DE528061C - Umlaufender elektrischer Stromwender - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen umläufenden elektrischen Unterbrecher (Stromwender), der insbesondere dazu benutzt wird, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuformen oder umgekehrt, Gleichstrom in Wechselstrom zu zerhacken.

Eine besondere Schwierigkeit besteht bei solchen Unterbrechern darin, daß beim Ablauf einer Bürste von dem zugeordneten

ίο Segment Funken entstehen, die ein aisbaldiges Verschmoren der zusammenarbeitenden Teile herbeiführen, ebenso aber auch andere Störungen in dem Gleichstromnetz und den dort angeschlossenen Apparaten als auch in dem Wechselstromspeisenetz veranlassen können.

Die Erfindung besteht nun darin, daß bei

umlaufenden Stromwendern, welche außer dem Hauptunterbrecher (Hauptstromwender) einen Hüfsunterbrecher (Hilfsstromwender)

ao aufweisen, der Hilfsstromwender nur während der Zeit angeschlossen ist, während deren das entsprechende Segment des Hauptstromwenders stromlos ist. Zweckmäßig können sich die Enden der Segmente des

a5 Haupt- und HilfsStromwenders ein wenig überlappen, so daß der Hilfsstromwender die Stromführung bereits übernommen hat, wenn der Hauptstromwender den Strom unterbricht, und erst abschaltet, kurz nachdem die Stromleitung über den Hauptstromwender wiederhergestellt ist. Während aber der Hauptstromwender einerseits mit der Wechselstromquelle und andererseits mit dem Gleichstromnetz in Verbindung ist, steht der Hilfsstromwender lediglich mit der Wechselstromquelle in Verbindung, und zwar über einen zwischengeschalteten Widerstand geeigneter Größe, über den somit der Strom geschlossen wird während der Zeit, während der der Hauptstromwender ausgeschaltet ist. Es wird also im Augenblick der Abschaltung des Segments des Hauptstromwenders dasjenige des Hilfsstromwenders über den zwischengeschalteten Widerstand den Strom aufrechterhalten; ebenso besteht im Augenblick des Wiedereinschaltens des Segments des Hauptstromwenders gerade noch eine Stromführung über den Hilfsstromwender und seinen Widerstand, so daß praktisch niemals eine Stromunterbrechung der entsprechenden Phase eintritt. Durch geeignete Bemessung des Widerstandes kann dann erreicht werden, daß ein Spannungssprung, welcher zu einer Funkenbildung Anlaß geben könnte, nicht eintritt.

Die Erfindung sei- an Hand des Ausführungsbeispiels der Zeichnung in Anwendung auf die Gleichrichtung eines Dreiphasenwechselstromes (Drehstrom) beschrieben.

Es ist bekannt, daß bei einem Stromunterbrecher zum Gleichrichten von Drehstrom, der von einem Synchronmotor mit 2_p-Polen angetrieben wird, die Anzahl der Segmente am Stromunterbrecher 3_P betragen muß. In dem Beispiel ist angenommen, daß der Synchronmotor sechs Pole und der zugeordnete Stromwender daher neun Segmente enthält. Diese Segmente können an einem oder mehreren Stromwenderringen aufgebracht sein; in Abb. 1 ist angenommen, daß ein einziger Stromwender vorgesehen sei, für welchen die Abwicklung des Umfanges des Stromwenders

dargestellt ist. Die Segmente ι bis 9 sind voneinander selbstverständlich durch Isoliermaterial getrennt. In der dargestellten Weise sind die Segmente mit den Schleifringen J₁, S₂, S₃ verbunden, von denen jeder wiederum einer Phasenwicklung am Läufer des Dreiphasensynchronmotors mit sechs Polen zugeordnet ist.

In Abb. 3 ist der Einfachheit halber ein Stromwender für einen Synchrondreiphasenmotor gezeigt, der nur zwei Pole besitzt und dementsprechend einen Stromunterbrecher mit drei Segmenten benötigt. Die Hauptsegmente sind zwischen Isolierstellen A, B, C angeordnet, die Hilfssegmente sind mit Ci₁-O₁, b.j-c₂ und C₁-O₂ bezeichnet.

Ersichtlich erstrecken sich die Hauptsegmente über nahezu 120⁰ (genauer gesagt: nahezu 120 elektrische Grade) und' die Hilfs-

ao segmente über 60° (genauer gesagt: über 60 elektrische Grade). Je ein Haupt- und' ein Hilfssegment sind durch die eingezeichnete Verbindung parallel geschaltet.

