DE902999C - Einrichtung zur Kommutierung bei der Gleich- und Umrichtung von in Wicklungen erzeugten Stroemen mit Hilfe von Schaltlamellen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Kommutierung bei der Gleich- und Umrichtung von in Wicklungen erzeugten Strömen mit Hilfe von Schaltlamellen Es ist bekannt, in elektrischen Maschinen und ähnlichen Einrichtungen den innerhalb einer Wicklung induzierten Strom mit Hilfe von Kommutatoren abzunehmen, wobei die Kommutatoren beispielsweise aus einer Reihe von Lamellen bestehen, die mit Bürsten zusammenarbeiten. Derartige Einrichtungen sind sowohl zur Abnahme von erzeugten Strömen wie auch zur Speisung von elektrischen Maschinen und endlich auch zur Umformung verwendet worden.
• Die Wicklungen sind hierbei in der Regel mit einer Reihe von Anzapfungen versehen, die zu den einzelnen Schaltlamellen führen. Nach der vorliegenden Erfindung kann für Maschinen und Apparate dieser Art eine erhebliche Verbesserung dadurch erreicht werden, daß die Anzapfungen der Wicklungen etwa der Reihe nach abwechselnd zu den Schaltelementen (Lamellen) von zwei verschiedenen Kommutatoren geführt werden, wobei die Elemente der einzelnen Kommutatoren untereinander abwechselnd arbeiten und wobei in die äußere Verbindungsleitung dieser Schaltelemente Drosseln mit magnetischem Rückschluß eingeschaltet werden, die so bemessen sind, daß sie bereits bei verhältnismäßig niedrigen Strömen (kleinen Bruchteilen von z. B. 1/lo bis l/loooo der Normalströme) gesättigt sind.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Mit I ist die fortlaufende Wicklung der Maschine bezeichnet, an die untereinander abwechselnd zwei Gruppen von Anzapfungen 2 und 3 angeschlossen sind, wobei die Gruppe 2 zu einem Kommutator 4 und die Gruppe 3 zu einem Kommutator 5 führt. Die Kommutatoren bestehen hierbei aus leitenden Belägen 6, zwischen denen unter Zwischenschaltung von Isolierung noch Hilfsbeläge 7 angeordnet sein können, die mit Hilfe von Widerständen 8 mit den Hauptbelägen in Verbindung stehen und zwischen denen wieder Beläge 9 aus Isoliermaterial angeordnet sind. An dem Kommutatör 4 liegt eine Bürste IO, an dem Kommutator 5 eine Bürste II, die durch über Drosseln 12 und 13 führende Verbindungsleitungen miteinander in Verbindung stehen und gemeinsam an die Abschlußklemme I4 der Maschine geführt sind. Die beiden Kommutatorgruppen sind hierbei derart gegeneinander versetzt, daß die einzelnen Kommutatoren untereinander abwechselnd arbeiten.
• Bei dem Kommutierungsvorgang verläuft der Strom wie bei jedem üblichen Kommutator zunächst von der entsprechenden Anzapfung der Wicklung über die Lamellen des Kommutators, die zugehörigen Bürsten IO bzw. II und über die Drosseln I2 und I3 zu der Anschlußklemme I4 ,der Maschine, wobei die Drossel gesättigt, also praktisch widerstandslos ist. Sobald die Bürste von der zugehörigen Belegung abläuft, läuft die entsprechende Belegung des anderen Kommutators auf die Bürste auf, so daß der Strom von dem einen Zweig auf den anderen Zweig verschoben werden muß. Da einer solchen Verschiebung die Induktivität des Gesamtkreises entgegenwirkt, ist eine Kommutierungsspannung erforderlich, die dem Kreis, bestehend aus dem Wicklungsteil, Bürsten, Drosseln und Verbindungsleitung, beispielsweise mit Hilfe eines Wendefeldes aufgedrückt werden kann, das in bekannter Weise durch Wendepole erzeugt werden kann. Der Verlauf des Hauptfeldes sowie des Wendefeldes ist schematisch oberhalb der Wicklung aufgezeichnet. Sobald im Zuge des Kommutierungsvorganges der Strom einen bestimmten Wert, beispielsweise I oder 0,5 Amp., unterschreitet, wird die zugehörige Drossel entsättigt, so daß sie mit ihrem vollen induktiven Widerstand wirksam wird, die weitere Stromänderung verlangsamt und so den Strom über eine endliche Zeit hin auf einem sehr geringen Wert hält. Auf diese Weise ist es ermöglicht, davon abzusehen, der Kommutierungsspannung genau den erforderlichen Wert aufzudrücken, was in bekannter Weise, insbesondere bei Maschinen, die in verschiedenen Belastungszuständen arbeiten, mitunter schwierig sein kann. Vielmehr ist es möglich, die Kommutierungsspannung verhältnismäßig reichlich zu bemessen, da durch die Wirkung der Drossel der Strom während des Kommutierungsvorganges auf ausreichend lange Zeit auf einem so geringen Wert gehalten wird, daß der Kommutierungsvorgang ohne schädliche Schaltfeuer an den Kontaktbürsten stattfinden kann, auch ohne daß hierbei die Ausgleichswirkung der Widerstandskohlen, aus denen die Kontaktbürsten beispielsweise bestehen könnten, zu Hilfe genommen zu werden braucht.
