DE2251119C3 - Schaltungsanordnung zum raschen Umschalten einer elektrischen Gleichstrom-Reihenschlußmaschine von Motorbetrieb auf Generatorbetrieb - Google Patents
Schaltungsanordnung zum raschen Umschalten einer elektrischen Gleichstrom-Reihenschlußmaschine von Motorbetrieb auf GeneratorbetriebInfo
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- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum raschen Umschalten einer elektrischen Gleichstrom-Reihenschlußmaschine
von Motorbetrieb auf Generatorbetrieb unter Beibehaltung der Stromrichtung in der Feldwicklung und unter Benutzung eines
im Fahrstromkrei- in Reihe zur Feldwicklung liegenden
Fahrschalters, eines im Bremsstromkreis in Reihe zur Feldwicklung liegenden Bremsschalters und eines
im Fahr- und Bremsstromkreis liegenden Thyristorschalters zur Steuerung des Stromes in der Feldwicklung,
die mit einem Verbindungspunkt des Bremsschalters und eines Diodenzweiges mit zwei in Reihe
von diesem Verbindungspunkt aus gesehen jeweils im gleichen Sinn geschalteten Dioden verbunden ist.
Aus der DE-OS 2115998 ist eine Schaltungsanordnung
dieser Art bekannt, bei der im Bremsbetrieb die Maschine als Nebenschlußgenerator mit Selbsterregung
arbeitet. Dabei wird keine Energie in das Stromnetz zurückgeliefert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung dieser Art so auszubilden, daß sie die rasche
Nutzbremsung von elektrischen Reihenschlußmaschinen unter Beibehaltung der Reihenschlußerregung
gestattet.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst, die gemäß
der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Feldwicklung der Maschine in Reihe mit einer Glät-
225t 119
tungsdrossel zwischen einem weiteren Verbindungspunkt des den Hauptthyristor eines Zerhackers bildenden
Thyristorschalters und einer antiparallel zu ihm geschalteten Entladediode und dem Verbindungspunkt
des Diodenzweiges und eines Thyristorzweiges mit zwei in Reihe geschalteten und den Fahrbzw,
den Bremsschalter bildenden Thyristoren liegt, wobei die beiden Thyristoren von dem Verbindungspunkt aus gesehen ebenfalls jeweils im gleichen Sinn
geschaltet sind und wobei die zum Verbindungspunkt
entgegengesetzten Enden des Diodenzweiges und des Thyristorzweiges mit dem mit dem Hauptthyristor
verbundenen Pol der Stromquelle bzw. mit dem mit der Entladediode verbundenen Pol der Stromquelle
verbunden sind, daß der Anker der Maschine mit dem Mittelpunkt des Diodenzweiges und mit dem Mittelpunkt
des Thyristorzweiges verbunden ist, daß die unmittelbar mit der Stromquelle verbundene Diode des
Diodenzweiges und der unmittelbar mit der Stromquelle verbundene Thyristor des Thyristorzweiges zur
Potentialfestlegung jeweils durch einen hochohmigen Widerstand überbrückt sind, daß die Entladediode
und der Hauptthyristor zur Festlegung des Potentials ihres Verbindungspunktes gegenüber der Stromquelle
jeweils durch einen hochohmigen Widerstand überbrückt sind, daß eine erste Steuerschaltung zur Sperrung
des Hauptthyristors und zur gleichzeitigen Potentialabtastung mit dem mit der Entladediode
verbundenen Pol der Stromquelle, mit dem Mittelpunkt des Thyristorzweiges und mit dem Verbindungspunkt
der Glättungsdrossel und der Feldwicklung verbunden ist, daß eine zweite Steuerschaltung
mit den Steuerelektroden der beiden Thyristoren des Thyristorzweiges und mit der ersten Steuerschaltung
verbunden ist zur gleichzeitigen Zündung des Hauptthyristors und des unmittelbar mit der Feldwicklung
verbundenen Thyristors und Sperrung des anderen Thyristors bei Umschaltung von Motorbetrieb auf
Generatorbetrieb, oder zur Zündung des unmittelbar mit der Entladediode verbundenen Thyristors und
Sperrung de.. anderen Thyristors bei Umschaltung von Generatorbetrieb auf Motorbetrieb, wenn die Potentialabtastung
ein höheres Potential an dem Mittelpunkt des Thyristorzweiges als an dem Verbindungspunkt der Glättungsdrossel und der Feldwicklung bei
mit dem Pluspol der Stromquelle verbundenem Hauptthyristor oder ein niedrigeren Potential bei mit
dem Minuspol der Stromquelle verbundenem Hauptthyristor ergibt.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird bei der Nutzbremsung Energie in das Netz zurückgeliefert.
Der Zerhacker arbeilet in Parallelschaltung als sprnnungserhöhende Vorrichtung. Dies ist für
den Nutzbremsbetrieb besonders vorteilhaft. Vorteilhaft ist ferner die Verwendungeines Reihenschlußgenerators
mit Nutzbremsbetrieb kombiniert mit der Anwendung eines Thyristorschalters, weil es dadurch
ermöglicht wird, das Bremsmoment selbst bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten beizubehalten; diese
Geschwindigkeiten können sehr nahe der Geschwindigkeit
Null sein, weil der Thyristorschalter gestattet, an den Anschlüssen des Reihenschlußgenefätöfs
praktisch einen Kurzschluß herzustellen.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für zwei gleiche Gleichstrom-Reihenschlußmaschinen
verfügt jede Maschine über einen Diodenzweig und einen Thyristorzweig, deren zu den weiterer Verbindungspunkten entge
gengesetzte Enden ebenfalls mit dem einen bzw. mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden sind,
während ihre weiteren Verbindungspuukte mit dein Verbindungspunkt der Glättungsdrossel über die
Feldwicklung der einen Maschine bzw. über die Feldwicklung der anderen Maschine verbunden sind; dabei
ist der Anker einer Maschine mit dem Mittelpunkt des dieser Maschine zugeordneten Diodenzweiges
und mit dem Mittelpunkt des der anderen Maschine zugeordneten Thyristorzweiges verbunden, die erste
Steuerschaltung ist zur Potentialabtastung mit den Mittelpunkten der Thyristorzweige der beiden Maschinenverbunden,
und die zweite Steuerschaltung ist jeweils mit den Steuerelektroden der Thyristoren jedes
Thyristorzweiges verbunden.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 das Schaltbild einer einfachen Ausfuhrungsform
der Schaltungsanordnung,
Fig. 2 eine Ausfuhrungsform t4"' Schaltungsanordnung,
die für zwei gleiche Gleichstrom-Reihenschlußmaschinen
vorgesehen ist.
In F i g. 1 ist der Zerhacker H in vereinfachter Form
innerhalb eines gestrichelten Rahmens durch boinen
Hauptthyristor T, seine Entladediode D und seine Glättungsdrossel L dargestellt. Die Gleichstromquelle
des Zerhackers H ist durch ihre Klemmen + und — dargestellt. Die Diode D und der Thyristor T
sind durch hochohmige Widerstände S bzw. R überbrückt, welche das Potential ihrer mit L verbundenen
Kathoden gegenüber den Klemmen + und — der Stromquelle festlegen.
Die Feldwicklung A der Gleichstrommaschine AfG
verbindet die Glättungsdrossel L mit dem gemeinsamen Punkt U von zwei Gleichrichterzweigen mit
Halbleitern, von denen der eine durch zwei in Reihe geschaltete Thyristoren E und F gebildet wird, wobei
die Anoden der Halbleiter C und E mit dem Punkt U verbunden sind.
Die Kathode des Thyristors F ist mit dem negativen Pol und die Kathode der Diode B mit dem positiven
Pol der Stromquelle verbunden. Der Anker der Maschine MG ist zwischen die Kathode des Thyristors E
und die Kathode der Diode C geschaltet, 1 h. zwischen die Punkte V und X. Die Diode B und der Thyristor
F werden durch hochohmige Widerstände /V bzw. P überbrückt, wodurch die Potentiale der
Punkte X und V festgelegt werden, wenn die Thyristoren E und F gesperrt sind. Der Wert dieser Widerstände
P und Λ' wird so gewählt, daß das Potential des Punkts V größer als das Potential des Punkts J,
d. h. als die Verbindung zwischen L und A, ist, wenn
die Thyristoren T, E, F gesperrt sind. Diese Bedingung muß nämlich erfüllt sein, wenn eine Umsteuerung
des Arbeitssinnes der Maschine vorgenommen werden soll. Eine derartige Umsteuerung wird dann
mit Hifle von zwei Steuerlogiken Af1 und Af2 gesteuert.
Die erste Steuerlogik Af .steuert die Sperrung des Thyristors T und «nißt die Potentialdifferenzen zwischen
den Punkten J und K einerseits und den Punkten V und K andererseits, wobei K der negativen
Klemme der Stromquelle entspricht. Die zweite Steuerlogik Ai2 löst die Zündung der Thyristoren E und
T beim Übergang auf den Generatorbetrieb oder die Zündung der Thyriftoren Fund T beim Übergang auf
den Motorbetrieb aus, sie nimmt jedoch diese Zündungen nur vor, wenn Af1 dies zuläßt, d. h. wenn die
obige Bedingung für die Potentiale durch M, geprüft
wurde.
Es sei z. B. angenommen, daß Motorbetrieb besteht und daß auf Generatorbetrieb übergegangen werden
soll. Af. sperrt dann den Thyristor T des Zerhackers,
wodurch der Thyristor F gesperrt wird, welcher mit natürlicher Löschung arbeitet, und Af1 mißt gleichzeitig
die obigen Potentialdifferenzen. Sobald das Potential von J kleiner als das von V wird, gibt Af. die
Umsteuerung frei, und M1 löst sofort die Zündung
des Thyristors E und Af1 die Zündung des Thyristors
T aus. Hierauf nimmt der Zerhacker H wieder seine normale Arbeitsweise auf, Diode C und Thyristor
F sind nicht mehr stromführend, und die Maschine MG kann Strom in die Stromquelle oder einen
anstelle der Stromquelle geschalteten Widerstand liefern.
Es sei nun angenommen, daß Generatorbetrieb besteht, und daß auf Motorbetrieb übergegangen werden
soll. Af1 sperrt den Thyristor T des Zerhackers,
wodurch der Thyristor E infolge des Fehlens eines Stroms gesperrt wird, und M1 mißt gleichzeitig die
obigen Potentialdifferenzen. Sobald das Potential von 7 kleiner als das von V wird, läßt Af. die Umsteuerung
zu, worauf M1 die Zündung der Thyristoren F und
T auslöst. Hierauf nimmt der Zerhacker H wieder seine normale Arbeitsweise auf, und Diode B und
Thyristor E führen keinen Strom mehr.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung mit zwei Maschinen MG1 und AfGj. Man findet hier die gleichen Elemente
wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen wieder, die Elemente B, N, X, C, t/, E1 V, F, P sind
jedoch mit dem Index , oder, versehen, je nachdem,
ob sie sich auf die erste oder die zweite Maschine beziehen, und diese Elemente sind in der gleichen Weise
wie in Fig. 1, jedoch gemäß zwei parallelen Stromkreisen, an die Klemmen der Stromquelle angeschlossen.
Um jedoch einen Ausgleich zwischen den beiden Maschinen herzustellen, ist der Anker der ersten Maschine
zwischen Xx und V1 und der Anker der zweiten
Maschine zwischen X1 und Vx geschaltet. Ferner ist
die Feldwicklung Ax der ersten Maschine zwischen
J und LJx und die Feldwicklung A1 der zweiten Maschine
zwischen J und U1 geschaltet.
Schließlich sind die Steuerlogiken Ai1 und M1 durch
die Logiken Af, bzw. Ai4 ersetzt, welche sich von den
ersteren etwas dadurch unterscheiden, daß Af3 die Potentialdifferenzen
zwischen den Punkten Vx, V1, und
K anstatt zwischen V und K mißt, und daß Af4 die
Steuerelektroden der Thyristoren E1, E1, Fx, F; anstatt
von E und /· betätigt, bie Logiken M1 una Ai4
wirken gleichzeitig auf die beiden parallelgeschalteten Stromkreise, während die Logiken Af1 und Af, in dem
Fall der Fig. 1 nur einen einzigen Stromkreis betätigten. Die für eine Maschine beschriebene Arbeitsweise
bleibt für den Fall von zwei Maschinen gültig, wenn die Bezugszeichen ohne Index durch die Bezugszeichen
mit dem entsprechenden Index , oder 2 ersetzt
werden.
Lne erläuterte Schaltungsanordnung ist insbesondere
für Antriebe von Triebfahrzeugen verwendbar, insbesondere solche mit automatischer Steuerung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung zum raschen Umschalten einer elektrischen Gleichstrom-Reihenschlußmaschine
von Motorbetrieb auf Generatorbetrieb unter Beibehaltung der Stromrichtung in
der Feldwicklung und unter Benutzung eines im Fahrstromkreis in Reihe zur Feldwicklung liegende»
Fahrschalters, eines im Bremsstromkreis in Reihe zur Feldwicklung liegenden Bremsschalters
und eines im Fahr- und Bremsstromkreis liegenden Thyristorschalters zur Steuerung des Stroms
in der Feldwicklung, die mit einem Verbindungspunkt des Bremsschalters und eines Diodenzweiges
mit zwei in Reihe und von diesem Verbindungspunkt aus gesehen jeweils im gleichen Sinn
geschalteten Dioden verbunden ist, d ad urch ge kennzeichnet,
daß die Feldwicklung (A) der Maschine (MG) in Reihe mit einer Glättungsdrossel
(L; zwischen einem weiteren Verbindungspunkt des den Hauptthyristor (7) eines Zerhackers
(H) bildenden Thyristorschalters und einer antiparallel zu ihm geschalteten Entladediode
(D) und dem Verbindungspunkt (U) des Diodenzweiges (B, C) und eines Thyristorzweiges
mit zwei in Reihe geschaltetes, und den Fahr- bzw. den Bremsschaiter bildenden Thyristor (F, E)
legt, wobei die beiden Thyristoren (F, E) von dem
Verbindungspunkt (U) aus gesehen ebenfalls jeweils im gleichen Sinn geschaltet sind und wobei
die zu dem Verbindungspunkt (U) entgegengesetzten Enden des DvxienzY *iges (B, C) und des
Thvristorzweiges mit dem mit dem Hauptthyristor (T) verbundenen Pol der Str -nquelle bzw. mit
dem mit der Entladediode (D) verbundenen Pol der Stromquelle verbunden sind, daß der Anker
der Maschine (MG) mit dem Mittelpunkt (X) des Diodenzweiges und mit dem Mittelpunkt (V) des
Thyristorzweiges verbunden ist, daß die unmittelbar mit der Stromquelle verbundene Diode (B)
des Diodenzweiges und der unmittelbar mit der Stromquelle verbundene Thyristor (F) des Thyri
■torzweiges zur Potentialfestlegung jeweils durch einen hochohmigen Widerstand (N bzw. P) überbrückt
sind, daß die Entladediode (D) und der
Hauptthyristor (T) zur Festlegung des Potentials firers Verbindungspunktes gegenüber der Stromquelle
jeweils durch einen hochohmigen Widerstand (S bzw. R) überbrückt sind, daß eine erste
Steuerschaltung f M1) zur Sperrung des Hauptthyristors
(71 und zur gleichzeitigen Potentialabtattung mit dem mit der Entladeaiode (D) verbundenen
Pol (K) der Stromquelle, mit dem Mittelpunkt (K) des Thyristorzweiges und mit
dem verbindungspunkt (J) der Glättungsdrossel (/.) und der Feldwicklung (A) verbunden ist. daß
«ine zweite Steuerschaltung (Af2) mit den Steuerelektroden
der beiden Thyristoren (E, F) des Thyristorzweige·
und mit der ersten Steuerschaltung (Af1) verbunden ist zur gleichzeitigen Zündung
des Hauptthyristors (T) und des unmittelbar mit der Feldwicklung (A) verbundenen Thyristors (E)
und Sperrung des anderen Thyristors (F) bei Umschaltung von Motorbetrieb auf Generatorbetrieb,
oder zur Zündung des unmittelbar mit der Entladediode (D) verbundenen Thyristors (F) und
Sperrung des anderen Thyristors (E) bei Um-
schaltung von Generatorbetrieb auf Motorbetrieb, wenn die Potentialabtastung ein höheres Potential
an dem Mittelpunkt (V) des Tbyristorzweiges als an dem Verbindungspunkt (J) der Glättungsdrossel
(L) und der Feldwicklung (Λ) bei mit dem
Pluspol der Stromquelle verbundenen Hauptthyristor (T) oder ein niedrigeres Potential bei mit
dem Minuspol der Stromquelle verbundenen Hauptthyristor (71) ergibt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, für zwei gleiche Gleichstrom-Reihenschlußmaschinen,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Maschine (AiG,; AiG1) einen Diodenzweig (B1, C.; B2, C2)
und einen Tnyristonweig (E1, F1; E2, F2) hat, deren
zu den weiteren Verbindungspunkten (U1, U2)
entgegengesetzte Enden ebenfalls mit dem einen bzw. mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden
sind, während ihre weiteren Verbindungspunkte (U1, ΙΛ) mit dem Verbindungspunkt (J)
der Glättungsdrossel (L) über die Feldwicklung (A1) der einen Maschine (AiG1) bzw. über die
feidwickung (A2) der anderen Maschine (MG2)
verbunden sind, daß der Anker einer Maschine (AfG1) mit dem Mittelpunkt (Χχ) des dieser Maschine
zugeordneten Diodenzweiges und mit dem Mittelpunkt (V2) des der anderen Maschine
(MG1) zugeordneten Thyristorzweiges verbunden
ist, daß die erste Steuerschaltung (Af3) zur Potentialabtastung
mit den Mittelpunkten (V1, V2) der
Thyristorzweige der beiden Maschinen verbunden ist und daß dk zweite Steuerschaltung (Af4) jeweils
mit den Steuerelektroden der Thyristoren (E1, Fx ; E2, F1) jedes Thyristorzweiges verbunden
ist.
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