Jeder der Schleifringe J₁, S₂, s_s ist wiederum mit je einem Hauptsegment verbunden. An dem Hauptstromwender schleifen die Stromabnehmer -\- P, — P (ein oder mehrere Paare), welche mit den gestrichelt gezeichneten Gleichstromnetzleitungen G₁, G₂ verbunden sind. Sie sind um 180 elektrische Grade gegeneinander versetzt angeordnet. Die Segmente auf dem Hilfsstromwender sind so gegenüber den zugeordneten Hauptsegmenten angeordnet, daß bei Ablauf eines Stromabnehmers P von dem zugeordneten Segment des Hauptstromwenders das betreffende Segment des Hilfsstromwenders gerade auf einen Stromabnehmer p (p_a oder p_b) aufgelaufen ist. Wenn dann aber dasselbe Segment des Hauptstromwenders mit dem nächsten gegenüber dem ersten um 180 elektrische Grade versetzten Stromabnehmer in Berührung gekommen ist, läuft das zugeordnete Hilfssegment von dem zugeordneten Stromabnehmer p ab, und dieses Spiel zwischen Haupt- und Hilfsstromwendersegment wiederholt sich jedesmal beim Auf- und Ablauf der Bürsten auf das Segment des Hauptstromwenders.
Wenn also die Isolierstelle A beim Umlauf des Stromwenders in der eingezeichneten Pfeilrichtung unter die Bürste -\- P kommt, wird die Kante O₁ gerade unter die Bürste £& aufgelaufen sein. Wenn das Isolierstück B gerade unter der Bürste —P wegläuft und daher das darauf folgende Hauptsegment unter die Bürste —P kommt, wird die Kante a_t des zugeordneten Hilfsstromwenders wieder von der Bürste p_b ablaufen.

Es ist nunmehr ohne weiteres zu übersehen, daß wahrend der Zeit, zu welcher ein Stromabnehmer -j- P oder — P auf einem Segment des Hauptstromwenders sich befindet und infolgedessen die angeschlossene Phasenwicklung Strom in das Gleichstromnetz speist, das zugeordnete Segment des Hilfsstromwenders stromlos ist, während im Augenblick des Ablaufes eines Stromabnehmers + P oder — P von einem Segment des Hauptstromwenders das zugeordnete Segment des Hilfsstromwenders unter einen Stromabnehmer p_b oder p_a aufläuft und damit denselben Phasenstrom unterbrechungslos über einen der beiden Widerstände R₁ R zum Nullpunkt des speisenden Systems schließt. Da sich dasselbe Bild für jede Phase ergibt, ergibt sich hieraus, daß· niemals eine Stromunterbrechung durch den Stromwender in irgendeiner Phase stattfindet.

Abb. 2 zeigt ein bekanntes Spannungszeitdiagramm eines dreiphasigen Wechselstromes. Die Uberschneidungspunkte der Wellen liegen theoretisch 120 elektrische Grade voneinander entfernt. Zu diesen Zeiten findet in jeder Phase ein Wechsel zwischen Haupt- und Hilfssegment statt. Da ferner jedesmal die positive und negative Halbwelle für Gleichrichterzwecke benutzt wird und jede Halbwelle über den Zeitraum von 120 elektrischen Graden in das Gleichrichternetz abgegeben wird, 30 elektrische Grade vor Einschaltung und ebenso 30 elektrische Grade nach Abschaltung aber unbenutzt bleiben, so ergibt sich hieraus, daß. während dieses sonst ungenutzten Teiles der Periode von jedesmal 30 elektrischen Graden der Hilfsstromwender gemaß der Erfindung in Tätigkeit tritt und während dieser Zeit den Phasenstrom über Belastungswiderstände schließt, während bei bekannten Ausführungen am Beginn und am Ende der sieh über 120 elektrische Grade er- too streckenden Einschaltung des Stromwendersegments eine völlige Stromunterbrechung eintrat, die selbstverständlich zu Funkenbildungen Anlaß gab.

In Abb. 2 sind die Spannungen V als Ordinaten und die Zeit t als Abszisse eingetragen.

In Abb. 3 ist die abgenommene, pulsierende Spannung von den Leitungen G₁, G₂ gleichfalls mit V bezeichnet. Im linken Teil der no Abb. 3 ist das Schaltungsschema, im rechten Teil der Stromwender schematisch und in die Zeichenebene herumgeklappt dargestellt.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Umlaufender elektrischer Stromwender, insbesondere zum Gleichrichten von Mehrphasenwechselströmen, bei welchem außer einem Hauptstromwender, dessen Segmente mit den Phasen und dessen Stromabnehmer mit der Gleichstromseite verbunden sind, noch ein Hilfsstromwen-

   der vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente des Hilfsstromwenders gleichfalls mit den Phasenanfängen und seine Stromabnehmer über Widerstände mit den Phasenenden verbunden sind und daß die Segmente so bemessen und angeordnet sind, daß sie die Stromführung übernehmen, sobald durch den Hauptstromwender eine Stromunterbrechung herbeigeführt wird und umgekehrt.
2. 2. Umlaufender elektrischer Stromwender nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugeordneten Segmente von Haupt- und Hilfsstromwender einander überlappen.
3. 3. Umlaufender elektrischer Stromwender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugeordneten Segmente von Haupt- und Hilfsstromwender miteinander verbunden sind.
4. 4. Umlaufender elektrischer Stromwender nach. Anspruch 1 oder folgende für Dreiphasenstrom (Drehstrom), dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente des Hauptstromwenders sich über nahezu 120 elektrische Grade und diejenigen des Hilfsstromwenders sich über 60 elektrische Grade erstrecken.
5. 5. Schaltungsanordnung mit einem Stromwender nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeden Stromwender ein Paar (oder ein Vielfaches davon) von Stromabnehmern angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen