CH294859A - Einrichtung zur Steuerung eines Umkehrantriebes über Dampfentladungsstromrichter in Eingefäss-Schaltung. - Google Patents

Description

  Einrichtung     zur    Steuerung eines     Umkebrantriebes    über     Dampfentladungsstromrichter     in     Eingefäss-Schaltung.       Umkehrantriebe mit Gleichstrommotoren,  die über     Stromriehter    mit     Dampfentladungs-          strecken    gespeist und deren Drehzahl mit  Hilfe der Gittersteuerung verändert wird,  können bekanntlich nach folgenden drei  grundsätzlichen Verfahren aufgebaut sein       cc)    In Zweigefäss     (Krenz)-Schalt:

  ung    ist  eine Umkehr von Strom und Spannung     möfg-          lich,    so dass sowohl eine     Energierüeklieferung     im     Bremsbetrieb    als auch eine     Drehrichtungs-          umkehr    bei gleicher     Erreger-Feldriehtung    er  folgen kann.  



  b) In     Eingefäss-Schaltung    kann Umkehr  betrieb durch Feldumkehr bei entsprechen  der Regelung der     Stromrichterspannung    in  Gleich- und     Wechselrichteraussteuerung    er  folgen.  



  c) In     Eingefäss-Schaltung    ist ausserdem  Umkehrbetrieb bei gleicher Feldrichtung  durch     Ankerumsehaltung    mit Hilfe eines Pol  wenders möglich.  



  Die erste Ausführung ist wegen der dop  pelten     Gefässbestiiekung    wirtschaftlich be  nachteiligt. Die zweite Ausführung ist wegen  der relativ grossen Feldträgheit nur begrenzt       anwendbar.        Dageä@en    kann die dritte Ausfüh  rung bei entsprechender Auslegung der Steue  rung allen Anforderungen gerecht. werden.  Die wesentlichen Schwierigkeiten liegen hier  in der zeitlich richtigen Betätigung des Pol  wenders.

   Eine völlige Automatisierung ist  in den meisten Fällen unbedingt erforderlich,    weil sich der     Reversierprozess,    zum Beispiel  bei Walzwerken, in wenigen Sekunden ab  spielen muss und der     bedienende    Maschinist  möglichst nur einen Steuerhebel (Knüppel)  zur Einstellung der Drehzahlhöhe und Dreh  richtung betätigen soll.  



  Die bisher bekanntgewordenen Steuerver  fahren haben neben dem Nachteil des grossen  Aufwandes an     Steuerelementen    noch keine  völlig befriedigende Lösung für eine eindeu  tige     Umsc'aaltung    des Ankerkreises gebracht.  Es wurden vornehmlich steuertechnische  Prinzipien angewendet. Demgegenüber wird  bei der vorliegenden Erfindung das Prinzip  der     Regelung    angewendet.

   Bei der mit einem  Regler für     Gleichrichterbetrieb    und mit einem  von Hand einstellbaren     Sollwertgeber    und  mit Strombegrenzung versehenen Einrichtung  dient erfindungsgemäss die Regelabweichung  dieses Reglers (Differenz von Soll- und Ist  wert) zur stetigen elektrischen Verstellung  der     Gleichrichtersteuerung    des Stromrichters  von     Gleichriehterbetrieb    auf Wechselrichter  betrieb, und die Umschaltung des Polwenders  im Ankerkreis erfolgt. immer dann, wenn die  Drehzahlverstellung des Motors einer Soll  wertv     erstellung    nicht folgt.  



       Stimmt    die im Ankererforderliche Strom  richtung bei einer Verstellung des Drehzahl  sollwertes von Hand mit der im Gefäss     mög-          liehen    überein, so folgt die Drehzahl dem  vorgegebenen     '\Vert    praktisch sofort. Wird      dagegen der Sollwert im Sinne einer Vermin  derung der Drehzahl verstellt, wobei eine       Abbremsung    durch     Energierücklieferung    er  forderlich ist, so muss der Ankerkreis vorher  umgeschaltet und der Gleichrichter in     Wecb-          selrichterbetrieb        umgesteuert    werden, damit.

    eine Beschleunigung in dem gewünschten  Sinne     (Bremseng)    erfolgen kann. Die Tat  sache, dass der     Drehzahl-Istwert    dem Soll  wert im Falle einer Verminderung des letz  teren nicht folgt, ist ein eindeutiges Krite  rium für eine erforderliche Ankerumschal  tung. In diesem Falle läuft der Regler in  eine bestimmte Endstellung, wodurch die Er  fassung dieses Kriteriums relativ einfach und  völlig eindeutig ist.  



