DE649124C - Anordnung zur Umformung von Wechselstrom in solchen beliebiger Phasenzahl und veraenderlicher Frequenz, insbesondere zur Speisung von Wechselstrommotoren - Google Patents

Description

Es sind bisher bereits zahlreiche mit elektrischen Entladungsstrecken arbeitende Umformungseinrichtungen zur Leistungsübertragung von einem speisenden Wechselstromnetz zu einem von diesem unabhängigen Wechselstrombelastungskreis bekanntgeworden. Der Belastungskreis ist bei derartigen Anordnungen mit anderen Worten asynchron in bezug auf den speisenden Wechselstromkreis. In vielen bekannten derartigen Frequenzumformungseinrichtungen dienen mehrere Entladungsstrecken oder Gruppen von Entladungsstrecken zur Verbindung der einzelnen Phasen· des speisenden Kreises mit jeder Phase des Belastungskreises; dabei werden die Entladungsstrecken in einer vorbestimmten Reihenfolge vermittels eines mechanischen Verteilers, der mit einer der im Belastungskreis gewünschten Frequenz entsprechenden Geschwindigkeit angetrieben wird, leitend gemacht, derart, daß eine Stromzufuhr in die betreffende Phase des Belastungskreises stattfindet. Falls der Belastungskreis einen Wechselstrommotor enthält, wird der Verteiler vorteilhaft durch diesen Motor angetrieben. Es ergab sich, daß ein derartiger Verteiler bei niedrigen Geschwindigkeiten befriedigend arbeitet, daß aber bei höheren Geschwindigkeiten, welche höheren Frequenzen im Belastungskreis entsprechen, die bekannten Nachteile umlaufender Verteiler und Schaltwalzen sich ernstlich bemerkbar machen. Andererseits wurde bei einigen bekannten Anordnungen der Strom zwischen den Entladungsstrecken oder Gruppen von Ent- 35 ladungsstrecken mit der Frequenz des Belastungskreises in einfacher Weise dadurch kommutiert, daß den Steuerelerhenten der Entladungsstrecken, beispielsweise den Steuergittern, eine Spannungskomponente von der Frequenz des Belastungskreises zugeführt wurde. Beim Anlassen indessen ist die gegenelektromotorische Kraft des Belastungskreises gleich Null bzw. sie besitzt nur einen sehr geringen Wert, so daß eine Steuerspannung 45 · dieser Frequenz nicht aus dem Belastungskreis entnommen werden kann.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung soll diese Nachteile in einfacher und zuverlässiger Weise vermeiden. Er vereinigt die Vorteile eines Verteilers mit denen der beschriebenen Speisung der Steuerelektroden aus dem Belastungskreis, ohne die Nachteile der beiden Steuerungsarten aufzuweisen. Erfindungsgemäß ist eine Verteileranordnung zur Steuerung der einzelnen Entladungsstrecken durch die Belastungsfrequenz für kleine Frequenzen im Belastungskreis vorgesehen, während für die Steuerung bei höheren Werten der Belastungsfrequenz eine vom Be-

lastungskreis abgeleitete Steuerkomponente dient. Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung sollen dabei die Steuerspannungen eine verbesserte Kurvenform aufweisen, urff eine möglichst scharf einsetzende Steuerung der Entladung in den Entladungsstrecken z"ugewährleisten. Es wird zu diesem Zweck dem Steuerkreis jeder Entladungsstrecke eine aus zwei Komponenten bestehende periodische Steuerspannung zugeführt; die eine Komponente besitzt die Frequenz der Speisespannung, die andere die Frequenz des Belastungskreises. Es sind ferner Einrichtungen vorgesehen, um diese periodischen Wechselspaniiungen in solche von rechteckiger Kurvenform umzuwandeln, beispielsweise durch Abnahme der Steuerspannungen an Gleichrichtern mit stark induktiver Belastung. Für den Fall, daß der Verbraucher ein Motor ist, ist beim Anlassen aber die· Steuerspannungskomponente niedriger Frequenz sehr klein bzw. sie verschwindet. Um auch dann eine gleichwertige Steuerung zu gewährleisten, ist ein mechanischer Verteiler vorgesehen, derabwechselnd die Speisung der Steuerkreise aus dem speisenden Wechselstromnetz kurzschließt und so die noch verbleibende Steuerspannungskomponente wechselweise von den einzelnen Entladungsstrecken fernhält. Der Verteiler ist dabei derart ausgebildet, daß er beim Anwachsen der Geschwindigkeit über einen vorbestimmten Wert unwirksam wird, beispielsweise dadurch, daß seine Bürsten durch eine Fliehkrafteinrichtung abgehoben werden. Bei dieser vorbestimmten Geschwindigkeit ist dann auch die gegenelektromotorische Kraft des Belastungskreises so weit angestiegen, daß sie imstande ist, die Kommutierung zwischen den einzelnen Entladungsstrecken zu übernehmen und die Steuerkreise entsprechend zu steuern.

