DE1953341A1

DE1953341A1 - Elektronischer Kommutator fuer Wicklungen von elektrischen Maschinen

Info

Publication number: DE1953341A1
Application number: DE19691953341
Authority: DE
Inventors: Albert Wiart
Original assignee: Jeumont Schneider SA
Current assignee: Jeumont Schneider SA
Priority date: 1968-10-25
Filing date: 1969-10-23
Publication date: 1970-05-06
Also published as: FR1597584A; NL6916063A; FR2064662A6; US3639818A; BE740607A; FR2045153A6; GB1290880A

Description

DIpI.-Ing. Egon Prfnz Dr. Gertrud Heuser 29 Hkt 1QRQ

Dipl..Ing. Gottfried Leiser ".UM, RJ(Kf

Patentanwälte
8000 München - Pasing

Ernsbergerstrasse 19

J 190/69-1059'

JEUMOIiT-SCHNEIDER
5» Place de Rio de Janeiro» Paris 8e/Irankreicb Elektronischer Kommutator für Wicklungen von elektrischen Maschinen

Bekanntlich besitzen die kollektorlosen

Wechselstrommotoren eine asynchrone oder synchrone Drehzahlkennlinie, je nachdem, ob ihr Rotor glatt oder mit ausgeprägten mpgnetisierten oder nicht magnetisieren Polen ver- sehen ist, wobei der Motor in dem letzteren Fall einen veränderlichen magnetischen Widerstand aufweist. Ferner kann bekanntlich die Drehzahl dieser Motoren dadurch verändert v/erden, dass ihre Wicklungen nicht ständig mit einer Wechselspannung gespeist werden, sondern nacheinander in einer bestimmten Reihenfolge mit einem regelbaren Strom oder einer regelbaren Gleichspannung, wobei jede Wicklung je nachdem aus einer oder mehreren Spulen beöteht.

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BAO ORtGlNAL

- 2 - J 190/691055»

betrifft einen

Die Erfindung/Kommutator, v/elcher insbesondere dazu bestimmt ist, nacheinander mit einor regelbaren Stromstärke die Wicklungen einer derartigen Maschine zu speisen, um sie mit veränderlicher Drehzahl zu betreiben.

Die Erfindung hat einen Kommutator zum

Gegenstand, welcher die einen derartigen Asynchron- oder Synchronmotor speisende Gleichspannung oder gleichgerichtete Spannung zerhacken kann, um den Mittelwert des Stroms zu regeln und diesen von einer Wicklung zur anderen zur Beeinflussung der Drehzahl der Maschine zu kommutieren.

Die Erfindung hat ferner einen Kommutator

zum Gegenstand, welcher in beiden Fällen ohne Unterbrechung des Stroms in dem Motor arbeiten kann, wobei die Perioden der ' aufeinanderfolgenden Unterspannungsetzungen der Maschine sowohl während des Arbeitens als Zerhacker als auch während des Arbeitens als Kommutator durch eine Zwischenperiode getrennt sind, während welcher der Strom mittels wenigstens eines sogen. FreilaufStromkreises auf einem praktisch konstanten Wert gehalten wird.

Die Erfindung hat ferner einen Kommutator

zum Gegenstand, v/elcher in einem weiten Drehzahlbereich arbeiten kann.

Zur Erreichung dieser verschiedenen Ziele

sind die verschiedenen Wicklungen der Maschine mit einer GlEttungsdrossel, Speisethyristoren und sogen. "Freilaufthyristoren" kombiniert, wobei diese beiden Thyristorarten so miteinander verbunden und durch eine geeignete Steuerung gesteuert sind, dass sie entweder den Strom zerhacken, oder ihn kommutieren, wobei sie ihn in dem einen wie in dem anderen Fall in dein Augenblick, in welchem die Maschine spannungslos ist, "in einen Freilaufkreis abzweigen, dank welchem die Welligkeit des Stroms und somit die des Miotormoments vermieden wird.

Der oben kurz beschriebene Kommutierungsvorgang kann erfindungsgemäss durch einen Schalter zur Unterbrechung de3 leitungsstroms gesteuert werden, dessen öffnung gleichseitig die Blockierung des Speisethyristors, welcher leitend war, und die Zündung des Thyristors des entsprechenden

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freilauf kreise s bewirkt, während seine Schliessung die Zündung des Speisethyristors bewirkt, -welcher ggfs. auf den on erster Stelle genannten folgen soll, wobei diese Zündung, nachdem der entsprechende Thyristor, leitend gemacht wurde, die natürliche Löschung des vorher gezündeten Freilaufthyristors bewirkt.

Die obige Kommutierung kann jedoch auch

erfindungsgemäss durch einen Kondensator erfolgen, welcher in einen Steuerkreis eingeschaltet ist und regelmassig mit einer geeigneten Spannung geladen wird, um, wenn die Polarixäten der verschiedenen. 2eile entsprechend aufeinander abgestimmt sind, den im Betrieb befindlichen Speisethyristor zu sperre", wenn der entsprechende Freilaufthyristor gezündet wird. Vieira der Kondensator entladen ist, wird die Freilaufwirkung voll wirksam, um nach Zündung eines beliebigen Speisethyristors wie in dem vorhergehenden Pail auf natürliche ¥eise su verschwinden.

1?e«n der erfindungsgemässe Kommutator auf

eine lluschine mit ausgeprägten Polen angewandt wird, wird die öffnung cles Stromschalters oder die Entladung des Kondensators surr. Zwecke der Kommutierung durch an sich bekannte Mittel mittels eines Stellungsdetektors zur Peststellung der Stellung des beweglichen Seils des Motors und zur Veränderung seiner Drehzahl mit Hilfe von Steuersignalen gesteuert, welche so beschaffen sind, da3S sie das Verhältnis zwischen der Schliessungszeit und der Öffnungszeit des Stromschalters verändern, oder QOJiT. allgemein das Verhältnis der Zeiten, während welcher die Spoisethyristoren einerseits und die Preilaufthyristoren andererseits leitend sind. Die Steuersignale werden so geliefert, dass sie bekannten Segelmothoden entsprechen, z.B. einer Zeitsteuerung oder einer Stromsteuerung.

Bei der Anwendung des Kommutators auf eine

Kuöchine der Asynchronbauart oder mit glattem Rotor werden die öffnung des Stromschalters oder die Entlaaux^ des Kondensators durch Signale gesteuert, welche für die Kommutierung mit einer Frequenz geliefert v/erden, welche zu der gewünschten Drehzahl des Hotors angenähert proportional ist, und welche für die Zerhackung bekannten Regelmethoden entspricht, z.B. einer Zeit-

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, , ÖAD ORIGINAL

steuerung oder einer Stromsteuerung.

Zur Erzielung der obigen Arbeitsweise

enthält der den Gegenstand· der Erfindung bildende Kommutator eine den verschiedenen zu kommutierenden Wicklungen gemeinsame Glöttungsdrossel, Speisethyristoren und Freilaufthyristoren, welche mit den Wicklungen so verbunden sind, dass sie gegenüber diesen in gleicher Weise geschaltet sind, wobei die Kommutierungsthyristoren mit der Stromquelle verbunden sind, Mittel, welche die verschiedenen Thyristoren so steuern, dass die in oder ausser Betrieb oder in Freilaufbetrieb zu setzenden Wicklungen nacheinander ausgewählt werden, und welche während des Zeitraums zwischen zwei Kommutierungen den mitt- ^ leren Strom gegenüber den Zeitabschnitten, während welcher die Kommutierungsthyristoren einerseits und die Freilaufthyristoren andererseits leitend sind, regeln, sowie Kittel zur Bremsung des Motors.

• Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung für eine

Maschine mit vier durch den Stromschalter gesteuerten Wicklungen .

Fig. 2 zeigt die gleiche Schaltung nach Ergänzung durch Teile zur Widerstandsbremsung.

Fig. 3 und 4 zeigen den gleichen Kommutator wie Fig. 1 jedoch mit Steuerung durch einen Kondensator. Fig. 5 ist eine der Fig. 5 entsprechende Schaltung nach Vervollständigung durch Mittel zur Kutzbreunsung.

Fig. 6 ist eine Schaltung für eine/mit

zwei gleichzeitig im Betrieb befindlichen Wicklungen mit Steuerung durch einen Kondensator,

Fi£. 7 und 8 aind der Fig. 6 entsprechende Schaltungen jedoch mit einem doppelten Freilauf- und Bremskreio,

Fig. 9 bis 11 zeigen Schaltungen, welche praktisch in der gleichen Weise arbeiten, wobei die erste für die Kommutierung von in einer einzigen Gruppe verteilten Wicklungen und die beiden anderen zur Kommutierung von auf zwei Gruppen verteilten Wicklungen bestimmt sind*.

Fig. 12 und 13 betreffen Schaltungen, 009819/U20

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weiche als Ausführungsabwandlungen der vorhergehenden angesollen werden können.

Pig. 14 und 15 sind Schaltungen von mit einer Drehstromspannung arbeitenden Kommutatoren.

I¹Xg. 16 zeigt die Ausführung des erfindungscemässen Kommutators mit Transistoren.

Der in Pig. 1 strichpunktiert eingerahmte

Teil λ enthält Speisethyristoren T₁, T₂, T, und T^, welche in der dargestellten Weise mit Wicklungen B₁, B₂, B^ und B^ einer Vierphasenmasehine verbunden sind, und Thyristoren t^, t₂, t~ und t,, welche Freilaufkreisen mit einem durch die leitung 1

4 Teil

bezeichneten gemeinsamen/angehören, und eine G-lättungsdrossel

S. Diese letztere ist ferner mit einem Stromabnehmer C verbunden, welcher über eine Steuervorrichtung P einen Stromschalter H steuert. Die Steuervorrichtung wird ferner bei einer Maschine mit homopolaren oder abwechselnden ausgeprägten Polen durch einen Stellungsdetektor D gesteuert, v/elcher optisch, magnetisch oder voltmetrisch sein kann. Die Steuervorrichtung ist ferner mit ihren Ausgängen b mit den Steuerelektroden der Thyristoren T. bis T. und t,. bis t. verbunden.

Der Stromschalter H wird durch zwei Arten

von von der Steuervorrichtung P gelieferten Signalen ausgelöst. Die einen, die eigentlichen Zerhackersignale, werden von dem Abnehmer C geliefert, wenn der leitungsstrom von einem Sollwert abweicht, v/ährend die anderen, die Kommutierungssignale, von dem Stellungsdetektor D geliefert werden. Diese Signale können mittels der Zerhackerzeitbases synchronisiert werden.

Die dem ersten Signaltyp entsprechende Arbeitsweise ist folgende: Untor der Annahme, dass der Thyristor T.J leitend ist, wird die Wicklung B. von der Stromquelle über T.j bis zu dem Augenblick gespeist, an welchem die Stromschwelle der leitung erreicht wird« In diesem Augenblick öffnet sich der Stromschalter H, wobei gleichzeitig der Thyristor t^ gozünriöt v/ird. Der durch die Drossel S aufrechterhaltene Stroa in der Wicklung B- flieast dann durch den Freilaufkreiü in Richtung des Pfeils der leitung 1. Wenn der Strom in dieson Kreis unter einen bestimmten Wert fällt, scliliesst sich dor ?^romaehalter von neuem, und der Thyristor' T₁ wird gesün«

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dex, während der Thyristor t^ auf natürliche Weise gesperrt v/iru. Die Arbeitsweise mit konstantem Strom und somit mit konstantem Motornosent wird also durch Veränderung des Verhältnisses zwischen der Schliessungsdauer und der öffnungsdauer des Stroinschalters erhalten, wobei sich die Drehzahl automatisch entsprechend einstellt. Selbstverständlich kann auch die Drehzahl unmittelbar beeinflusst werden, indem man das periodische Arbeiten nicht mehr durch eine Strömsteuerung sondern durch eine Zeitsteuerung beeinflusst.

Wenn ein Kommutierungsbefehl von dem

Stellungsdetektor D gegeben wird, öffnet sich der Stromschalter H, der !Thyristor T₁ v/ird gelöscht, und der !Thyristor t- v/ird gezündet, so dass der durch die Drossel S in der Wicklung B- aufrechterhaltene Strom durch die leitung 1 fliesst. Hierauf wird der Stromschalter von neuem geschlossen, und der !Thyristor Tp wird gezündet. Der Strom bildet sich dann in der Wicklung B₂ aus, da aber der Gesamtstrom durch die Drossel S konstant gehalten v/ird, nimmt der Strom in der Wicklung B₁ ab und wird zu null, so dass die Kommutierung schliesslich auf natürliche Weise erfolgt.

Bei einer Maschine mit glattem Rotor, z.B.

mit einem Käfiganker, wird der Stellungsdetektor D durch eine Vorrichtung ersetzt, v/elche Signale mit regelbarer Frequenz aussendet und das Arbeiten des Motors als Mehrphasenmotor mit veränderlicher Frequenz ermöglicht. In gewissen Anwendungsfallen des erfind ungsgeinäs sen Kommutators (z.B. Wechselstrommehrphasenmaschinen) können die Wicklungen B. und B, einerseits und B„ und B^, andererseits in den gleichen Nuten untergebracht und unter Vertauschung ihrer Ausgänge mit dem Kommutator verbunden v/erden, so dass der Motor wie ein üblicher Zweiphasenmotor arbeitet.

In Pig. 2 bis 5 enthält der strichpunktierte Rahmen die gleiche Anordnung wie in Pi/?. 1 .

Pi₁P;. 2 zeigt eine Anordnung für Maschinen,

welche durch Arbeiten auf einen Widerstand R gebreinst werden können. Die Arbeitsweise ist folgende: Wenn die Wicklung B₁ über den Stromschalter H und den Thyristor T₁ unter Spannung gesetzt iat und sich der Schalter gleichzeitig mit der %und .mg

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dos Thyristors t₁ öffnet, fliesst der Strom durch den Bremsireis, d.h. durch den Widerstand R. Bei neuerlicher Schliessung des Schalters und wenn keiner der Thyristoren T₁ bis T, gesundet wird, wird die Bremsung aufgehoben, da der Strom dann über den insbesondere den Stromsehalter H und die Leitung L enthaltenden Freilaufkreis fliesst. Unter diesen Bedingungen kann man durch Betätigung des Stromsehalter3 ohne Betätigung der Zündung der Kommutierungsthyristoren nach Belieben von dem Betrieb im Freilauf auf den Bremsbetrie'b übergehen. Der Motorbetrieb wird dadurch erhalten, dass H geschlossen und T- leitend gemacht wird, wenn, nicht kommutiert werden soll, oder Tg, wenn kommutiert werden soll.

Pig. 3 zeigt eine Schaltung, welche sich

von der der Pig. 1 durch die zur Unterbrechung des von der Stromquelle gelieferten Stroms benutzten Mittel unterscheidet. Diese Unterbrechung erfolgt bei der Schaltung der Pig. 3 nicht mehr durch einen getrennten Stromschalter, sondern durch die Sperrung der S'peisethyristoren. Hierfür ist ein parallel mit einer Diode D~ geschalteter Kondensator C. in die Freilaufleitung 1 eingeschaltet. Dieser Kondensator ist mit dem positiven Pol der Stromquelle über eine Impedanz S- und einen Thyristor Ϊγ verbunden. Der so gebildete ladekreis ermöglicht bekanntlich die ladung .des Kondensators C- mit einer Spannung, welche etwa das Doppelte der der Stromquelle beträgt, durch Speisung der Steuerelektrode des Thyristors T₅ mit einem Stromimpuls. Bei der Schaltung der Fig. 3 wird zum Zerhacken des Leitungsstroms mit oder ohne Kommutierung folgendermassen vorgegangen: Der der im Betrie.b befindlichen Wicklung B- entsprechende Thyristor t^ wird gezündet, wobei die Spannung des Kondensators C₁ die Kathode des Thyristors T₁ auf ein Potential bringt, welches höher als das der Stromquelle ist, so dass dieser Thyristor gesperrt v/ird. Der durch die Drossel S aufrechterhaltene Strom in der Wicklung B₁ fliesst zunächst über den Kondensator C₁ und die Leitung L, und hierauf n*ch der Entladung de3 Kondensators über die Diode D, und die gleiche Leitung L, so dass der Strom dann über den Freilaufkreis fliesst. Zur neuerlichen Schliessung des Hauptstromkreises wird Tp oder T^ gezündet, je nachdem, ob es sich um einen Zerhacker-

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Vorgang mit oder ohne Kommutierung von Wicklungen hande]t, worauf der Thyristor IV für die Neuladung der Kapazität C₁ gezündet wird.

Pur gewisse Anwendungen ist es erforderlich, einerseits den ladekreis des Kondensators von dem Freilaufkreis zu trennen, um jede Wechselwirkung zwischen diesen beiden Kreisen zu verhindern, und andererseits an der Stromquelle die Energie des Kondensators zurückzugewinnen, wenn diese unter Berücksichtigung des zu kommutierentfen Stroms zu gross ist. Zu diesem doppelten Zweck werden, wie in Pig. 4 dargestellt, zu der Schaltung der Pig. 3 Thyristoren Tg und T₇, ein Transformator T und Dioden D. und D^ hinzugefügt.. Wenn diese verschiedenen Teile in der in Pig. 4 dargestellten Weise zusammengeschaltet sind, ergibt sich, dass der Freilauf kreis und der ladekreis des Kondensators voneinander unabhängig sind, solange der Thyristor Tg nicht gezündet ist. Perner ermöglicht der den Dioden D. und D₅ zugeordnete Transformator T, nach Zündung des Thyristors T₇ in die Stromquelle die überschüssige Energie des Kondensators C₁ zurückzuschicken.

Mit der Schaltung der Pig. 4 kann die Widerstandsbremsung der Maschine erzielt werden, indem zwischen den gemeinsamen Punkt der Thyristoren t₁ bis t. und den negativen Pol der Stromquelle ein mit einer Diode in Reihe liegender Widerstand geschaltet und die Diode D„ durch einen Thyristor ersetzt wird. Man kann dann nach Belieben den Hauptstrom ' entweder über die Preilaufschleife oder über den Bremswiderstand schicken.

Pig. 5 zeigt eine Schaltung, welche wie die

der Pig. 3 arbeitet, aber ausserdem die Möglichkeit einer Nutzbremsung bietet. Bei dieser Schaltung der Pig. 5 vervollständigen die Dioden D₁ und Dg einen Nutzbremskreis, welcher das Pliessen des Stroms über den negativen Pol der Stromquelle, die Diode Dg, einen der Preilaufthyristoren t- bis t,, eine der Wicklungen B₁ bis B₄ des Motors, die Glättungsdrossel S, die Diode D₁ und den positiven Pol der Stromquelle ermöglicht. Es sei angenommen, dass Motorbetrieb vorliegt, und dass der Strom über die Stromquelle,T₁, B₁, S, T_g fliesst/ Bei löschung von T₁-und T^ duroh Entladung des Kondensators C mittels der

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Zündung von t₁ wird auf die Nutzbremsung-übergegangen. Bei Zündung von Tq wird der Freilaufkreis über S, T^, Dg, t₁, B₁ wiederhergestellt.·

Gewisse Typen von Elektromotoren sind so

ausgebildet, dass ihr Arbeiten die gleichzeitige Speisung von zvei Wicklungen und die aufeinanderfolgende Kommutierung der einen und der anderen dieser Wicklungen mit anderen Wicklungen der Kasohine erfordert. Dies ist z.B. bei den Motoren mit veränderlichem magnetischem Widerstand der Pail, welche in der am 19. Kai 1965 bzw. am 15. Juni 1966 von J. und J. JAERST eingereichten französischen Patentschrift Nr. 1.445. 572 bzw. ihrer Zusatzanmeldung Nr. 89.954 beschrieben sind, oder auch bei Mehrphasenmaschinen, bei welchen die in den gleichen !Tuten liegenden Wicklungen aufgespalten sind, wie am Ende der Pig. i betreffenden Beschreibung angegeben.

Pur diese Anwendung wird erfindungsgemäss

ein Kommutator benutzt, welcher schrittweise unter den gleichen bereits beschriebenen Bedingungen arbeitet, dess3;i Speisethyristoren aber mit den mit ihnen in Reihe geschalteten Wicklungen zu zv/ei Gruppen von in Reihe geschalteten parallelen Stromkreisen zusammengefasst sind, wie in Pig. 6 dargestellt.

Diese Pig. 6 betrifft eine Schaltung, welche mit einem mit einem Nutzbremskreis kombinierten Preilaufkreia arbeitet. Bei dieser Schaltung entlädt man zum Übergang von dem Motorbetrieb (Kommutierungsthyristoren abwechselnd leitend) zu dem Nutzbremsbetrieb, wenn z.B. T₁ und T« leitend sind, über dio hierfür gezündeten Thyristoren t.. und t₂ einen vorher z.B. auf die doppelte Spannung der Spannungsquelle aufgeladenen Kondensator C₁ z.B. mittels des unter Bezugnahme auf I?ig. 3 beschriebenen Verfahrens, Hierdurch werden-die Speisethyristoren T₁ und T₂ gesperrt, und nach der Entladung des Kondensators bildet sich ein Nutzbremskreis über die Klemme minus, D, t_n, B₁, S, B₉,-t₉, D₉ und die Klemme + aU3. 2um Übergang "auf den Preilaufbetrieb über D₁ (oder Dp) zündet -an den Thyristor T₂ (oder T₁). Perner ist zu bemerken, dass in der Schaltung der Pig. 6 der übergang von der Nutzbremsung ?".? dem Preilaufbetrieb zur Kommutierung au.egenutzt werden ί ._·-.·".: Bei der obigen Ausbildung des Nutsbrcomfcreie.it. wird näir.-

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lieh aur Kommutierung des Stroms von der Wicklung B₂ auf die Wicklung 3. einfach der Thyristor T^ gezündet. Da sich dieser auf dem Potential der negativen Klemme der Stromquelle befindet, während sich der Thyristor tg auf dem Potential der positiven Klemme (durch die leitende Diode D₂) befindet, kehrt sich der Strom in der Masche B₂, B. um, wodurch die Kommutierung des Stroms dieser beiden Wicklungen erfolgt. Diese Besonderheit der Betriebsweise ist vorteilhaft, wenn man die Energiezufuhr durch die Stromquelle vermeiden will, und zv;ar nur während der Kommutierungen von Wicklungen, z.B. um kleine Drehzahlen zu erreichen, sowie für den Bremsbetrieb.

Bei "Wervollständigung der Schaltung der

Pig. 6 durch eine Diode und einen Widerstand, welche mit den Klemmen des Kondensators C₁ in Reihe geschaltet sind, wirdjdie Bremsung eine Widerstandsbremsung, wenn die Speisethyristoren gesperrt sind, und zwar mit oder ohne Hilfe einer Nutzbremsung, je nachdem, ob die von der Maschine entwickelte Spannung grosser oder kleiner als die Spannung der Stromquelle ist.

Hierzu ist zu bemerken, dass bei dem Motor,

welcher mit zwei gleichzeitig im Betrieb befindlichen Wicklungen arbeitet, wie in der Umrahmung B der Pig. 6 dargestellt, die Steuerung dadurch erfolgen kann, dass nicht die Ladung und die Entladung eines Kondensators ausgenutzt werden, sondern die öffnung und die Schliessung eines in die Leitung eingeschalteten Schalters, welcher so gesteuert v/ird, dass er in der unter Bezugnahme auf Pig· 1 erläuterten Weise arbeitet. Die Arbeitsweise im Freilaufbetrieb wird dann dadurch erhalten, dass die den Thyristoren t^ und t, einerseits und t₂ und t. andererseits gemeinsamen Punkte vereinigt werden.

Die Schaltung gemäss Pig. 7 unterscheidet

sich von der der I?ig. 6 dadurch, dass die beiden Freilaufkreise, von denen der· eine über eine Diode D₁ und dor andere über eine Diode D₂ verläuft, mit Kondensatoren O₁ und C₂ kombiniert sind, welche mit einer Spannung geladen werden können, welche etwa das Doppelt© der Spannung der Stromquelle beträgt, wobei diese Ladung durch Schwingkreise mit mit Thyristoren Tc und T'j- in Reihe geschalteten Induktivitäten S₁ und S^r- erfolgt. Dioö ermöglicht die Löschung der geraden Thyristoren ohno

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löschung der ungeraden Thyristoren, und umgekehrt.

Die Vorrichtung zur Steuerung der Kommutierung der Pig. 7 arbeitet ,folgendermassen: Wenn die Thyristoren T- und T₂ leitend sind und der Thyristor t₁ gezündet wird, wird die .Spannung des Kondensators C₁ durch die Leitung Z _ui T, angelegt, so dass dieser erlischt. Nach der Entladung von C. bildet sich ein Freilaufkreis über D₁ und L aus. Wenn unter Ausgang von diesem Zustand T₁ und X₀ gezündet werden, stellt man a.en zweiten Freilauf kreis her (welcher über L¹ und Dp verläuft), t^ erlischt und der erste Stromkreis wird ausgeschieden. Hierdurch erfolgte der übergang von einem Frei.laufkreis auf den anderen. Wenn unter Ausgang von dem Arbeiten im Freilauf über 1 dieses Mal nur tg gezündet wird, wird an die Klemmen der Stromquelle ein Stromkreis geschaltet, welcher D^, t^, B., S, B₂, t₂ enthält, und hierauf D₂, wenn

der Kondensator C₂ entladen ist. Inzwischen ist T₂ erloschen. Kan hat so unter Kombination der beiden Freilaufkreise einen Nutzbremskreis gebildet.

In diesem Nutzbremszustand kann der Strom

von einer Fieklung auf die andere, z.B. von B₂ auf B., kommutiert werden. Es genügt dann, T- zu zünden, damit t₂ erlischt, sobald der Strom unter der Wirkung des Spannunffsunterschieds an den Klemmen t₂ und T. kommutiert wurde. Die Schaltung der

7 bietet also die Möglichkeit, die Wicklungen gerader (oder ungerader) Ordnung zu kommutieren, wenn der im Betrieb befindliche Freilauf über L¹ und D₂ (oder L und D₁') verläuft, oder wenn man mit Nutzbremsung arbeitet. Diese Möglichkeit lässt die beiden folgenden typischen Arbeitsweisen zu:

- Motorbetrieb durch Abwechslung zwischen

Freilauf und Speisung durch die Stromquelle. Die Kommutierung erfolgt durch übergang auf Freilauf (wenn dieser Zustand nicht bereits besteht) und hierauf durch Zündung des gewünschten Thyristors auf der Seite der Stromquelle.

- Bremsbetrieb durch Abwechslung zwischen Freilauf und Nutzbremsung. Zur Kommutierung wird auf Nutzbremsbotrieb übergegangen (wenn dieser Zustand nicht bereits bestand), worauf der gewünschte Thyristor auf der! Seite der

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Stromquelle zum-neuerlichen Übergang auf Freilaufbetrieb Qezündet wird.

Die Schaltung der Fig. 8 ist der der

Fig. 7 ähnlich, welche durch einen in der aargestellten Weise geschalteten Widerstand E vervollständigt ist. Bei dieser Anordnung erfolgen die Widerstandsbremsung und die Nutzbremsung gleichzeitig, wenn die von der Maschine entwickelte Spannung grosser als die der Stromquelle ist, während die Widerstandsbremsung allein vorliegt, wenn dies nicht der Fall ist. Anders ausgedrückt, die Nutzbremsung tritt nur auf, wenn dies möglich ist und die Spannung an den Klemmen des Widerstands grosser als die der Stromquelle wird.

Die verschiedenen bisher beschriebenen fc Ausführungsabwandlungen haben als gemeinsames Kennzeichen insbesondere die Tatsache, dass die Wicklungen einzeln mittels eines Speisethyristors unter Spannung gesetzt werden, während sie für das Zerhacken zum Zwecke einer Kommutierung durch Sperrung des Thyristors ausgeschaltet werden, nachdem an die Elektroden desselben mittels eines sogen. "Freilaufthyristors¹¹ eine Sperrspannung angelegt wurde, welche höher als die der Stromquelle ist und von einem vorher geladenen Kondensator geliefert wird, wobei auf diese Ausschaltung eine Zeitlang ein Freilaufbetrieb folgt, während welchem dank einer gemeinsamen Glättungsdrossel der Strom in den Wicklungen nur langsam abnimmt.

Die nachstehend beschriebenen Ausführunes-

' formen besitzen das gleiche allgemeine Kennzeichen, sie unterscheiden sich jedoch von den vorhergehenden durch folgende Punkte:

- die Ladung des Kondensators erfolgt

nicht mehr über einen besonderen Thyristor, sondern über einen Speisethyristor.

- andere Vorrichtungen bewirken die Entladung der überschüssigen nicht benutzten ladung des Kondensators in den Motor bei den Kommutierungen oder Zerhackunrren.

- eine besondere elektrische Lage der

Kondensatoren und der ihnen zugeordneten Lade- und Entladevorrichtungen.

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■■-.■v;VO α*'; 6AD ORlGiNAi.

Die Preilaufkreise der vorhergehenden ·

Schaltungen sind in ebenso viele Preilaufkreise aufgeteilt, wie in den vorhergehenden Schaltungen-an Freilaufkreise angeschlossene Motorwicklungen vorhanden waren.«

]?ig. 9 zeigt eine Schaltung, welche hinsichtlich ihrer Anwendunasmöglichkeiten nit der der Fig» 4 vergleichbar ist. Bei dieser Schaltung werden ein Kondensator C, und eine Induktivität S₁ über eine der Dioden d mit einer

ί I

Spannung TJ gespeist, sobald einer der Thyristoren T₁ bis T^ gezündet wird, da aber die Induktivität S, mit dem Kondensator C, einen Schwingkreis bildet, lädt sich der Kondensator schliesslich bekanntlich auf eine Spannung, welche praktisch das Doppelte von TJ beträgt. Gleichzeitig wird eine der Wickiungen gespeist, z.S. B₁ bei Zündimg von T₁.

Zur zeitweiligen Ausschaltung von B₁, entweder zur Zerhackung des Stroms zur Veränderung seines Mittelwerts oder zur Kommutierung auf eine andere Wicklung, z.B. 32» werden gleichzeitig der Thyristor t₁ und ein Hilfsthyristor T gezündet. Hierdurch'wird in einem ersten Schritt der

Thyristor T- gesperrt, indem die an den Klemmen des Kondensators T₁ abgenommene höhere Sperrspannung angelegt wird, wodurch die Wicklung B₁ von der Stromquelle abgetrennt wird, worauf in einem zweiten Schritt der Kondensator C₁ auf die Stromquelle mit der Spannung U durch den Thyristor T , d"i e

Diode Dr, und die Induktivität S₂ entladen wird. Der so gebildete Stromkreis ist obenfallo ein Schwingkreis und ermögi icht somit die Entladung des Kondensators bis auf einen in sehr grosser Nahe von null liegenden Wert. Diese Entladung geht zusätzlich zu der vor sich, welche auf natürliche Weise über den Stromkreis des Motors erfolgt.

Wenn die Entladung erfolgt ist, wird der durch die Induktivität S aufrechterhaltene Strom in der Wicklung B₁ in den durch die Diode D₅, die Verbindung L und den Thyristor't₁ gebildeten Freilaufkreis abgeleitet.

Wenn der von B₁ aufgenommene Strom verhaltniamäaeig klein ist, iat ea offenbar für die Bequemlichkeit .. r Hegelun« aeinea Mittelwerte vri.chxig. dass dei Ereiiaaf-■- -Ία Xil'clichst schnell in Tätigkeit tariS-c* Die äen Sohwing-

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kreis bildenden Teile C, und S₂ werden so "bestimmt, dass dies;' der Fall ist, wobei jedoch die Ladung auf dem Kondensator während der Zeit aufrechterhalten bleibt, welche erforderlich ist, um bei Zündung von t. die Löschung von. T₁ mit Sicherheit su erzeugen. Um dem 3?all zu begegnen, in welchem eine Restspannung an den Klemmen von C. bestehen bleiben würde, kann erfindunesgemäss■die Schaltung durch Hinaufügung einer Induktivität S₁ ¹ aur Umkehr¹ der ladung vervollständigt werden, welche mit einem angenähert am Ende der Entladeperiode gezündeten Thyristor t/ ^J kombiniert ist.

Pur Motoren, deren Arbeiten die gleichzeitige Speisung von zwei Wicklungen und die aufeinanderfolgende abwechselnde Kommutierung der einen oder der arideren * dieser Wicklungen mit einer anderen Wicklung erfordert, wird erfindungsgemäss die Schaltung der Pig. 10 benutzt, welche in der Form einer vereinfachten Ausführung die gleichen Eigenschaften wie die der Fig.- 7 besitzt. Pig. 10 betrifft nämlich eine Schaltung mit doppeltem Freilaufkreis, welche ausser dem Arbeiten mit einem zerhackten Strom mit oder ohne_;Kommutierung von Wicklungen gerader oder ungerader Ordnung das Arbeiten mit Nutzbremsung auf die Stromquelle ermöglicht. Eine derartige Schaltung arbeitet folgendermassen: Unter der Annahme, dass die Wicklungen B. und Bp an die Stromquelle mit der Spannung U über die Induktivität S und die Thyristoren T. und T₂ geschaltet sind, wird der Kondensator CL unter den gleichen Bedingungen wie in Fig. 1 auf eine Spannung von etwa 2U über S.| und eine der Dioden d geladen. Durch Zündung von t.. und T_a wird T₁ gesperrt, und nach Entladung von C₁ auf die Stromquelle über die Wicklungen des Motors sowie über T , S₉ und D„ gemass dem für Fig. 1 beschriebenen Verfahren werden diese Wicklungen sowie die Induktivität S im Freiläufzustand auf die Verbindung L durch t₁ und D, einerseits und T« andererseits geschaltet. Der Motor arbeitet dann im Freilauf, wobei der Strom in den im Betrieb befindlichen Wicklungen in den ao gebildeten Freilaufkreis abgeleitet und durch die Wirkung der Induktivität S praktisch konstant gehalten wird. Wenn T₁ und Tg leitend sind und ein zweiter zu-dem-vorhergehenden Steuerkreis· symmetrischer Steuerkreia betätigt wird, dessen Teil«

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in Fig. 10 mit den gleichen Buchstaben mit dem 'Index "'" ■bezeichnet sind-, wird nach Zündung·von t₂ und T'_a anstelle von ·=, und T ein zweiter durch t_o, i¹, D¹, und T₁ gebildeter Freilaufkreis in Betrieb genommen.

Dieser zweite Freilaufkreis kann auch in

Betrieb genommen werden, wenn der erste hergestellt ist und 2, gleichseitig mit t₂ und ϊ»_& gezündet wird, wobei die Zündung von T- das Erlöschen von t^ bewirkt.

Wenn jetzt t.j und tg gleichzeitig leitend

sind, sind T- und T_ gesperrt, und ein Nutzbremskreis über die Stromquelle wird durch die Teile D,, L, t^, B-, S, Bg, tg» It', D¹, gebildet. In diesem Zustand der Anordnung, kann-der Strom von einer Wicklung auf die andere kommutiert werden, z.B. von B₂ auf B.. Hierfür genügt es, T^ zu zünden, um tg zu löschen, sobald der Strom· unter der Wirkung des Spannungsunterschieds an den Klemmen von tp und T. kommutiert hat. Die Schaltung der Pig. 10 bietet also die Möglichkeit, die Wicklungen gerader (oder ungerader) Ordnung zu kommutieren, wenn der Motor im ,Freilauf über L* (oder L) oder mit Nutzbremsung arbeitet. Diese. Möglichkeit lässt die beiden folgenden typischen Arbeitsv/ci,sen zu:. .

- Kotorbetrieb durch Wechsel zv^ischen

Spcisi-n-'' uiid Freilauf·. Die Kommutierung erfolgt durch über-/;anä auf 1-i'eilaufbetrieb (wenn er nicht bereits besteht) und jiiorcuf- durch 2ündnng des entsprechenden Speisethyristors;

. - Hutzbrensbetrieb durch Wechsel zwischen

Treilauf und !«utsbremsung. Der Übergang auf Nutzbremsung {wenn. sie nicht bereits besteht) erfolgt durch Kommutierung und anschliessende Zündung des entsprechenden Speisethyristor's zum neuerlichen übergang auf Freilauf.

Anders ausgedrückt, die Schaltung der Fig* 10 bietet folgende Betriebsmöglichkeiten.:

- Motorbetrieb oder Hutzbremsbetrieb. In beiden Fallen: ·

- Regelung des Mittelswerts des Stroms

in den Wicklun.iien durch Zerhacken desselben mittels eines der Freilaufkreise, ; ·.

- Kommutierung des Stroms zwischen zwei

Wicklungen gerader ^^{^^!^ zy^j Wicklung en ungerader

BAD ORIGINAL.

Ordnung nach. Inbetriebnahme des entsprechenden Freilaufkreises

Pig. 11 zeigt eine andere Ausführun^rsform

einer Vorrichtung zur Regelung und Kommutierung, welche unter ir.it den Bedingungen der Schaltung der Ii¹Ig., 10 vergleichbaren Bedingungen arbeitet, ;jedooh mit unabhängigen Freilauf- und Steuerkreisen für jede der Wicklungen B^ bis B^. Bei der Schaltung der Pig. 11 können folgende verschiedene Betriebszustände unterschieden v/erden:

1 ..) Durch Zündung der Thyristoren Τ- und

2o J (a) Unterspannungsetzung der Wicklungen B-, und Bg über - die G-lättungsdrossel S und die Dioden D_Q und E^! ₈» (b) Ladung der Kondensatoren C₂ und C'₂ mit einer Spannung von etwa'dem Doppelten von ü über die Induktivitäten S^, S¹, und die Dioden d- , d'.j *

™ 2») Durch Zündung des Thyristors t*:'(a)

Sperrung von T.. durch Anlegung einer Sperrspannung, (b) Entladung des Kondensators Cp über die Wicklungen B. und Bp und zusätzlich über die Diode D, , die Verbindung L., den Thyristor ΐ-, die Diode D^ und die Induktivität Sp, welche allen Steuerclocks der Wicklungen ungerader Ordnungszahl gemeinsam ist, wobei diese Entladung ggfs. über s'.. nach Zündung von f- zu Ende geführt wird, (c) Inbetriebnahme des über D., , L-., t- , B-, Dq, S, D'g, B₂, T₂ verlaufenden Freilaufkreises.

3·.) Durch Zündung von t₂ anstatt t^ Einschaltung des über die gleichen Wicklungen sowie D¹^ , L¹-, t₂ und T^ verlaufenden Freilaufkreises gemäss einem älinlichen Verfahren.

4c) Durch Zündung von t- und t₂ bei Ausgang

von einem beliebigen der vorhergehenden Zustände: Herstellung eines,.Kreises zur nutzbremsung auf die Stromquelle über D, , ^L1> *1» ^B1» ^D8» ^S' ^Dt8' ^B2' *2· ^Lt1» ^DI3a·

.5·) Unter Ausgang von dem vorhergehenden·

Zustand· Rückkehr zum Arbeiten im Freilauf nach Zündung von T₁ oder-T₂.

6„) In dem Futzbremszustand: Kommutierung des Stroms z.B. von B^ auf B, nach Zündung des Thyristors T-.

7.) V/öhrend des Kotorbetriebes: Kommutierung des Stroms z.B. von B^ auf B₃ durch Zündung von T- nach

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Übergang über den unter 2 definierten Freilaufzustand.

Infolge der Symmetrie der Schaltung der

~Jlv. 11 .sind die obigen Erläuterungen ohne weiteres auf die Steuerung der anderen Wicklungen übertragbar.

In dieser Figur v/ie übrigens in Fig. 9 und

10 sind die mit den Buchstaben s' und t⁹ mit oder ohne Index bezeichneten Induktivitäten und Thyristoren zur Vollendung der Entladung des Kondensators vorgesehen. In Fig. 11 sind die Induktivitäten s¹^ und s', mit dem gleichen Pol verbunden und können su einer einzigen zusammengefasst werden. Das gleiche gilt für die Induktivitäten s'₂ und s',. Ausserdem können die beiden Thyristoren t»- und t¹, durch zwei Dioden und einen einzigen Thyristor ersetzt werden.

Mit der in Fig. 12 dargestellten Schaltung

wird erfindungsgemäss eine Regel- und Kommutierungsvorrichtung erhalten, welche gestattet, den Motor unter den gleichen Bedingungen wie mit der Schaltung der Fig. 10 arbeiten zu lassen, wobei jedoch eine andere Kombination von Steuermitteln benutzt v/ird.

Zum übergang von einem Zustand zu einem anderen arbeitet die Schaltung der Fig. 12 folgendermassen:

Die Wicklungen B^ und B₂ stehen über die

leitenden Thyristoren T- und T_ unter Spannung, und die ladung des Kondensators C- wurde über den S-, T- und die untere Diode d enthaltenden Schv/ingkreis umgekehrt. Durch Zündung von t- und T v/ird T- gesperrt, indem an ihn die umgekehrte Spannung des Kondensators C- angelegt v/ird, worauf die ladung von C-

über T , die Induktivität S₀ und die Diode D₇ umgekehrt und a c. ι

Gchliesslich ein Freilaufkreis über D~, 1, B-, S, B«, T~ in Betrieb genommen wird. Wenn dann T- gezündet wird, werden die obigen Wicklungen wieder unter Spannung gesetzt, der Freilaufkreis wird ausgeschieden, und die ladung des Kondensators C-wird von neuem über den S- und die untere Dio^e⁶^^^!^©·"^¹⁸ wobei eine Spannung erreicht wird, welche der vorhergehenden gleich und entgegengesetzt ist.

Wie in den vorhergehenden Fällen gestattet

der obige Freilaufkreis, entweder die Regelung des mittleren Stroms in den Wicklungen durch genaue Abstufung der Dauer und

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dor Frequenz seiner-Inbetriebsetzung, oder die Kommutierung -d Stroms von der Wicklung B₁₁ auf eine andere Wicklung ungerader

Ordnung nach Zündung des entsprechenden Thyristors.·

Kittels des unteren Steuer "blocks, welcher

durch die dem Kondensator C!* zugeordneten und mit den gleichen Buchstaben mit dem Exponenten "'" bezeichneten" Teile gebildet wird, kann man natürlich infolge der Symmetrie der Schaltung entsprechende Manöver vornehmen, u.a. einen Prei-laufbetrieb zur Kommutierung von Wicklungen, gerader Ordnung.

Der Nutzbremsbetrieb wird durch Zündung

von t-j und tp erhalten. T- und Tp erlöschen dann nämlich, und die Wicklungen B₁ und Bp sowie die Induktivität S werden mit den Polen der Stromquelle über t-, L und D* einerseits und to» I¹ und D^f, andererseits verbunden. Von diesem Betriebszustand aus erfolgt die Kommutierung von Wicklungen gerader oder ungerader Ordnung durch Zündung des entsprechenden Speisethyristors.

Die der Diode D„ zur Verhinderung eines Rückstroms zugeordnete Induktivität S₂ soll die Entladung des Kondensators C₁ und die Umkehr seiner Spannung beschleunigen, wenn, der Motorstrom verhältnismässig klein ist. Die Induktivität s.¹.. und der Thyristor t¹«. sollen ein eindeutiges negatives Potential dieses Kondensators sicherstellen, da die Gefahr besteht, dass die Spannung, an den Klemmen desselben, insbesondere bei zu geringer Motorlast, zwischen Werten mit allmählich abnehmender Amplitude schwankt.

Fig. 13 zeigt eine Vorrichtung, welche die

gleichen Möglichkeiten für das Arbeiten des Motors mit Hilfe einer Steuerung bietet, welche gemäss dem gleichen Verfahren wie die der Fig. 12 arbeitet, aber so angeordnet ist, dass ein Freilauf für jede Wicklung des Motors gebildet wird.

Bei der Schaltung der Fig. 13 werden z.B.

dis Wicklungen B₁ und B₅ mit der Induktivität S in einen Freilaufkreis eingeschaltet, wenn entweder t₁ und T₂ oder t„ und T₁ gezündet werden. In dem ersteren Fall verläuft dieser Freilaufkreis über D'g, T₂, D^, L₁, t₁, Dg, und der Kondensator ' C₂ lädt sich auf eine Spannung, welche gleich der" der Stromquelle ist. In dem zweiten Fall verläuft der Freilaufkreis über D¹Q, tp, L¹'.., D¹, , T₁, D_R, und der Kondensator C¹ _o

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_ 19 -

sich in der gleichen Weise auf die gleiche Spannung. Wenn in den den ersten Fall entsprechenden Zustand T^ gezündet virä, criiocht t, ,- die Wicklungen B^ und. B₂ werden mit der Spannung υ gespeist, und die Belegung von C₂, welche der mit den Pluspol verbundenen abgewandt ist, wird auf ein Potential gebracht, welches praktisch das Doppelte des Potentials dieses Pols beträgt, und swar dank der vereinten Wirkung der Diode d- und des durch diesen Kondensator und die Induktivität S, gebildeten 'Schwingkreises* Um wieder auf den Freilaufzustand überzugehen, wird t- von neuem gesundet, T- erlischt, da seine Kathode auf ein Potential gebracht wird, welches-höher als das seiner Anorde ist, und die freie Belegung des Kondensators wird mit dem negativen Pol der Stromquelle über D, , t.. , Dg, B₁J, S, B₂, D'g, T₂ verbunden.

Das Arbeiten mit Nutzbremsung auf die

Stromquelle wird wie in den vorhergehenden Fällen entweder durch Ausgang von dem Hotorbetrieb durch gleichzeitige Zündung der den im Betrieb befindlichen Wicklungen entsprechenden Freilaufthyristoren oder unter Ausgang von dem Arbeiten mit einem der Freilaufkreise durch Zündung des dem bereits leitenden Freilaufthyristor entgegengesetzten Freilaufthyristor erhalten.

Die Kommutierung von Wicklungen kann mit

der Schaltung der Fig. 13 mit dem nachstehenden Verfahren erfolgen, welches dem unter Bezugnahme auf Fig. 1.2 beschriebenen sehr ähnlich ist: Zündung des entsprechenden Speisethyristors nach übergang entweder in den Uutzbremsungszustand oder in den Freilaufzustand"durch einen der Freilaufthyristoren gerader oder ungerader Ordnung, je nachdem, ob die zu kommutierenden Wicklungen gerader oder ungerader Ordnung sind. -

Die Aufgabe der den Dioden D₇, D₇ und

I { El

D'₇, D' zugeordneten Induktivitäten S_n und S'_o sowie der den Thyristoren t¹- und t^f _o und den Dioden d_o, d, und d¹, zu-

¹ .. 2 d 3 3

geordneten Induktivitäten s'-j und s'₂ ist die gleiche wie die der in Fig. 12 mit gev/issen, dieser Bezugszeichen bezeichneten 'I'cile. .

In den Schaltungen der Fig. 9*, 10 und v.'-rde/. die Kondensatoren C- oder C₁ und C₁ über Dioden d

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oder d und d^! enthaltende Stromkreise geladen, sobald einer der entsprechenden Hau ρ thyristor en leitend gemacht wird. 3s ist zu bemerken, dass die genannten Dioden fortfallen können, wenn in der in Fig. 9, 10 und 12 gestrichelt dargestellten T/eise Thyristoren T oder T und T> vorgesehen werden, deren einsige Aufgabe darin besteht, die Ladung der Kondensatoren C oder C„ und C, sicherzustellen.

In den Schaltungen der Fig. 10 und 12

können die' Freilaufthyristoren t« und t₇ oder tg und t. einer der beiden Wicklungsgruppen durch Dioden ersetzt v/erden, da der diese Dioden enthaltende Stromkreis zur Löschung der Speisethyristoren dient, während der die Freilaufthyristoren t^ und t< oder t«. und t, enthaltende Stromkreis der anderen Wicklungsgruppe für das Arbeiten im Freilauf dient. Die Bremsung erfolgt durch Inbetriebnahme der beiden Freilaufkreise, wobei dann die Dioden den Strom in der richtigen Weise den Wicklungen 'der als Stromerzeuger arbeitenden Maschine zuführen.

Fig. 14 und 15 zeigen Schaltungen für

Maschinen, deren ,Wicklungen hinsichtlich der Kommutierung denen der Fig. 1 und β entsprechen, welche jedoch mit Drehstrom gespeist v/erden. Jede Wicklung IL bis B- wird dann mi'¹: einer Spannung gespeist, welche durch Gruppen von drei Thyristoren T-, Tg usw. gleichgerichtet ist, deren gemeinsame Punkte über Thyristoren T¹., T' usw.. mit einem mit L bezeichneten Freilaufkreis verbunden sind.

Durch Aufhebung der Zündungen der Thyri-

stören T.,. und durch Zündung des Thyristors T'. der Fig. 14 wird dann die Gruppe der drei Thyristoren T. in dem Augenblick gelöscht, in welchem der Strom in dem Thyristor, welcher leitend geblieben ist, durch null geht, wobei gleichzeitig der Freilaufkreis L eingeschaltet wird.

Bei der Schaltung der Fig. 15 werden

unter den gleichen Bedingungen die Thyristorgruppen T. und T₂ gesperrt, wobei gleichzeitig der Freilaufkreis L durch Zündung der Thyristoren T^ und T»₂ in Betrieb genommen wird, welcher dann z.B. die Wicklungen B₁ und B₀ sowie die Indukti-■vitat S enthalt. Die Vorrichtungen zur Zündung der Thyristoren können-·auf diese Woioo stark vereinfacht werden.

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Der Ersatz,der Verbindung I durch einen

su einen Thyristor T.q parallel geschalteten. Regelwiderstanci Ε, welcher durch die gestrichelten Verbindungen (Pig. 15) eingeschaltet ist, ermöglicht die Vornahme einer Widerstandsbremciuag in Kombination -mit dem freilauf kr eis, welcher dann über den Thyristor ¹T₁₀ verläuft, wenn dieser gezündet ist. Dank dieser Kombination kann die Bremswirkung dosiert werden.

Selbstverständlich können die Thyristoren

der 5¹Xg. 14 und 15 so gesteuert werden, dass ein gesteuertes Arbeiten der Kommutierung und der Zerhackung unter Bedingungen erzielt wird, welche denen der mit Gleichspannung gespeisten Kotieren ähnlich sind. .

Die Erfindung kann natürlich abgewandelt

werden. So fallen ganz allgemein in den Rahmen der Erfindung die aus den beschriebenen Schaltungen entweder durch Vereinfachung oder durch einfache oder mehrfache Kombination ihrer Elemente und/oder ihrer Slementarstromkreise abgeleiteten Schaltungen. So können in 3?ig. 10 bis 13 alle dargestellten Thyristoren oder nur die Speisethyristoren T. bis T. durch sich der Anordnung anpassende Schaltgeräte ersetzt werden, wobei dann die Kondensatoren und die Hilfsvorrichtungen für ihre Ladung und Entladung fortfallen. Die vereinfachte Schal<tung der Pig. 16 zeigt, was aus'den Schaltungen der Fig. 10 bis 13 wird, wenn in einer Anordnung die Thyristoren z.B. durch Transistoren ersetzt werden können (in der Schaltung sind die bekannten Kittel zur Steuerung der Transistoren nicht dargestellt).

Ebenso können durch Dioden die Thyristoren

einer der Freilaufgruppen oder sogar aller dieser Gruppen ersetzt -werden. Ferner kann die gemeinsame Induktivität durch eine- einfache Verbindung ersetzt werden.

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Claims

- 22 Patentansprüche

1 .)) Yorriclrtung zur Kommutierung und zum Zerhacken des die Wicklungen einer elektrischen Maschine durchfliossenden Gleichstroms, gekennzeichnet durch eine den verschiedenen Wicklungen (En) gemeinsame Glättungsdrossei (S), zwischen die Enden der Wicklungen und einen Pol.der Stromquelle geschaltete Speisethyristoren (Tn), Freilaufthyristoren (tn), welche v/ie die vorhergehenden mit den Wicklungsenden und ausserdem mit einer gemeinsamen Verbindung (L) eines Freilaufkreises verbunden sind, welcher sich auf sich selbst insbesondere über die Drossel (S), wenigstens eine der Wicklungen (B) und den entsprechenden Freilaufthyristor (tn) h sehliesst, einen in die Speiseleitung eingeschalteten Schalter (H) und ein System (C) zur Steuerung des Schalters und zur Steuerung (P) der Steuerelektroden der Thyristoren, welches in Punktion der Grosse der Regelparameter die Zerhackungs- oder Kommutierungsvorgänge mit Eingreifen eines Freilaufkreises auslost.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den verschiedenen Wicklungen (Bn) gemeinsame Glättungsdrossel" (S), zwischen die Enden der Wicklungen und einen Pol der Stromquelle eingeschaltete Speisethyristoren (Tn), P-reilaufthyristoren (tn)> welche v/ie die vorhergehenden an die Wicklungsenden und an wenigstens einen Steuerblock geschaltet sind, welcher mit den Elektroden (durch b) der Freilauf thyristor en und einem Pol der Stromquelle verbunden ist und insbesondere durch einen Kondensator (CL), eine ladeinduktivität (S₁) und eine Diode (D₃) gebildet wird, wobei dieser Steuerblock insbesondere so ausgebildet ist, dass der Kondensator (Cj) mit einer geeigneten Spannung über die Induktivität (S^) geladen wird, dass diese Spannung an den Speisethyristor (Tn) so angelegt wird., dass sie ihn sperrt,' sobald der entsprechende Freilaufthyristor (tn) gezündet wird, und dass sich anschliessend ein insbesondere über den Freilaufthyristor, die genannte Diode, die Glättungsdrossel und die im Betrieb befindlichen Wicklungen verlaufender Freilaufkreis ausbildet, wobei diene Vorgänge durch eine Vorrichtung (P) zur Steuerung der

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ORlGiNAi

Steuerelektroden (b) der Thyristoren so gesteuert v/erden, viacc in Tunktior: dor C-rosöe der Segelparameter die Zerhakl-nungs- und Komiutierunssvorg&nge mit Eingreifen eines Freilauf- und Bremskreises ausgelöst werden.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass der Strom des Freilaufkreises auf einen Bremswiderstand (S) abgeleitet werden kann.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 2 für eine

!•laschine, welche mit der aufeinanderfolgenden Inbetriebnahme ihrer Einseiwicklungen (Bn) arbeitet, welche hierdurch mit einem Pol der Stromquelle über ihre Speisethyristoren (Tn) und mit dem anderen Pol über die gemeinsame Glättungsdrossei (S) verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (C;) mit der Diode (D~)' des Freilaufkreises parallel geschaltet und ah einen Stromkreis (S., T₁-) angeschlossen ist, welcher seine ladung mit einer Spannung gestattet,-welche praktisch das Doppelte der der "Stromquelle beträgt.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vervollständigung der Entladung des Kondensators (C) dieser mit der Primärwicklung eines Transformators (T) verbunden ist, dessen Sekundärwicklung mit den Polen dc-r Stromquelle über wenigstens eine Diode (D.) verbunden ist, wobei der Kondensator ausserdem mit" einem Stromkreis kombiniert ist, welcher seine ladung mit einer etwa- das Doppelte der Spannung der Stromquelle betragenden Spannung c · λ; ο glicht · "-.--·■■

6.) Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,

gekennzeichnet durch einen Bremswiderstand (S) und Mittel zur etwaigen Ableitung des Stroms von dem Freilaufkreis in den Widerstand. · - _

7.) Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4,

dadurch gekennzeichnet, dass der S.teuerblock einen Stromkreis zur Ladung des Kondensators (G^) ""auf etwa, das Doppelte der Spannung der Stromquelle,, einen Freilauf kr eis, einen ITuüzir.-crokreis und Thyristoren (T₅, T₅, T₉) zur Inbetriebnahme αού einen oder des anderen dieser Stromkreise enthält. ■

8.) Vorrichtung nach Anspruch 2 für eine Haschine, welche mit.der gleichzeitigen Speisung von zwei

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SADORlGiNAL

Wicklungen arbeitet,.. welche beide/zwei Wicklungogruppen entnommen sind, deren-gemeinsame Punkte durch, die Giattungsdrossel (S) verbunden sind» dadurch gekennzeichnet, dass für die Nutzbremsung zwei geeignet gepolte Dioden (D₁, Dg) vorgesehen sind, von denen die eine in den der ersten Gruppe entsprechenden Freilaufkreis und die andere in den der zweiten Gruppe ■ entsprechenden Freilaufkreis eingeschaltet ist, wobei der Kondensator (CL ) mit den gemeinsamen Punkten der Freilaufthyristoren (t- bis t,) der beiden Gruppen verbunden ist und durch geeignete Mittel auf eine Spannung aufgeladen wird, welche etwa das Doppelte der Spannung der Stromquelle beträgt.

9.) Vorrichtung nach Anspruch S, dadurch

gekennzeichnet, dass der Kondensator durch zwei parallel zu den P Freilaufdioden (D.,, Dp) geschaltete Kondensatoren (C., C^) ersetzt ist, wobei'jeder dieser Kondensatoren durch einen Stromkreis gespeist wird-, v/elcher seine ladung auf eine Spannung ermöglicht, welche etwa das Doppelte der Spannung der Stromquelle beträgt.

10.) Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen mit einer Diode in Reihe geschalteten widerstand (E), wobei diese Anordnung an die Klemmen des Konde sators angeschlossen ist.

11..) Vorrichtung nach Anspruch 9,- dadurch

gekennzeichnet, dass ein Bremswiderstand (R) mit den gemeinsamen Punkten der beiden Freilaufthyristorgruppeη (tn) verbunden ist (Pig. 8).

12.) Vorrichtung nach Anspruch 2 und 8,

dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerblock den Kondensator (C-), dessen eine Belegung mit dem Minuspol (oder Pluspol) verbunden, ist, einen Stromkreis zur Ladung des Kondensators auf eine etwa das Doppelte der Spannung der Stromquelle betragende Spannung mit einem der Speisethyriotoren (Tn), einer diesem Thyristor zugeordneten Diode (d) Und der ladeinduktivität (S-), einen Stromkreis zur Entladung auf die Klemmen der Stromquelle · mit einem Ililfsthyristor (Ta) und einer Induktivität (Sp),/einen Freilaufkreis mit einer parallel zu dem" Kondensator und dem Hilfethyristor (Ta) geschalteten Diode (D₃), einem Freilauf- thyristor (tn),der entsprechenden Wicklung (Bn) und der Glat- ·

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&ΑΌ

tiuiös^rossel (S) enthält. Ci¹XS. 9). .

13.) Vorrichtung nach Anspruch 2 und

12, für Motoren, welche mit gleichzeitiger Speisung von zwei Wicklungen arbeiten, welche je an Wicklungsgruppen entnommen sind, deren gemeinsame Punkte über die Glattungsdrossel (S) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wicklungs-Gruppe durch einen Freilauf und einen Steuerblock gesteuert wird, welche identisch und symmetrisch sind (Pig. 10).

14«) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass die Wicklungen (Bn) und die ihnen zugeordneten !Thyristoren (UDn-) einzeln durch einen Steuerblock gesteu- · ert werden», v/elcher den Kondensator (Cj), dessen eine Belegung mit dem Pol der Stromquelle verbunden ist,- welcher dem mit dem Speisethyristor (£,)7 entgegengesetzt ist, einen Stromkreis zur Ladung des Kondensators (C-;) auf ©ine praktisch das Doppelte der Spannung der Stromquelle betragende Spannung mit dem Speisethyristor (£*), einer Modle, (d) und der ladeinduktivität (S₁), einen Stromkreis zur ^Entladung mit "dem freilauf thyristor (t~), einer Diode (3)«) und einer der Wiekltingsgruppe geraeinsanten induktivität (Sg/¹^i inen freilauf kr ©is mit einer Mode (D*), welche zwischen den entsprechenden freilaufthyristor (*■*) wa& den Pol der Stromquelle geschaltet ist, welcher dem mit deii Speiscthyristoren (£*) der betreffendem Gruppe entgegengesetzt ist, enthalt (fig_e 11}» . ·■

i^-JVörriehttmg "n&oU einem der Aneprfche 12 bis H_r gekennzeichnet dureh eine mit einem thyristor, {t^f) in leihe geschaltete Induktivität (&*)» wo%©i diese Ämvämmg zu dem. iCondensator (C^) parmüel geschalt et ist*

16*) for^iiihtting n&uk. Aasprueit 2 und i2 oder

15, daduröh gekennzeichnet_f. aus® äez SteiierWöek f&- ^eäe Wieklungsgruppe den lCöndonsätö^ (Q^)_t äes&en eine Belegung mit dem gleichen föi der Ströiattteile wie die Speisethyristören I¹Z* _f f«) der betreffenden Grifitppe •ver'bönden ist, einen, ersten BtifOffikreis zvtv Ladung auf. eine Spannung^ welöhe gleieit ier am* $%rom^uell& ist,, mit &±mm eine» der Freiiattftnyrisitö^ren (t*_#''t-) i&v betreff enäe-n Örupp© augeördneten Silfsthyristöi¹ (S^) oo4 der ent* sprechenden Wlokltmg (B^ S^}_y tor üSttirngsärös^el iB), einer ¥iekitmg öer etwaigen zweitem &mw® C%» %) -tmi Itoes Speise«

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thyristor (Tp, T,), einen Stromkreis zur Umkehrung der ladung" mit der ladeinduktivität (S₁) und einem Satz von Dioden "(d), welche nit den mit den Enden der Wicklungen der betreffenden" Gruppe (B,, B₃) verbundenen Speisethyristoren (T₁, T^) in -Reihe geschaltet sind, einen Freilaufkreis mit einer Diode (D_v), welche nit dem einen oder dem anderen der Freilaufthyristoren' Ct₁, t₇) der Gruppe (B₁, B-) und mit einem Speisethyristor (T₂, T_A) der zweiten Gruppe (B₂, B.) über die Glättungsdrossei (S) und die entsprechenden Wicklungen in Reihe geschaltet ist, und einen Stromkreis zur Beschleunigung der Umkehrung der ladung des Kondensators (C₁) mit einer mit einer Diode (D₇) in Seihe geschalteten Induktivität (S_), wobei dieser Stromkreis an die Klemmen des Kondensators (C₁) und des Hilfsthyristors " (Ta) angeschlossen ist, enthält. . . "

17*) Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13*

dadurch gekennzeichnet, dass Jede Wicklung und die diesen zugeordneten Thyristoren durch einen Steuerblock gesteuert werden,-, welcher den. Kondensator (C₁;), dessen eine Belegung: mit dem. gleichen BoI der Stromquelle wie der Speisethyri&tor (T^) verbunden ist, einen ersten Kreis zur ladung auf eine Spannung,, welche gleich der der Stromquelle ist, über den. Freilauf thyristor (t^),-, die entsprechende Wicklung (ß%)_t die Glättiffigsdrossel (S) und ausserdem, in. der Vorrichtung gemäss Anspruch 13_r eine Wicklung; . der zweiten. Gruppe (Sg, BL) und ihren Speisethyristo-r (T^ T^) _f einen Stromkreis zur XMk&hrvmg der ladung des Kondensators (C₄) > mit der ladeihdaktivit&t (S₁.) und einer mit dem betreffendem Speisethyristör fe) in Keihe geschalteten Diode (d)_f einen freilauf kreis mit einer Diode (D^) _}: welche mit dem Freilaufthyristör (■%■*)_f der betreffenden Wicklung (BW) _$ der Glattimg;s~ drossel (S) xmä aiisserdem in der Vorrichtung n&ok Anspruch 13 mit einer Wicklung der zweiten, Gruppe (B^, B.) und ihrem Spei-Cf2* ^4} ^ift Keihe geschaltet ist_r imd einen StroK-2ür B^esöiiletiiiigtmg der tFmkehrimg der ladung des Konden-J^) mit einer jeder de^ ßrarppe-» gemeinsaiaeii Induktiviinid einer Bio&e (B«)_f welc&e an die Klemmen des Speise-(f^) ^geschlossen. siüd_f eiithält*

IB*) Torrleitung nach -Aneprüch 16 oder 17, gdkeaaeeiohne-b,- dass ein- einen Hilf sthyristor (t%) und

■ - ²⁷ - . 1353341

c1.v;g- Induktivität (es*-. ) enthaltender Stromkreis" zwischen die nicht unmittelbar mit..einem Pol der Stromquelle verbundene Belegung des Kondensators (C^) und den anderen Pol der Stromquelle geschaltet ist, derart, dass die ladung des Kondensators (C₁) auf eine Spannung, welche gleich der der Stromquelle ist, vervollständigt wird.

19·) Vorrichtung nach einem der Ansprüche

12 bis 16, dadurch gekennzeichnet,■ dass die Nutzladung des Kondensators nicht mehr über die Hauptthyristoren (Tn)'sondern über einen Speziälthyristor (T oder T¹) hergestellt wird, wobei die Hilfsthyristoren (Ta oder T'a) ggfs. fortfallen können (Pig. 9, 10 und 1.2). .

20.) Vorrichtung zur Kommutierung oder

Zerhackung des gleichgerichteten Stroms zur Speisung der Wicklungen einer elektrischen Maschine aus einer Mehrphasenspannungsquelle, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Glättungsdrossel (S), v,^relche einerseits mit dem Nullpunkt (Bf) der Anlage und andererseits mit dem gemeinsamen Punkt der Wicklungen (Bn) verbunden ist, an die verschiedenen Phasen angeschlossene Speisethyristoren (Tn) und an den Nullpunkt (N) angeschlossene" Freilaufthyristoren (T'n).

21.) Vorrichtung zur Kommutierung und Zerhackung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch"zwei Wicklungsgruppen (B.., B, und Bp, B^), welche je Speisethyristoren (Tn) und Freilaufthyristoren (T'n) zugeordnet und durch eine gemeinsame Glättungsdrossel (S) verbunden sind, wobei die Wicklungen (Bn) einer jeden dieser Gruppen über diese Thyristoren (Tn bzw. T'n) mit den Phasen und dem Freiläufkreis verbunden_: sind, welcher seinerseits ggfs. an den Nullpunkt (N) der Anlage angeschlossen ist.

22.) Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch

gekennzeichnet, dass ein mit einem Thyristor parallel geschalteter Bremswiderstand in den Freilauf kr eis eingeschaltet ist.

23.) Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch

gekennzeichnet, dass die beiden Gruppen von Freilaufthyristoren anstatt durch eine Verbindung durch einen parallel mit einem Transistor, geschalteten Bremswiderstand (R) verbunden sind.

24.)· Vorrichtung nach einem der Ansprüche

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1 bis 23 j dadurch. gekennzeichnet, dass die Thyristoren, ins-. besonderG die Speisethyristoren (Tn), durch Transistoren oder eine beliebige andere Schaltvorrichtung ersetzt sind, v/obei die entsprechenden löschkonäensatoren (Cn)-und die Vorrichtungen für ihre Ladung und Entladung fortfallen können.

25.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche

S₃ 9j 10, H₅ 13, 16 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Jreilaufthyristoren einer der beiden Wicklungsgruppen durch. Dioden ersetzt sind.

26.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 25j dadurch gekennzeichnet, dass alle !Freilaufthyristoren durch Dioden ersetzt sind.

27o.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, gekennzeichnet durch den Ersatz der .gemeinsamen Induktivität (S) "durch eine unmittelbare Verbindung.

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