DE849137C - Schaltungsanordnung fuer die Regelkreise von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Gleichrichtern zur Speisung von Gleichstrommotoren - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung für die Regelkreise von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Gleichrichtern zur Speisung von Gleichstrommotoren

  Viii- die Drefzahlregelung mittlerer und kleinerer

  Gleichstroniiuaschinen, die durch mit gitterge-

  .tcuerteii Dainpf- oder Gasentladungsstrecken ar-

  beitende Gleichrichter gespeist werden, ist in den

  nteistcii Killen technisch der Aufwand einer Tacho-

  ineterinaschine als Melkglied für die Drehzahl nicht

  tragbar. Es wurden bereits Schaltungen angegeben,

  die die Uisung dieser Aufgabe durch Korrektur der

  Klemmenspannung des Klotors um einen Spannungs-

  betral;,dcr denn iitnei-eii Spannungsabfall (Ohmschen

  :@liannuii@salifall) iii Anker, Wendepol, Bürsten und

  e\enttiell auch speisenden Gleichrichter entspricht,

  vcrsuclu°n. Hin I-le:slüel derartigerSclialtungen zeigt

  hig. r der leicliiiuii',, in dr ciiie Sollwerteinstellttitg

  in form einer Spannung an einem Spannungsteiler i

  (Pesen die Klemmenspannung des angetriebenen

  Motors 2 geschaltet ist, die wiederum korrigiert

  t@ ird, und zwar um einen an der Bürde eines

  Wandlers 3 einstellbaren stromproportionalen Span-

  nungsbetrag iA - RA (Bürdenteilwiderstand 4). Die

  Differenz, die so zwischen dem Soll- und Istwert

  der Drehzahl gebildet wird, wird in den hingang

  eines h:lektrorienrohrs 5 eingefügt, das in dem ge-

  reichiieten Beispiel ;ins der Gitterkathodenstrecke

  eiiiei- Triode besteht. Diese Triode kann dabei durch

  einen von der Anodenseite her gespeisten Gleich-

  ::trom\\-2tt1dIer, wie schon vorgeschlagen wurde, in

  ihrer Steilheit sehr erheblich erhöht sein. Die

  Notwendigkeit hierfür ergibt sich daraus, daß minclestens im Ausgang dieses Gleichstromverstärkers ziemlich niedrigohmige Verbraucher in Gestalt von ZTormagnetisierungswicklungen gesättigter Transformatoren oder eine Kombination von Wechsel-und Gleichspannungen liegen, die nach den bekannten Steuerungen von T o u 1 o n oder G. W. M il 1 1 e r eine Aussteuerung der Entladungsstrecken bewirken, die den Anker 2 der betrachteten Maschine speisen. Das Feld 6 der Maschine ist fest erregt. Im Ankerkreis liegen außer den bereits erwähnten Elementen noch die gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladurigsstrecken 7, eine Glättungsdrossel 8 und der Netztransformator 9.
• Eine solcheAnordnung befriedigt nach Erreichung der vorgesehenen Drehzahl regeltechnisch vollkommen, hat aber den Nachteil, daß für den Anlauf-und für den Überlastungsfall zusätzliche Hilfsmittel vorgesehen werden müssen, die mit Rücksicht auf die Gefährdung der beteiligten Elemente, insbesondere der gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken im Ankerkreis, sehr schnell wirken müssen. Es sind daher Vorschläge gemacht worden, derartige Schaltungen so auszuführen, daß noch zusätzlich bei Überschreitung einer gewissen Stromgrenze der Regeleingriff beschränkt wird, um den Anker der Maschine grundsätzlich nicht mit Strömen oberhalb dieser Grenze zu beaufschlagen. Die für eine solche Anordnung bei G. W. Müller-Steuerung des Hauptgleichrichters zusätzlich erforderlichen Elemente sind in Fig. i mit io und i i bezeichnet. Überschreitet der im Ankerkreis fließende Strom eine vorgegebene Grenze, dann ist der vom Stromtransformator 3 über den Gleichrichter i9 an dem Widerstand io auftretende Spannungsabfall größer als die dagegengeschaltete, am Spannungsteiler i abgegriffene, mit Stromgrenze bezeichnete Teilspannung in dem zweiten, aus der Gitterkathodenstrecke mit Gittervorwiderstand, den Elementen io und ii und dem Abgriff auf i bestehenden Kreis. Durch positive Gitterbeaufschlagung wird das Rohr 5 geöffnet, so daß das Gitterpotential die Rohre 7 über die Vorspannungsquelle 12 stark negativ gemacht und der Ankerstrom begrenzt wird.
• Soll ein solcher Regler mit zwei getrennten Regelkreisen (Drehzahl und Strombegrenzung) arbeiten, wie dies Fig. i zeigt, dann muß mindestens ein Element vorhanden sein, das bei Erreichen irgendeines Grenzwertes den einen Regelkreis (Drehzahl) ausschaltet, um den zweiten Regelkreis (Strombegrenzung) wirksam zu machen. In der Fig. i ist dieses Element, streng genommen, zweimal vorhanden, erstens in der Gestalt des Gleichrichters i9, zweitens in der Gestalt der Gleichrichterwirkung, die die Gitterkathodenstrecke des Regelrohrs 5 besitzt. Durch die Verwendung zweier Gleichrichter erübrigt sich, von einigen unwesentlichen Nebenerscheinungen abgesehen, eine weitere Trennung der beidenVergleichskreise in der Schaltung nach Fig. i.
• Ein wesentlicher Nachteil der Anordnung nach Fig. i ist, daß bei Störungen am Regelrohr, die sich meistens in einer Verkleinerung der wirksamen Anodenströme auswirken (Verlust der Kathodenemission), der Regler im Hauptkreis die Entladungsstrecken immer «-eiter öffnet, d. li. den angetriebenen Motor immer schneller laufen läßt. Erhebliche Gefahren für die Maschine und die Bedienungsmannschaft sind damit gegeben. Es besteht auch immer die grolle Gefahr, claß bei der Störungssuche an einer solchen Anordnung versehentlich das Regelrohr im Betrieb aus seiner Fassung herausglenommen wird. Ohne irgendeine Strombegrenzung läuft darin die Maschine auf außerordentliche Drehzahlen hoch und gefährdet Bedienungsmannschaft und Geräte.
• Die vorliegende Erfindung gibt eine andere Anordnung des Regel- und Strombegrenzungskreises an, die erlaubt, bei Unterbrechung oder bei Nachlassen der Emission der Regelröhre zu einer Verkleinerung in der Aussteuerung des Hauptgleichrichters und damit zu einer Sperrung zu kommen. Erfindungsgemäß ist außer (lein Drelizahlregelkreis mit Sollspannung, Kleminenspannungsanteil der Maschine und Spannungsabfallkorrektur noch ein zweiter Regelkreis für die Strombegrenzung vorgesehen, der so geschaltet ist, daß sein spannungsbestimmter Widerstand mit dem Widerstand zur Spannungsabfallkompensation am Anker unmittelbar in`Reihe liegt, und beide Kreise sind durch eine hochwertige Gleichrichterstrecke im Verbindungszweig zur Vorspannungsquelle für den Strombegrenzungskreis und durch ein hochohiniges Element im Drehzahlregelkreis gegeneinander abgeschlossen, und von der Gleichrichterwirkung der Gitterkathodenstrecke des Regelrohrs alsAnsprechelement wird kein Gebrauch gemacht. In der G. W. Müller-Steuerung lassen sich derartige Anordnungen, die liier nicht näher erläutert sein mögen, durch entsprechende Änderungen im Anodenkreis der Regeliöhre erfüllen, sofern deren Gitterkreis die hier zu beschreibende neue Ausführung besitzt. Noch einfacher wird das Steuerungsproblem für die Hauptröhren dann, wenn die Aussteuerung über gesättigte Wandler erfolgt, deren Sekundärspannung sich in ihrer steuernden Front, also in ihrer Phase, nach Maßgabe einer Gleichstroinvormagnetisierung verschiebt.
• Im Regelkreis einer solchen Anordnung ist der Sollwertgeber i so geschaltet, daß im Gegensatz zu Fig. i in Fig. 2 sein Minuspol direkt oder über später zu erwähnende Zwischenspannungen mit der Kathode verbunden ist. Die am Anker 2 des zu regelnden Motors abgegriffene Spannung wird dann gegengeschaltet. Ist die Spannung am Anker des Motors größer als der Sollwert, dann erhält das Gitter über den noch dazwischenliegenden Widerstand 13, nebst parallel liegendem Hilfsgleichrichter 14 negatives Potential, sperrt also das Rolir und läßt die Drehzahl des Motors abfallen. Nur für den Fall, daß der Sollwert wesentlich höher ist als der Istwert, können geringe positive Gitterspannungen am Regelrohr auftreten. Durch die dann fließenden Gitterströme tritt eine Dämpfung der Regelwirkung selbsttätig schon ein, die iedoch praktisch meist von geringer Bedeutung ist.