Zum besseren Verständnis ist der Aufbau und die Wirkungsweise der den Gegenstand der Erfindung verkörpernden Anordnung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Die Abb. ι zeigt ein Atisführungsbeispiel für eine derartige Umformungseinrichtung zur Leistungsübertragung aus einem Drehstromnetz zu einem vierphasigen, zweipoligen Wechselstrommotor. Die Abb. 2 zeigt eine Teilansicht des Verteilers, und die Abb. 3 zeigt einige Arbeitskurven, die der in Abb. 1 dargestellten Anordnung eigentümlich sind. Der zweipolige, vierphasige Motor 10 der Abb. 1, der mit veränderlicher Drehzahl betrieben werden soll, wird aus dem Drehstromnetz 11 gespeist. Der dargestellte Motor ist ein Synchronmotor mit den Arbeitswicklungen 12 und 13 und einer Feldwicklung 14. Der Motor muß jedoch kein Synchronmotor, sondern kann auch irgendein anderer Wechselstrommotor sein. Bei dem im Ausführungsbeispiel gezeigten Motor 10 kann die Feldwicklung 14 ■fin Reihe mit den Arbeitswicklungen geschaltet sein, wenn eine Reihenschlußkennlinie gewitnscht wird; wird dagegen eine Nebenschlußlinie gefordert, so wird die Feldwicklung in irgendeiner bekannten Schaltung fremd erregt. Die Feldwicklung 14 ist zwischen die elektrischen Mittelpunkte der Ar- 7» beitswicklungen 12 und 13 geschaltet und führt Strom nur in einer Richtung, wie weiter unten ausgeführt werden wird. Parallel zur Feldwicklung kann zur Erzeugung verschiedener Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien des Motors ein veränderlicher Widerstand 15 geschaltet sein, in welchem Fall man vorteilhaft noch außerdem eine Drosselspule 16 in Reihe zu der Parallelschaltung von Feldwicklung 14 und Widerstand 15 vorsieht. Die, Enden der Arbeitswicklung 12 sind mit den einzelnen Phasen des speisenden Drehstromnetzes in bekannter Weise über zwei Gruppen von gleichartig geschalteten Entladungsstrecken 17, 18, 19 bzw. 20, 21, 22 verbun- den. Entsprechend sind zwei Gruppen von Entladungsstrecken 23, 24^ 25 bzw. 26, 27, 28 zwischen die Arbeitswicklung 13 und das Drehstromnetz 11 geschaltet, und zwar mit einer Stromdurchlaßrichtung in bezug auf die jeweilige Phase des Drehstromnetzes 11, welche der Stromdurchlaßrichtung der mit der Wicklung 12 verbundenen Entladungsstrecken entgegengesetzt ist. Die Entladungsstrecken 17 und 20 der einen Gruppe sind mit den Entladungsstrecken 23 und 26 der zweiten Gruppe über die beiden Hälften einer Drosselspule 29 verbunden und entsprechend je zwei andere Entladungsstrecken der ersten mit je zwei weiteren Entladungsstrecken der zweiten Gruppe über je eine Drosselspule 30 und 31. Diese Drosselspulen 29, 30 und 31 werden vorteilhaft auf einen einzigen dteiphasigen magnetischen Kern aufgebracht, was schematisch durch die in der Abbildung ersichtlichen Klammern angedeutet sein möge; dadurch wird die Zeit, während der die einzelnen Entladungsstrecken leitend sind, verlängert, worauf weiter unten noch näher einzugehen sein wird. n_o

Um die verschiedenen Entladungsstrecken in einer vorbestimmten Reihenfolge leitend zu machen, ist das Steuergitter jeder Entladungsstrecke mit der betreffenden Kathode über einen Steuerkreis verbunden, der einen strombegrenzenden Widerstand 32, eine negative Vorspannungsquelle 33 und zwei Steuerspannungsquellen enthält, von denen die eine die Frequenz des speisenden Netzes 11 besitzt, die andere die Frequenz der Arbeitswicklung des Motors 10. Die Steuerspannungskomponente der ersten normalerweise

höheren Frequenz wird von einem Hilfsgleiehrichterkreis geliefert, der aus dem Drehstromnetz Ii über einen Drehregler 34 gespeist wird und die beiden Entladungs-Streckengruppen 35-36-37 und 38-39-40 enthält, die derartig geschaltet sind, daß sie die Durchführung einer Vollweggleichrichtung in Graetz-Schaltung gestatten. Der Gleichs'trombelastungskreisdiesesHilfsgleiehrichters enthält einen Widerstand 41, der in Reihe mit einer Drosselspule 42 angeordnet ist, in einigen Fällen aber auch entbehrt werden kann. Die Entladungsstrecken 35 bis 40 einschließlich sind sämtlich vorteilhaft ebenfalls als Dampf- oder Gasentladungsstrecken ausgebildet. Sie können ungesteuerte Zweielektrodengefäße sein oder aber auch, wie in der Zeichnung, gesteuert werden, in welch: letzerem Falle die Gitter mit den zugehörigen Kathoden über Strombegrenzungswiderstände 43 und geeignet vorgesehene Wicklungen 44 eines Gittertransformators verbunden sind, dessen Primärwicklung 45 an das Drehstromnetz ir über eine eine Phasenverschiebung

•25 gestattende Einrichtung, beispielsweise einen . Drehtransformator 46, angeschlossen ist. Um die Phasenverschiebung der Gitterspannungen von Haupt- und Hilfsentladtiiigsstrecken unabhängig voneinander zu machen, wird vorteilhaft der zweite Drehregler 46 nicht unmittelbar, sondern über die Sekundärseite des ersten Drehreglers 34 an das Drehstromnetz angeschlossen. In Reihe mit der Entladungsstrecke 35 liegen die Primärwicklungen der zwei Transformatoren 47 und 48, die jeweils zwei Sekundärwicklungen 47^s und 47⁶ bzw 48" und 48* besitzen. Die Wicklungen 47^a und 48^s liegen in den Steuerkreisen der Entladungsstrecken 17 bzw. 20. Diese Schaltung gestattet, den Strom der Hilfsentladungsstrecken '35 durch Einstellung des Drehreglers 34 in eine geeignete Phasenlage bezüglich der Spannung des Drehstromnetzesri zu bringen, so daß die Gitter der Entladungsstrecken 17 und 20 eine hochfrequente Steuerspannung erhalten, welche diese Entladungsstrecken während der gewünschten PerioVlenteildauer der speisenden Wechselspannung leitend macht. Entsprechend liegen in Reihe zu den Entladungsstrecken 36 bis 40 jeweils zwei Stromwandler 49-50, 5^-52, 53j-54· 55-56' 57-58, von denen jeder je eine mit dem Steuerkreis einer der Entladurigsstrecken 17 bis 28 verbundene Sekundärwicklung besitzt.

• Die schon genannten dritten Wicklungen 4/^b und 48* der Wandler 47 und 48 sind jeweils mit entsprechenden Enden an- je ein Segment der fest angeordneten Kontaktgruppen 60 bzw. 61 eines Verteilers 59-angeschlossen. Entsprechend sind an die beiden anderen ! Segmente der Kontaktgruppen 60 bzw. 61 j die dritten Wicklungen der Transformatoren 49-50 und 51-52 angeschlossen und weiterhin die dritten Wicklungen der Stromwandler 53 bis 58 an die Segmente der weiteren Kontaktgruppen 62-und 63. Die dritten Wicklungen der Stromwandler 47-49-51 bzw. 48-50-52 sind mit den noch freien Enden jeweils in Stern geschaltet. Es ist nun ohne weiteres ersichtlich, daß die an eine gemeinsame Konfaktgruppe des Verteilers angeschlossenen dritten Wicklungen durch die umlaufende Bürsteneinrichtung 64 derart kurzgeschlossen werden können, daß keine Steuerspannungen der Frequenz der Speisespannung 11 an die mit den entsprechenden Sekundärwicklungen verbundenen Steuerkreise der Entladungs-' strecken 17 bis 28 gelangen können. Unter Umständen kann man ferner eine Einrichtung 80' 65 vorsehen, mit deren Hilfe die betriebsmäßig gegenseitig fest angeordneten Gruppen 60-61 bzw. 62-63 der Kontaktsegmente des Verteilers 59 gegeneinander verstellt werden können.

Der Verteiler 59 ist im Ausführungsbeispiel der Abb. 2· besonders dargestellt. Allgemein weist die Kontaktanordnung 59 pmal so viele Segmentgruppen auf, als das zu speisende Netz bzw. der angeschlossene Motor Phasen besitzt. Dabei bedeutet p die Polpaarzahl des die Kontaktanordnung antreibenden Motors. Jede einzelne dieser Segmentgruppen besitzt so viele Kontaktsegmente, als das speisende Wechselstromnetz Phasen aufweist. Bei ungerader Phasenzahl q des Verbrauchers bilden jeweils p · q Segmentgruppen zusammen eine Schar von selbachsigen Ringen. Jeder einzelne von diesen Ringen besteht wiederum aus p · q voneinander durch Isol'ierstücke getrennten, leitenden Segmenten. Ist dagegen die Phasenzahl des Verbrauchers geradzahlig, so werden zwei Scharen von selbachsigen Kontaktsegmentringen vorgesehen, welche gegeneinander nor-

3 6o°

malerweise um -—· räumlich verdreht sind.

P · 1
Jede, einzelne der beiden Ringscharen besteht

dabei aus ρ · — Segmentgruppen. Für das

Ausführungsbeispiel ergibt sich dadurch das Folgende. Die Kontaktgruppen 60 und 61 so- ^: wie die Gruppen 62 und 63 bilden jeweils zusammen drei selbachsige Kreisringe, die an der gleichen Stelle des Umfanges durch Iso- ng lierstücke in je zwei Segmente aufgeteilt sind. Die beiden Ringgruppen sind ihrerseits gleichachsig angeordnet. "Die Bürstenhaltereinriclitung 64 ist zwischen den beiden Rmggruppen angeordnet und mit mehreren einzelnen Bürsten versehen; welche mit den Segmentgruppen 60 und 61 bzw. 62 und 63 zusammen-

arbeiten. Die einzelnen Bürsten 66 und 67 sind jeweils in einem schräg angeordneten Schlitz des Bürstenkörpers 64 gehalten, wobei der Bürstendruck durch die in den Schlitzen angeordneten Spannfedern 68 erzeugt wird. In dieser Anordnung sind die Federn 68 bei Geschwindigkeiten unterhalb eines bestimmten Wertes imstande, einen genügend großen Anpreßdruck für ein befriedigendes Zusammenarbeiten der Bürsten mit den zugehörigen Kontaktsegmenten zu erzeugen. Bei höherer Geschwindigkeit indessen wird die in der Achse der schräg angeordneten einzelnen Bürsten wirksame Komponente der Fliehkraft die Bürsten in die Schlitze hineindrücken unter Überwindung der Vorspannung der Federn 68, so daß die Bürstengruppen 66 und 67 von den Kontaktsegmenten abgehoben werden.

so Zur Bereitstellung einer geeigneten Steuerspannungskomponente mit der Frequenz des Belastungskreises nach der Außerbetriebsetzung des Verteilers bei einer bestimmten Drehzahl sind zwei Paare von Hilfsgleichrichterentladungsstrecken 69 und 70 bzw. 71 und ¹Ji vorgesehen, die aus den beiden Motorarbeitswicklungen 12 und 13 über die Transformatoren 73 und 74 gespeist werden. Die Entladungsstreckenpaare 69 bis 70 und 71 bis 72 sind zusammen mit den beiden Transformatoren jeweils in der bekannten Vollweggleichrichterschaltung angeordnet; ihr Gleichstromkreis enthält jeweils eine Drosselspule 75 bis yy und einen Widerstand 76 bzw. 78, welche letztere unter Umständen auch entbehrlich sind. Auch die Entladungsstrecken dieser Hilfsgleichrichter sind vorzugsweise Dampf- oder Gasentladungsstrecken, die außerdem, wie in der Abbildung, gittergesteuert sein können; die Steuergitter sind dann über strombegrenzende Widerstände 79 und über eine ebenso wie die Hilfsgleichrichter aus dem Belastungskreis gespeiste phasenverschiebende Einrichtung, beispielsweise einen Drehregler 80, mit den zugehörigen Kathoden verbunden. In Reihe zu jeder Entladungsstrecke 69 bis 72 liegt jeweils ein Stromwandler 81 bis 84, deren jeder drei Sekundärwicklungen besitzt; diese sind jeweils in die Steuerkreise derjenigen Entladungsstrecken eingefügt, welche den Strom derjenigen Arbeitswicklung des Motors 10 führen, aus der der entsprechende Hilfsgleichrichter 69-70 bzw. 71-72 gespeist wird. Es sei angenommen, daß das Motorfeld 14 und der Verteiler 59 sich gerade in der gezeichneten Lage befinden mögen. Unter dieser Bedingung sind die Entladungsstrecken 17-18-19 und 23-24-25 leitend. Die beiden Gruppen bilden zusammen einen dreiphasigen Gleichrichter in Graetz-Schaltung, dessen Gleichstromkreis im betrachteten Augenblick von der unteren Hälfte der Arbeitswicklung 12, der Feldwicklung 14, der Drossel 16 und der linken Hälfte der Arbeitswicklung 13 gebildet wird. Das resultierende magnetische Feld der Arbeitswicklungen 12 und 13 ist so bestimmt, daß auf die Feldwicklung 14 ein Drehmoment ausgeübt und eine Drehung des Läufers eingeleitet wird, die im Uhrzeigersinn erfolgt. Hat sich der Motor 10 um beinahe 90 elektrische Grade gedreht, so wird die Bürstenanordnung 64 die Entladungsstrecken 17 bis 19 nichtleitend und dafür die Entladungsstrecken 20 bis 22 leitend machen. Das hat zur Folge, daß der Strom von der unteren auf die obere Hälfte der Arbeitswicklung 12 kommutiert und daß sich die resultierende magnetomotorische Kraft des Motorankers um 90 elektrische Grade voreilend verschiebt, so daß auf das Feld 14 wieder ein Drehmoment ausgeübt wird, welches eine Drehung um weitere 90⁰ bewirkt. Auf diese Weise wird der Strom zwischen den einzelnen Hälften der Arbeitswicklungen 12 und 13 kommutiert und damit ein Drehfeld bzw. eine Motordrehung erzielt. Die Drosselspulen 29-30-31 auf dem dreiphasigen Eisenkern haben dabei die Aufgabe, die Dauer der Leitfähigkeit jeder Entladungsstrecke 17 bis 28 von 120 elektrischen Graden, wie sie normalerweise bei einer derartigen Graetz-Schaltung vorliegt, auf 240 elektrische Grade, bezogen auf die Frequenz des Drehstromnetzes 11, auszudehnen. Diese Erhöhung der Brenndauer ist bekanntlich notwendig, um das richtige Gleichgewichtsverhältnis der magnetischen Felder in den einzelnen Armen des dreikernigen Drosselspulenkörpers herzustellen. ·

Um nun zur Steuerung zu kommen, so ist zunächst beim Anlassen die Gegenspannung der Arbeitswicklungen des Motors 10 gleich Null, oder sie hat einen sehr niedrigen Wert, so daß die Steuerspannungskomponenten, welche von den zu den Hilfsgleichrichterkreisen der Entladungsstrecken 69 bis 72 gehörigen Reihentransformatoren 81 bis 84 geliefert werden, vernachlässigbar klein 4ind. Die Hilfsgleichrichterentladungsstrecken 35 bis 40 indessen arbeiten als dreiphasiger Graetz-Gleichrichter und speisen den von dem Widerstand 41 und der Drosselspule 42 gebildeten Belastungskreis; die Drosselspule42 hält den Gleichstrom in diesem Kreise praktisch konstant. Infolgedessen führen die einzelnen Entladungsstrecken pulsierende Gleichströme von Rechteckform. Nimmt man zunächst ungesteuerte Hilfsentladungsstrecken bzw. gesteuerte Hilfsentladungsstrecken bei iao voller öffnung an, so werden die Spannungen, welche in den Sekundärwicklungen

der Stromwandler 47 bis 58 induziert werden, durch die Kurve III der Abb. 3 dargestellt; die Datier der negativen Halbwellen beträgt dann 120 elektrische Grade entsprechend den Zeiträumen, während deren die entsprechende Hilfsentladungsstrecke stromführend ist; die positiven Halbwellen haben dann eine Dauer von 240 elektrischen Graden, bezogen auf die Frequenz des Netzes 11. Da die von den positiven bzw. negativen Halbwellen umschlossenen Flächen zur Bildung einer reinen Wechselspannung gleich groß sein müssen, ist die Amplitude der positiven Halbwelle der erzeugten Wechselspannung genau halb so groß wie die der negativen Halbwelle. In ■ den Steuerkreisen der einzelnen Entladungsstrecken werden nun Steuerwechselspannungen von dieser Kurvenform der negativen Vorspanung, wie sie durch die Kurve II der

ao Abb. 3 dargestellt ist, überlagert und gestatten die Durchführung der Steuerung der Hauptentladungsstrecken, derart, daß jede für die Dauer yon ²/₃ jeder Periode der speisenden Wechselspannung leitend wird, wenn sie.

von der weiteren drehzahlabhängigen Steuerung freigegeben wird. Diese arbeitet beim Anlaßvorgang folgendermaßen: In der angenommenen Ausgangsstellung verbindet zunächst der umlaufende Bürstenapparat 64 die Kontaktsegmente der Gruppen 61 und 62 miteinander und schließt so die im Stern verbundenen Tertiärwicklungen der Steuertransformatoren 48-50-52 bzw. 54-56-58 aufeinander kurz. Die Sekundärwicklungen dieser Transformatoren sind in die Steuerkreise der Hauptentladungsstrecken 20-21-22 bzw. 26-27-28 eingeschaltet; diese Entladungsstrecken werden also durch die negative Gleichvorspannung gesperrt gehalten, solange der Kurz-Schluß der betreffenden Tertiärwicklungen die Steuerwechselspannung in den entsprechenden Sekundärwicklungen praktisch verschwinden läßt. Zu gleicher Zeit sind die Entladungsstrecken 17-18-19 bzw. 23-24-25 leitend vermöge der von den Sekundärwicklungen der Transformatoren 47-49-51 bzw. 53-55-57 gelieferten Steuerwechselspannung. Inzwischen dreht sich der Verteiler 59 mit dem Motor 10 weiter, wobei nacheinander die Kontaktgruppen 62 und 60, 60 und 63, 63 und 61 miteinander verbunden werden. Dadurch werden die Tertiärwicklungen der die Entladungsstrecken 35 bis 40 steuernden Transformatoren in einer vorbestimmten Reihenfolge kurzgeschlossen, derart, daß immer nur diejenigen Gruppen von Hauptentladungsstrecken leitend sind, die auf eine bei der jeweiligen Stellung der Achse des Feldes 14 zur Drehmomentbildung fähige Arbeitswicklungdes Motors 10 arbeiten. Während des Anlassens wird also der Strom zwischen den einzelnen Gruppen von Entladungsstrekken allein durch die von der speisenden Wechselspannung 11 herrührende elektromotorische Kraft kommutiert und die Steuerung durch die negative Vorspannung im Verein mit der netzfrequenten Steuerwechselspannungskomponente allein durchgeführt, wobei letztere im Takt der Motordrehzahl durch den Verteiler an die Steuerkreise zu- bzw. abgeschaltet wird.

Die mittlere, den Arbeitswicklungen 12 und ., 13 zugeführte Spannung kann nun während des Anlassens durch Phasenverzögerung der den Gittern der Entladungsstrecken 17 bis 28 zugeführten Steuerspannungen vermindert werden. Zweckmäßig geschieht dies durch Phasenverzögerung der Anodenspannungen der Hilfsentladungsstrecken 35 bis 40 mit Hilfe des Drehtransformators 34 oder bei Verwendung gittergesteuerter Hilfsentladungsstrecken auch durch Phasenverzögerung der Gitter spannungen dieser Entladungsstrecken durch den Drehregler 46. Es ist in diesem Falle wünschenswert, den Drehregler 46 so einzustellen, daß die den Gittern der Entladungsstrecken 35 bis 40 zugeführten Spannungen im wesentlichen um je 90⁰ gegen die Anodenspannungen der Entladungsstrekken 35 bis 40 verschoben sind. Dadurch kann die dem Hilfsgleichrichter zuzuführende Gesamtleistung auf einen vernachlässigbar kleinen Wert herabgedrückt werden. Dann ist unter Umständen auch der Widerstand 41 entbehrlich. Durch allmähliche Verschiebung der Gitterspannungen in Richtung einer Voreilung durch die Drehregler 34 oder 46 kann der Mittelwert der den Arbeitswicklungen des Motors zugeführten Spannung vergrößert und damit die Drehzahl des Motors erhöht werden. Durch Änderung des veränderlichen Feldregelwiderstandes 15 oder durch Verstellung des zur Phaseneinstellung dienenden Verstellhebels 65 im Verteiler kann außerdem eine zusätzliche Drehzahlregelung erzielt werden. .Die genannte Verstellung am Verteiler hat dabei die gleiche Wirkung wie eine Bürstenverschiebung an einem normalen Gleichstrommotor.

In dem Maße wie die Drehzahl des Motors 10 wächst, wird auch die gegenelektromotorische Kraft größer. Diese Gegenspannung wird den Entladungsstrecken 69 bis 72 über die Transformatoren 73 und 74 zugeführt und erzeugt in den Reihentransformatoren 81 bis 84 Wechselspannungen von der Form der Kurve I in AbJv 3. Die Rechteckform entsteht dabei genau wie bei den anderen Steuerspannungskomponenten durch Anordnung genügend großer Drosselspulen 75 und 77 in den Gleichstromkreisen der Hilfsgleichrichter. Die gesamte Steuerspannung der Hauptent-

ladungsstrecken 17 bis 28 setzt sich jetzt zusammen aus den durch die Kurven I, II, III der Abb. 3 dargestellten Spannungen und verläuft nach Kurve IV der Abb. 3. Es zeigt sich, daß die aus den Stromwandlern 81 bis 84 herrührenden negativen Steuerspannungshalbwellen der Frequenz des Belastungsstromes zusammen mit der negativen Vorspannung der Batterien 33 ausreichen, um die positiven Halbwellen der aus dem speisenden Netz be-• zogenen Steuerwechselspannung zu überwiegen; damit wird also die den Entladungseinsatz der Hauptentladungsstrecken im Takt der Netzfrequenz steuernde Wechselspannung periodisch, und zwar im Takt der der Motordrehzahl entsprechenden Frequenz so weit negativ vorgespannt, daß die Entladungsstrecken am Einsatz der Zündung verhindert werden. Ferner genügt nun auch die Gegenspannung des Motors zur Durchführung der Kommutierung, so daß deren genauer Zeitpunkt nicht mehr ausschließlich von der netz-. frequenten Spannung bestimmt wird.

In diesem Falle wird nun das Arbeiten des Verteilers 59, d. h. also die periodische Kurzschließung bzw. Fernhaltung der vom speisenden Netz gelieferten Steuerspannungskomponente, überflüssig. Andererseits ist es gerade dann, wenn der Motor eine beträchtliehe Geschwindigkeit erreicht hat, eine wohlbekannte und besondere Eigenschaft von Schaltwalzen und Kommutatoren, daß sie sehr ungenau zu arbeiten beginnen. Bei der oben beschriebenen und in Abb. 2 dargestellten Anordnung wird nun bei Erreichung einer vorbestimmten Drehzahl die Fliehkraft die Bürsten 66 und 67 entgegen dem Druck der Federn 68 in die Schrägschlitze, in denen sie angeordnet sind, hineinpressen, sie damit von den Kontaktsegmenten abheben und den Verteilerapparat unwirksam machen.

Die Hilfsentladungsstrecken 35 bis 40 können, wie schon oben gesagt, normal Zweielektrodenröhren sein. Sind sie aber, wie im Aus-⁴S führungsbeispiel, gesteuert, so kann, .wie ebenfalls schon erläutert, durch geeignete Einstellung der Phase von Gitter- und Anodenspannung (90⁰ Phasenverschiebung) die im Belastungskreis des Hilfsgleichrichters erzeugte Spannung auf nahezu Null gebracht werden; genauer gesagt, auf einen Wert, der gerade genügt, den zur Erregung der Hilfstransformatoren notwendigen Strom durch den inneren Widerstand der Anordnung zu treiben; dabei kanu dann, wie schon gesagt, der Strombegrenzungswiderstand 41 im Gleichstromkreis weggelassen werden. Ein Gleiches gilt auch für die Entladungsstrecken bis 72, bei denen eine gegebenenfalls vor-Po gesehene Steuerung ebenfalls vorteilhaft mit angenähert 90° Phasenverschiebung erfolgt, um die erzeugte Gleichspannung so niedrig wie möglich zu halten.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die im Ausführungsbeispiel dargestellte Anordnung beschränkt, sondern kann auf jede Speisung von Motoren oder auch von Netzen beliebiger Phasenzahl und Frequenz aus einem vorhandenen Wechsel- oder Drehstromnetz angewendet werden, wenn eine Frequenz unabhängig von der anderen veränderlich sein soll. Im Falle der Speisung eines Netzes würde dabei der Verteiler vorteilhaft von einem aus dem Sekundärnetz gespeisten Synchronmotor anzutreiben sein.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Umformung vpn Wechselstrom konstanter Frequenz in solchen beliebiger Phasenzahl und veränderlicher Frequenz, insbesondere zum Anlassen und zur Speisung von über Umformungseinrichtungen gesteuerten Wechselstrommotoren, unter Verwendung gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung, deren Steuerspannung sich aus einer netzfrequenten und einer verbraucherfrequenten Wechselspannungskompo- 9" . nente und gegebenenfalls einer Gleichspannung zusammensetzt und bei der für die Steuerung während der Anlaßzeit ein mechanischer Schaltapparat vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltapparat während des Anlassens, d. h. bei sehr kleinen Frequenzen bzw. Amplituden der Verbraucherwechselspannung, die netzfrequente Steuerwechselspannung im Takte der Verbraucherfre- ioo quenz an die Steuerkreise der Entladungsstrecken an- bzw. von ihnen abschaltet und bei Überschreitung einer vorbestimmten Verbraucherfrequenz selbsttätig derart unwirksam wird, daß die Steuerung der Entladungsstrecken ausschließlich durch die dem Verbraucherkreis entnommenen Wechselspannungen der Verbraucherfrequenz erfolgt.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steaerwechselspannungskomponente mit Hilfe von aus dem speisenden Wechselstromnetz bzw. dem Verbraucherkreis gespeisten Hilfsgleichrichtern in Vollweg- bzw. Graetz-Schaltung erzeugt werden, bei denen in Reihe zu jeder Entladungsstrecke mindestens ein Reihentransformator angeordnet ist, dem jeweils mindestens eine Steuerwechselspannung für eine der iao Hauptentladungsstrecken entnommen wird. 3. Anordnung nach Anspruch 2, da-

