-
Anordnung für Gleichstrommotoren, die über gittergesteuerte Dampf-
oder Gasentladungsstrecken gespeist werden Es ist bekannt, einen Gleichstrommotor
bei großen Anforderungen an seine Regelbarkeit über gittergesteuerte Dampf- oder
Gasentladungsstrecken zu speisen, und zwar in der Weise, daß zur Regelung dem Anker
bei konstanter Erregung eine veränderliche Gleichspannung mittels der Gittersteuerung
der Entladungsstrecken zugeführt wird. Wird eine Umkehr der Drehrichtung des Motors
verlangt, ohne daß eine Umschaltung im Ankerkreis vorgenommen werden soll, so sind
hierzu zwei Gruppen von gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken erforderlich.
Ein solcher Umkehrstromrichter ist jedoch außerordentlich teuer, da er den Aufwand
zweier Gleichrichter, die für den vollen Laststrom des Motors auszulegen sind, erfordert.
Es ist daher vorgeschlagen worden, den den Motor speisenden Gleichrichter mittels
der Gittersteuerung auf konstanten Strom zu regeln, d. h. den Anker des Motors mit
einem konstanten Strom zu speisen und auf sein Drehmoment, seine Drehzahl und seine
Drehrichtung über den Erregerkreis einzuwirken. Zweckmäßig wird dazu der Erregerkreis
.des Motors zur Erzielung größerer Regelgeschwindigkeiten ebenfalls über gittergesteuerte
Dampf- oder Gasentladungsstreck en, gegebenenfalls in Kreuzschaltung, gespeist.
Bei einer solchen. Anordnung ist vorteilhaft, daß. bei nur einem für den vollen
Laststrom auszulegenden Gleichrichter eben# falls die gleiche Regelbarkeit ohne
Umschaltung im Ankerkreis erreicht wird wie bei dem eingangs
geschilderten
Umkehrstromrichter. Nachteilig ist jedoch dabei, daß bei Teilbelastungen des Motors
wegen der hohen. Stromwärmeverluste der Wirkungsgrad und wegen der niedrigen Aussteuerung
des Gleichrichters der Leistungsfaktor auf der Drehstramseite schlecht sind, daß
ferner die Regelgeschwindigkeit durch die Feldträgheit begrenzt ist und daß weiterhin
die Überlastungsfähigkeit des Motors durch die Sättigung des Eisens beschränkt ist.
-
Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß
der Sollwert des Ankerstromes selbsttätig in Abhängigkeit vom Erregerstrom bzw.
Erregerspannung und/oder in Abhängigkeit von der Abweichung der Motordrehzahl vom
vorgegebenen Wert geändert wird.
-
Die Erfindung sei an Hand der Abbildungen näher erläutert. In Abb.
i wird der Motor i vom Stromrichter 2 in seinem Ankerkreis mit einem konstanten
Strom gespeist. Die Konstanthaltung des Ankerstromes :erfolgt mittels der Gittersteuerung
des Stromrichters 2 über das Stoßsteuergerät 3. Die Entladungsstrecken des Stoßsteuergerätes
3 werden von einer vom Ankerstrom abhängigen Gleichspannung bei einer nach Größe
und Phasenlage festen Gitterwechselspannung gesteuert. Die Steuergleichspannung
wird von dem Verstärker ¢ abgegeben, dessen Eingangskreis die Differenz zwischen
dem am Spannungsteiler 5 eingestellten Sollwert und demam Widerstand 6 abgegriffenen
Istwert des Ankerstromes zugeführt wird. Der Istwert wird durch den Gleichstromwandler
7 gemessen, dann zum Vergleich mit dem Sollwert gleichgerichtet und geglättet. In
seiner Feldwicklung 8 wird der Motor i ebenfalls von einem Stromrichter 9 gespeist.
Die Drehzahlregelung bzw. die Konstanthaltung der Drehzahl erfolgt selbsttätig über
das Stoßsteuergerät io, dessen Entladungsstrecken bei einer nach Phase und Größe
konstanten Gitterwechselspannung von einer der Drehzahlabweichung proportionalen
Gleichspannung gesteuert werden. Dazu wird die Drehzahl des Motors durch einen kleinen
Drehzahldynamo i i in eine proportionale Gleichspannung umgewandelt, mit einem Sollwert,
abgegriffen und einstellbar am Spannungsteiler 12, verglichen und über den Verstärker
13 den Gittern. der Entladungsstrecken des Stoßsteuergerätes io zugeführt. Zur Dzehrichtungsumkehr
des Motors i ist ein Umschalter z¢ vorgesehen, der daran gleichzeitig die Sollwertspannung
mit umpolt, was jedoch nicht dargestellt ist. Es kann auch ein weiterer Stromrichter,
der dann mit dem ersteren in Kreuzschaltung zu verbinden wäre, zur Speisung der
Erregerwicklung in anderer Richtung vorgesehen. werden. Diese beiden Feldstromrichter
können dann jeder über ein Stoßsteuergerät gemeinsam von dem Ausgangswiderstand
eines Verstärkers gesteuert werden. Gemäß der Erfindung wird von einer bestimmten
Belastung ab der Sollwert des konstanten Ankerstromes in Abhängigkeit vom Erregerstrom
bzw. in Abhängigkeit von der Erregerspannung selbsttätig geändert. Das kann beispielsweise
dadurch erreicht werden, daß der Spannungsabfall an dem im Feldkreis liegenden Widerstand
15 bzw. an der DTossel 16 über eine gegengeschaltete Batterie
17 und ein Trockengleichrichter 18 in den Eingangskreis des Verstärkers
q. am Widerstand i 9 eingeführt wird. Die Größe der gegengeschalteten Spannung der
Batterie 17 bestimmt dann die Belastung, von der ab die selbsttätige Änderung des
konstanten Ankerstromes beginnen soll.
-
In Abb. 2 werden mehrere Motoren i, i', i" von demselben Stromrichter
2 mit einem konstanten Ankerstrom gespeist und können in ihrem Feld unabhängig voneinander
geregelt werden. Es ist klar, daß dann. der konstante Ankerstrom in Abhängigkeit
von dem Motor verstellt werden ruß, der das größte Drehmoment aufzubringen hat.
Es sind also, wie in Abb. 2 dargestellt ist, die: Spannungsabfälle an den Widerständen
15, 15', 15" in den Erregerkreisen über Trockengleichrichter 18, 18',
18" abgenommen, so daß der größte Spannungsabfall an diesen Widerständen 15,
15', 15" den Sollwert des Ankerstromes bestimmt. Wird, wie in Abb.2,
der die Verstellung des Ankerstromes bewirkende Spanmm-gsabfall nur an einem ohmschen
Widerstand abgenommen, so geht in die Verstellung die Feldträgheit mit ein. Wird
jedoch, wie in Abb. i, der die Verstellung bewirkende Spannungsabfall an einer Drossel
abgegriffen, so ist das nicht der Fall; denn der Spannungsab£all an der Drossel
folgt trägheitslos den Spannungsänderungen im Erregerkreis.
-
Bei plötzlichen großen Laständerungen wird die Drehzahl des Motors
vorübergehend um einen bestimmten Betrag absinken bzw. bei plötzlichen Entlastungen
vorübergehend ansteigen. Eine Anordnung, bei der die Verstellung des Ankerstromes
in ,A.bhängigkeit von dieser Abweichung der Istdrehzahl von der Solldrehzahl erfolgt,
zeigt Abb.3, in der die gleichen. Schaltungselemente wie in Abb. i auch mit den
gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Ausgangsspannung des Drebzahlverstärkers
13 wird über eine dazwischengeschaltete Batterie 17 auf das Gitter einer Zwischenverstärkerröhre
20 gegeben, in deren Anodenkreis der Widerstand i9 des Eingangskreises des Ankerstromverstärkers
q. liegt. Die Größe der Batterie 17 bestimmt diesmal die Dmehzahlabweichun, von
der ab die Verstellung des Ankerstromes eintreten soll.
-
In Abb. ¢ ist die gleiche Anordnung für mehrere unabhängig voneinander
zu regelnde Motoren dargestellt. Solange die Ausgangsspannungen der Verstärker 13,
U', 13" größer sind als die Batteriespannung 17, fließt in der Zwiscbenverstärkerröhre
2o kein Strom. Somit wird der Ankerstrom erst verstellt, wenn. die Drehzahl um einen
gewissen Betrag abgewichen ist, und zwar bestimmt die Ankerstrom-Verstellung der
Motor, der die größte Abweichung der Drehzahl vom Sollwert hat. Die anderen Motoren,
für die ja der Ankerstrom mitverstellt wird, verändern. selbsttätig ihre Erregung
im entsprechenden Sinne. Die Ankerstromverstellung mittels einer dazwischengeschalteten.
Elektronenröhre hat noch den Vorteil, daß im Gebiet größerer Erregerstromstärke
wegen der anwachsenden Steilheit der Röhre (sie arbeitet dabei im unteren Knick)
eine -,vesentlich höhere Ankerstromverstellung pro Erregerstromänderung
erfolgt,
so daß die in diesem Gebiet größere Statik des Reglers ausgeglichen wird.
-
Die dargestellten Anordnungen zeigen von einem bestimmten Bereich
ab eine stetige Verstellung des Sollwertes des Ankerstromes. In vielen Fällen wird
jedoch auch eine unstetige stufenweise Verstellung genügen.. Diese ließe sich durch
.einen im Erregerkreis vorgesehenen Strommesser mit entsprechenden Kontakten oder
auch durch entsprechende Relais erreichen.
-
Die Vorteile der Anordnungen nach der Erfindung liegen darin, daß
der Wirkungsgrad und der Leistungsfaktor, auch bei Teilbelastungen des Motors, zufriedenstellend
gehalten werden können, daß die Regelung, besonders in der Anordnung nach Abb. 3,
weitgehend trägheitslos erfolgt und da.ß weiterhin die Überlastungen nunmehr vom
Ankerkreis des Motors aufgenommen. werden und demgemäß die Typenleistung des Kanstantstrommotors
gegenüber dem bisherigen Konstantspannungsmotor nicht vergrößert zu werden braucht.