  In     Fig.1    bis 3 ist ein Ausführungsbei  beispiel der Erfindung schematisch darge  stellt, und zwar zeigt     Fig.1    die Gesamtschal  tung. Die     Fig.    2 und 3 zeigen betriebsmässige  Abänderungen der Schaltung.  



  In     Fig.1    werden für die Regelung eine       bzw.    mehrere Elektronenröhren verwendet.  Der Motor 1 wird von dem gittergesteuerten       Stromriehter    2 über den Polwender 3 ge  speist. Zwecks Einsparung einer besonderen       Drehzahlmesseinrichtung    erfolgt die Regelung  in der Weise, dass die Ankerspannung mit der  des von Hand einstellbaren, in Form eines       Spannungsteilers    ausgebildeten     Sollwertgebers     4 verglichen wird. Der     Sollwertgeber    liegt an  einer Gleichspannung 5, die er Anoden  wechselspannung proportional ist und daher  ohne Stabilisierung dem allgemeinen Netz ent  nommen wird.

   Er ist, mit einem festen Mittel  abgriff zwecks Umkehr der Spannungsrich  tung für Links- und Rechtslauf versehen.  Die Differenz aus Soll- und     Istspannung     wird über die Widerstände 6 und 7 auf das  Gitter der Elektronenröhre 8, die über die       Steuerung    9 die Gitter des Stromrichters 2  in der Weise beeinflusst, dass bei einer Ver  minderung ihres Anodenstromes     i,    durch Ver  grösserung ihrer negativen Gitterspannung die  Gleichspannung des Stromrichters 2 ebenfalls  vermindert wird und eine Umsteuerung in       Wechselrichterbetrieb    erfolgt. Dem Strom     i,     der Röhre 8 ist also eine eindeutige Strom-         richterspannung    zugeordnet.

   Bei     i,.    = Null  ergibt sich die maximalmögliche     Wechselrich-          tergegenspannung.    Der     Stellbereich    der Git  tersteuerung 9 muss daher genügend gross  - etwa 150     elektrische    Grade - sein.  



  Die Umschaltung des Polwenders 3     rnuss     immer im stromlosen     Zustand    erfolgen. Dies  ist. dann gewährleistet, wann der     Stromrich-          ter    genügend weit in     Weebselriehterbetrieb          umgesteuert    ist, und erfolgt daher     dureh    das  gepolte     Unterstronirelais    10, dessen Wicklung       a.    an der     Gleichspannung    11 liegt und den  Relaisanker auf den     7,-Kontakt    legt,     wenn     der Strom     iv.    in der Wicklung bz einen be  stimmten Minimalwert unterschreitet.

   Es wird  dann das endlose     Schrittsehaltwerk    12 uni  eine Stufe weitergeschaltet,     Glas    auch durch       Relaiskippanordnung    ersetzt werden kann und  den Polwender 3 in die Stellung     ai    oder     bi     umschaltet. Damit erfolgt. also jedesmal, wenn  der Strom     i,.    den kritischen Minimalwert.  unterschreitet, eine Ankerumschaltung, und  zwar entweder von     Gleichrichterbetrieb    in       Weehselrichterbetrieb    oder umgekehrt.  



  Als     zusätzliehe    Sicherheit kann in     deni          Röhrenstromkreis        noeh    ein Kontakt 13 vor  gesehen werden, der bei jeder Betätigung des  Polwenders 3     kurzzeitig    öffnet, wodurch die       Wechselrichterumsteuerung        erzwungen    wird.

    Um den     Reversiervorgang    bzw. eine Dreh  zahländerung in kürzester Zeit ohne Über  schreitung des höchstzulässigen Anker- und  Gefässstromes vornehmen     zu    können, ist eine  Strombegrenzung vorgesehen, die aus dein  Gleichstromwandler 14 (bzw. auch einem       Wechselstromwandler        primärseits    des Strom  richtertransformators),     Trockengleichrichter     15, Widerstand 16, Ventil 17 und der Strom  sollwertspannung     7.8    (identisch mit der Hilfs  gleichspannung 11) besteht.

       Überschreitet    die  dem Ankerstrom proportionale Spannung über  Widerstand 16 den Wert der Spannung 18,  so greift die     Begrenzung    im Sinne einer Ver  minderung der     Stromrichterspannung    ein.  Damit kann der Maschinist den     Drehzahl-          Sollwertgeber    4 ganz beliebig schnell ver  stellen, ohne den Stromrichter bzw. den Mo  tor zu überlasten. Es ergeben sich dann opti-      male Verhältnisse für die     Beschleunigung    und  damit kürzeste     Reversierzeiten.     



  Um das Relais 10 bei kleinstem     Strom        i,.     umzuschalten und seine Wicklung     b.2    gegen       thermische    Überlastung zu schützen, ist der  Trockengleichrichter 19 an den Abgriff des  Widerstandes 20 gelegt. Hiermit erfolgt eine  Begrenzung des     Spannungsabfalles    über die  ser Wicklung     b2.     