   durch gekennzeichnet, daß die die netzfrequente S teuerspannungskomponente' liefernde Hilf sgleichrichteranordnung über eine phasenverschiebende Einrichtung, S beispielsweise einen* Drehtransformator (34), an das sp'eisende Wechselstromnetz angeschlossen ist.

   4. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecken eines oder beider Hilfsgleichrichter mit Steuergittern versehen sind.

   5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkreise der Entladungsstrecken der Hilfsgleichrichter für die netzfrequente Steuerspannungskomponente über eine zusätzliche, zweckmäßig von der Sekundärwicklung des Drehreglers (34) gespeiste, phasenverschiebende Einrichtung, beispielsweise einen weiteren Drehregler (46), gespeist werden.

   6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkreise des die verbraucherfrequente Steuerspannungskomponente liefernden Hilfsgleichrichters über eine phasenverschiebende Einrichtung, beispielsweise einen an eine oder mehrere Motorwicklungen.

   angeschlossenen Drehregler (80), aus dem Verbraucher gespeist werden.

   7. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die sämtlichen in Reihe zu den einzelnen Entladungsstrecken des die netzfrequente Steuerspannung liefernden Hilfsgleichrichters angeordneten Transformatoren mit dritten untereinander gruppenweise in Stern geschalteten Wicklungen ausgerüstet sind und daß die freien Wicklungsenden jeder Gruppe mit entsprechenden Segmentgruppen einer umlaufenden, von dem zu speisenden Motor bzw. einem ,mit dem Verbrauchernetz synchron laufenden Hilfsmotor angetriebenen Kontaktanordnung (59) verbunden sind.

   8. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung (59) pmal so viele Segmentgruppen aufweist, wie das zu speisende Netz bzw. der zu speisende Motor Phasen besitzt, wenn ρ die Polpaarzahl des die Kontaktanordnung antreibenden Motors ist.

   9. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Segmentgruppe der Kontaktanord-' nung (59) so viele Kontaktsegmente aufweist, wie das speisende Wechselstromnetz Phasen besitzt.

   10. Anordnung nach Anspruch r oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungerader Phasenzahl q des Verbrauchers jeweils p · q Segmentgruppen zusammen eine Schar von selbachsigen Ringen bilden, deren jeder aus p · q voneinander durch Isoliejstücke getrennten, leitenden Segmenten besteht.

   U. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei gerader Phasenzahl des Verbrauchers zwei gegeneinander normalerweise um

   verdrehte Scharen von selbachsigen

   Kontaktsegmentringen vorgesehen sind,

   deren'jede aus

   Segmentgruppen ge

   bildet wird.

   12. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die sämtlichen fest angeordneten Segmentringe gemeinsamer umlaufender Bürstenhalter (64) vorgesehen ist, dessen Bürsten (66, 67) jeweils sämtliche in der Halbmesserebene des Bürstenhalters gelegenen Kontaktsegmente miteinander A^erbinden (Abb. 2).

   « 13. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den einzelnen Kontaktringen schleifenden Bürsten in schräg nach außen verlaufenden Schlitzen des Bürstenhalters angeordnet sind und von in den Schlitzen vorgesehenen Federn mit einem derartigen Anpreß druck an die Kontaktbahnen angepreßt werden, daß sie bei Überschreitung einer vorbestimmten Drehzahl der Kontakteinrichtung durch die Fliehkraft von den Kontaktsegmenten abgehoben und in die Schlitze hineingedruckt werden.

   14. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Drehzahlregelung die gegenseitige Verdrehung der selbachsig angeordneten Gruppen von Kontaktbannen verändert werden kann.

   15. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, zur Erzielung von Steuerspannungen möglichst rechteckiger Kurvenform, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gleichstromkreisen der die Steuerspannungskomponenten liefernden Hilfsgleichrichter jeweils eine stark induktive Be-•lastung, beispielsweise Drosselspulen, vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen