DE911636C

DE911636C - Arrangement for direct current motors that are fed via grid-controlled vapor or gas discharge paths

Info

Publication number: DE911636C
Application number: DEA6701D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Johannes Foerster; Dr-Ing Gustav Reinhardt; Dr Max Stoehr
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-07-09
Filing date: 1939-07-09
Publication date: 1954-05-17

Description

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.Arrangement for direct current motors, which are operated via grid-controlled steam or gas discharge paths are fed. A direct current motor is known with great demands on its controllability via grid-controlled steam or To feed gas discharge paths, in such a way that to control the armature with constant excitation a variable DC voltage by means of the grid control is fed to the discharge path. Will be a reversal of the direction of rotation of the motor required without switching over in the armature circuit, so are this requires two groups of grid-controlled vapor or gas discharge paths. However, such a reversing converter is extremely expensive because it requires the effort requires two rectifiers that are designed for the full load current of the motor. It has therefore been proposed to use the rectifier feeding the motor to regulate the grid control to constant current, d. H. the armature of the engine to feed a constant current and to its torque, its speed and its Direction of rotation via the excitation circuit. The excitation circuit is useful for this .of the motor to achieve higher control speeds also via grid-controlled Vapor or gas discharge paths, if necessary in cross connection, fed. With such a. Arrangement is advantageous that. with only one for the full Load current to be designed rectifier also # if the same controllability without Switching in the armature circuit is achieved as with the one at the beginning described Reversing converter. The disadvantage, however, is that with partial loads on the engine because of the high. Current heat losses the efficiency and because of the low modulation of the rectifier the power factor on the three-phase side are bad that Furthermore, the control speed is limited by the field inertia and that continues the overload capacity of the motor is limited by the saturation of iron.

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.According to the invention, these disadvantages are eliminated in that the setpoint of the armature current automatically depending on the excitation current or Excitation voltage and / or depending on the deviation of the engine speed from specified value is changed.

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.The invention will be explained in more detail with reference to the figures. In Fig. I, the motor i is fed with a constant current from the converter 2 in its armature circuit. The armature current is kept constant by means of the grid control of the converter 2 via the shock control device 3. The discharge paths of the shock control device 3 are controlled by a direct voltage dependent on the armature current with a grid alternating voltage that is fixed in terms of magnitude and phase position. The DC control voltage is emitted by the amplifier ¢, the input circuit of which is supplied with the difference between the setpoint value set at the voltage divider 5 and the actual value of the armature current tapped at the resistor 6. The actual value is measured by the DC converter 7, then rectified and smoothed for comparison with the setpoint value. The motor i is also fed by a converter 9 in its field winding 8. The speed control or the constant maintenance of the speed takes place automatically via the shock control device io, whose discharge paths are controlled by a DC voltage proportional to the speed deviation when the grid alternating voltage is constant in terms of phase and size. For this purpose, the speed of the motor is converted into a proportional DC voltage by a small speed dynamo ii, compared with a setpoint value, tapped and adjustable at the voltage divider 12, and compared to the grids via the amplifier 13. the discharge paths of the surge control device io supplied. To reverse the direction of rotation of the motor i, a changeover switch z ¢ is provided, which at the same time reverses the polarity of the setpoint voltage, although this is not shown. A further converter, which would then have to be connected in a cross connection with the former, can also be provided to feed the field winding in the other direction. will. These two field converters can then each be controlled jointly by the output resistance of an amplifier via a surge control device. According to the invention, from a certain load onwards, the setpoint value of the constant armature current is automatically changed as a function of the excitation current or as a function of the excitation voltage. This can be achieved, for example, in that the voltage drop across the resistor 1 5 in the field circuit or on the DTossel 1 6 via an opposing battery 17 and a dry rectifier 1 8 in the input circuit of the amplifier q. is introduced at resistor i 9. The size of the counter-connected voltage of the battery 17 then determines the load from which the automatic change in the constant armature current should begin.

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.In Fig. 2 several motors i, i ', i "are fed with a constant armature current by the same converter 2 and their field can be regulated independently of one another. It is clear that the constant armature current can then be adjusted as a function of the motor Soot, which has to apply the greatest torque. As shown in Fig. 2, the following are: Voltage drops at resistors 1 5, 15 ', 1 5 " in the excitation circuits via dry rectifiers 18, 18', 18", so that the greatest voltage drop across these resistors 1 5, 1 5 ', 1 5 "determines the nominal value of the armature current. If, as in Fig. 2, the voltage drop causing the adjustment of the armature current is only taken from an ohmic resistor, the field inertia is included in the adjustment. If, however, as in Fig. I, the voltage drop causing the adjustment is tapped at a throttle, this is not the case; because the voltage drop across the choke follows the voltage changes in the excitation circuit without inertia.

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 the event of sudden large changes in load, the speed of the engine temporarily decrease by a certain amount or in the event of sudden relief temporarily increase. An arrangement in which the adjustment of the armature current in, A. depends on this deviation of the actual speed from the target speed, shows fig.3 in which the same. Circuit elements as in Fig. I also with the the same reference numerals are provided. The output voltage of the speed amplifier 13 is connected to the grid of a repeater tube via an interposed battery 17 20 given, in the anode circuit of which the resistor i9 of the input circuit of the armature current amplifier q. lies. The size of the battery 17 this time determines the number deviation from which should occur from the adjustment of the armature current.

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.In Fig. ¢ the same arrangement is shown for several independently controlled motors. As long as the output voltages of the amplifier 13, U ', 13 "is greater than the battery voltage 17, flows in the Zwiscbenverstärkerröhre 2o no current. Thus, it is only displaced the armature current if. The speed is deviated by a certain amount, and that determines the armature current -Adjustment of the motor that has the greatest deviation of the speed from the setpoint. The other motors, for which the armature current is also adjusted, change their excitation automatically in the corresponding sense In the area of greater excitation current strength due to the increasing steepness of the tube (it works in the lower bend) there is a significantly higher armature current adjustment per excitation current change, so that the greater statics of the controller in this area is compensated.

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.The arrangements shown show from a specific area from a continuous adjustment of the setpoint of the armature current. In many cases it will however, an unsteady, step-by-step adjustment is sufficient. This could be done through .an ammeter provided in the excitation circuit with appropriate contacts or can also be achieved through appropriate relays.

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.The advantages of the arrangements according to the invention are that the efficiency and the power factor, even with partial loads on the motor, are satisfactory can be kept that the control, especially in the arrangement according to Fig. 3, largely without inertia and that the overloads continue from now on Armature circuit of the motor added. and accordingly the type output of the constant current motor does not need to be increased compared to the previous constant voltage motor.

Claims

PATENT CLAIM: Arrangement for DC motors which are fed with a constant current in the armature circuit via grid-controlled steam or gas discharge paths and which are only regulated in the field circuit, which is preferably also fed via grid-controlled steam or gas discharge paths, characterized in that the setpoint the armature current is automatically changed as a function of the excitation current or excitation voltage and / or as a function of the deviation of the speed of the motor from the specified value.