DE543568C

DE543568C - Circuit for operating and starting DC motors

Info

Publication number: DE543568C
Application number: DE1930543568D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Theo Steinfurth
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1930-03-25
Filing date: 1930-03-25
Publication date: 1932-02-08

Description

Schaltung zum Betriebe und Anlassen von Gleichstrommotoren Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schaltung zum stufenlosen Anlassen von Gleichstrommotoren ohne Widerstände, insbesondere von elektrischen Bahnmotoren, das, abgesehen von den Verlusten in den verwendeten Maschinen, sonstige Verluste in Widerständen nicht mit sich bringt.Circuit for operating and starting DC motors subject of the present invention is a circuit for stepless starting of DC motors without resistors, especially from electric train motors, that apart from the losses in the machines used, not other losses in resistances brings with it.

Die Erfindung geht von einer bekannten Schaltung aus, bei der die Motoren über einen Motorgenerator angelassen werden, dessen Motor in Reihe mit den Arbeitsmotoren am Netz liegt, während der Generator an den Klemmen der Arbeitsmotoren angeschlossen ist. Gemäß der Erfindung werden in dieser Schaltung Motor und Generator des Umformers als gegenkompoundierte und fremderregte Maschinen ausgebildet.The invention is based on a known circuit in which the Engines are started by an engine generator, the engine of which is in series with the Working motors is connected to the network, while the generator is connected to the terminals of the working motors connected. According to the invention, the motor and generator are used in this circuit of the converter are designed as counter-compounded and separately excited machines.

Bei der neuen Schaltung bewirkt die Gegenkompoundwicklung, daß mit allmählichem Anlauf der Motoren die von dem Umformer aufgenommene Leistung selbsttätig absinkt, bis schließlich an den Fahrmotoren die gesamte Speisespannung liegt. Während bei den bekannten Schaltungen die Spannung des Umformergenerators nach Art der Leonard-Schaltungen besonders geregelt werden mußte, tritt bei der neuen Schaltung selbsttätig die gewünschte Spannungsveränderung ein.In the new circuit, the counter compound winding has the effect that with gradually starting the motors the power consumed by the converter automatically drops until the entire supply voltage is finally applied to the traction motors. While in the known circuits, the voltage of the converter generator in the manner of Leonard circuits had to be specially regulated, the new circuit automatically produces the desired one Voltage change on.

In der Figur ist eine Schaltung nach der Erfindung dargestellt, aus der die mit der Erfindung zu erzielenden Vorteile hervorgehen. i und 2 sind Fahrmotoren eines elektrischen Fahrzeuges, 3 ist ein Motorgenerator, dessen Motor 4 und Generator 5 mechanisch miteinander gekuppelt sind.In the figure, a circuit according to the invention is shown, from which show the advantages to be achieved with the invention. i and 2 are traction motors of an electric vehicle, 3 is a motor generator, its motor 4 and generator 5 are mechanically coupled to one another.

Der Motor .¢ liegt in Reihe mit den Motoren i und a am Netz. Motor 4 und Generator 5 sind nach der Erfindung so ausgebildet, daß sie beim Anlassen als gegenkompoundierte fremderregte Maschinen arbeiten. Sie haben Fremderregerwicklungen 6 und 7, die vom Netz gespeist werden, undGegenkompoundwicklungen 8 undg, die vom Ankerstrom der Maschinen durchflossen sind.The motor. ¢ is connected to the network in series with motors i and a. engine 4 and generator 5 are designed according to the invention so that they are when starting work as counter-compounded separately excited machines. They have foreign excitation windings 6 and 7, which are fed from the network, and counter compound windings 8 and g, which are fed by the Armature current flows through the machines.