  Wesentlich in der neuen Schaltung ist die Anord-

  nung der Widerst;inde 4 und io, Tiber die der gleich-

  gerichtete Strom des Stromwandlers als Abbild des

  Ankerstroms der Maschine fließt. Von diesen Ele-

  menteti dieclt 4 in bekannter Weise zur Kompen-

  sation der Ohnischeti Spannungsabfälle in Maschine

  und Gleichrichter. Das zweite Element io liefert die

  treibende Spannung für den mit strichpunktierten

  Linien gekennzeichneten Strombegrenzungskreis der

  Anordnung. Iii ihm liegt die gesamte am Sollwert-

  geber i verfügbare Spannung (Ansprechwert i),

  ferner die feste Vorspannung des Regelrohrs, ent-

  nommen aus den Elementen i - und 16, die Gitter-

  katho(ienstrecke des Regelrohrs _s, die Bürde 17 des

  Gleichstromwandlers 18, zur Steilheitsvergrößerung

  der Triode ;, und schließlich eine zusätzliche Gleich-

  richterstrecke. Auf den ersten Blick scheint es, als

  ob die Anordnung in dieser Art und «'eise bereits

  voll wirkungsfähig wäre.

  Eitle nähere Betrachtung der Kreise zeigt aber

  nun, daß von der Bürde über die Vorgabespannung

  und den Zusatzgleichrichter sehr erhebliche Ströme

  beliefert werden müssen, wetiri durch diese Teile das

  Potential des Gitters des Reg elrolirs bestimmt

  werden sollen, da der Ankerkreis der Maschine

  niedrigoliniig ist, und damit nur eine Korrektur der

  Sollwerteinstellung nach Maßgabe des Innenwider-

  stands dieser Spannungsquelle möglich ist. Die Er-

  findung gibt nttii durch die Elemente 13 und 1,4 die

  Möglichkeit, dieser Schwierigkeit in einfacher

  Weise zu begegnen.

  In einfachsterWeise kann durch einenWiderstand

  13, der sehr hochohmig sein kann, der Kreis der

  Drehzahlregelung gegen den Stroinbegrenzungskreis

  allgeblockt «-erden. l@ür die betriebsmäßigen Regel-

  Vo r iiiige ist dieser Widerstand nur insofern nach-

  teilig, als er etwaige Kapazitäten zwischen Kathode

  und Gitter am 1Zegelrolir laden und entladen muß.

  In noch verbesserter Forin kann an die Stelle des

  Widerstands 13 oder zusätzlich zu ihin ein Gleich-

  richter 14 treten. Es ist also vorteilhaft der Ver-

  blocknngswiderstand im Drehzahlregelkreis ganz

  oderteilweise durch einTrockengleichrichterelement

  mit kleinem, @ilrvr endlichem Rückstrom gebildet,

  (las so geschaltet ist, daß im Drehzahlregelkreis

  durch die Gleichrichterwirkung dieses Elementes die

  Entladung voti l\-al)azitäten zwischen Gitterkathode

  und Gitteranode ([es Regelrohrs erleichtert wird.

  Der Zweck dieser Maßnahme liegt darin, zumin-

  destens in der l:iitl:tdtiiig von den ollen geschilderten

  Itallazit:iteii kurze Zeitkonstanten zu schaffen, die

  notwendig sind, unt ein Pendeln des Reglers zu ver-

  hindern. Dieses Pendeln tritt gerade bei empfind-

  lMien IZcglern (bann ein, wenn eine Cberregelung

  stattgefunden hat und nun zwecks Reduzierung des

  Istwertes auf (las eingestellte 5o11 wieder eine

  Sperrurig der Iiauptgleichrichter erforderlich ist.

  Außer den vorhin erwähnten Kapazitäten

  zwischen Gitter titid Kathode des Regelrohrs können

  bei derartigen Anordnungen Rückführungselemente

  eine gefährliche Rolle spielen, die als Kondensator-

  widerstandskonibinationen zwischen Gitter und

  Anode des IZegelro@hrs gelegt werden, um damit eine

  nachgiebige Rückführung zu erzielen. Für die dort zu verwendenden Kondensatorgrößen (etwa r/4 :.Mikrofarad) bedarf es zur Verhinderung von Pendelungen eines brauchbaren Entladungsweges, der durch einen in der dargestellten Art in Fig.2 gekennzeichneten Trockengleichrichter 14 geschaffen ist. Der Rückstrom dieses Gleichrichters genügt dann für die betriebsmäßigen Regelvorgänge und für die Ströme, die bei Öffnung des Regelrohrs erforderlich sind. Falls der Gleichrichter zu geringe Rückstromwerte haben sollte, genügt die Parallelschaltung eines Ohmschen Widerstands für diesen Zweck vollkommen.
• Wegen der an sich erforderlichen erstmaligen Einstellung des Gerätes empfiehlt es sich, in die feste Vorspannungsquelle, die zwischen Kathode des Regelrohrs und Sollwerteinstellung gelegt ist, die Einstellglieder für Nullpunkt oder Mindestdrehzahl. die zur erstmaligen Einstellung des Gerätes dienen. einzubauen.

Claims (5)

1. PATE'; TANSPRÜCHE: i. Schaltungsanordnung für die Regelkreise voll mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Gleichrichtern zur Speisung von Gleichstrommotoren, die auch eine Strombegrenzung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Drehzahlregelkreis mit Sollspannung, Klemmenspannungsanteil der Maschine und Spannungsabfallkorrektur noch ein zweiter Regelkreis für die Strombegrenzung vorgesehen ist, der so geschaltet ist, daß sein spannungsbestimmender Widerstand mit dem Widerstand zur Spannungsabfallkompensation am Anker unmittelbar in Reihe liegt, und daß beide Kreise einerseits durch eine hochwertige Gleichrichterstrecke im Verbindungszweig zur Vorspannungsquelle für den Strombegrenzungskreis und durch ein hochohmiges Element im Drehzahlregelkreis gegeneinander abgeschlossen sind und von der Gleichrichterwirkung der Gitterkathodenstrecke des Regelrohrs als Ansprechelement kein Gebrauch gemacht wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Verblockungswiderstand irn Drehzahlregelkreis ganz oder teilweise durch ein Trockengleichrichterelement mit kleinem, aber endlichem Rückstrom gebildet ist, das so geschaltet ist, daß im Drehzahlregelkreis durch die Gleichrichterwirkung dieses Elementes die Entladung von Kapazitäten zwischen Gitterkathode und Gitteranode des Regelrohrs erleichtert wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Drehzahlregelkreis ein hochwertiger Gleichrichter vorgesehen ist (kleiner vernachlässigbarer Rückstrom) und daß dieser durch einen einstellbaren Ohmschen Widerstand in der Rückwärtsrichtung zur Führung der Ströme befähigt wird, die man für die Aufwärtsregelung dem Gitter des Regelrohrs zuzuführen beabsichtigt. I.
4. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, claß in die feste Vorspannungsquelle, die zwischen Kathode des Regelrohrs und Sollwerteinstellung gelegt ist, die Einstellglieder für Nullpunkt oder Mindestdrehzahl eingebaut sind, die zur erstmaligen Einstellung des Gerätes dienen.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, da13 als Regelrohr eine Triode vorgesehen ist, deren Steilheit durch einen vom Anodenkreis auf den Gitterkreis arbeitenden inarinetischen Verstiirker wesentlich erhöht ist.