DE260018C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Neuerung an insbesondere solchen Gleichstrom-Wechselstromumformern, die zum Betriebe von Wechselstrommaschinen (Induktionsmotoren 5 o. dgl.) mit Wechselstrom aus einer Gleichstromquelle bestimmt sind. .The present invention relates to an innovation in particular such direct current / alternating current converters, those for operating AC machines (induction motors 5 or the like) with alternating current from a direct current source are determined. .

Bei derartigen Maschinen, die, wie vorbemerkt, mit Wechselstrom aus einer Gleichstromquelle gespeist werden sollen, und beiIn such machines, which, as noted, use alternating current from a direct current source should be fed, and at

to denen zu diesem Zweck der Gleichstrom zunächst durch einen Umformerapparat in Wechselstrom umgewandelt werden muß, hat es sich gezeigt, daß sich mit den seither bekannter. Mitteln clas z. B. zum Betriebe von Induktionsmotoren erforderliche schnelle und fortlaufende Stromkreisöffnen und -schließen nicht in der -> gewünschten Weise, in erster Linie aber nicht völlig oder nahezu völlig funken frei ermöglichen ließ.To which for this purpose the direct current must first be converted into alternating current by a converter, it has been shown that with the since then it has become known. Means clas z. B. for the operation of induction motors required fast and continuous circuit opening and closing not in the -> desired way, but primarily not allow completely or almost completely free spark.

Es ist der Zweck der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Neuerung, diesem Übelstande abzuhelfen. Erreicht wird dies dadurch, daß neben elektrolytischen Kondensatoren zwei Stromkreise parallel mit den Kondensatoren geschaltet sind, deren einer, nicht induktiv und deren anderer Widerstand oder Induktanz oder beides enthält. Die Erfindung stützt sich darauf, daß ein funkenfreies Schließen und öffnen eines elektrischen Stromkreises zwischen zwei Punkten, die durch einen elektrolytischen Kondensator verbunden sind, sich ermöglichen läßt, wenn zwischen den Punkten zwei Schalterstromkreise angeordnet sind, deren einer ohmischen oder ohmischen und induktiven Widerstand besitzt, und deren anderer einen nicht induktiven, widerstandslosen Weg, also einen Kurzschluß, darstellt, und wobei der Stromkreis zwischen den beiden Punkten geöffnet wird, indem der erstere der beiden Stromkreise zuerst und danach der andere geöffnet wird und der Stromkreis geschlossen wird, indem zuerst jener und danach der widerstandslose, nicht induktive Stromkreis ge- ■ schlossen wird. Durch Anordnung besonderer Vorkehrungen an einem Gleichstrom-Wechsel-Stromumformer läßt sich diese vorbeschriebene Wirkung gemäß vorliegender Erfindung auch für schnelle Umschaltungen zur Speisung einer Wechselstrommaschine mit Wechselstrom aus einer Gleichstromquelle nutzbar machen und ein funkenfreier Betrieb der Maschine ermöglichen. It is the purpose of the innovation forming the subject of the present invention, this To remedy ills. This is achieved in addition to electrolytic capacitors two circuits are connected in parallel with the capacitors, one of which is not inductive and their other resistance or inductance or both. The invention relies on the spark-free closing and opening of an electrical circuit between two points connected by an electrolytic capacitor allows if two switch circuits are arranged between the points, their has one ohmic or ohmic and inductive resistance, and the other a non-inductive, resistance-free path, i.e. a short circuit, and where The circuit between the two points is opened by the former of the two Circuits first and then the other is opened and the circuit is closed is achieved by first creating that and then the non-resistance, non-inductive circuit is closed. By arranging special precautions on a DC-AC current converter Can this above-described effect according to the present invention also for rapid switchovers to supply a Make AC machine usable with alternating current from a direct current source and enable spark-free operation of the machine.

In den beiliegenden Zeichnungen stellenPlace in the accompanying drawings

Fig. ι bis 6 den Umformerapparat zum Umformen von Gleichstrom in Dreiphasen- oder einfachen Wechselstrom in sechs verschiedenen Stellungen dar.Fig. Ι to 6 the converter apparatus for converting direct current into three-phase or simple alternating current in six different positions.

Fig. 7 veranschaulicht eine besondere Ausführungsform des Umformers nach Fig. 1.7 illustrates a particular embodiment of the converter according to FIG. 1.

Fig. 8 zeigt eine abgeänderte Einrichtung zur Erzeugung einfachen Wechsel- oder Zweiphasenstromes. Fig. 8 shows a modified device for generating simple alternating or two-phase current.

Fig. 9 stellt einen Teil der Fig. 8 in anderer Ausführung dar, undFig. 9 shows a part of Fig. 8 in a different embodiment, and

Fig. 10 veranschaulicht einen Sonderteil.Fig. 10 illustrates a special part.

Fig. 11 zeigt die Verbindungen für die Reihen-Fig. 11 shows the connections for the series

parallelschaltung eines Motors oder von Motoren. parallel connection of a motor or motors.

In Fig. I bis 6 besteht der Umformer aus zwei leitenden Segmenten A und B von je 120° Länge zwischen zwei Paaren schmälerer Segmente C, C¹ und D, D¹. A und B sind mit den positiven und negativen Hauptleitern einer Gleichstromzuführung verbunden, die Segmente C, C¹ sind durch eine Induktanz C², die Segmente D, D¹ durch eine Induktanz D² und die Segmente A und C, C und B, B und D, D und A durch die elektrolytischen Kondensatoren K¹, K², K²· bzw. Kⁱ verbunden.In Fig. I to 6, the converter consists of two conductive segments A and B, each 120 ° in length between two pairs of narrower segments C, C ¹ and D, D ¹ . A and B are connected to the positive and negative main conductors of a direct current supply, the segments C, C ¹ are connected by an inductance C ² , the segments D, D ¹ by an inductance D ² and the segments A and C, C and B, B and D, D and A are connected by the electrolytic capacitors K ¹ , K ² , K ² · and K ⁱ , respectively.

Die Bürstenpaare E, E¹, F, F¹ und G, G¹ liegen 120° entfernt voneinander, sind auf den drei Armen eines geeigneten Drehkörpers angeordnet und schleifen auf den ortsfesten Kontaktsegmenten, die gegeneinander isoliert sind. Die Bürsten E, F, G sind durch Schleifringe e, f, g und Schleifkontakte 1, 2, 3 mit den Enden der stern geschalteten Wicklungen J¹, J², J³ eines Dreiphasen-Induktionsmotors verbunden. Die Bürsten E¹, F¹ und G¹ sind in bezug auf die Drehrichtung des Bürstenapparates etwas vor jenen Bürsten angeordnet und dienen lediglich zum Kurzschließen bestimmter Segmente, wie nachfolgend erläutert werden soll.The pairs of brushes E, E ¹ , F, F ¹ and G, G ¹ are 120 ° apart, are arranged on the three arms of a suitable rotating body and slide on the stationary contact segments, which are insulated from one another. The brushes E, F, G are connected by slip rings e, f, g and sliding contacts 1, 2, 3 to the ends of the star-connected windings J ¹ , J ² , J ^{3 of} a three-phase induction motor. The brushes E ¹ , F ¹ and G ¹ are arranged somewhat in front of those brushes with respect to the direction of rotation of the brush apparatus and are only used to short-circuit certain segments, as will be explained below.

In der Stellung der Bürstenpaare nach Fig. 1 werden die Wicklungen J¹ und /³ des Motors durch Gleichstrom von den beiden (+ und —) Hauptleitungsdrähten erregt, wie strichpunktiert angedeutet, und die vier elektrolytischen Kondensatoren werden geladen. Der Stromkreis ist hierbei folgender:In the position of the pairs of brushes according to FIG. 1, the windings J ¹ and / ^{3 of} the motor are excited by direct current from the two (+ and -) main lead wires, as indicated by dash-dotted lines, and the four electrolytic capacitors are charged. The circuit is as follows:

Von der Hauptleitung I über Segment A, Bürste E, Schleifring e, Schleifkontakt 2 zur Wicklung J³ des Motors und zurück über Wicklung j¹, Schleifkontakt 3, Schleifring f, Bürste F und Segment B zur Hauptleitung II.From main line I via segment A, brush E, slip ring e, sliding contact 2 to winding J ^{3 of} the motor and back via winding j ¹ , sliding contact 3, slip ring f, brush F and segment B to main line II.

In Fig. 2 will die Bürste £ gerade sich von der +-Leitung I abschalten und Bürste G sich einschalten. Damit die Öffnung des Stromkreises bei der Bürste E sich funkenfrei vollzieht, wird der Stromkreis des Kondensators K¹ zuerst durch einen Induktionswiderstandsstromkreis und sodann durch einen nicht induktiven, widerstandsfreien Stromkreis geschlossen. Es wird somit zuerst durch Bürste E¹, wie in Fig. 2 stark strichliert angegeben, ein Stromkreis vom Kondensator K¹ über Bürste E¹ und Segment C¹ zur Induktanz C² und wieder zurück über Segment C zum Kondensator geschlossen und danach durch die Bürste E (Fig. 3 stark punktiert dargestellt) der Kondensator K¹ kurzgeschlossen, d. h. ein nicht induktiver, widerstandsfreier Stromkreis geschaffen. In gleicher Weise wird, damit die Bürste G den Arbeitsstromkreis funkenfrei schließe, der Stromkreis des Kondensators Kⁱ zuerst durch einen Induktionswiderstandsstromkreis mittel? der Bürste G¹, Segment D¹, Induktanz D² und zurück über Bürste G (Fig. 2) und dann durch einen nicht induktiven, widerstandsfreien Stromkreis durch Bürste G geschlossen (Fig. 3).In FIG. 2, the brush £ is about to switch off from the + line I and brush G is about to switch on. So that the circuit of the brush E is opened without sparks, the circuit of the capacitor K ^{1 is} first closed by an induction resistance circuit and then by a non-inductive, resistance-free circuit. A circuit from the capacitor K ¹ via brush E ¹ and segment C ¹ to inductance C ² and back again via segment C to the capacitor is thus first closed by brush E ¹ , as indicated by a strong dashed line in FIG. 2, and then by the brush E (Fig. 3 shown strongly dotted) the capacitor K ¹ short-circuited, ie a non-inductive, resistance-free circuit is created. In the same way, so that the brush G closes the working circuit without sparking, the circuit of the capacitor K ⁱ first becomes medium through an induction resistance circuit? the brush G ¹ , segment D ¹ , inductance D ² and back via brush G (Fig. 2) and then closed by a non-inductive, resistance-free circuit through brush G (Fig. 3).

Das zum Betriebe z. B. eines Induktionsmotors J¹, /², /³ erforderliche schnelle und fortlaufende Stromkreisöffnen und -schließen unter Benutzung der vorerwähnten Schaltung, zum funkenfreien öffnen und Schließen des Stromes wird in folgender Weise bewirkt.That to operate z. B. an induction motor J ¹ , / ² , / ³ required quick and continuous circuit opening and closing using the aforementioned circuit, for spark-free opening and closing of the current is effected in the following manner.

Bei der Stellung der Bürsten E, E¹, F, F¹ und G₁ G¹ des Umformerapparates, wie dies in Fig. 3 veraaschaulicht ist, sind alle drei Wicklungen des Motors temporär erregt. Der Strom wird hierbei von der Hauptleitung I und dem Segment A zu den Bürsten E und G (stark punktiert gezeichnet) und von diesen Bürsten einerseits über Schleifring e, Schleifbürste 2 zur Wicklung J³ und andererseits über Schleifring g und Schleifbürste 1 zur Wicklung J² des Motors geleitet. Von Wicklung J¹ stellt die Verbindung mit Hauptleitung II die Bürste 3 und Schleifring f her.In the position of the brushes E, E ¹ , F, F ¹ and G ₁ G ^{1 of} the converter, as shown in Fig. 3, all three windings of the motor are temporarily excited. The current is here from main line I and segment A to brushes E and G (shown in dotted lines) and from these brushes on the one hand via slip ring e, grinding brush 2 to winding J ³ and on the other hand via slip ring g and grinding brush 1 to winding J ² of the engine. From winding J ¹ , the connection to main line II is made by brush 3 and slip ring f .

.Bei der Weiterdrehung der Bürsten wird, wie in Fig. 4 in stark strichpunktierten Linien dargestellt ist, der Stromkreis über die Wicklungen /², J¹ durch die Bürste G geschlossen und der Stromkreis über Schleifring e und Bürste E offen. Bürste E ist hierbei im Begriff, den Stromkreis mit der Hauptleitung II zu schließen, und Bürste F ist im Begriff, diesen Stromkreis zu unterbrechen. Damit diese Schaltungen funkenfrei vor sich gehen, werden die Kondensatoren K², K³ zuerst durch die Induktivwiderstandsstrornkreise, wie in Fig. 4 gezeigt, und dann durch die nicht induktiven, widerstandsfreien Stromkreise entladen, wie in Fig. 5. gezeigt. Bevor somit die Umschaltungen durch die Bürsten E und F bewirkt werden, wird (Fig. 4) durch die Bürste E¹ der Stromkreis Kondensator K², Segment C, Induktanz C², Segment C¹, Bürste E¹ und Segment B und durch die Bürste F¹ der Stromkreis Kondensator K^s, Segment D, Induktanz D², Segment D¹, Bürste F¹ und Segment B geschlossen. Alsdann werden durch die Bürsten E und F durch Kurzschließen der Kondensatoren die nicht induktiven, widerstandsfreien Stromkreise (Fig. 5) gebildet und ein funkenfreies Umschalten erzielt. Der Stromkreis zum Motor ist hierbei folgender:As the brushes continue to rotate, the circuit via the windings / ² , J ¹ is closed by the brush G and the circuit via the slip ring e and brush E is open, as shown in strong dash-dotted lines in FIG. Brush E is about to close the circuit with the main line II, and brush F is about to interrupt this circuit. In order for these circuits to proceed spark-free, the capacitors K ² , K ^{3 are} first discharged through the inductive resistance current circuits, as shown in FIG. 4, and then through the non-inductive, resistance-free circuits, as shown in FIG. Thus, before the switching is effected by the brush E and F (Fig. 4) through the brush E ¹ of the power circuit capacitor K ^2, C, inductance C ² segment C ¹ segment, brush E ¹ and segment B and the Brush F ^{1 of} the circuit capacitor K ^s , segment D, inductance D ² , segment D ¹ , brush F ¹ and segment B closed. Then the brushes E and F by short-circuiting the capacitors form the non-inductive, resistance-free circuits (FIG. 5) and a spark-free switching is achieved. The circuit to the motor is as follows:

Von der Hauptleitung I über Segment A zum Schleifring g und über Bürste 1 zur Wicklung J² des Motors. Alsdann einerseits über Wicklung J¹, Schleifbürste 3, Schleifring f, Bürste JF und andererseits über Wicklung J³, Schleifbürste 2, Schleifring, e und Bürste E zum Segment B und der Hauptleitung II.From main line I via segment A to slip ring g and via brush 1 to winding J ^{2 of} the motor. Then on the one hand via winding J ¹ , grinding brush 3, slip ring f, brush JF and on the other hand via winding J ³ , grinding brush 2, slip ring, e and brush E to segment B and main line II.

Bei der Stellung der Bürsten gemäß Fig. 6 sind sämtliche Umschaltungen beendet und nur die Wicklungen J², J³ werden erregt.When the brushes are in the position shown in FIG. 6, all switchovers have ended and only the windings J ² , J ³ are energized.

Durch die ununterbrochene Drehung derDue to the uninterrupted rotation of the

Bürsten E, E¹, F, F¹ und G, G¹ wird somit ein j magnetisches Drehfeld in den Wicklungen J¹, J², J³ des Induktionsmotors erzeugt, und jedes Paar von Punkten, zwischen denen ein Stromkreis geöffnet oder geschlossen wird, ist durch einen elektrolytischen Kondensator verbunden, wobei die Schließung der Stromkreise in einem induktiven Nebenschlußstromkreise stattfindet und die Öffnung der Stromkreise in einemBrushes E, E ¹ , F, F ¹ and G, G ¹ , a j rotating magnetic field is thus generated in the windings J ¹ , J ² , J ^{3 of} the induction motor, and each pair of points between which a circuit is opened or closed , is connected by an electrolytic capacitor, the closing of the circuits taking place in one inductive shunt circuit and the opening of the circuits taking place in one

ίο nicht induktiven Nebenschlußstromkreise.ίο non-inductive shunt circuits.

Läuft der Rotor des Induktionsmotors mit etwa der Geschwindigkeit seines Drehfeldes, die durch die Geschwindigkeit der Verteilerbürsten bestimmt wird, so können explosive Funken am Umformer auftreten. Um dies zu verhindern, sind die Induktionswiderstände j, j, 7 eingeordnet. If the rotor of the induction motor runs at roughly the speed of its rotating field, which is determined by the speed of the distributor brushes, explosive sparks can occur on the converter. To prevent this, the induction resistors j, j, 7 are classified.

Es ist zu beachten, daß der Motor bei solchem Arbeitsgange keinen eigentlichen Kommutator braucht und die Geschwindigkeit, mit. der er in irgendeinem Zeitpunkt läuft, lediglich durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der die Bürsten des Umformers sich drehen. Vermindert man die Bürstengeschwindigkeit, so verlangsamt sich entsprechend auch der Gang des Motors in regenerativem Sinne, wobei die aus der kiretischen Energie des Motors und der mit ihm verbundenen Teile abgeleitete elektrische Energie in die für den Antrieb benutzte Stromquelle zurückgeleitet wird.It should be noted that the motor does not actually have a commutator in this type of operation needs and the speed with. which it runs at any point in time the speed at which the brushes of the converter rotate is determined. Reduced if you increase the brush speed, the speed slows down accordingly of the motor in a regenerative sense, whereby the from the kiretic energy of the motor and the with it connected parts diverted electrical energy into that used for the drive Power source is returned.

Natürlich wird man an Stelle der drei Bürstenpaare in Fig. 1 bis 6, falls man einen einfachen Wechselstrom erhalten will, nur zwei diametral angeordnete Paare mit entsprechend geänderten Verbindungen verwenden. Bei nur einem Bürstenpaare am Ender eines Kurbel armes und Verbindung einer Hauptleitung der Stromzufuhr mit den beiden Segmenten A und B, der anderen mit dem Kurbelarm erhält man einsn intermittierenden, in einer Richtung fließenden Strom.Of course, instead of the three pairs of brushes in FIGS. 1 to 6, if a simple alternating current is to be obtained, only two diametrically arranged pairs with correspondingly modified connections will be used. With only one pair of brushes at the end of a crank arm and connection of a main line of the power supply with the two segments A and B, the other with the crank arm one gets one intermittent current flowing in one direction.

Werden elektrolytische Kondensatoren einer über einen kritischen Punkt hinausgehenden Stromspannung ausgesetzt (die kritische Höhe ist etwa 245 Volt für Aluminiumplatten in einer 20 prozentigen Rochallesalzlösung), so geht ein beträchtlicher Strom durch sie durch, der sie erhitzt. Daher dürfen bekanntlich solche Kondensatoren keiner Stromspannung über 245 Volt andauernd oder häufiger ausgesetzt werden, wennschon keine erhebliche Temperatursteigerung eintritt, falls die Spannung nicht zu oft oder nicht andauernd jene Höhe überschreitet. Die beiden Kondensatoren K¹, K² bzw. K³, K¹ (Fig. ι bis 6) werden zwischen den positiven und negativen Klemmen oder Polen auf jeder Seite des Umformers in Reihe geschaltet. Wenn aber die Bürsten nacheinander zwischen den einzelnen Segmentpaaren Kontakt machen, wird jeder Kondensator sofort kurzgeschlossen, und der ganze zugeführteStrom wird für einen Augenblick auf den. anderen Kondensator des Paares getrieben. Daher ist die Einrichtung nach Fig. 1 bis 6 nur für Spannungen unter 245 Volt anwendbar. Der. Umformer nach Fig. 7 ist dagegen für doppelt so hohe Stromstärke verwendbar, da hier nie weniger als zwei Kondensatoren in Reihe über die breiten Segmente geschaltet sind, mit denen die Kraftleitung verbunden ist. Man kann in gleicher Weise eine Schaltung für noch höhere Stromstärken anordnen.When electrolytic capacitors are exposed to a voltage above a critical point (the critical level is about 245 volts for aluminum plates in a 20 percent Rochalle s salt solution), a significant current passes through them, heating them up. It is therefore known that such capacitors must not be exposed to a voltage of more than 245 volts continuously or more frequently, provided that there is no significant increase in temperature, if the voltage does not exceed that level too often or not continuously. The two capacitors K ¹ , K ² and K ³ , K ¹ (Fig. Ι to 6) are connected in series between the positive and negative terminals or poles on each side of the converter. But when the brushes make contact between the individual segment pairs one after the other, each capacitor is immediately short-circuited and the entire current supplied is for a moment on the. another capacitor of the pair driven. Therefore, the device of FIGS. 1 to 6 can only be used for voltages below 245 volts. Of the. The converter according to FIG. 7, on the other hand, can be used for twice as high a current strength, since here never fewer than two capacitors are connected in series across the wide segments to which the power line is connected. A circuit for even higher currents can be arranged in the same way.

Um mehrere elektrolytische Kondensatoren von großer Kapazität, die, wie in Fig. 1 bis 6, nötig sind, wenn das Schließen des Hauptstromkreises ebenso erfolgt wie das Öffnen, zu vermeiden, kann man die Einrichtung wie folgt abändern, und zwar hier bei Stromzuführung zu den Feldwicklungen eines Einphasenwechselstrommotors. Zum Unterbrechen des Stromkreises zwischen der Hauptleitung und den Feldwicklungen wird auch hier der elektrolytische Kondensator und der induktive bzw. nicht induktive Hilfsstromkreis angewendet, aber zum Wiederschließen werden zwei oder mehrere kleinere Kondensatoren angeordnet, und durch ihre Luft werden die Wicklungen von der Haupleitung ganz getrennt und werden mit umgekehrten Enden an die Leitung wieder angeschaltet. In Fig. 8 ist die Einrichtung beispielsweise dargestellt. Der Umformer besteht aus den Segmenten L, V-, M, N, O und P. Die diametral gegenständigen Bürstenpaare Q, Q¹ und R, R¹ laufen auf den Segmenten um die Achse S. Die Verbindungen der Segmente mit der Gleichstromkraf tquelJe, dem elektrolytischen Hauptkondensator T, dem kleineren Kondensator U und der Induktanz V sowie die Verbindungen der Bürsten Q und R mit den Enden der Motorfeldwicklung W ergeben sich ohne weiteres aus der Zeichnung. W ist mit einem kleinen elektrolytischen Kondensator W¹ in Nebenschluß geschaltet.In order to avoid several electrolytic capacitors of large capacitance, which are necessary, as in FIGS Field windings of a single-phase AC motor. To break the circuit between the main line and the field windings, the electrolytic capacitor and the inductive or non-inductive auxiliary circuit are also used here, but to reconnect two or more smaller capacitors, and through their air, the windings are completely separated from the main line and are switched back on to the line with the ends reversed. In Fig. 8, the device is shown for example. The converter consists of the segments L, V-, M, N, O and P. The diametrically opposed pairs of brushes Q, Q ¹ and R, R ¹ run on the segments around the axis S. The connections of the segments with the direct current force tquelJe, the main electrolytic capacitor T, the smaller capacitor U and the inductance V as well as the connections between the brushes Q and R and the ends of the motor field winding W can be readily seen from the drawing. W is shunted with a small electrolytic capacitor W ¹ .

Bei der.Stellung der Teile nach Fig. 8 wird die Wicklung W, mit Strom von links nach rechts gehend, durchflossen, und der Kondensator W¹ wird geladen. Indem von den sich drehenden Bürsten Q, Q¹ zuerst Q¹ und .dann Q auf das Segment M kommen, wild der Kondensator T zuerst durch die Induktanz V mittels Bürste Q¹ entladen und danach durch einen nicht indukti\en Stromkreis mittels der Bürste Q kurzgeschlossen. Diese Vorgänge erklären sich ohne weiteres aus den bei Fig. 1 beschriebenen. In dem Augenblick, wo die Bürste Q das Segment M ganz verläßt, dienen die Kondensatoren U und W¹ dazu, Funkenbildung zu verhüten. Sind die Bürsten ganz auf das Segment N gelangt, so ist die Feldwicklung auch vollständig von der Stromzufuhr abgeschnitten. Beim Weitergange der Bürsten verbindet der Übergang der Bürste Q von dem Segment N aufIn the position of the parts according to FIG. 8, current flows through the winding W, going from left to right, and the capacitor W ¹ is charged. Since first Q ¹ and then Q come from the rotating brushes Q, Q ¹ to segment M , the capacitor T is first discharged through inductance V by means of brush Q ¹ and then through a non-inductive circuit by means of brush Q shorted. These processes can be easily explained from those described in connection with FIG. 1. At the moment when the brush Q leaves the segment M completely, the capacitors U and W ¹ serve to prevent sparking. If the brushes have reached segment N all the way, the field winding is also completely cut off from the power supply. As the brushes proceed, the transition connects the brush Q from segment N to

das Segment O das Ende der Feldwicklung, das \ordem an die positive Kraftleitung angeschlossen war, mit dem negativen Leitungsdraht, und gleich danach stellt der Übergang der Bürsten R, R¹ vom Segment P auf die Segmente L, L¹ den Hauptstromkreis wieder her. Dies erfolgt funkenfrei durch die Induktanz V und die-Überbrückung durch die Bürste R¹ mit nachfolgendem Kurzschluß der Induktanz durch diesegment O is the end of the field winding, which was previously connected to the positive power line, with the negative conductor wire, and immediately afterwards the transition of brushes R, R ¹ from segment P to segments L, L ¹ restores the main circuit. This is done spark-free by the inductance V and the bridging by the brush R ¹ with subsequent short circuit of the inductance by the

ίο Überbrückung der Bürste R. ίο bridging the brush R.

Da die dargestellte Wiederschließung des Stromkreises zur Folge hat, daß ein Strom durch die Wicklung W von rechts nach links geht; so wird natürlich die schnelle, ununterbrochene Drehung der Bürsten einen Wechselstrom in der Wicklung erzeugen. Dabei kann man zweckmäßig einen Induktionswiderstand w in Reihe mit der Wicklung W einschalten.Since the illustrated reclosing of the circuit has the consequence that a current through the winding W goes from right to left; so of course the rapid, uninterrupted rotation of the brushes will create an alternating current in the winding. An induction resistor w can be connected in series with the winding W here .

Die beschriebene Einrichtung ist unmittelbar auch für den Betrieb eines Zweiphaseninduktionsmotors anwendbar. Man hat nur noch zwei Paare umlaufender Bürsten, wie in Fig. 8 in punktierten Linien angegeben, rechtwinklig zu den schon vorhandenen Bürsten anzuordnen.The device described is also suitable for the operation of a two-phase induction motor applicable. You only have two pairs of revolving brushes, as indicated in dotted lines in FIG. 8, at right angles to to arrange the existing brushes.

Die Enden einer Wicklung des Motors werden dann mit den Bürsten Q und R und die Enden der anderen Wicklung mit den beiden äußeren, in Punktlinien dargestellten Bürsten zu verbinden sein. Die ununterbrochene Drehung der vier Bürstenpaare ergibt in den beiden Stromkreisen des Motors Wechselströme von . 90° Phasenverschiedenheit.The ends of one winding of the motor will then have to be connected to brushes Q and R and the ends of the other winding to the two outer brushes shown in dotted lines. The uninterrupted rotation of the four pairs of brushes results in alternating currents of. 90 ° phase difference.

Die Einrichtung nach Fig. 8 erträgt eine Stromspannung bis 245 Volt. Will man diese Spannung verdoppeln, so kann man zu dem Zweck die Wicklung W in zwei Teile trennen, deren jeder mit einem elektrolytischen Kondensator, wie in Fig. 9 gezeigt, in Nebenschluß geschaltet wird. Noch höhere Stromspannungen lassen sich weiter in gleicher Weise anwendbar machen.The device according to FIG. 8 can withstand a voltage of up to 245 volts. If this voltage is to be doubled, the winding W can be separated into two parts, each of which is shunted to an electrolytic capacitor, as shown in FIG. Even higher voltages can still be used in the same way.

Aus der dargestellten Einrichtung ergibt sich ohne weiteres, daß für ein funkenfreies Arbeiten die Bürsten fest und ununterbrochen gegen die Segmente anliegen müssen, namentlich im Augenblick, wo die Bürste zwei Segmente überbrückt. Zu diesem Zwecke kann man in bekannter Weise dem Umformer eine hohlzylindrische Form geben und die Bürsten aus feinen Metallblättern auf einer isolierenden Scheibe oder Trommel, die im Zylinder rotiert, bilden. Die Bürsten werden dann unter der ■ Fliehkraftwirkung sich fest gegen die Verteilersegmente anlegen. In Fig. 10 ist diese Ausführungsform dargestellt, X, Y sind hier zwei Segmente aus Gußeisen, die Bürste Z sitzt auf der Scheibe Z¹. An Stelle Von Metall- ■ blättern lassen sich auch Kohlebürsten in Büchsen verwenden, die ebenfalls durch Fliehkraftwirkung sich fest gegen die Lauffläche des zylindrischen Verteilers anlegen. Weiter muß man auch darauf achten, daß, wenn schon die vorgeschobenen Bürsten die durch die Entladung der Kondensatoren erzeugte Funkenbildung erheblich herabsetzen, dies doch nicht immer ganz verhindert werden kann. Aber es sollte wenigstens die Funkenbildung, wenn sie schon nicht ganz zu verhüten ist, dann doch wenigstens an den Punkten nur stattfinden, wo die folgenden Bürsten gleich danach die Stromkreise öffnen. In Fig. 1 kann beispielsweise ein kleiner Funken bei c°, wo die Bürste E¹ zuerst die Segmente A und C¹ brückt, entstehen, daher sollte c° nicht nahe bei c^x, wo die Büchse E das Segment A verläßt liegen, da sonst der kleine Funken bei c° einen großen Funken bei c^x zur Folge haben könnte. In der Einrichtung nach Fig. 1 ist dem. dadurch vorgebeugt, daß die Bürsten E, F, G einen anderen Weg nehmen als die Bürsten E¹, F¹, G¹. Weiter muß auch der Stromkreis, der einen Kondensator zwischen den Segmentpaaren bindet, möglichst nicht induktiv sein, d. h. das durch die elektrischen Ladungen der Kondensatorplatten erzeugte Magnetfeld sollte möglichst klein sein. Dies läßt sich in bekannter Weise ermöglichen,, beispielsweise durch Leiter in der Form von breiten, flachen Streifen zwischen den Segmenten und dem Kondensator, die, wie auch die Kondensatorplatten, nahe beieinander angeordnet werden.From the device shown, it is easy to see that the brushes must rest firmly and continuously against the segments for spark-free work, namely at the moment when the brush bridges two segments. For this purpose, the converter can be given a hollow cylindrical shape in a known manner and the brushes can be formed from fine metal sheets on an insulating disk or drum that rotates in the cylinder. The brushes will then rest firmly against the distributor segments under the ■ effect of centrifugal force. This embodiment is shown in FIG. 10 , where X, Y are two segments made of cast iron, the brush Z is seated on the disk Z ¹ . Instead of metal blades, it is also possible to use carbon brushes in bushings, which also rest firmly against the running surface of the cylindrical distributor through the effect of centrifugal force. Furthermore, care must also be taken that if the brushes pushed forward considerably reduce the spark formation produced by the discharge of the capacitors, this cannot always be completely prevented. But at least the formation of sparks, if it cannot be completely prevented, should at least only take place at the points where the following brushes open the circuits immediately afterwards. In Fig. 1, for example, a small spark can arise at c °, where the brush E ¹ first bridges segments A and C ¹ , so c ° should not be close to c ^x , where the sleeve E leaves segment A , there otherwise the small spark at c ° could result in a large spark at c ^x . In the device of Fig. 1 is the. This prevents the brushes E, F, G taking a different path than the brushes E ¹ , F ¹ , G ¹ . Furthermore, the circuit that binds a capacitor between the segment pairs must not be inductive if possible, ie the magnetic field generated by the electrical charges on the capacitor plates should be as small as possible. This can be made possible in a known manner, for example by means of conductors in the form of wide, flat strips between the segments and the capacitor, which, like the capacitor plates, are arranged close to one another.

Bei richtiger Bauart des Umformers und bei Schaltung der Wicklungen in gehöriger Weise kann man zwei Motoren, auch selbst einen Motor in Reihen-Parallelschaltung halten. In Fig. 11 ist ein Schaltungssystem der Art dargestellt. Angenommen, A⁰, B⁰, C⁰ sind drei Motorfeldwicklungen, parallel zu den Seiten eines gleichseitigen Dreiecks, aber nicht miteinander verbunden, und a, b, c sind drei Wicklungen längs und neben den Wicklungen A⁰, B⁰, C⁰, die zu einem zweiten Motor gehören. Diese sechs Wicklungen. sollen, wie dargestellt, in Reihe, also in der Reihenfolge A⁰, b, C⁰, a, B⁰, c verbunden sein. Die Vereinigung von A⁰ und c und von α mit C⁰ soll mit % bzw. x¹ bezeichnet sein, die von α mit B⁰ und A⁰ mit b als y bzw. y¹ und die von b mit C⁰ und c mit B⁰ als ζ bzw. z¹. Die Feldwicklungen der beiden Motoren sollen in Reihe verbunden sein, und die Motoren sollen durch Verbindung der Pole einer Gleichstromquelle mit den Punkten x, y, ζ in gehöriger Reihenfolge und mittels eines, Verteilers der beschriebenen Art angetrieben werden. Beim Verbinden der Punkte χ und x¹, y, y¹ und z, z¹ erscheinen die Motoren in Parallelschaltung und arbeiten mit der vollen Spannung des Arbeitsstromes in jedem Motor. Betrachtet man die . sechs Wicklungen zu einem einzigen Motor gehörig, so ergeben die beschriebenen Schaltungswechsel die Reihenparallelschaltung für einen Motor,If the converter is designed correctly and the windings are connected properly, two motors, including one motor itself, can be connected in series in parallel. In Fig. 11 there is shown a circuit system of the type. Suppose A ⁰ , B ⁰ , C ⁰ are three motor field windings, parallel to the sides of an equilateral triangle but not connected to each other, and a, b, c are three windings along and next to windings A ⁰ , B ⁰ , C ⁰ , belonging to a second engine. These six windings. should, as shown, be connected in series, i.e. in the order A ⁰ , b, C ⁰ , a, B ⁰ , c . The union of A ⁰ and c and of α with C ⁰ shall be denoted by% or x ¹ , that of α with B ⁰ and A ⁰ with b as y or y ¹ and that of b with C ⁰ and c with B ⁰ as ζ or z ¹ . The field windings of the two motors should be connected in series, and the motors should be driven by connecting the poles of a direct current source to points x, y, ζ in the appropriate order and by means of a distributor of the type described. When connecting points χ and x ¹ , y, y ¹ and z, z ¹ , the motors appear in parallel and work with the full voltage of the working current in each motor. If you look at the. If six windings belong to a single motor, the circuit changes described result in the series-parallel connection for a motor,

Die beschriebene Reihenparallelschaltung eines j Motors oder mehrererMotorenistVon besonderem Nutzen bei elektrischen Bahnen, da dabei Motoren des Induktionstyps für Gleichstrom verwendet werden können und eine Anzahl verschiedener Geschwindigkeiten leicht zu erhalten ist. Es ist zu beachten, daß wenn der Umformer, durch den die Gleichstromquelle mit dem Motor oder den Motoren verbunden ist, ίο stillgesetzt wird, so daß die Verbindungen ruhen, der oder die Motoranker festgehalten werden.The described series connection of a motor or several motors is special It is useful for electric railways because it uses induction-type motors for direct current can be used and a number of different speeds can be easily obtained is. It should be noted that if the converter through which the direct current source is connected to the motor or motors, ίο is shut down so that the connections rest, the motor armature (s) are held.

Claims

Patent Claims:

i. Converter for converting direct current intended for the operation of alternating current machines into alternating current, in which the end terminals of the machine circuit are alternately connected to the positive and negative terminal contacts of the direct current supply line by means of electrolytic capacitors and suitable on and off switching devices, characterized in that the positive and negative terminal contacts ( A, B) and one or more intermediate contacts (such as C) are permanently connected by the series-connected electrolytic capacitors, and that for the purpose of switching each machine contact (such as E, F or G), from the positive direct current lead (A) to the negative (B), or vice versa, by means of the intermediate contacts, each capacitor is switched one after the other to an ohmic or inductive or ohmic and inductive resistance (such as C ² ) and then short-circuited by a non-inductive and resistance-free path (EK ¹ Fig. 3) so that the capacitor is then put into effect again by opening the non-inductive and resistance-free circuit.

2. Apparatus according to claim 1 for converting direct current into simple. Alternating current or two-phase current, characterized in that an electrolytic capacitor (W ¹ , Fig. 8) between the alternating current machine terminals, a second capacitor (U) between one of the direct current terminal contacts (O) and an intermediate contact (M) arranged next to the other terminal contact (L) and a third capacitor (T) is connected between the latter two contacts (L and M) and this third capacitor (T) by means of an ohmic or inductive or an ohmic and inductive circuit and a non-inductive, resistance-free circuit, the direct current supply during the reversal of the circuit of the AC machine terminals interrupts spark-free and then closes the supply circuit again without spark.

For this purpose 2 sheets of drawings.