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Die Erfindung betrifft eine mehrphasige elektrische Schaltung mit einer elektrischen Maschine sowie mit einem Umrichter, wobei die Maschine einen Rotor aufweist, der über mindestens zwei Bürsten pro Phase mit dem Umrichter verbunden ist.
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Eine derartige elektrische Schaltung ist beispielsweise aus der
DE 197 37 578 A1 bekannt, die die Basis für den Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 bildet.
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Eine derartige elektrische Schaltung ist auch beispielsweise aus der
DE 10 2008 009 276 A1 oder aus der
DE 10 2008 064 079 A1 bekannt. Der Stator der Asynchronmaschine ist dort mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz verbunden und der Rotor ist über einen Umrichter mit dem Energieversorgungsnetz verbunden. Der Umrichter kann beispielhaft aus zwei mittels Leistungshalbleiterbauelementen realisierten Stromrichtern und einem dazwischen geschalteten, mindestens einen Kondensator aufweisenden Gleichspannungszwischenkreis aufgebaut sein.
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Der Rotor kann beispielsweise mit Hilfe der Windkraft oder der Wasserkraft oder dergleichen in eine Drehbewegung versetzt werden. Führt der Rotor dann eine Drehbewegung aus, so wird durch die in den Stator induzierte Spannung elektrische Energie in das Energieversorgungsnetz eingespeist.
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Aufgrund seiner Drehbewegung muss der Rotor über Bürsten mit dem Umrichter elektrisch verbunden werden. Dabei kann es bei Asynchronmaschinen größerer Leistung erforderlich sein, mehrere Bürsten pro Phase vorzusehen. Dies kann zur Folge haben, dass aufgrund von beispielsweise fertigungstechnischen Unterschieden zwischen den zu einer Phase zugehörigen Bürsten ein unerwünschter asymmetrischer Stromfluss über die Bürsten entsteht.
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Häufig ist an die Verbindungsleitung zwischen dem Rotor und dem Umrichter ein Kurzschließer, eine sogenannte Crowbar, angeschlossen. Wird im Betrieb der elektrischen Schaltung eine Fehlfunktion festgestellt, so wird der Kurzschließer aktiviert. Dies hat zur Folge, dass die drei dem Kurzschließer zugeführten Phasen kurzgeschlossen werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Schaltung zu schaffen, die den vorgenannten asymmetrischen Stromfluss vermindert, und zwar ohne oder mit Kurzschließer.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine mehrphasige elektrische Schaltung nach dem Anspruch 1.
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Erfindungsgemäß weist die mehrphasige elektrische Schaltung mehrere Umrichter auf, und jede der Bürsten jeder Phase ist über eine separate Bürstenleitung mit dem Umrichter derart verbunden, dass jede Bürstenleitung eine der Bürsten mit dem zugehörigen einen der mehreren Umrichter direkt verbindet und Bürstenleitungen jeder Phase mit mehreren und nicht nur einem einzigen Umrichter der mehreren Umrichter verbunden sind. Auf diese Weise entsteht eine Serienschaltung der einzelnen Bürsten mit der jeweils zugeordneten Bürstenleitung. Der Stromfluss über diese Serienschaltung ist damit nicht mehr von der Bürste alleine, sondern auch von der Bürstenleitung abhängig.
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Unterschiede zwischen den Bürsten derselben Phase können sich damit aufgrund der Serienschaltung jeder Bürste mit der zugehörigen Bürstenleitung nicht mehr in vollem Umfang auf den Stromfluss über die jeweilige Bürste auswirken, sondern nur noch in einem verminderten Umfang. Ein - an sich vorhandener - asymmetrischer Stromfluss über die Bürsten kann damit vermindert oder gar vollständig kompensiert werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung besitzt jede der Bürsten eine Bürstenimpedanz und jede der Bürstenleitungen eine Leitungsimpedanz, wobei vorzugsweise die Leitungsimpedanz größer ist als die Bürstenimpedanz. Auf diese Weise entsteht eine Serienschaltung der Bürstenimpedanz und der Leitungsimpedanz, die zur Folge hat, dass unterschiedliche Bürstenimpedanzen von Bürsten derselben Phase durch die jeweils zugehörigen Leitungsimpedanzen nicht mehr in vollem Umfang, sondern nur noch vermindert zum Tragen kommen.
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Vorzugsweise wird dabei eine Asymmetrie der Bürstenimpedanzen der Bürsten einer Phase mit Hilfe der Leitungsimpedanzen der jeweils zugehörigen Bürstenleitungen vermindert.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Bürstenimpedanz einen negativen Temperaturkoeffizienten. Dieser negative Temperaturkoeffizient kann dann durch einen positiven Temperaturkoeffizienten der jeweils zugehörigen Leitungsimpedanz ausgeglichen werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn jeder Bürste eine separate Bürstenleitung zugeordnet ist. Damit kann der erläuterte asymmetrische Stromfluss über die Bürsten in einfacher Weise vermindert oder gar vollständig kompensiert werden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jede der Bürstenleitungen über eine Kurzschließerimpedanz an einen mehrphasigen Kurzschließer angeschlossen, wobei der Kurzschließer dazu ausgebildet ist, die an ihn angeschlossenen Phasen kurzzuschließen. Mit Hilfe der Kurzschließerimpedanzen wird dabei erreicht, dass die Funktionsweise der erläuterten Serienschaltungen nicht verloren geht. Insbesondere wird durch die Kurzschließerimpedanzen erreicht, dass die einzelnen Bürstenleitungen einer Phase nicht miteinander kurzgeschlossen sind.
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Vorzugsweise kann der Kurzschließer dabei aus antiparallel geschalteten Leistungshalbleiterbauelementen aufgebaut sein, die in einer Stern- oder Dreieckschaltung angeordnet sind. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn jeder Bürstenleitung ein separates Paar antiparalleler Leistungshalbleiterbauelemente zugeordnet ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedem Umrichter ein separater Stromregler zugeordnet. Damit ist es möglich, den Strom über jede der Bürstenleitungen und damit über jede der Bürsten separat zu beeinflussen bzw. zu symmetrieren.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den zugehörigen Figuren dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Figuren.
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Die 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Schaltung mit einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine, die 2a zeigt ein schematisches Schaltbild eines Teils der Schaltung der 1, die 2b zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild einer Phase der Schaltung der 2a, die 3a zeigt ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Teils der Schaltung der 1 ohne Kurzschließer, die 3b zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild einer Phase der Schaltung der 3a, die 4a zeigt ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Teils der Schaltung der 1 mit Kurzschließer, die 4b zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild einer Phase der Schaltung der 4a, und die 4c, 4d zeigen Abwandlungen der 4a, 4b.
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In der 1 ist eine elektrische Schaltung 10 dargestellt, die eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine 11 mit einem Stator 12 und einem Rotor 13 aufweist. Der Stator 12 ist mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz 14 verbunden. Der Rotor 13 ist über einen Umrichter 15 mit dem Energieversorgungsnetz 14 verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle des Umrichters 15 auch eine Parallelschaltung mehrerer Umrichter vorhanden sein kann.
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Der Umrichter 15 ist beispielhaft aus zwei mittels Leistungshalbleiterbauelementen realisierten Stromrichtern 16 und einem dazwischen geschalteten, mindestens einen Kondensator aufweisenden Gleichspannungszwischenkreis 17 aufgebaut. Weiterhin weist der Umrichter 15 üblicherweise eine Netzdrossel oder einen separaten Transformator und gegebenenfalls eine Motordrossel auf (nicht-dargestellt). An die Verbindungsleitung zwischen dem Rotor 13 und dem Umrichter 15 ist ein Kurzschließer 18, eine sogenannte Crowbar, angeschlossen.
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Bei der elektrischen Schaltung 10 handelt es sich beispielhaft um eine dreiphasige Schaltung, von der in der 1 jedoch nur eine einphasige Darstellung gezeigt ist. Die Asynchronmaschine 11, das Energieversorgungsnetz 14, der Umrichter 15 und der Kurzschließer 18 sind entsprechend dreiphasig ausgebildet.
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Im Betrieb der elektrischen Schaltung 10 liegt eine Netzspannung des Energieversorgungsnetzes 14 am Stator 12 der Asynchronmaschine 11 an. Der Rotor 13 ist mit einer Energieerzeugungsanlage gekoppelt und kann beispielsweise mit Hilfe der Windkraft oder der Wasserkraft oder dergleichen in eine Drehbewegung versetzt werden. Die Spannung am Rotor 13, insbesondere deren Frequenz, kann mit Hilfe des Umrichters 15 an die jeweils aktuell vorliegenden Randbedingungen angepasst werden, beispielsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rotors 13 und/oder der Netzspannung des Energieversorgungsnetzes 14 und/oder dergleichen. Führt der Rotor 13 eine Drehbewegung aus, so wird durch die in den Stator 12 induzierte Spannung elektrische Energie in das Energieversorgungsnetz 14 eingespeist.
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Wird im Betrieb der elektrischen Schaltung 10 eine Fehlfunktion innerhalb der Energieerzeugungsanlage und/oder der Asynchronmaschine 11 und/oder dem Umrichter 15 festgestellt, so wird der Kurzschließer 18 aktiviert. Dies hat zur Folge, dass die drei dem Kurzschließer 18 zugeführten Phasen mit Hilfe einer Stern- oder Dreieckschaltung von antiparallel geschalteten Leistungshalbleiterbauelementen kurzgeschlossen werden.
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Im Hinblick auf die vorstehend erläuterte Drehbewegung des Rotors 13 ist die Asynchronmaschine 11 zum Zwecke einer elektrischen Verbindung des Umrichters 15 mit dem Rotor 13 mit (in der 1 nicht-dargestellten) Bürsten versehen. Über diese Bürsten sind die Phasen der Asynchronmaschine 11 auch bei einer Drehbewegung des Rotors 13 mit dem Umrichter 15 elektrisch verbunden, so dass über die genannten Bürsten Phasenströme von dem Rotor 13 zu dem Umrichter 15 und umgekehrt fließen.
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In der 2a ist derjenige Teil der elektrischen Schaltung 10 der 1 dargestellt, der die Verbindung des Umrichters 15 mit dem Rotor 13 der Asynchronmaschine 11 betrifft. Insbesondere sind in der 2a die vorstehend erwähnten Bürsten dargestellt, die in der 1 nicht gezeigt sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die 2a nur der allgemeinen Erläuterung dient.
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Bei der 2a handelt es sich um eine dreiphasige Darstellung. Die drei Phasen sind dabei immer mit den Buchstaben a, b, c gekennzeichnet.
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Weiterhin wird bei der 2a von einer Asynchronmaschine 11 mit großer Leistung ausgegangen, weshalb drei zueinander parallelgeschaltete Umrichter 151, 152, 153 vorhanden sind.
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Entsprechend wird in der 2a von Phasenströmen ausgegangen, die derart groß sind, dass eine einzelne Bürste pro Phase nicht ausreichend ist. In der 2a sind deshalb pro Phase beispielhaft jeweils drei Bürsten 21a1, 21a2, 21a3, 21b1, 21b2, 21b3, 21c1, 21c2, 21c3 vorhanden, die pro Phase zueinander parallel geschaltet und im Hinblick auf jede Phase umrichter- und rotorseitig miteinander kurzgeschlossen sind.
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Die Bürsten 21 jeder Phase sind mit jedem der drei Teilumrichter 151, 152, 153 verbunden. Dies ist dadurch realisiert, dass die drei Bürsten 21 jeder Phase - wie bereits erläutert wurde - umrichterseitig miteinander kurzgeschlossen sind, um dann jeweils an eine einzelne Phasenleitung 22a, 22b, 22c angeschlossen zu sein. Diese drei Phasenleitungen 22a, 22b, 22c spalten sich dann in Richtung zu den drei Umrichtern 151, 152, 153 in jeweils drei Einzelleitungen 23 auf, so dass jede der Phasenleitungen 22a, 22b, 22c mit jedem der drei Umrichter 151, 152, 153 verbunden ist. An die drei Phasenleitungen 22a, 22b, 22c ist weiterhin jeweils eine Phase des Kurzschließers 18 angeschlossen.
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Im Betrieb der elektrischen Schaltung 10 fließen Phasenströme von den drei Umrichtern 151, 152, 153 über die Einzelleitungen 23 und die Phasenleitungen 22a, 22b, 22c und über die jeweils drei Bürsten 21 der jeweiligen Phase zu dem Rotor 13 und umgekehrt. Bei einer Fehlfunktion können die drei Phasenleitungen 22a, 22b, 22c über den Kurzschließer 18 miteinander kurzgeschlossen werden.
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In der 2b ist eine Phase der 2a dargestellt, und zwar beispielhaft die der Phasenleitung 22a zugehörige Phase. Es wird darauf hingewiesen, dass die 2b - wie die 2a - nur der allgemeinen Erläuterung dient.
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In der 2b sind die Bürsten 21a1, 21a2, 21a3 als Ersatzschaltbild dargestellt, und zwar jeweils im Wesentlichen in der Form einer Bürstenimpedanz und eines Spannungsabfalls U1 bzw. U2 bzw. U3, wobei die Bürstenimpedanz als Serienschaltung eines Widerstands R1 bzw. R2 bzw. R3 und einer Induktivität L1 bzw. L2 bzw. L3 ausgebildet ist. Weiterhin ist in der 2b für jede der Bürsten 21a1, 21a2, 21a3 ein jeweils fließender Bürstenstrom I1 bzw. I2 bzw. I3 eingezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bürstenströme und die Phasenströme sich voneinander unterscheiden. So bilden in der 2b die Summe der drei Bürstenströme I1, I2, I3 den zugehörigen Phasenstrom Ia auf der Phasenleitung 22a.
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Im Betrieb der elektrischen Schaltung 10 fließen die vorgenannten Bürstenströme über die jeweiligen Bürsten einer Phase und verursachen dort in der jeweils vorhandenen Bürstenimpedanz elektrische Verluste, die zu einer Erwärmung der jeweiligen Bürste führen.
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Es wird nunmehr davon ausgegangen, dass die Bürsten 21 einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzen. Dies bedeutet, dass die Impedanz der einzelnen Bürsten 21 mit steigender Temperatur sich vermindert. Dies hat zur Folge, dass die vorgenannte Erwärmung der Bürsten 21 zu einer Verminderung der Impedanz und damit zu einem größeren Stromfluss in den jeweiligen Bürsten 21 führt.
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Weiterhin wird davon ausgegangen, dass die Impedanzen der einzelnen Bürsten 21 beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder sonstigen Streuungen häufig nicht exakt gleich groß sind. Diese Asymmetrie der Impedanzen der Bürsten 21 führt dazu, dass diejenige Bürste 21 mit der kleinsten Impedanz den größten Strom führt und sich damit am stärksten erwärmt. Aufgrund dieser stärksten Erwärmung und des negativen Temperaturkoeffizienten vermindert sich die Impedanz dieser Bürste 21 auch am stärksten, so dass der Stromfluss über diese Bürste 21 noch größer wird. Es entsteht somit ein asymmetrischer Stromfluss über die Bürsten 21 einer Phase, der zur Folge haben kann, dass die Stromtragfähigkeit derjenigen Bürste 21 mit dem größten Stromfluss überschritten wird.
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In der 3a ist derjenige Teil der elektrischen Schaltung 10 der 1 dargestellt, der die Verbindung des Umrichters 15 mit dem Rotor 13 der Asynchronmaschine 11 betrifft. Bei der 3a handelt es sich um eine dreiphasige Darstellung. Die drei Phasen sind dabei immer mit den Buchstaben a, b, c gekennzeichnet.
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Weiterhin wird bei der 3a von einer Asynchronmaschine 11 mit großer Leistung ausgegangen, weshalb beispielhaft drei zueinander parallelgeschaltete Umrichter 151, 152, 153 vorhanden sind. Jedem der Umrichter 151, 152, 153 kann dabei ein separater Stromregler zugeordnet sein.
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Entsprechend wird in der 3a von Phasenströmen ausgegangen, die derart groß sind, dass eine einzelne Bürste pro Phase nicht ausreichend ist. In der 3a sind deshalb pro Phase beispielhaft jeweils drei Bürsten 21a1, 21a2, 21a3, 21b1, 21b2, 21b3, 21c1, 21c2, 21c3 vorhanden, die pro Phase zueinander parallel geschaltet und im Hinblick auf jede Phase rotorseitig miteinander kurzgeschlossen sind. Die Anzahl der Bürsten 21 pro Phase entspricht somit beispielhaft der Anzahl der Umrichter 151, 152, 153. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Bürsten pro Phase auch größer oder kleiner sein kann und nicht zwingend der Anzahl der Umrichter entsprechen muss.
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Im Unterschied zur 2a sind die Bürsten 21 der 3a umrichterseitig nicht miteinander kurzgeschlossen.
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Die drei Bürsten 21 jeder Phase sind mit jeweils einem anderen der drei Umrichter 151, 152, 153 verbunden. Dies ist dadurch realisiert, dass von jeder Bürste 21 einer Phase eine separate Bürstenleitung 25a1, 25a2, 25a3, 25b1, 25b2, 25b3, 25c1, 25c2, 25c3 zu dem entsprechenden der drei Umrichter 151, 152, 153 führt.
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Im Unterschied zur 1 und zu den 2a, 2b ist bei der 3a kein Kurzschließer 18 vorhanden.
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Im Betrieb der elektrischen Schaltung 10 fließen Phasenströme von den drei Umrichtern 151, 152, 153 über die Bürstenleitungen 25 und über die jeweils drei Bürsten 21 der jeweiligen Phase zu dem Rotor 13 und umgekehrt.
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In der 3b ist eine Phase der 3a dargestellt, und zwar beispielhaft die zu den Bürstenleitungen 25a1, 25a2, 25a3 zugehörige Phase.
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In der 3b sind die Bürsten 21a1, 21a2, 21a3 als Ersatzschaltbild dargestellt, und zwar jeweils im Wesentlichen in der Form einer Bürstenimpedanz und eines Spannungsabfalls U1 bzw. U2 bzw. U3, wobei die Bürstenimpedanz als Serienschaltung eines Widerstands R1 bzw. R2 bzw. R3 und einer Induktivität L1 bzw. L2 bzw. L3 ausgebildet ist. Weiterhin ist in der 3b für jede der Bürsten 21a1, 21a2, 21a3 der jeweils fließende Bürstenstrom I1 bzw. I2 bzw. I3 eingezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bürstenströme und die Phasenströme sich voneinander unterscheiden. So bilden in der 3b die Summe der drei Bürstenströme I1, I2, I3 den zugehörigen Phasenstrom Ia.
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Weiterhin sind in der 3b die Bürstenleitungen 25a1, 25a2, 25a3 als Ersatzschaltbild dargestellt, und zwar jeweils im Wesentlichen in der Form einer Leitungsimpedanz, die als Serienschaltung eines Widerstands R_ZL1 bzw. R_ZL2 bzw. R_ZL3 und einer Induktivität L_ZL1 bzw. L_ZL2 bzw. L_ZL3 ausgebildet ist.
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Im Betrieb der elektrischen Schaltung 10 fließen die vorgenannten Bürstenströme über die jeweiligen Bürsten 21 einer Phase und verursachen dort in der jeweils vorhandenen Impedanz elektrische Verluste, die zu einer Erwärmung der jeweiligen Bürste 21 führen.
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Es wird nunmehr davon ausgegangen, dass die Bürsten 21 einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzen. Dies bedeutet, dass die Impedanz der einzelnen Bürsten 21 mit steigender Temperatur sich vermindert.
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Gemäß der 3b ist es nun aber so, dass jede der Bürsten 21 mit der zugehörigen Bürstenleitung 25 seriell verbunden ist. Die Leitungsimpedanzen der Bürstenleitungen 25 weisen einen positiven Temperaturkoeffizienten auf. Dies bedeutet, dass die Leitungsimpedanzen der einzelnen Bürstenleitungen 25 mit steigender Temperatur sich vergrößern. Die Leitungsimpedanz ist dabei insbesondere von der Länge der jeweiligen Bürstenleitung 25 abhängig.
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Die Serienschaltung der Bürstenimpedanz der einzelnen Bürsten 21 und der Leitungsimpedanz der jeweils zugehörigen Bürstenleitungen 25 hat nunmehr zur Folge, dass sich der negative Temperaturkoeffizient der jeweiligen Bürste 21 mit dem positiven Temperaturkoeffizienten der zugehörigen Bürstenleitung 25 zumindest teilweise kompensiert. Dies ist gleichbedeutend damit, dass durch eine entsprechende Länge der Bürstenleitungen 25 der negative Temperaturkoeffizient der Bürsten 21 zumindest vermindert oder gar weitestgehend ausgeglichen werden kann.
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Weichen die Impedanzen der einzelnen Bürsten 21 beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder sonstigen Streuungen voneinander ab, so wird diese Asymmetrie der Impedanzen der Bürsten 21 durch den positiven Temperaturkoeffizienten der Bürstenleitungen 25 auf sehr kleine Werte reduziert. Im Unterschied zur 2a entsteht somit bei der 3a gar kein oder nur in einem sehr geringen Umfang ein asymmetrischer Stromfluss über die Bürsten 21. Die Bürstenströme sind somit im Wesentlichen gleich groß. Eine Überschreitung der Stromtragfähigkeit einer der Bürsten 21 wird damit verhindert.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die vorstehend erläuterte Reduktion oder gar Kompensation von Asymmetrien der Bürstenimpedanzen mit Hilfe der Leitungsimpedanzen auch dann erreichbar ist, wenn die Bürsten 21 keinen negativen Temperaturkoeffizienten, sondern insoweit ein beliebiges Verhalten oder gar einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen. Dies ergibt sich daraus, dass die Leitungsimpedanz einer der Bürstenleitungen 21 üblicherweise größer ist als die Bürstenimpedanz der zugehörigen Bürste 25, so dass Asymmetrien der Bürstenimpedanzen im Vergleich zu der zugehörigen Leitungsimpedanz sehr klein und damit im Wesentlichen vernachlässigbar sind.
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Wenn also die Bürstenimpedanzen der Bürsten 21 einer der Phasen an sich eine Asymmetrie aufweisen, so wird durch die Serienschaltung dieser Bürstenimpedanzen mit den jeweils zugehörigen Leitungsimpedanzen zumindest in einem gewissen Umfang eine Symmetrierung erreicht. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die über die einzelnen Bürstenleitungen 25 fließenden Bürstenströme im Wesentlichen gleich groß sind. Eine Asymmetrie der über die Bürsten 21 einer Phase fließenden Ströme liegt also nicht mehr vor.
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Die 4a, 4b, 4c, 4d basieren auf den 3a, 3b. Insoweit wird auf die vorstehenden Erläuterungen zu den 3a, 3b verwiesen.
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Im Unterschied zu den 3a, 3b ist bei den 4a, 4b, 4c, 4d ein Kurzschließer 18 vorhanden.
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Gemäß der 4a ist jede der Bürstenleitungen 25 der 4a zum Zwecke des Anschlusses des Kurzschließers 18 mit dem einen Anschluss einer Kurzschließerimpedanz Za1, Za2, Za3, Zb1, Zb2, Zb3, Zc1, Zc2, Zc3 verbunden. Die zu einer Phase zugehörigen Kurzschließerimpedanzen Za1, Za2m Za3 bzw. Zb1, Zb2, Zb3 bzw. Zc1, Zc2, Zc3 sind dann über ihren anderen Anschluss jeweils miteinander kurzgeschlossen und mit der jeweiligen Phase des Kurzschließers 18 verbunden. Insoweit sind die vorgenannten Impedanzen zueinander parallelgeschaltet.
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In der 4b sind die Kurzschließerimpedanzen Za1, Za2 Za3 als Ersatzschaltbild dargestellt, und zwar jeweils als Serienschaltung eines Widerstands R_Za1 bzw. R_Za2 bzw. R_Za3 und einer Induktivität L_Za1 bzw. L_Za2 bzw. L_Za3. Die drei Serienschaltungen der vorliegenden Phase sind dann, wie bereits erwähnt, auf Seiten des Kurzschließers 18 miteinander kurzgeschlossen und mit der zugehörigen Phase des Kurzschließers 18 verbunden.
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In der 4c ist eine Abwandlung der Schaltung der 4a dargestellt. Die Abwandlung besteht darin, dass die zu einer Phase zugehörigen Kurzschließerimpedanzen Za1, Za2m Za3 bzw. Zb1, Zb2, Zb3 bzw. Zc1, Zc2, Zc3 nicht - wie in der 4a - mit ihrem anderen Anschluss jeweils miteinander kurzgeschlossen sind, sondern dass die zu einer Phase zugehörigen Kurzschließerimpedanzen Za1, Za2m Za3 bzw. Zb1, Zb2, Zb3 bzw. Zc1, Zc2, Zc3 jeweils separat mit dem Kurzschließer 18 verbunden sind.
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In der 4d ist eine Abwandlung der Schaltung der 4b dargestellt. Die Abwandlung besteht darin, dass die drei Serienschaltungen eines Widerstands R_Za1 bzw. R_Za2 bzw. R_Za3 und einer Induktivität L_Za1 bzw. L_Za2 bzw. L_Za3 nicht - wie in der 4b - auf Seiten des Kurzschließers 18 miteinander kurzgeschlossen sind, sondern dass die Serienschaltungen jeweils separat mit dem Kurzschließer 18 verbunden sind.
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Bei den 4c, 4d ist somit jeder Bürstenleitung 25a1, 25a2, 25a3, 25b1, 25b2, 25b3, 25c1, 25c2, 25c3 ein separates Paar antiparalleler Leistungshalbleiterbauelemente in dem Kurzschließer 18 zugeordnet, während in den 4a, 4b die beiden antiparallel geschalteten Leistungshalbleiterbauelemente immer jeweils phasenweise im Kurzschließer 18 vorhanden sein.
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Wie bereits erläutert wurde, ist es mit Hilfe der Bürstenleitungen 25 ganz allgemein möglich, eine Reduktion oder gar Kompensation von Asymmetrien der Bürstenimpedanzen einer Phase zu erreichen. Insoweit können Asymmetrien des Stromflusses über die einzelnen Bürsten einer Phase weitgehend reduziert werden. Insbesondere ist es mit Hilfe der Bürstenleitungen 25 möglich, einen negativen Temperaturkoeffizienten der Bürsten 21 auszugleichen.
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Wie aus den 4a, 4b, 4c, 4d hervorgeht, wird durch die Kurzschließerimpedanzen Za1, Za2 Za3 bzw. Zb1, Zb2, Zb3 bzw. Zc1, Zc2, Zc3 erreicht, dass die Bürsten 21a1, 21a2, 21a3 bzw. 21b1, 21b2, 21b3 bzw. 21c1, 21c2, 21c3 umrichterseitig nicht kurzgeschlossen sind. Stattdessen ist zwischen den einzelnen Bürstenleitungen 25a1, 25a2, 25a3 der in der 4b bzw. 4d gezeigten Phase jeweils eine der Kurzschließerimpedanzen Za1, Za2, Za3 vorhanden, die sich jeweils aus zwei Serienschaltungen des Widerstands R_Za1 bzw. R_Za2 bzw. R_Za3 und der Induktivität L_Za1 bzw. L_Za2 bzw. L_Za3 zusammensetzen.
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Damit ist einerseits zwischen jeder der Phasen der 4a bzw. 4c und dem Kurzschließer 18 eine Impedanz vorhanden, und zwar sind dies die pro Phase parallelgeschalteten Kurzschließerimpedanzen Za1, Za2, Za3 bzw. Zb1, Zb2, Zb3 bzw. Zc1, Zc2, Zc3. Und andererseits ist zwischen den einzelnen Bürstenleitungen 25 jeder der Phasen ebenfalls immer eine Impedanz vorhanden, und zwar ist dies immer die Summe zweier der vorgenannten Kurzschließerimpedanzen.
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Die Kurzschließerimpedanzen sind dabei üblicherweise größer als die Leitungsimpedanzen. Damit wird erreicht, dass die Kurzschließerimpedanzen keinen Kurzschluss der einzelnen Bürstenleitungen einer Phase darstellen, sondern dass die vorstehend genannte Reduktion oder gar Kompensation von Asymmetrien der Bürstenimpedanzen einer Phase mit Hilfe der zugehörigen Leitungsimpedanzen auch im Falle der 4a, 4b erreichbar bleibt.
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Es versteht sich, dass die elektrische Schaltung 10 in entsprechender Weise auch eine andere Phasenanzahl größer oder kleiner als drei aufweisen und insoweit beliebig mehrphasig ausgebildet sein kann. In diesen Fällen können sich auch die Anzahl und/oder Ausbildung des Umrichters 15 bzw. der Umrichter 151, 152, 153 und/oder des Kurzschließers 18 ändern. Weiterhin versteht es sich, dass die Anzahl der Bürsten 21 pro Phase auch zwei oder größer als drei sein kann.
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Weiterhin ist es möglich, dass in dem Ersatzschaltbild der 4b die Kurzschließerimpedanzen jeweils zwischen den Leitungsimpedanzen und den Bürstenimpedanzen angeschlossen sind. Auch in diesem Fall kann mit Hilfe der Leitungsimpedanzen eine Reduktion oder gar Kompensation von Asymmetrien der Bürstenimpedanzen einer Phase erreicht werden.
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Es versteht sich, dass bei den genannten Impedanzen immer entweder der jeweilige Widerstand oder die jeweilige Induktivität gegebenenfalls auch Null sein kann. Ebenfalls ist es nicht zwingend erforderlich, dass drei Umrichter vorhanden sind, sondern es ist ohne Weiteres möglich, dass die Ausführungsbeispiele der 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4c auch nur mit einem Umrichter realisiert werden.