• Aus diesem Grunde ist es gemäß dem weiteren Erfindungsvorschlag auch möglich, an Stelle von Widerstandsbürsten, Bürsten aus gut leitendem Material, wie Kupfer oder Silber, anzuwenden oder gemäß einem weiteren Verbesserungsvorschlag an Stelle von umlaufenden Kontakten metallische Abhebekontakte z. B. aus Silber zu verwenden, wodurch der Spannungsabfall an den Abnahmestellen auf einen Minimalwert herabgesetzt werden kann, der eine ganz erhebliche Erhöhung des Wirkungsgrades ermöglicht.
• Mit besonderem Vorteil- kann weiter zur Verhinderung der Entstehung von Überspannungen parallel zu den Unterbrechungseinrichtungen ein Parallelpfad, bestehend aus Ohmschen oder kapazitiven Widerständen, angewendet werden, wie dieser bereits andernorts vorgeschlagen worden ist. Mit besonderem Vorteil wird hierbei der Parallelpfad hauptsächlich kapazitiv ausgebildet und kann zur etwa erforderlichen Dämpfung noch eine kleine Ohmsche Komponente erhalten.
• Nach einem weiteren Verbesserungsvorschlag ist es möglich, die Drossel mit einer Vormagnetisierung auszubilden, wie dies in Fig.2 dargestellt ist. In dieser Figur ist auch noch die zweite Stromabnahmeeinrichtung gleicher Art dargestellt, wie sie beispielsweise im Falle einer Gleichstrommaschine der negativen Klemme entspricht. Die Wicklung samt Lamellen ist geschlossen, so daß sie der Reihe nach, beispielsweise an zwei einander gegenüberliegenden Stellen, von den beiden Stromabnahmeeinrichtungen berührt wird.
• Nach einer weiteren Verbesserung ist es auch möglich, die Erzeugung der Kommutierungsspannung aus der Maschine herauszuziehen, indem die erforderliche Spannung dem Stromkreis in dem Bereich außerhalb der Bürsten aufgedrückt wird. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Kommutierungstransformators erfolgen, der an irgendeiner Stelle in den Kreis Bürste, Verbindungsleitung, erste Drossel, zweite Drossel, Verbindungsleitung und gegenüberliegende Bürste eingeschaltet sein muß. Auf diese Weise ist es möglich, den ganzen Kommutierungsapparat stillstehend auszubilden, wobei es nur erforderlich ist, die Kommutierungsspannung rhythmisch in dem durch das Arbeiten der einzelnen Schalteinrichtungen bzw. Beläge festgelegten Takt einzuführen.
• Die Ausführungs- und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden durch die hier behandelten Beispiele keineswegs erschöpft. So kann z. B. auf solche Weise auch die Um- oder überschaltung zwischen den verschiedenen Anzapfungen eines Stufentransformators durchgeführt werden. Die Vorschläge der Erfindung können auch unabhängig von diesen einzeln, gemeinsam oder in beliebigen Kombinationen miteinander mit Vorteil verwendet werden. So können z. B. die Widerstände zwischen Haupt- und Hilfslamellen Ohmsche; induktive oder kapazitive oder auch kombinierte Widerstände sein.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Kommutierüng bei der Gleich- oder Umrichtung von in Wicklungen erzeugten Strömen mit Hilfe von mindestens zwei Gruppen von Schaltlamellen, die untereinander abwechselnd zu den Anzapfungen der Wicklungen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung der jeder Gruppe von Schaltlamellen zugeordneten Stromabnahmeeinrichtung zur Anschlußklemme Drosseln mit magnetischem Rückschluß eingeschaltet sind, die so bemessen sind, daß sie bereits bei verhältnismäßig niedrigen Strömen gesättigt sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus Wicklung, Anzapfungen und den Verbindungsleitungen der beiden Gruppen zur Anschlußklemme gebildeten Kreis rhythmisch eine Spannung zur Erleichterung der Stromverschiebung von einer Gruppe zur anderen aufgedrückt wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgedrückte Spannung größer als die sonst übliche Wendespannung ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung durch innerhalb der Maschine angeordnete Wendepole aufgedrückt wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung diesem Kreis außerhalb der Stromabnahmeeinrichtung, beispielsweise mit Hilfe eines Kommutierungstransformators, aufgedrückt wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabnahmeeinrichtung eine mit Drossel und Wicklung in Reihe liegende Widerstandsverbindung, insbesondere mit vorwiegend kapazitivem Charakter, parallel geschaltet ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahmevorrichtung aus rhythmisch bewegten Abhebekontakten aus gut leitendem Material besteht.