DE610844C

DE610844C - Device to improve commutation in motors with reversing poles fed with pulsating direct current

Info

Publication number: DE610844C
Application number: DES105877D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Theodor Kopczynski; Dipl-Ing Rudolf Puller
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1932-08-17
Filing date: 1932-08-17
Publication date: 1935-03-16

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 16. MÄRZ 1935ISSUED ON MARCH 16, 1935

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

JVr 610844 KLASSE 21di GRUPPE JVr 610844 CLASS 21di GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. August 1932 abPatented in the German Empire on August 17, 1932

Werden Gleichstrommotoren mit Wendepolen, beispielsweise Reihenschlußmotoren, mit pulsierendem Gleichstrom gespeist, so ergeben sich bedeutende Schwierigkeiten bei der Kom-S mutierung, weil der Motor kein gleichbleibendes Magnetfeld besitzt, sondern eine starke Wechselkomponente in dem Magnetfeld auftritt, die besonders dann große Werte erreicht, wenn die Speisung der Motoren über an ein Einphasennetz angeschlossene Gleichrichter erfolgt. Man kann die verwickelten Verhältnisse bei derartigen Motoren leicht überblicken, wenn man einmal den Motor als reinen Gleichstrommotor, ein andermal den Motor als reinen Wecbselstrommotor betrachtet.Are DC motors with reversing poles, for example series motors, with fed with pulsating direct current, significant difficulties arise with the Kom-S mutation, because the motor does not have a constant magnetic field, but rather a strong alternating component occurs in the magnetic field, which reaches particularly high values when the motors are fed via a single-phase network connected rectifier takes place. One can see the complicated circumstances in such Motors easily overlook, once you look at the motor as a pure DC motor, at another time the motor is regarded as a pure AC motor.

Soll bei einem derartigen Motor eine einwandfreie Kommutierung erzielt werden, so ist es erforderlich, daß einmal die gleichbleibende Komponente des Wendefeldes den für die Aufhebung der durch die gleichbleibende Feldkomponente bedingten Stromwendespannung erforderlichen Wert besitzt, daß aber auch die Wechselkomponente der Funkenspannung an den kurzgeschlossenen Spulen vollkommen durchIf perfect commutation is to be achieved with such a motor, it is required that once the constant component of the turning field is the one for the cancellation the commutation voltage required by the constant field component has, but also the AC component of the spark voltage on the short-circuited coils completely through

as die Wechselkomponente des Wendefeldes aufgehoben wird.as the alternating component of the turning field is canceled.

Um zu einer einwandfreien Kommutierung zu gelangen, ist es, mit anderen Worten ausgedrückt, erforderlich, sowohl die Größe der beiden Komponenten des Wendefeldes auf den richtigen Wert zu bringen als auch die Phasenlage der Wechselkomponente des Wendefeldes richtig festzulegen.In order to achieve perfect commutation, in other words, it is It is necessary to bring both the size of the two components of the turning field to the correct value and the phase position of the alternating component of the turning field correctly.

Um nun sowohl die richtige Größe der beiden Komponenten des Wendefeldes zu erzwingen als auch die richtige Phasenlage der Wechselkomponente des Wendefeldes zu erhalten, wird gemäß der Erfindung in Reihe mit der Wendepolwicklung über einen Transformator ein Kondensator und gegebenenfalls dazu ein Ohmscher Widerstand gelegt. Außerdem wird parallel zu dieser Reihe ein gleichstromdurcblässiger Widerstand geschaltet.In order to now force both the correct size of the two components of the turning field as well as to get the correct phase position of the alternating component of the turning field according to the invention in series with the reversing pole winding via a transformer, a capacitor and, if necessary, an ohmic resistor is placed in addition. It also runs parallel to this series has a direct current resistance switched.

Durch geeignete Bemessung der Widerstände sowie des Kondensators und der Wendepolwicklung kann dabei leicht die richtige Größe bzw. Phasenlage der Komponenten des Wendefeldes erzielt werden.By suitably dimensioning the resistors as well as the capacitor and the reversing pole winding can easily find the correct size or phase position of the components of the turning field be achieved.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt, bei der als gleichstromdurchlässiger Widerstand ein Ohmscher Widerstand verwendet wird, ι bedeutet den Anker eines Reihenschlußmotors, 12 die Erregerwicklung, 13 die Kompensationswicklung und 2 die Wendepolwicklung. In Reihe mit der Wendepolwicklung 2In the drawing, a circuit according to the invention is shown as an exemplary embodiment, in which an ohmic resistor is used as a resistor that is permeable to direct current, ι means the armature of a series motor, 12 the field winding, 13 the compensation winding and 2 the reversing pole winding. In series with the reversing pole winding 2

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker indicated the following as the inventors:

Or.-Ing. Theodor Kopczynski in Finkenkrug b. Berlin und Dipl.-Ing. Rudolf Puller in Berlin-Siemensstadt.Or.-Ing. Theodor Kopczynski in Finkenkrug b. Berlin and Dipl.-Ing. Rudolf Puller in Berlin-Siemensstadt.

ist ein zusätzlicher Widerstand 3 sowie die Primärwicklung 4 eines Transformators 5 geschaltet, dessen Sekundärwicklung 6 mit den Belegungen eines Kondensators 7 verbunden ist. Zu dem Stromkreis der Wendepolwicklung ist ein Widerstand 8 parallel geschaltet. Wird der Motor mit pulsierendem Gleichstrom gespeist, so verteilt sich die Gleichstromkomponente des Ankerstromes des Motors 1 bei entsprechender Wahl des Verhältnisses der Widerstände in der richtigen Weise auf den Stromkreis der Wendepolwicklung und den parallel geschalteten Widerstandsstromkreis. Der Kondensator 7 ist dabei ohne Einfluß auf die Stromverteilung. Die Wechselstromkomponente des Ankerstromes, deren Effektivwert mit Ja bezeichnet sei, zerfällt dagegen unter dem Einfluß der Wechselstromwiderstände, wie aus dem Diagramm der Fig. 2 hervorgeht, in zwei Komponenten Jw und Js, von denen die erstere durch die Wendepolwicklung, die zweite durch den Widerstand 8 verläuft. Diese beiden Wechselstromkomponenten sind in ihrer Phase, wie aus dem Diagramm hervorgeht, stark verschoben. Dabei nimmt die die Wendepolwicklung durchfließende Komponente Jw die richtige Phasenlage ein, die zur Aufhebung der Wechselkomponente der Funkenspannung erforderlich ist.an additional resistor 3 and the primary winding 4 of a transformer 5 is connected, the secondary winding 6 of which is connected to the assignments of a capacitor 7. A resistor 8 is connected in parallel to the circuit of the reversing pole winding. If the motor is fed with a pulsating direct current, the direct current component of the armature current of the motor 1 is distributed in the correct way to the circuit of the reversing pole winding and the resistor circuit connected in parallel, if the ratio of the resistors is selected accordingly. The capacitor 7 has no influence on the current distribution. The alternating current component of the armature current whose effective value is denoted by Yes, on the other hand decays under the influence of the impedances, as is apparent from the graph of Fig. 2, in two components Jw and Js, of which the former by the commutating winding, the second through the resistor 8 runs. As can be seen from the diagram, these two AC components are greatly shifted in phase. The component Jw flowing through the reversing pole winding assumes the correct phase position, which is necessary to cancel the alternating component of the spark voltage.

Fig. 3 gibt das vereinfachte Diagramm der Spannungen an, welche in der Wendepolwicklung in den Widerständen 3 und 8 und dem Kondensator 7 entstehen. In dem Diagramm der Fig. 3 bedeutet Ek eine Spannung, die in der Wendepolwicklung unter dem Einfluß der Kompensationswicklung hervorgerufen wird. Diese Spannung muß der Wechselstromkomponente des Ankerstromes Ja um 90 ° nacheilen. Mit Ew ist die in der Wendepolwicklung induzierte Spannung bezeichnet, die der Wechselstromkomponehte des Stromes der Wendepolwicklung um 90 ° nacheilt. Auf dieser Spannungskomponente steht der Ohmsche Spannungsabfall im Wendepolkreis Jw · Rw senkrecht, worin Rw den Gesamtwiderstand des Wendepolkreises bedeutet, der durch den Widerstand 3, den Widerstand der Wendepolwicklung 2 und des Transformators 4 bestimmt ist. Es sei erwähnt, daß die Streuinduktivität des Transformators 5 vernachlässigt ist.3 shows the simplified diagram of the voltages which arise in the reversing pole winding in the resistors 3 and 8 and the capacitor 7. In the diagram of FIG. 3, Ek denotes a voltage which is generated in the reversing pole winding under the influence of the compensation winding. This voltage must lag behind the alternating current component of the armature current Ja by 90 °. Ew denotes the voltage induced in the reversing pole winding, which lags the alternating current component of the current in the reversing pole winding by 90 °. The ohmic voltage drop in the reversing pole circuit Jw · Rw is perpendicular to this voltage component, where Rw means the total resistance of the reversing pole circuit, which is determined by the resistor 3, the resistance of the reversing pole winding 2 and the transformer 4. It should be noted that the leakage inductance of the transformer 5 is neglected.

Außerdem tritt in dem erwähnten StromkreisIt also occurs in the mentioned circuit

noch die Spannung Ec am Kondensator auf, die sich in Gegenphase zu der Spannung Ew befindet und die dem Strom Jw um 90 ° voreilt.nor the voltage Ec across the capacitor, which is in phase opposition to the voltage Ew and which leads the current Jw by 90 °.

Das Diagramm wird geschlossen durch den Spannungsabfall Js'R_s, der an dem Widerstand 8 auftritt. Man erkennt leicht, daß ein richtiger Ausgleich der Spannungen in dem geschlossenen Stromkreis, der für eine einwandfreie Kommutierung Voraussetzung ist, nur bei geeigneter Bemessung der Widerstände und des Kondensators 7, der die Größe der SpannungEc bestimmt, möglich ist. Sofern der richtige Ausgleich der Spannungen nicht ohne weiteres durch die Bemessung der genannten Größen erzielt werden kann, kann auch eine Verbesserung noch dadurch erreicht werden, daß eine Drosselspule 9 oder mittelbar über einen Transformator 10 ein Kondensator 11 oder beide mit dem Widerstand 8, wie in Fig. 4 angedeutet ist, in Reihe geschaltet werden. Durch das Einschalten, derartiger Wechselstromwiderstände wird noch eine weitere Spannung in dem geschlossenen Kreis der Wendepolwicklung hervorgerufen, die sich in Annäherung in Phase bzw. Gegenphase zu dem Ohmschen Spannungsabfall / · Rw befindet.The diagram is closed by the voltage drop Js'R _s that occurs across the resistor 8. It is easy to see that a correct equalization of the voltages in the closed circuit, which is a prerequisite for proper commutation, is only possible with a suitable dimensioning of the resistors and the capacitor 7, which determines the magnitude of the voltage Ec . If the correct equalization of the voltages cannot easily be achieved by dimensioning the variables mentioned, an improvement can also be achieved in that a choke coil 9 or, indirectly via a transformer 10, a capacitor 11 or both with the resistor 8, as in Fig. 4 is indicated, can be connected in series. By switching on such alternating current resistors, a further voltage is produced in the closed circuit of the reversing pole winding, which is in approximation in phase or in phase opposition to the ohmic voltage drop / · Rw .

Es sei erwähnt, daß die Kondensatoren 7 bzw. 11 nicht unmittelbar eingeschaltet werden können, weil andernfalls die Gleichstromkomponente des Ankerstromes nicht durch die Kondensatoren hindurchfließen könnte. Der Anschluß der Kondensatoren an besondere Transformatoren erweist sich auch noch deswegen als vorteilhaft, weil er eine günstige Bemessung der Kondensatoren für hohe Spannungen ermöglicht. In besonderen Fällen wird auf den Widerstand 3 verzichtet werden können, wenn der Widerstand der Wendepolwicklung und des Transformators 5 einen geeigneten Wert besitzen. It should be mentioned that the capacitors 7 and 11 are not switched on immediately because otherwise the direct current component of the armature current will not pass through the capacitors could flow through. The connection of the capacitors to special transformers also proves to be advantageous because it is a favorable dimensioning of the Capacitors for high voltages allows. In special cases it is on the resistance 3 can be dispensed with if the resistance of the reversing pole winding and the Transformer 5 have a suitable value.

Claims

Patent claims:

1. Device to improve commutation with pulsating direct current powered motors with reversing poles, characterized in that in series with the reversing pole winding via a transformer a capacitor and, if necessary, an ohmic resistor and parallel to this series connection a direct current permeable one Resistance is switched.

2. Device according to claim 1, characterized in that the direct current permeable Resistance consists of an ohmic resistance, with which, if necessary, an inductive resistance or over a transformer, a capacitor, or both types of these resistors in series are.

1 sheet of drawings