       LTrn    die     Wirkungsweise    näher zu erläu  tern, sollen einige Beispiele von Drehzahl  sollwertveränderun gen behandelt     werden     Befindet sich beispielsweise bei Stillstand  nach Linkslauf     (Stromriehterspannung    Null)  der Polumschalter 3 in der dargestellten Stel  lung     a1    und der Abgriff des     Sollwertgebers        -1-          in    Nullstellung, so hat     i,    einen Wert, der der       Stromrieht,erspannung    Null entspricht und  etwas unterhalb des halben     lIaximalwertes     liegt.

   Wird nun der     Sollwerthebel        4-    aus sei  ner bisherigen Stellung in Richtung positiver       Sollspannungswerte    verschoben, so ergibt sieh  im Gitterkreis der Röhre 8 ein negativer Po  tentialüberschuss. Der Strom     i,.    wird Null,  und es erfolgt eine Umschaltung des Pol  wenders 3. Gleichzeitig mit dem Umpolen  der elektrischen Maschine wird auch die Dif  ferenzspannung zwischen Soll- und     Istwert     umgepolt, denn vor dem Umpolen lag das  eine Ende des Ankers über einen     a-Kontakt     an Kathode und nach dem     Unipolen    über  einen     b-Kontakt    an Gitter.

   Jetzt steigt     i,     bzw. die     Stromrichterspannung    an. Der Mo  tor wird mit einem Strom, dessen Höhe durch  den eingestellten     Begrenzungsstromwert    18  bestimmt ist, in der gewünschten Richtung       (Rechtslauf)    positiv beschleunigt, bis schliess  lich die     Drehzahlsollwertspannung    durch die  Motorklemmenspannung aufgehoben wird und  keine weitere Beschleunigung erfolgt. Wird  nun zum Zwecke einer     Drehrichtungsumkehr     bzw.

   Verminderung der Drehzahl der Steuer  knüppel 4 in entgegengesetzter Richtung be  wegt., so wird zunächst, da sich der Polwender  noch in der Stellung     br    befindet, das Regel  rohr 8 wieder gesperrt und hierdurch eine  Umschaltung verursacht. Es ergibt sich dann    ein Schaltzustand, wie er vereinfacht in     Fig.        \_'     dargestellt ist. Der Stromrichter ist als Wech  selrichter ausgesteuert und bremst den     31lotor     mit dem Begrenzungsstrom JA ab.

   Sobald die       Istspannung        Z';    kleiner wird als die Sollspan  nung     1'0,    wird     iv    vermindert,     bis    schliesslich  wieder eine Umschaltung für neuen Gleich  richterbetrieb     erfolgt.    und der Motor auf der  Solldrehzahl gehalten wird. Ist. der Hebel  über den Nullpunkt hinaus in Richtung nega  tiver     Sollspannungswerte    gebracht worden, so  erfolgt     keine    Umschaltung. Der     Stromrichter     geht allmählich aus der Wechsel- in die     Gleich-          richteraussteuerung    über, wodurch sieh die  Drehrichtung umkehrt.

   Wird aus dieser Lage  in entgegengesetzter Richtung umgesteuert,  so ergibt. sieh in gleicher Weise die Umschalt  bedingung. Es besteht dann nach erfolgter  Umschaltung der     Schaltzustand'gemäss        Fig.    3,  wobei wiederum eine     Abbremsung    erfolgt..  



  Beim erstmaligen Anfahren bzw. durch  ungewöhnliche     Bewegungen    des Steuerhebels  kann der Fall eintreten, dass sich der Strom  richter bereits in voller     -#Veehselrichteraus-          steuerung    befindet und eine weitere Verstel  lung des Steuerhebels im Sinne einer Ver  grösserung der negativen     Gitterspannung    der  Röhre 8 erfolgt. Dann bleibt die Motordreh  zahl auf Null und     folgt    der Hebelverstellung  erst, nachdem kurzzeitig die Nullstellung  durchschritten und somit eine Umschaltung  bewirkt wurde.

   Eine zusätzliche Taste zur  Betätigung des Schaltwerkes vorzusehen, hat  keine praktische Bedeutung, da die Steuer  hebelbewegung durch Null hindurch in der  gleichen kurzen Zeit erfolgen kann wie das  Drücken einer Taste.  



  Erfolgt die Verschiebung der Gitter  impulse in der Steuerung 9 durch     Vormagneti-          sierung    von Drosseln, so kann die Umsteue  rung in     Wechselrichterbetrieb    bei Sperrung  der Röhre 8 relativ schnell erfolgen und in  der andern Richtung durch entsprechende  Wahl der Höhe der Spannung 11 verzögert  werden. Durch Einführung dieser gerich  teten Zeitkonstante im ungefähren Verhältnis  1:10 vermindert. sich die Wechselrichter  gegenspannung nach     Umschaltung        dies    Pol-           wenders    3 nicht schlagartig, wodurch Über  stromspitzen, vermieden werden.  



  Es muss ferner noch darauf hingewiesen  werden, dass die Verwendung Ankerklemmen  spannung für den Drehzahlvergleich aus  Gründen der Stabilisierung günstig ist, da  infolge des     Spannungsabfalles    am Anker  widerstand eine gewisse Rückführung erfolgt  und Überregelungen leichter vermieden wer  den können.  



  Soll eine zusätzliche Erhöhung der Dreh  zahl bei maximaler     Stromrichterspannung     durch Feldschwächung erfolgen, so ist das  bei der beschriebenen Anordnung in ein  facher Weise möglich. Eine Feldschwächung  durch     Einschalten    eines Widerstandes in den  Erregerkreis bzw. durch     Erregerspannungs-          v        erminderung    erfolgt dann, wenn der Steuer  hebel über die Endstellung des     Potentiometers     4 hinaus bewegt wird, ohne dass eine weitere  Erhöhung der     Sollwertspannung    eintritt, was  bei Verwendung eines     Kollektorpotentiometers     ohne weiteres möglich ist.

   Wird dann der  Steuerhebel zwecks Verminderung der Dreh  zahl verstellt, tritt ebenfalls eine Sperrung  des Rohres 8 und somit eine Umschaltung des  Polwenders ein, weil hierdurch zunächst eine  Erhöhung der Ankerklemmenspannung er  folgt. Dass der Feldstrom nicht schneller an  steigt, als die Drehzahl bei dem     Begrenzungs-          ankerstrom    abfällt, muss durch entsprechende  Massnahmen gewährleistet sein.  



  Die beschriebene Einrichtung arbeitet auch  in erforderlichem Bremsbetrieb bei Förder  maschinen, die durch die Förderlast beschleu  nigt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Steuerung eines Umkehr antriebes über Dampfentladungsstromrichter in Eingefäss-Schaltung mit Ankerumschaltung, bei dem für Gleichrichterbet.rieb ein Regler mit einem von Hand einstellbaren Sollwert und mit Strombegrenzung vorgesehen ist, da durch gekennzeichnet, dass die Regelabwei chung dieses Reglers (Differenz von Soll und Istwert) zur stetigen elektrischen Ver stellung der Stromrichterspannung dient und die Umschaltung des Polwenders im Anker kreis immer dann erfolgt,

   wenn die Dreh zahl des Motors einer Sollwertverstellung nicht folgt. UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des Umschaltkriteriums in einem der Stromkreise der Regelröhre ein Relais liegt, das bei Ab weichung von einem bestimmten Stromwert schaltet. 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais über ein Schrittsehaltwerk bei Erreichen des Stromkriteriums eine Umschal tung des Polwenders im Ankerkreis bewirkt. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Messwicklung des Relais mit Hilfe eines Ventils in Reihe mit. einer Schwellwertspannung gegen Überlastung ge schützt und somit eine grosse Ansprechemp- findliehkeit erreicht wird. 4. Einrichtung nach Patentansprueh und Unteransprüchen 1 bis 3, dadureh gekenn zeichnet, dass zur Einsparung einer Drch- zahlrnesseinrichtung die Klemmenspannung des Motorankers mit der Drehzahlsollwert- spannung verglichen wird. 5.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass bei jeder Umschaltung des Pol wenders eine zwangsweise Umsteuerung des Stromrichters von der einen Energierichtung in die andere erfolgt, um ein Schalten des Polwenders im stromlosen Zustand ztt ge währleisten. 6.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, :dadurch gekenn zeichnet, dass in dem Steuerkreis der Gitter steuerung Schaltmittel vorgesehen sind, die eine gerichtete Zeitkonstante der Strom richterumsteuerung in Wechselrichterbetrieb schnell und zurück in Gleichrichterbetrieb langsam erfolgt, um Stromspitzen im Anker kreis zu vermeiden. 7.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn- zeiehnet, dass eine Strombegrenzung in der \'eise erfolgt, dass der Laststrom auf der Gleich- oder Wechselstromseite, mit Wand lern gemessen, mit einem Sollwert verglichen wird, über ein Ventil auf den Regler einwirkt und somit die Stromrichterspannung zum Zweck der Stromkonstanz verändert. B.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet., dass als Gittersteuerung eine solche verwendet wird, die auf elektromagnetische Weise eine Impulsverschiebung von etwa 150 elektrischen Graden ermöglicht.