DE643691C - Arrangement for AC motors and AC networks fed via grid-controlled discharge vessels in a converter circuit - Google Patents

Arrangement for AC motors and AC networks fed via grid-controlled discharge vessels in a converter circuit

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DE643691C
DE643691C DEA61849D DEA0061849D DE643691C DE 643691 C DE643691 C DE 643691C DE A61849 D DEA61849 D DE A61849D DE A0061849 D DEA0061849 D DE A0061849D DE 643691 C DE643691 C DE 643691C
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Expired
Application number
DEA61849D
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Inventor
Max Stoehr
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AEG AG
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AEG AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/005Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases using discharge tubes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

Unter den Umformungsmöglichkeiten mit gittergesteuerten Entladungsgefäßen, vorzugsweise gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen, kommen neben den Gleichrichterschaltungen für die Wechselstrom-Gleichstrom-Umformungen und den Wechselrichterschaltungen für die Gleichstrom-Wechselstrom-Umformungen in neuerer Zeit die Umrichterschaltungen in Frage.Among the reshaping options with grid-controlled discharge vessels, preferably Grid-controlled vapor or gas discharge vessels, in addition to the rectifier circuits, are used for alternating current to direct current conversions and the inverter circuits for direct current-alternating current conversions in recent years Time the inverter circuits in question.

Bei diesen handelt es sich um die unmittelbare Umformung von Wechselstrom einer Frequenz in solchen anderer Frequenz. Verwendet werden hierzu im Falle der Umformung von Drehstrom höherer Frequenz in Einphasenstrom niederer, meistenteils konstanter Frequenz zwei Gruppen gittergesteuerter Entladungsgefäße mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung, die abwechselnd entsprechend den in Frage kommenden Vorzeichen der Halbwellen des erzeugten Wechselstromes leitend sind. Häufig kommt auch der Fall in Frage, wo der als Verbraucher wirkende, im allgemeinen mehrphasig ausgebildete Wechselstrommotor mit den in Umrichterschaltung angeordneten Entladungsgefäßen in unmittelbarer räumlicher Verbindung steht und meistenteils aus einem einphasigen Wechselstromnetz gespeist wird. In diesem Fall, der beispielsweise für elek- s trische Bahnen Bedeutung hat, wird dem Motor ein Wechselstrom regelbarer Frequenz zugeführt.These are the direct conversion of alternating current of one frequency into another frequency. In the case of the conversion of three-phase current of higher frequency into single-phase current of lower, mostly constant frequency, two groups of grid-controlled discharge vessels with a clear current flow direction are used, which are alternately conductive according to the relevant sign of the half-waves of the generated alternating current. Often there is also the case where the generally multi-phase alternating current motor acting as a consumer is in direct spatial connection with the discharge vessels arranged in the converter circuit and is mostly fed from a single-phase alternating current network. In this case, has, for example, elec- tric s webs importance, the motor is supplied with an AC variable frequency.

Vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine. Verbesserung solcher Umrichterschaltungen und hat ihre besondere Bedeutung, wenn die Umrichter Wechselstrommotoren oder Wechselstromnetze speisen.The present invention now relates to a. Improvement of such converter circuits and is of particular importance when the converters feed AC motors or AC networks.

Erfindungsgemäß sind in die Stromkreise der einzelnen Gruppen von Entladungsstrecken, die gegebenenfalls auch zu einem mehranodigen Entladungsgefäß zusammengefaßt werden können, Drosselspulen geschaltet. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Wicklungen der Drosselspulen auch in vorbestimmter Weise miteinander verkettet sein.According to the invention are in the circuits of the individual groups of discharge paths, which may also be a Multi-anode discharge vessel can be combined, inductors switched. According to a further development of the invention, the windings of the choke coils can also be connected to one another in a predetermined manner be chained.

In Abb. ι der Zeichnung sind die Hauptstromkreise für zwei in Umrichterschaltung angeordnete Gruppen von gittergesteuerten Entladungsgefäßen 23 ... 28 und 33 ... 38 dargestellt, die den Anker 10 einer einphasigen Synchronmaschine mit der FeldwicklungIn Fig. Ι of the drawing are the main circuits for two groups of grid-controlled discharge vessels 23 ... 28 and 33 ... 38 arranged in a converter circuit shown, the armature 10 of a single-phase synchronous machine with the field winding

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden :*) The patent seeker stated as the inventor:

Max Stöhr in Berlin-Hennsdorf.Max Stöhr in Berlin-Hennsdorf.

Claims (4)

Ii unter Mitwirkung des Transformators 3 mit den Wicklungen 20... 22 aus einem Drehstromnetz speisen. In den Stromkreis jeder der beiden Gruppen von Entladung^; gefäßen ist je eine Drosselspule 9 eingeschsui tet. Beide bewirken eine Glättung der Kur^ des erzeugten Wechselstromes und begrenzen' im Falle eines inneren Kurzschlusses über beide Gefäßgruppen den in Frage kommenden Kurzschlußstrom, der sich unter Umgehung des Ankers 10 ausbilden kann. Die Synchronmaschine möge Fremderregung erhalten, also eine Xebenschlußcharakteristik aufweisen. Jedoch ist dies nicht wesentlich, da man die Erfindung auch in Zusammenhang mit anderen Drehzahlcharakteristiken anwenden kann. Die Gittersteuerung ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Sie erfolgt in Abhängigkeit von der Stellung des Läufers und kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß für jede der beiden Gefäßgruppen je eine gemeinsame Steuerung vorgesehen ist, die sämtliche Entladungsstrecken innerhalb jeder Gruppe gleichzeitig und gleichsinnig beeinflußt. Ii feed with the cooperation of the transformer 3 with the windings 20 ... 22 from a three-phase network. In the circuit of each of the two groups of discharge ^; vessels is a choke coil 9 each einsui tet. Both cause a smoothing of the course of the alternating current generated and, in the event of an internal short circuit across both groups of vessels, limit the short circuit current in question, which can develop by bypassing the armature 10. The synchronous machine may receive external excitation, i.e. it may have a shunt characteristic. However, this is not essential, since the invention can also be used in connection with other speed characteristics. The grid control is not shown for the sake of simplicity. It takes place as a function of the position of the rotor and can, for example, take place in such a way that a common control is provided for each of the two groups of vessels, which controls all discharge paths within each group simultaneously and in the same direction. Eine erhebliche Verbesserung läßt sich erzielen, wenn man die Schaltung gemäß Abb. ι in der Weise abändert, daß gemäß Abb. 2 die beiden Drosselspulen 9 miteinander verkettet sind. Die Verkettung erfolgt dabei derart, daß der gemeinsame Kern von sämtlichen Teilströmen mit gleichem Vorzeichen magnetisiert wird, und bewirkt beim Einsetzen der Entladung in einer neuen Gruppe vor dem Nulldurchgang der Gegenspannung des Motors, daß in den Wicklungen 9 eine Spannung induziert wird, die einen in der bisherigen Gefäßgruppe etwa noch fließenden Strom unterbricht. Man kann also einen Übergang des Stromes von einer Gefäßgruppe zur anderen erreichen, ohne den Nullwert des Stromes in der ersten Gruppe abwarten zu müssen. Daher ist jetzt auch nicht mehr die Höhe der erreichbaren Drehzahl des Motors durch die primäre Netzfrequenz begrenzt. Infolgedessen lassen sich hohe Drehzahlen erreichen. Die Kommutierungsgeschwindigkeit hängt außer von der Höhe der Differenzspannung praktisch nur von der Streuinduktivität der Transformatorvvicklung ab. Die Kommutierung erfolgt also sehr schnell. Sie muß spätestens im Nulldurchgang der Gegenspannung des Motors beendet sein. Abb. 3 dient zur Erläuterung des Kommutierungsvorganges, und zwar ist einerseits angenommen, daß er praktisch zeitlos verläuft, anderseits sind die glättenden Wirkungen der Wicklungen 9 außer acht gelassen worden. Man erkennt, daß die Frequenz der stark ausgezogenen Kurve, die die erzeugte Wechselspannung darstellt, kleiner ist als die Frequenz der Scharen sinusförmiger Spannungskurven, die den Verhältnissen des Primärnetzes entsprechen. vtVln Abb. 4 ist eine Schaltung angegeben, ' bei der der zu regelnde mehrphasige Motor i einem Einphasenstromnetz gespeist wird gleichzeitig eine Reihenschlußcharakteristik verwirklicht werden kann. Jede Phase des Ankers 10 wird in ähnlicher Weise wie in Abb. 2 gespeist. Die jeder Phase zugeordneten Wicklungspaare sind auf einem gemeinsamen Kern angeordnet, und zwar derart, daß die in jedem Schenkel erzeugten magnetischen Flüsse den in den anderen Schenkeln entgegenwirken. Hierdurch läßt sich einerseits eine Materialersparnis erzielen, anderseits das gleichzeitige Arbeiten mehrerer Entladungsstrecken sicherstellen. Die einzelnen Motorwicklungen sind versetzt auf dem ίο Anker angeordnet und geben phasenverschobene Gegenspannungen. Mit entsprechender Phasenverschiebung werden naturgemäß auch die verschiedenen Untergruppen von Entladungsgefäßen gesteuert. Auf diese Weise ist eine bessere Ausnutzung des Motors möglich, und auch günstige Formen der Gegenspannung lassen sich einfacher erreichen. Bei rechteckförmiger Gegenspannung und entsprechendem Strom nähert sich der Motor mit zunehmender Zahl von Entladungsstrecken dem Gleichstrommotor. Die einzelnen Kommutatorlamellen sind dann gewissermaßen durch die gesteuerten Entladungsstrecken ersetzt, wobei naturgemäß die Zahl der letzteren bedeutend geringer ist.A considerable improvement can be achieved if the circuit according to Fig. Ι is modified in such a way that, according to Fig. 2, the two choke coils 9 are linked to one another. The concatenation takes place in such a way that the common core of all partial currents is magnetized with the same sign, and when the discharge begins in a new group before the zero crossing of the counter voltage of the motor, a voltage is induced in the windings 9 that is one in the previous group of vessels interrupts any current that is still flowing. One can thus achieve a transition of the current from one group of vessels to the other without having to wait for the zero value of the current in the first group. Therefore, the level of the achievable speed of the motor is no longer limited by the primary mains frequency. As a result, high speeds can be achieved. Apart from the level of the differential voltage, the commutation speed practically only depends on the leakage inductance of the transformer winding. The commutation takes place very quickly. It must end at the latest when the counter voltage of the motor crosses zero. Fig. 3 serves to explain the commutation process, on the one hand it is assumed that it is practically timeless, on the other hand the smoothing effects of the windings 9 have been disregarded. It can be seen that the frequency of the strongly drawn out curve which represents the alternating voltage generated is smaller than the frequency of the families of sinusoidal voltage curves which correspond to the conditions of the primary network. v t Vln Fig. 4 is shown a circuit 'in which the multi-phase motor to be controlled is fed a i Einphasenstromnetz simultaneously a series-wound characteristic can be realized. Each phase of the armature 10 is fed in a manner similar to that in FIG. The winding pairs assigned to each phase are arranged on a common core in such a way that the magnetic fluxes generated in each leg counteract those in the other legs. In this way, on the one hand, a material saving can be achieved and, on the other hand, the simultaneous operation of several discharge paths can be ensured. The individual motor windings are staggered on the ίο armature and give phase-shifted counter voltages. The various subgroups of discharge vessels are naturally also controlled with a corresponding phase shift. In this way, better utilization of the motor is possible, and favorable forms of counter-voltage can also be achieved more easily. With a square-wave counter voltage and a corresponding current, the motor approaches the DC motor with an increasing number of discharge paths. The individual commutator segments are then to a certain extent replaced by the controlled discharge paths, the number of the latter being naturally significantly lower. Pa ϊ ε ν ϊ λ ν s ρ r ü c η ε :Pa ϊ ε ν ϊ λ ν s ρ r ü c η ε: ι. Anordnung an gittergesteuerten Entladungsgefäßen mit eindeutiger Strom- «00 durchlaßrichtung in Umrichterschaltung, insbesondere zur Speisung von Wechselstrommotoren und Wechselstromnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einer Halbwelle des erzeugten Stromes gehörenden Teilströme eine Drosselspule, die in die Entladungsstromkreise eingeschaltet ist, nur mit einem bestimmten Vorzeichen magnetisieren.ι. Arrangement on grid-controlled discharge vessels with a clear current direction in the converter circuit, especially for supplying AC motors and alternating current networks, characterized in that those belonging to a half-cycle of the generated current Partial currents of a choke coil, which is switched on in the discharge circuits, only with a certain sign magnetize. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Stromkreisen zugeordneten Wicklungen der Drosselspule in vorbestimmter Weise miteinander verkettet sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the individual Circuits associated with the windings of the inductor are interlinked in a predetermined manner. 3. Anordnung nach Anspruch 2 für Speisung von einphasigen Verbrauchern, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Kern von sämtlichen Teilentladungsströmen mit gleichem Vorzeichen magnetisiert wird. iao3. Arrangement according to claim 2 for feeding single-phase consumers, characterized in that a common core of all partial discharge currents is magnetized with the same sign. iao 4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3 für Speisung von mehrphasigen Verbrauchern,4. Arrangement according to claim 2 and 3 for feeding multi-phase consumers, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrschenkliger Triansformatorkeni mit der Phasenzahl des Verbrauchers entsprechender Schenkelzahl vorgesehen ist, von denen jeder Schenkel von den Teilentladungscharacterized in that a multi-legged Triansformatorkeni with the Number of phases of the consumer corresponding number of legs is provided, of which each leg from partial discharge strömen der zugehörigen Phase mit gleichem Vorzeichen magnetisiert wird und bei dem die in einem Schenkel erzeugten Flüsse den in den anderen Schenkeln entgegenwirken. flow of the associated phase is magnetized with the same sign and in which the flows generated in one limb counteract those in the other limbs. Hierzu ι Blatt ZeichnungenFor this purpose ι sheet of drawings
DEA61849D 1931-05-07 1931-05-07 Arrangement for AC motors and AC networks fed via grid-controlled discharge vessels in a converter circuit Expired DE643691C (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE760945C (en) * 1941-01-04 1953-03-30 Aeg Converter for converting three-phase current of technical frequency into single-phase current of higher frequency
DE1003846B (en) * 1952-01-10 1957-03-07 Bbc Brown Boveri & Cie Device for improving the power factor when feeding multi-phase brushless converter motors in reversing operations

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