DE465118C - Vorrichtung zur Umformung von Gleich- in Wechselstrom und umgekehrt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur XJmformung von Gleich- in Wechselstrom und umgekehrt, jener bekannten Art, bei welcher ein Transformator oder eine Gruppe von Transformatoren verwendet wird, welche eine Reihe von Windungen aufweisen, die mit den Wechselstromleitungen verbunden sind sowie eine andere Reihe von Windungen, die miteinander zu einem geschlossenen Ring verbunden sind, von welchem Abzweigungen zu den Segmenten eines Kommutators oder einer Gruppe von Kommutatoren ausgehen, während die auf letzterem schleifenden Bürsten mit der Gleichstromleitung verbunden sind.

Die relative Drehung zwischen Bürsten und Kommutator wird mit Hilfe eines Synchronwechselstrommotors bewirkt, welcher aus der Wechselstromseite der Vorrichtung gespeist wird.

Hinsichtlich des Anlassens einer derartigen Vorrichtung ist es klar, daß, wenn ein stetiger Gleichstrom durch den Kommutator und die damit verbundenen Transformatorenwindungen fließt, während der Synchronmotor stillsteht, jener Gleichstrom keinen Einfluß auf den Motor im Sinne einer Drehung ausübt, da er ja auf der Wechselstromlseiite der Umformvorrichtung keinen Strom erzeugen wird. Es wurde jedoch gefunden, daß, wenn der Strom auf der Gleichs-tromseite der Vorrichtung plötzlich verändert wird, ein Stromimpuls durch den Transformator übertragen werden kann, welcher eine Bewegung des Synchronmotors (vorausgesetzt, daß dessen Feld erregt ist) und mithin auch des Kommutators verursacht, welcher letztere durch seine Wirkung auf die Vorrichtung eine Stromumformung bewirkt, so daß die Drehung des Motors weiter fortgesetzt und seine Drehzahl gesteigert wird.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist demgemäß eine Anlaßvorrichtung auf, durch welche sowohl die Felderregung des Synchronmotors als auch eine plötzliche Änderung des Stromes, welcher mittels der Gleichstromleitungen der Vorrichtung zugeführt wird, bewirkt wird. Die einfachste Art, um eine derartige plötzliche Änderung zu erzeugen, besteht allgemein darin, die Gleichstromquelle mit dem Kommutator über einen Widerstand von geeigneter Größe zu verbinden, so daß beim Schließen des Stromkreises ein Stromstoß entsteht. Der Widerstand kann in an sich bekannter Weise ein Reihenwiderstand oder ein Potentiometer o. dgl. sein, um den Gleichstromklemmen eine geeignete Spannungsdifferenz zuzuführen.

Die Abbildung stellt ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäß der Erfindung bei Umformern jener bekannten Gattung dar, bei welchen eine Anzahl von Transformatorkernen mit Windungen, welche mit den Seg-

nienten eines ruhenden, aus einzelnen Scheiben bestehenden Kommutators verbunden sind, der in der Abbildung mit ι bezeichnet ;ist, und auf dessen Segmenten Bürsten schleifen (nicht gezeichnet), die auf Welle 2 mit dieser drehbar befestigt sind, welche ihrerseits durch einen Synchronmotor 3 angetrieben wird.

Durch die Bürsten werden die Scheiben des Kommutators 1 und die damit verbundenen Windungen in Reihe geschaltet, so daß eine Spannungsdifferenz zwischen den Schleifringen 4 und 5 (erzeugt wird, welche gleich der Summe der Spannungsdifferenzen zwischen den Scheiben ist. Die Bürsten auf den Schleif ringen bilden demgemäß die Anschlußklemmen der Vorrichtung für den Gleichstrom und sind mit dem Gleichstrom der Hochspannungsleitungen 6 und 7 über die Schalter 8 und 9 verbunden.

Der Anlaßiwiderstand 10 ist zwischen dem einen Schleifring 5, welcher vorzugsweise den negativen Pol darstellt, und dem Schalter 9 eingeschaltet. Wie man sieht, ist dieser Widerstand in Abschnitte unterteilt, deren jeder durch Betätigung der Schalter 11 nacheinander kurzgeschlossen werden kann, nnd zwar in einer von links nach rechts verlaufenden Reihenfolge.

Der Synchronmotor 3 ist entweder direkt oder induktiv mit dem Mehrphasensystem, vorzugsweise über die Windungen auf den Transformatorkernen der Vorrichtung, verbunden. Bei dem in der Abbildung dargestellten Beispiel übt in an sich bekannter Weise der Synchronmotor nach Erreichen seiner Tourenzahl die zusätzliche Funktion aus, die Wellenform des ,KraftfLussies'in den Transformatorkernen zu stabilisieren, indem er einem jeden Kern eine bestimmte Wellenform aufzwingt. Zu diesem Zweck wird in bekannter Weise ieine große Zahl von Leitungen 12, die von dem Motor 3 wiegführt, zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Weehselstromwindung jenes Motors und den Windüngen auf den Transformatorkernen benutzt. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es nicht nötig, diese stabilisierende Wirkung· zu berücksichtigen, und es kann daher während des Anlassens die Mehrzahl der Leitungen 12 unterbrochen sein, vorausgesetzt, daß eine hinreichende Anzahl, beispielsweise drei, verbunden bleiben, um das Fließen der Mehrphasenströme zwischen der Motorwicklung und den Windungen auf den Transformatorkernen zu ermöglichen.

Der zur Felderregung des Synchronmotors 3 notwendige Gleichstrom wird mittels der Schleifringe 13 zugeführt und stammt entweder von der Erregermaschine 14 oder der Batterie 15. Je nach Stellung des Schalters - 16 kann der Gleichstrom von der einen oder der anderen Quelle bezogen werden. Die Erregermaschine 14 soll bei normalem Betiieb der Vorrichtung benutzt werden, während die Batterie 15 nur während des Anlassens zur Felderregung dienen soll. An Stelle der Batterie 15 kann natürlich irgendeine andere Gleichstromquelle verwendet werden, welche von der Drehung der Welle 2 unabhängig ist. Beim Anlassen der Vorrichrung von der Gleichstromseite her, d. h. also durch Energiezufuhr aus ,den Hauptleitungen 6 und 7, bleiben zunächst alle Schalter 11 des Anlaßwiderstandes geöffnet, so daß der volle Widerstand in dem Stromkreis zwischen dem Schleifring 5 und dem Unterbrecher 9 eingeschaltet ist. Sodann wird das Feld des Motors 3 erregt, indem man den Schalter 16 in die Rechtsstellung umlegt, wodurch die Batterie 15 "mit den Schleifringen 13 verbunden wird. Nun werden die Schalter 8 und 9 geschlossen. Hierdurch entsteht ein Stromfluß von der positiven Hauptleitung 6 über den Schleifring 4 und die mit den Kommutatorscheiben verbundenen Transformatorwindüngen, sodann durch Schleifring 5 und Widerstand 10 zur negativen Hauptleitung 7. Durch diesen Stromstoß wird ein Kraftflußimpuls in den Transformatorkernen erzeugt. Der Stromstoß wird entweder direkt von den mit dem Kommutator verbundenen Windungen auf die Wicklung des Motors 3 übertragen oder induktiv unter der Wirkung des KraftfLußimpulses in den Transformatorkernen. Der Stromstoß in der Wechselstromwicklung des Motors 3 wirkt mit dem Feld desselben derart zusammen, daß ein Drehimpuls entsteht, der bei hinreichender Größe die Welle 2 in Umdrehung versetzt. Sobald letzteres eintritt, bewirken die nunmehr über die Kommutatorscheiben schleifenden Bürsten in einigen Windungen der Transformatorkerne eine Stromumkehr und erzeugen auf diese Art Änderungen im Kraftfluß, welche zur Erzeugung von Wechselstrom in der Motorwicklung geeignet sind und die Fortdauer der Umdrehung gewährleisten.

Es ist natürlich nicht wesentlich, daß der Anfangsstromstoß durch Schließen der Unterbrecher 8 und 9 erzeugt wird. Er kann auch z. B. durch Betätigung des Anlassers hervorgerufen werden, dessen Widerstand so bemessen ist, daß der Anfangsimpuls beim Schließen der Schalter 8 und 9 nicht hinreichend ist, um die Maschine in Gang zu setzen. Wenn jedoch die Trägheit der zu bewegenden Teile nicht sehr groß ist, so wird ein verhältnismäßig kleiner Stromimpuls genügen. So wurde z. B. gefunden, daß bei einem Umformer von etwa 50 000 Volt Gleichstrom und 2 500 Kilowatt Leistung die Anschaltung von 400 Volt an 'die Gleichstromklemmen (Schleif-

Claims (1)

1. ringe 4 und 5) zum Anlassen des Motors hinreichend ist. Der Stromimpuls beträgt etwa i,s Ampere und der nach Beginn der Drehung fließende stetige Strom etwa 1 Ampere. Nachdem der Motor durch diese Mittel in Umdrehung versetzt worden ist, wird durch eine Spannungserhöhung an den Schleifringen 4 und 5, und zwar mittels Kurzschlusses der Einzelabschnitte des Anlaßwider stan des 10 durch die Schaltern eine Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit erzielt, bis schließlich der volle Wert erreicht wird. Die endgültige Einregulierung der Drehzahl kann durch Veränderung der Stromstärke des mittels der Schleifringe 13 zugeführten Felderregerstromes des Motors erzielt werden. Es ist klar, daß nach Beginn der Drehung die Größe der Spannungserhöhung nicht wesentlich ist, dagegen können die den Gleich·

   ao stromklemmen zugeführten Spannungsdifferenzen zwar hinreichend abgestuft sein, um einen Gleichstrom zu erzeugen, ohne daß gleichzeitig eine Umdrehung erfolgt.

   Wenn die Welle 2 nahezu auf die volle Tourenzahl gebracht worden ist, kann der Erregerstrom für die Schleifringe 13 aus der Erregermaschine 14 entnommen werden, statt aus der Batterie 15, und zwar einfach, indem man den Schalter 16 nach Einregulierung des Erregerfeldes 14 umlegt, wenn keine wesentliche Spannungsdifferenz zwischen Batterie und Erregerklemmen zu beiden Seiten des Schalters 16 besteht. Diese Einregulierung wird durch ein Voltmeter 17 erleichtert, das über diese beiden Klemmen gelegt ist, wie es durch die gestrichelten Linien angedeutet wird. Der Schalter 16 oder Schaltanordnungen können auch gewünschtenfalls benutzt werden, um die Batterie mit der Erregermaschine bei normalem Lauf der Maschine zu verbinden, zwecks Aufladung der Batterie.

   Ρλ τ ic ν τ λ ν s ι· κ υ c η :

   Vorrichtung zur Umformung von Gleichin Wechselstrom und umgekehrt unter Verwendung von Transformatoren mit einer Reihe von Windungen, welche an Wechselstromleitungen angeschlossen sind, und einer anderen Reihe von Windungen, welche unter sich zu einem geschlossenen Ring verbunden sind, von welchem Abzweigungen zu den Segmenten eines Kommutators führen, auf welchem Bürsten schleifen, die mit den Gleichstromleitungen in Verbindung stehen, wobei eine relative Drehung zwischen Bürsten und Kommutator mit Hilfe eines Synchronvvechselstrommotors erzeugt wird, der von der Wechselstromseite der Vorrichtung gespeist wird, gekennzeichnet durch eine Anlaßvorrichtung, durch welche sowohl die Felderregung des Synchronmotors als auch eine plötzliche Änderung des über die Glekhstromklemmen der Vorrichtung zugeführten Stromes bewirkt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen