naturgemäß auch die Gittersteuerung. Weiter ist
es bekannt, Gleichstrommotoren über zwei Gruppen gittergesteuerter Entladungsstrecken,
die parallel und zueinander entgegengesetzt geschaltet sind, zur stufenlosen Drehzahlregelung
in beiden Richtungen zu speisen, wobei jederzeit zur Nutzbremsung übergegangen werden
kann (Umkehrstromrichter). Dabei werden gemäß dem Patent 664 039 die Gitterspannungen
der beiden - Gruppen von Entladungsstrecken derart in zwangsläufiger Abhängigkeit
voneinander gesteuert, daß mit zunehmender Zündvorverlegung der Steuerimpulse der
einen Gruppe eine zunehmende Rückverlegung der Zündimpulse der anderen Gruppe eintritt.
Werden also nach dieser Lehre die Gleichrichter- und Wechselrichterentladungsstrecken
gleichzeitig ausgesteuert, so treten im Achterkreis des Umkehtstromrichters Spannungen
auf, deren Gröle durch die Differenz der Augenblickswerte der Anodenspannungen der
Gleichrichter- und der Wechselrichterentladungsstrecken gegeben ist. überwiegt der
Augenblickswert der Anodenspannung der Gleichrichterentladungsstrecke, so muß im
Achterkreis ein Ausgleichsstrom fließen, der :ein reiner Verluststrom ist. Die Differenz
der Augenblickswerte der Anodenspannungen der Gleichrichter- und der Wechselrichtergrupp.e
ist bei kleinster Aussteuerung am größten, so daß also bei kleinen Motordrehzahlen
recht beträchtliche Verlustströme auftreten.
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Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist es bereits vorgeschlagen worden,
nur die eine Gruppe von Entladungsstrecken allein auszusteuern, die dem gerade benötigten
Betriebszustand zugeordnet ist, d. h. bei Antrieb nur die Gleichrichter-, bei Bremsung
nur die Wechselrichtergruppe, während die andere nichtbenötigte Gruppe vollkommen
gesperrt gehalten wird. Irgendwelche Verlustströme im Achterkreis können dann nicht
auftreten. Bei einer solchen Anordnung ist es jedoch nachteilig, daß die Wechselrichtergeg
enspannung beim übergang zur Nutzbremsung nicht der EMK des Motors angepaßt und
daher alsdann entweder die Erregung des Motors zu erhöhen oder das Übersetzungsverhältnis
des Haupttransformators zu ändern ist.
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Die Erfindung beseitigt nun die Mängel beider oben geschilderter Anordnungen.
Gemäß
der Erfindung wird ein Umlaufstrom zwischen den beiden Gruppen
von Entladungsstrecken vermieden und trotzdem eine Anpassung der Wechselrichtergegenspannung
an die EMK des Motors dadurch erreicht, daß am Schalthebel der beiden miteinander
gekuppelten Drehregler .ein Schleppschalter vorgesehen ist, der von in den Gitterkreisen
vorgesehenen negativen Spannungsquellen zur Sperrung bzw. c)ffnung der Gruppen von
Entladungsstrecken wechselweise, je nach der Bewegungsrichtung des Schalthebels,
die eine zur Wirkung und gleichzeitig die andere zum Kurzschluß bringt.
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An Hand der Abb. i und 2 sei die Erfindung näher erläutert.
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In Abb. i ist die bekannte Anordnung eines Umkehrstromrichters dargestellt.
Der Gleichstrommotor i, und zwar seine Ankerwicklung 2, ist über zwei Gruppen gittergesteuerter
Dampf- oder Gasentladungsgefäße 4.' und 4", die je zu einem mehranodigen Gefäß zusammnengefaßt
werden können, und den Haupttransformator 5 mit dem Wechselstromnetz 6 verbunden.
Für die Steuerung der Gitter, die im einzelnen weiter unten erläutert werden soll,
dienen Gittertransformatoren 4o' und 4o". Ferner kann in den Gitterkreisen eine
nicht dargestellte negative Vorspannung wirksam sein, die gegebenenfalls auch durch
die Teilgitterstrüm.e in Verbindung mit geeigneten Scheinwiderständen bereitgestellt
werden kann. Die Stromkreise der beiden Gefäßgruppen mögen ferner durch eine Drosselspule
7 derart miteinander verkettet sein, daß eine resultierende Gleichstrommagnetisierung
besteht. Die Feldwicklung 3 kann an eine zweckmäßig gewählte Gleichspannung gelegt
werden, beispielsweise an einen Hilfsgleichrichter, bestehend aus einer Gruppe von
gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen 8 und dem Haupttransformator
g. Die Steuerung der Gitter, die in erster Linie durch eine phasenveränderliche
Wechselspannung erfolgen wird, möge unter Mitwirkung eines Gittertransformators
io vor sich gehen.
