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Einrichtung zur Regelung von Gleichstrommotoren, insbesondere zum
Antrieb von Walzenstraßen Es ist bekannt, daß Gleichstrommotoren über gittergesteuerte
Entladungsgefäße, beispielsweise gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße mit steuerbarer
Lichtbogenzündung, aus einem Wechselstromnetz gespeist und geregelt werden können.
Weiterhin ist es bekannt, daß in den Gleichstromkreis solcher Gleichrichter Induktivitäten
geschaltetwerden, um den Gleichstrom zu glätten.
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Gegenstand der Erfindung ist eine GlättLingsanordnrung, welche den
besonderen Betriebsbedingungen angepaßt ist, die bei der Speisung von Gleichstrommotoren
auftreten. Erfindungsgemäß wird die wirksame Windungszahl der Glättungsinduktivität
in Ab-
häng iglceit von der Belastung derart, veränd.erl,ich gemacht, daß
bei allen, insbesondere auch bei sehr geringen Belastungen der Gleichstrommotor
en ein Lücken des Stromes vermieden wird, wobei die Wind-ung,squerschnitte der Glättungsinduktivität
so ,abgestuft werden, daß jeweils der kleinste in den Stromkreis eingeschaltete
Windungsquerschnitt der gerade vorhandenen Belastung angepaßt ist. Das Wesen der
Erfindung besteht somit darin, daß im Gegensatz zu den bisher üblichen Gleichrichteranordnungen
mit Glättungsinduktivitäten die Größe der Induktivität nicht allein mit Rücksicht
auf die Glättung als solche bemessen wird, sondern daß aus Gründen, die im einzelnen
noch erläutert werden sollen, zusätzlich noch eine Abhängigkeit zwischen der Belastung
des Gleichrichters und der Größe der Glättungs:induktivität geschaffen wird.
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Die Erfindung sei ,an Hand eines Beispiels erläutert. Bei Bandwalzwerken,
welche über regelbare Gleichstrommotoren angetrieben sind, erfordertes der Betrieb,
d.aß vor Beginn des :eigentlichen Walzprozesses die Walzenstraße längere Zeit in
unbelastetetn Zustande betrieben wird. Diese Betriebsvorbereitung ist erforderlich,
rum die für den Walzprozeß notwendige genaue Einstellung der Drehzahl der Motoren
bzw. der von ihnen angetriebenen Walzen durchführen zu können. Bei einer größeren
Walzenstraße mit Einzelantrieb der einzelnen Walzenstühle müssen die Drehzahlen
der eänzelnen Motoren den Walzprofilen entsprechend verschieden bemessen sein, und
es erfordert vielfach sehr lange Einstellzeiten, bis sämtliche Motoren auf die richtige
Drehzahl eingestellt sind.
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Der Erfolg dieser Einstellung würde selbstverständlich zunichte gemacht
sein, wenn
die für die Regelung der Drehzahl benutzten Einrichtungen
nicht die Gewähr dafür bieten, daß diese Drehzahl .auch dauernd und mit größter
Genauigkeit ihren eimmäl eingestelltefz Wert beibehält.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu,' grunde; daß diese Bedingung
bei Gleichstrom#@ motoren, welche über gittergesteuerte Quecksilberdampfgleichrichterrund
:ähnliche steuerbare Gas- oder Dampfentladungsstrecken nur dann eingehalten werden
kann, wenn die Glättungsinduktivitäten in der den Gegenstand der Erfindung bildenden
Weise bemessen sind. Es wurde festgestellt, d.aß die Drehzahl der Motoren in völlig
entlastetem Zustande nur dann ihren einmal eingestellten Wert beibehält, wenn die
durch die Aussteuerung der Entladungsstrecken bedingten. Lücken in der Spannungskurve
in ihrer Auswirkung auf die Stromkurve durch Glättungsmittel völlig behoben sind,
wenn also die Gleichstrommotoren mit einem so weit geglätteten Strom gespeist werden,
daß der Strom völlig lückenlos ist. Weicht man von dieser Bedingung ab, so neigen
die Motoren mehr oder weniger stark zu Pendelungen, und .die für den. Walzprozeß
unbedingt erforderliche sichere Voreinstellung der Drehzahl wird praktisch unmöglich
gemacht.