Die Schaltung nach der Erfindung arbeitet nun folgendermaßen Bei Stillstand sind die Fahrmotoren i und 2 abgeschaltet. Der Motor 4 liegt direkt am Netz. Werden nun die Fahrmotoren zum Anlassen in Reihe mit dem Umformermotor 4 geschaltet, so verteilt sich die Netzspannung auf Umformermotor und Fahrmotoren. Da die Fahrmotoren jedoch nur den Leerlaufstrom des Umformers erhalten, kommen sie noch nicht in Gang. Wird nun der Generator auf die Fahrmotoren geschaltet, so nehmen diese mehr Strom auf und laufen an. Zugleich sinkt die Spannung des Generators infolge der Wirkung seiner Gegenkompoundierung. Die Stromaufnahme der Fahrmotoren aus dem Generator 5 läßt sich hierbei durch den in der Generatorerregung liegenden Regelwiderstand =o einstellen. Mit fortschreitender Geschwindigkeit der Fahrmotoren steigt auch die an ihnen liegende Spannung und sinkt zugleich die Spannung des Umformermotors. Da gleichzeitig die Leistungsabgabe des Generators an die Fahrmotoren steigt, wächst auch die Stromaufnahme des Umformermotors. Der Strom der Fahrmotoren setzt sich aus den Strömen des Umformermotors und des Umformergenerators zusammen. Der Generatorstrom muß also in gleichem Maße fallen wie der Strom des Umformermotors ansteigt. Andererseits steigt wieder die Spannung des Generators um den gleichen Betrag, um den die Spannung des Umformermotors abnimmt, da beide in Reihe am Netz liegen. Am Ende des Anlaßvorganges nimmt der Umformermotor fast den gesamten Strom der Fahrmotoren auf, während sich der Generator an der Stromlieferung kaum noch beteiligt.The circuit according to the invention now works as follows at standstill the traction motors i and 2 are switched off. The motor 4 is directly connected to the network. Will now the traction motors are connected in series with the converter motor 4 for starting, so the mains voltage is distributed to the converter motor and traction motors. As the traction motors but only receive the no-load current of the converter, they do not yet get going. If the generator is now switched to the traction motors, they will draw more electricity up and start up. At the same time, the voltage of the generator drops as a result of the effect its countercompounding. The power consumption of the traction motors from the generator 5 can be determined by the rheostat in the generator excitation = set o. With increasing speed of the traction motors the voltage applied to them also increases and the voltage of the converter motor decreases at the same time. As the power output of the generator to the traction motors increases at the same time, it grows also the power consumption of the converter motor. The current from the traction motors settles from the currents of the converter motor and the converter generator together. The generator current must therefore fall to the same extent as the current of the converter motor increases. on the other hand the voltage of the generator increases again by the same amount as the voltage of the converter motor decreases, since both are in series on the network. At the end of the starting process the converter motor takes up almost all of the current from the traction motors while it is running the generator is hardly involved in the electricity supply.

Am Ende des Anlaßvorganges können die Fahrmotoren durch Überbrücken des Umförmermotors vorteilhaft an die Netzspannung gelegt werden.At the end of the starting process, the traction motors can be bridged of the Umförmermotor are advantageously connected to the mains voltage.

Der Anlaßvorgang wickelt sich vollkommen selbsttätig ab. Das Anlaßdrehmoment und der Anlaßstrom werden durch den Regler io eingestellt, der zugleich ein weicheres Anfahren durch Schwächung des Anfahrstromes im ersten Einschaltmoment gestattet.The starting process is completely automatic. The starting torque and the starting current are set by the controller io, which is also a softer Start-up permitted by weakening the start-up current at the first switch-on moment.

Die erforderliche Anlaßleistung der Fahrmotoren nimmt bei konstantem Drehmoment und Strom portional der Geschwindigkeit der Motoren zu. Sowohl der unmittelbar aus dem Netz entnommene Strom der Fahrmotoren als auch ihre Klemmenspannung steigen proportional der Umdrehungsgeschwindigkeit. Die aus dem Netz unmittelbar entnommene Leistung der Fahrmotoren steigt also proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit. Die über den Motorgenerator entnommene Arbeit der Fahrmotoren ist gleich der Differenz der an sich erforderlichen Anlaßarbeit, abzüglich der unmittelbar aus dem Netz mit quadratisch ansteigender Leistung entnommenen Arbeit. Wie sich durch Integration ergibt, werden unmittelbar aus dem Netz zwei Drittel der Anlaßarbeit entnommen, so daß sich die in dem Motorgenerator auftretenden Verluste im Wirkungsgrad des Anlaßvorganges nur wenig bemerkbar machen können.The required starting power of the traction motors increases with constant Torque and current proportionally to the speed of the motors. Both the immediate The current taken from the network by the traction motors and their terminal voltage increase proportional to the speed of rotation. The one taken directly from the network The power of the traction motors increases proportionally to the square of the speed. The work of the traction motors taken from the motor generator is equal to the difference the start-up work required per se, minus that directly from the network work taken by increasing the power of the square. How through integration results, two thirds of the tempering work is taken directly from the network, so that the losses occurring in the motor generator in the efficiency of the The tempering process can only make little noticeable.

Motor und Generator des Umformers müssen zwar den Vollaststrom der Fahrmotoren aufnehmen bzw. abgeben und auch für die Netzspannung bemessen sein. Die maximale Spannung an den Kollektoren der Umformermaschinen tritt jedoch nur bei sehr kleinem Strom auf, ebenso wie der maximale Strom nur bei kleiner Spannung vorhanden ist. Die maximale Leistung des Umformers tritt etwa bei halbem Höchststrom und halber Höchstspannung auf. Der Umformer ist also für ein Viertel der maximalen Anlaßleistung der Fahrmotoren zu bemessen. Infolge seiner kurzzeitigen Höchstbelastung kann er ohne Schaden erheblich überlastet werden.The motor and generator of the converter have to handle the full load current of the Pick up or release traction motors and be dimensioned for the mains voltage. However, the maximum voltage at the collectors of the converter machines only occurs at a very low current, just like the maximum current only at a low voltage is available. The maximum power of the converter occurs at about half the maximum current and half the voltage. The converter is therefore for a quarter of the maximum To measure the starting power of the traction motors. As a result of its short-term maximum exposure it can be significantly overloaded without damage.

Die Schaltung nach der Erfindung eignet sich auch zur- Geschwindigkeitsregelung der Motoren. Eine Stromrückgewinnung durch Nutzbremsung ist ebenfalls auf einfache Weise möglich.The circuit according to the invention is also suitable for speed control of the engines. A power recovery through regenerative braking is also easy Way possible.

Bei der Schaltung nach der Erfindung sind Motor und Generator des Umformers gegenkompoündiert; der Umformer läuft also stets mit annähernd gleicher Geschwindigkeit. Man kann den Umformer vorteilhaft daher zum Antriebe von Hilfsmaschinen mit gleichbleibender Belastung benutzen, wie z. B. von Lichtdynamos. Die Anwendung von Lichtdynamos, die bei kleiner Spannung eine wirtschaftlichere Beleuchtung ermöglicht, stößt bisher, insbesondere bei Fahrzeugen, auf Schwierigkeiten, da ein besonderer Antriebsmotor unwirtschaftlich gewesen wäre.In the circuit according to the invention, the motor and generator are Converter countercomposed; the converter therefore always runs with approximately the same Speed. The converter can therefore be used advantageously to drive auxiliary machines Use with constant load, such as B. of light dynamos. The application of light dynamos, which enable more economical lighting with low voltage, has so far encountered difficulties, especially with vehicles, since a particular one Drive motor would have been uneconomical.

Claims

PATENT CLAIM: i. Circuit for operating and starting DC motors, in particular traction motors for electric vehicles that have a converter are started on the network, characterized by a motor generator, its counter-compounded separately excited motor is connected to the network in series with the working motors. and its counter-compounded - an externally excited generator is connected to the terminals of the work motors.

2. Circuit according to Claim i, characterized by separate excitation of the converter machines from the network.

3. Circuit according to claim i or 2, characterized by a variable resistor in the external excitation of the converter generator for setting the starting torque.