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Die Steuerung der Gruppen 4' und 4" soll nunmehr an Hand der Abb.2
der Zeichnung erläutert werden, wobei angenommen wird, daß eine phasenveränderliche
Steuerwechselspannung mit wenigstens annähernd spitzer Wellenform verwendet wird.
Der Motor i möge zunächst bei voller Felderregung aus dem Stillstand, während dessen
beide Gruppen gesperrt sind, hochgefahren werden, und zwar mit Rechtslauf. Die Speisung
des Ankers --2 soll dabei durch die Gruppe 4' in Gleichrichterschaltung erfolgen.
Die Phasenlage des Einsetzens der Entladung wird, ausgehend von der iSo°-Phasenlage
der Anodenspannung, im voreilenden Sinne verschoben. Bei ,einem Vollweggleichrichter
beträgt die mögliche Gesamtverschiebung i8o°, bei einem Dreiphasengleichrichter
i 5o° usw. Geht man zur Nutzbremsung über, sei es durch Sperrung der Gruppe 4.'
mittels negativer Sperrspannung, sei es durch Drehzahlerhöhung infolge sonstiger
Energieaufnahme des Motors, s3 wird nunmehr die Gruppe ¢" im Wechselrichterbetrieb
arbeiten, wobei normalerweise das Einsetzen der Entladung beim Einphasenwechselrichter
ein wenig vor der iSo°-Phasenlage derart eingestellt wird, daß der Kommutierungsvorgang
noch betriebssicher verlaufen kann. Beim Betrieb von Dreiphasenwechselrichtern muß
das Einsetzen der Entladung vor der 2 i o°-Phas:enlage erfolgen. Da der Anker im
allgemeinen eine beträchtliche Induktivität aufweist, wird jede Entladungsstrecke
einen Strom mit sehr kleiner Welligkeit führen, solange beim Wechselrichterbetrieb
die Gleichspannung mindestens so groß ist wie der Mittelwert der Phasenspannung
des Wechselstromnetzes während der Brenndauer der Entladungsstrecke. Ist diese Bedingung
nicht erfüllt, so wird die Stromführung pulsierend sein, wie es z. B. beim Gleichrichterbetrieb
beim Arbeiten auf ein Gleichspannungsnetz mit Gegenspannung bekannt ist. In einem
solchen Falle kann man daher durch Einwirken auf die Gittersteuerung das Rückarbeiten
durch den Wechselrichter unterbrechen.
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Gemäß der Erfindung wird nun eine solche an sich bekannte Anordnung
in folgender Weise verbessert. Mit einem Schleppschalter i i sind die die Phasendrehung
der Steuerivechselspannung bewirkenden Drehtransformatoren 43' und 43" gekuppelt.
In der Mittelstellung haben die Steuerwechselspannungen eine derartige Phasenlage,
daß die Gruppen ¢' und 4" praktisch gesperrt sind. Bewegt man nun den Schalter i
i nach links, so wird die negative Vor spannurig 42' unter Vermittlung des Kontaktes
44' und der Kontaktbahn 45' unwirksam gemacht. Die Gruppe 4" erhält während der
Drehung des Schalters i i nach links eine im wesentlichen phasenveränderliche Steuerwechselspannung,
die entsprechend den Bedingungen des Wechselrichterbetriebes einzustellen ist und
dann wirksam wird, wenn der Hebel des Schalters i i in umgekehrter Richtung bewegt
wird. Sobald nämlich der Schalthebel i aus einer nach links gerichteten Stellung
nur ein wenig nach rechts bewegt wird, wird sofort wieder die negative Sperrspannung
42' der Gruppe 4' wirksam, nahezu gleichzeitig die negative Vorspannung 42" der
Gruppe 4" aber unwirksam. Bei einer Drehung des Hebels i i von der Nullage aus nach
rechts gibt der Drehregler 43" Steuerimpulse auf die Gruppe 4" für den
Gleichrichterbetrieb,
Drehregler 43'- auf die Gruppe 4' im, Wechselbetrieb. Die letzteren sind jedoch
infolge negativer Vorspannung nicht wirksam, während Vorspannung 42', für den Gitterkreis
der Gruppe 4" durch die Kontakte 44", 45" ohne Einfuß ist. Es ergibt sich also,
daß bei Drehung des Schalthebels im linken und im rechten Bereich beide Drehtransformatoren
43' und 43" gedreht werden. Außerdem erfolgt bei jedesmaliger Änderung der Bewegungsrichtung,ein
Wechsel der Wirksamkeit bzw. Umwirksamkeit zwischen den Spannungsquellen 42' und
42".