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Es wäre nun an sich möglich, die in den Gleichstromkreis geschalteten
Induktivitäten so ;groß zu machen, daß bei völlig entlasteten, leer laufenden Motoren
ein lückenloser Strom fließt. Wirtschaftlich wäre eine solche Gleichrichteranordn@u
g jedoch nicht tragbar, weil die Ind@uktivitäten dauen mit Rücksicht auf den Vollaststrom
außerordentlich große Abmcssungen erhalten müßten. Dieser Nachteilkann behoben werden,
ohne ;auf die Forderungeines lückenlosen Stromes zu verrichten, wenn gemäß der Erfindung
die Induktivitäten in Abhängigkeit von der Belastung der Motoren derart veränderlich
sind, daß jeweils nur etwa so- viel Induktivitäteingeschaltet ist, als zur-Erreichung
eines : lückenlosen Stromes erforderlich ist. Die Erfindung berücksichtigt die Tatsache,
daß zwar auch bei größerer Belastung eine ausreichende Glättung zur Erreichung lückenlosen
Stromes erforderlich:. ist, daß aber für diese größere Belastung der Absoilutwert,der
Induktivität wesentlich kleiner sein kann .als bei geringerer Belastung. Die Erfindung
hat gegenüber bisher üblichen Anordnungen mit unveränderlicher Drosselspule den
Vorteil, daß die Gleichrichteranlage ganz wesentlich verbilligt wird, weil der Gesamtauivand
an Glättungsmitteln wesentlich herabgesetzt wird; denn bei geringerer Belastung
ist zwar eine größere Induktivität notwendig, um lückenlosen Strom zu erreichen,
diese Induktivität: erhält aber wesentlich kleinere Abmessungen; weil sie nur für
einen sehr kleinen Strom bemessen zu -,verden braucht.
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Zur belastungsabhängigen Änderung der Zrdluktivität können an sich
bekannte Mittel ztir Änderung eines induktiven Widerstandes angewendet werden. In
den meisten Fällen wird es genügen, die Induktivität in ein oder mehreren Stufen
einschaltbar zu machen, beispielsweise derart, daß üis;ges.amt zwei Stufen vorgesehen
sind; von denen ,die eine Stufe kurzgeschlossen wird, sobald die Belastung des Verbrauchers
einen bestimmten Mindestwert überschritten hat. In dem obigen Beispiel einer Walzenstraße
würde beispielsweise festgestellt, daß sich vorteil'hafteAbmessung en für die Induktivitäten
und :ausreichende Erfüllung der -Bedingung -einer :genauen Einstellung der Drehzahl
ergeben, wenn bei eitler Belastung der Motoren von etwa rooiö der Vollast der' dieser
geringen Belastung entsprechende Teil der Induktivität kurzgeschlossen wird. Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform für die Indukthdtät ergibt sich dabei, wenn
für beide Teilimdukti"ntäten ein gemeinsamer Eisenkern verwendet wird, wenn also
beide Spulen auf dem gleichen Kern aufgewickelt sind.
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Bei einer in zwei Stufen umschaltbaren Glättungsinduktivität werden
die Teilinduktivitäten zweckmäßig noch so bemessen, d:aß die Änderungen . in den
durch die Induktivität bedingten Verlusten keinen Einfluß auf die Einstellung der
Drehzahl der Motoren haben: Die beiden Teilinduktivitäten werden zu dem Zweck so
bemessen, daß die Verluste der Gesamtinduktivität, bezogen auf denjenigen Strom,
bei dem umgeschaltet wird, bei dem also die größere Induktivität kurzgeschlossen
wird; ebenso groß sind wie die Verluste-, welche durch die nach dem Umschalten noch
eingeschaltete kleinere Induktivität bei vollbelastetem Motor bedingt sind. Bei
dieser Bemessung ist die klemmenspannung des Motors beim Umschalten ebenso groß
wie bei Vollast; in beiden Fällen hat der Motor also die gleiche Drehzahl.