DE973289C

DE973289C - Arrangement for speed control of a direct current motor fed in the armature and excitation circuit via grid-controlled gas or vapor discharge vessels

Info

Publication number: DE973289C
Application number: DEP6014A
Authority: DE
Inventors: Otto Beholz; Artur Dr-Ing Gruen
Original assignee: Pintsch Bamag AG
Current assignee: Pintsch Bamag AG
Priority date: 1951-08-10
Filing date: 1951-08-10
Publication date: 1960-01-14

Description

Anordnung zur Drehzahlsteuerung eines im Anker-und Erregerstromkreis über gittergesteuerte Gas- oder Dampfentladungsgefäße gespeisten Gleichstrommotors Um bei Gleichstrommotoren einen möglichst großen Drehzahlbereich zu erzielen, steuert man die Drehzahl zunächst bei voller Erregung durch Veränderung der Ankerspannung und erhöht die Drehzahl dann weiter durch Feldschwächung. Gleichstrommotoren, deren Anker- und Erregerstromkreis je über gittergesteuerte Entladungsgefäße mit Dampf- oder Gasfüllung gespeist werden, besitzen je ein Steuergerät für den oder die Stromrichter, welche den Anker bzw. die Erregerwicklung versorgen. Um die beiden Teilbereiche der Drehzahlsteuerung aneinander anschließend und stetig ineinander übergehend durchführen zu können, ist es bekannt, die Einstellorgane der beiden Steuergeräte mechanisch zu kuppeln. Beispielsweise verwendet eine bekannte Anordnung, welche mehr als zwei Teilbereiche der Drehzahlsteuerung in abwechselnder Folge vorsieht, als Einstellorgane zwei Drehtransformatoren, welche über Zahnradsegmentgetrvebe mit einer gemeinsamen Steuerwelle mechanisch gekuppelt werden können. Die Drehtransformatoren verändern die Phasenlage zwischen der Anodenwechselspannung und der Gitterwechselspannung der zugehörigen Entladungsgefäße und damit deren Zündzeitpunkt.Arrangement for speed control in the armature and excitation circuit DC motor fed by grid-controlled gas or vapor discharge vessels In order to achieve the largest possible speed range with DC motors, controls the speed is initially set at full excitation by changing the armature voltage and then increases the speed further by weakening the field. DC motors whose Armature and excitation circuit each via grid-controlled discharge vessels with steam or gas filling, each have a control device for the converter (s), which supply the armature or the excitation winding. To the two sub-areas of the speed control follow one another and continuously merge into one another to be able to, it is known to mechanically adjust the setting elements of the two control units to couple. For example, one known arrangement uses more than two Provides partial areas of the speed control in alternating sequence, as setting organs two rotary transformers, which are connected to a common gearwheel segment transmission Control shaft can be coupled mechanically. Modify the rotary transformers the phase position between the anode alternating voltage and the grid alternating voltage of the associated discharge vessels and thus their ignition point.

Ein anderes bekanntes Verfahren, die Zündzeitpunkte der Entladungsgefäße ohne Verwendung von veränderbaren Impedanzen wie Drehtransformatoren zu steuern, bedient sich einer veränderbaren Gleichspannung. Es ist deshalb besonders für selbsttätig geregelte Stromrichterantriebe geeignet. Der veränderbaren Steuergleichspannung wird eine Steuerwechselspannung mit konstanter Phasenverschiebung und meist auch fest eingestellter Amplitude überlagert. Zur Veränderung dieser Steuergleichspannung benutzt man im Steuergerät verstellbare Spannungsteilerwiderstände. Es sind hierfür mechanisch gekuppelte Spannungsteilerwiderstände bekannt, von denen der eine zur Ankerspannungssteuerung, der andere zur Steuerung der Feldschwächung dient und die infolge der mechanischen Kupplung zwangläufig nacheinander betätigt-werden. Auch gibt es komplizierte Sonderbauweisen, bei welchen mehrere Widerstände in verschiedenen Ebenen an gemeinsamer Achse sitzen oder bestimmte Sektoren einer Ebene verschiedenen Widerstandskreisen zugeordnet sind. Bei diesen Anordnungen macht unter Umständen die richtige Kupplung der Widerstände Schwierigkeiten, da die Endwinkelstellung des einen Spannungsteilerwiderstandes genau mit der Anfangswinkelstellung des zweiten übereinstimmen muß. Es wäre mechanisch einfacher und wesentlich billiger für die Fertigung, nur ein einziges normal gebautes Potentiometer zu haben.Another known method, the ignition times of the discharge vessels to control without using changeable impedances like rotary transformers, uses a variable DC voltage. It is therefore special for automatically controlled converter drives suitable. The variable control DC voltage is a control alternating voltage with constant phase shift and mostly also fixed amplitude superimposed. To change this DC control voltage adjustable voltage divider resistors are used in the control unit. There are for this mechanically coupled voltage divider resistors known, one of which for Armature voltage control, the other is used to control the field weakening and the must be actuated one after the other due to the mechanical coupling. Even there are complicated special designs in which several resistors in different Levels sit on the same axis or certain sectors of a level are different Resistance circles are assigned. With these arrangements it may make the correct coupling of the resistors difficulties as the final angular position of one voltage divider resistor exactly with the starting angular position of the second must match. It would be mechanically simpler and much cheaper for them Manufacturing to have only one normally built potentiometer.

Für Zweigefäß-Umkehrsteuerungen ist eine Anordnung bekannt, bei der mittels einer einzigen Steuergleichspannung entweder die eine Gruppe von Gefäßen oder die andere gesteuert wird. Das wird durch Verschieben der Arbeitspunkte bzw. der Einsatzpunkte für die Gittersteuerung mittels eingefügter trennender Gleichspannungen erreicht, da es für die angestrebte Wirkung nicht darauf ankommt, wie weit negativ in den sowieso gesperrten Bereich der gerade nicht leitenden Gruppen die Steuergleichspannung verschoben wird. Diese Art der Steuerung ermöglicht nur eine wahlweise Zündung und Steuerung der Gefäße, indem immer nur höchstens eine Gruppe von Gefäßen leitend ist, während mindestens die andere sperrt.For two-vessel reversing controls, an arrangement is known in which either one group of vessels by means of a single DC control voltage or the other is controlled. This is done by moving the operating points or the starting points for the grid control by means of inserted separating DC voltages achieved, since it does not matter how far negative it is for the desired effect the DC control voltage in the area of the currently non-conductive groups, which is blocked anyway is moved. This type of control only allows an optional ignition and Control of the vessels by only conducting at most one group of vessels at a time while at least the other is blocking.

Eine Anwendung dieser bekannten Anordnung für Zwecke der Steuerung von Gleichstrommotoren im Anker- und Feldbereich ist nicht möglich, da in diesem Falle beide Gefäße oder Gefäßgruppen immer leitend sein müssen, um entweder bei voller Erregung die Ankerspannung zu verändern oder bei Ankernennstrom das Feld zu schwächen.An application of this known arrangement for control purposes of DC motors in the armature and field area is not possible because in this Both vessels or groups of vessels must always be conductive in order to be able to use either full excitation to change the armature voltage or with armature nominal current the field to weaken.

Gemäß der Erfindung ist die Anordnung zur Drehzahlsteuerung eines im Anker- und Erregerstromkreis über gittergesteuerte Gas- oder Dampfentladungsgefäße gespeisten Gleichstrommotors, bei der mit Hilfe eines einzigen Spannungsteilerwiderstandes je nach seiner Einstellung nur auf das Gitter des Ankerstromgleichrichters oder auf das Gitter des Erregerstromgleichrichters bei. gleichzeitig jeweils voll geöffnetem Erregerstromgleichrichter bzw. Ankerstromgleichrichter eingewirkt wird, wobei die Drehzahl jeweils entweder durch Änderung der Ankerspannung oder durch Feldschwächung beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteilerwiderstand als eine Seite einer an Gleichspannung liegenden Brückenschaltung parallel zu einer Reihenschaltung von zwei oder mehr Widerständen liegt, die die andere Seite der Brückenschaltung bilden, daß in der Brückendiagonale zwischen dem Schleifer des Spannungsteilerwiderstandes und der Mitte der anderen Brückenwiderstände eine Reihenschaltung eines Hilfsgleichrichters und eines Widerstandes liegt, so daß die Diagonalspannung je nach ihrer Polarität entweder am Widerstand oder am Hilfsgleichrichter auftritt, wobei die mit dem Schleifer des Spannungsteilerwiderstandes verbundene Anode des Hilfsgleichrichters mit dem Gitter des Erregerstromgleichrichters und die Kathode des Hilfsgleichrichters mit der negativen Ankerklemme verbunden ist, und daß das Gitter des Ankerstromgleichrichters an der positiven Klemme der Brüchenschaltungseinspeisung liegt.According to the invention, the arrangement for speed control is one in the armature and excitation circuit via grid-controlled gas or vapor discharge vessels powered DC motor, with the help of a single voltage divider resistor depending on its setting only on the grid of the armature current rectifier or on the grid of the excitation rectifier. at the same time each fully open Excitation current rectifier or armature current rectifier is acted upon, the Speed either by changing the armature voltage or by weakening the field is influenced, characterized in that the voltage divider resistor as a Side of a bridge circuit connected to DC voltage, parallel to a series circuit of two or more resistors across the other side of the bridge circuit form that in the bridge diagonal between the wiper of the voltage divider resistor and a series connection of an auxiliary rectifier in the middle of the other bridge resistors and a resistor so that the diagonal voltage depends on its polarity occurs either at the resistor or at the auxiliary rectifier, the one with the wiper of the voltage divider resistor connected anode of the auxiliary rectifier with the Grid of the excitation rectifier and the cathode of the auxiliary rectifier with the negative armature terminal is connected, and that the grid of the armature current rectifier is at the positive terminal of the bridge circuit feed.

Man verwendet für die Steuergleichspannungen nur einen einzigen Spannungsteilerwiderfltand. welcher je nach seiner Einstellung entweder auf den Ankerstromgleichrichter oder den Erregerstromgleichrichter einwirkt. Dabei wird nach Durchlaufen des Steuerbereiches der Ankerspannung der Spannungsteilerwiderstand für die Ankerspannung elektrisch unwirksam gemacht und die Ankerspannung auf ihrem Nennwert konstant gehalten, während die weitere Drehzahlsteuerung durch Feldschwächung erfolgt.Only a single voltage divider resistor is used for the DC control voltages. which, depending on its setting, either on the armature current rectifier or the excitation rectifier acts. After going through the control area the armature voltage the voltage divider resistance for the armature voltage electrical rendered ineffective and the armature voltage kept constant at its nominal value while the further speed control takes place by field weakening.

Die Erfindung soll an Hand einer Grundschaltung näher erläutert werden. In Abb. i ist i der Anker, a die Erregerwicklung eines Gleichstrommotors, der über den gittergesteuerten Ankerstromgleichrichter 3 aus dem Wechselstromnetz gespeist wird. q. ist der Erregerstromgleichrichter, durch den die Erregerwicklung gespeist wird. Der veränderbare Spannungsteilerwiderstand 5 bildet eine Seite einer an Gleichspannung liegenden Brückenschaltung und liegt parallel zu einer Reihenschaltung von zwei oder mehr Widerständen 6 und 7, welche die andere Seite der Brücke darstellen. In der Brückendiagonale liegt zwischen dem Schleifer 8 des veränderbaren Spannungsteilerwiderstandes 5 (Drelizahlpotentiometer) und der Mitte der anderen Brückenwiderstände 6, 7 die Reihenschaltung eines Hilfsgleichrichters 9 und eines Widerstandes to. Je nach der Richtung des in der Brückendiagonale fließenden Stromes wird nun die Diagonalspannung als Spannungsabfall entweder am Widerstand to (in der Durchlaßrichtung des Hilfsgleichrichters) oder am Hilfsgleichrichter 9 (in der Sperrichtung des Hilfsgleichrichters) auftreten. Bei Stromfluß in der Durchlaßrichtung des Hilfsgleichrichters 9 ist demnach der Schleifer 8 über Punkt i i praktisch direkt mit der negativen Ankerklemme verbunden. Der Durchlaßwiderstand des Hilfsgleichrichters 9 ist gering, so daß praktisch der gesamte Spannungsabfall am Widerstand to entsteht. Fließt der Strom umgekehrt in der Brückendiagonale in der Sperrichtung des Hilfsgleichrichters to, so ist dessen Sperrwiderstand wesentlich höher als der Wert des Widerstandes to; der (umgepolte) Spannungsabfall in der Brückendiagonale tritt dann im wesentlichen am Hilfsgleichrichter 9 auf. Die am Punkt 12 entstehende Spannung wird zum Steuern des Erregerstromgleichrichters 4 benutzt. Es ergibt sich also beim Verschieben des Schleifers 8 zunächst eine Steuerung der Ankerspannung und von dem Augenblick an, wo die Spannung am Widerstand io größer wird als die vom Schleifer 8 abgegriffene Teilspannung am Potentiometer 5, eine Spannungsumkehr in der Brückendiagonale. Der Hilfsgleichrichter 9 sperrt, und von da ab steuert beim Weiterbewegen des Schleifers 8 die am Punkt 12 auftretende Spannung das Feld.The invention will be explained in more detail using a basic circuit. In Fig. I, i is the armature, a is the excitation winding of a DC motor, which has the grid-controlled armature rectifier 3 is fed from the AC network will. q. is the field rectifier through which the field winding is fed will. The variable voltage divider resistor 5 forms one side of a DC voltage lying bridge circuit and is parallel to a series circuit of two or more resistors 6 and 7, which represent the other side of the bridge. In the bridge diagonal lies between the wiper 8 of the variable voltage divider resistor 5 (Drelizahlpotentiometer) and the middle of the other bridge resistors 6, 7 die Series connection of an auxiliary rectifier 9 and a resistor to. Depending on the The direction of the current flowing in the bridge diagonal now becomes the diagonal voltage as a voltage drop either at the resistor to (in the forward direction of the auxiliary rectifier) or occur at the auxiliary rectifier 9 (in the reverse direction of the auxiliary rectifier). When current flows in the forward direction of the auxiliary rectifier 9 is accordingly the Slider 8 connected practically directly to the negative anchor terminal via point i i. The forward resistance of the auxiliary rectifier 9 is low, so that practically the total voltage drop across the resistor to occurs. The current flows inversely in the bridge diagonal in the reverse direction of the auxiliary rectifier to, so is its Blocking resistance significantly higher than the value of the resistance to; the (reversed) The voltage drop in the bridge diagonal then occurs in essential on the auxiliary rectifier 9. The voltage generated at point 12 is used to control of the excitation rectifier 4 is used. So it results when moving the Grinder 8 initially a control of the armature voltage and from the moment where the voltage across the resistor io is greater than that tapped by the wiper 8 Partial voltage on potentiometer 5, a voltage reversal in the bridge diagonal. Of the Auxiliary rectifier 9 blocks, and from there controls when moving the wiper 8 the voltage occurring at point 12 the field.

Man kann nun auch (Abb. 2) den Widerstand io durch einen zweiten Hilfsgleichrichter 13 ersetzen sowie nur einen Teil der Steuerspannung über den Spannungsteiler aus den Widerständen 14 und 15 zur Steuerung ausnutzen. Die Wirkungsweise dieser abgeänderten Schaltung nach Abb. ? ist grundsätzlich dieselbe wie die der oben beschriebenen Schaltung in Abb. i.You can now also (Fig. 2) the resistance io through a second auxiliary rectifier 13 and only replace part of the control voltage via the voltage divider use the resistors 14 and 15 for control. The mode of action of this modified Circuit according to fig. is basically the same as that described above Circuit in Fig. I.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung bieten den Vorteil, daß man mit nur einem Potentiometer, welches nur für die verhältnismäßig niedrigen Steuerströme bemessen zu sein braucht, Anker- und Feldsteuerung nacheinander durchführen kann, ohne irgendwelche genaue mechanische Einstellungen für Ende und Beginn der Steuerbereiche vornehmen zu müssen. Es erfolgt nach Durchlaufen des einen Steuerbereiches selbsttätig auf rein elektrischem Wege eine Sperrung dieses ersten und Öffnung des zweiten Bereiches. Das für beide Steuerkreise -- Anker und Feld -gemeinsame Steuergerät verwendet nur eine Steuergleichspannung, welche je nach ihrem mit dem gemeinsamen Potentiometer eingestellten Wert im Anker- oder im Erregerstromkreis zur Wirkung kommt.The described embodiments of the invention offer the advantage that you only have one potentiometer, which is only for the relatively low Control currents need to be measured, armature and field control perform one after the other can be done without making any precise mechanical settings for the end and beginning of the Having to make tax areas. It takes place after going through one control area automatically blocking this first and opening the second area. The control device common to both control circuits - armature and field uses only one control DC voltage, which depending on your with the common Potentiometer set value in the armature or in the excitation circuit to take effect comes.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for speed control of a direct current motor fed in the armature and excitation circuit via grid-controlled gas or vapor discharge vessels, in which with the help of a single voltage divider resistor, depending on its setting, only on the grid of the armature current rectifier or on the grid of the excitation current rectifier while the excitation current rectifier is fully open at the same time Armature current rectifier is acted upon, the speed being influenced either by changing the armature voltage or by weakening the field, characterized in that the voltage divider resistor, as one side of a DC voltage bridge circuit, is parallel to a series circuit of two or more resistors, the other Side of the bridge circuit form that in the bridge diagonal between the wiper of the voltage divider resistance and the middle of the other bridge resistors vain series connection of an auxiliary rectifier and a s resistance, so that the diagonal voltage occurs either at the resistor or at the auxiliary rectifier, depending on its polarity, whereby the anode of the auxiliary rectifier connected to the wiper of the voltage divider resistor is connected to the grid of the excitation current rectifier and the cathode of the auxiliary rectifier is connected to the negative anchor terminal, and that the grid of the armature rectifier is connected to the positive terminal of the bridge circuit feed. z. Arrangement according to Claim i, characterized in that by connecting a high-resistance voltage divider resistor in parallel to the auxiliary rectifier, only part of the voltage occurring at the auxiliary rectifier is used to control the excitation current rectifier. 3. Arrangement according to claim i and z, characterized in that the resistor in the bridge diagonal is replaced by a second, oppositely polarized auxiliary rectifier. Considered publications: German Patent Nos. 722o56, 714450, 644 777, 635 908. 478 803; Austrian Patent No. 134 191; Excerpts from German patent applications, vol. II, p. 4 27: L 114350 VIII d.