DE669737C

DE669737C - Device for the transformer-based generation of the grid voltage for motors fed by grid-controlled vapor or gas discharge paths without a mechanical collector

Info

Publication number: DE669737C
Application number: DEA67048D
Authority: DE
Inventors: Christian Kraemer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1932-09-03
Filing date: 1932-09-04
Publication date: 1939-01-03

Description

Einrichtung zur transformatorischen Erzeugung der Gitterspannung für über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeiste Motoren ohne mechanischen Kollektor Es sind Schaltungsanordnungen für elektrische Motoren bekanntgeworden, bei welchen die Anordnung der Arbeitswicklungen auf dem Motor im wesentlichen dieselbe ist, wie bei Gleichstromkollektormotor en und bei welchen die Kommutierung des Stromes in den einzelnen Wicklungen mit Hilfe von gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsstrecken bewirkt wird. Zur Herstellung der Steuerspannungen für die gittergesteuerten Entladungsstrecken hat man Schaltwalzen benutzt, welche auf der Welle des Motors befe@tigt sind und auf welchen eine Anzahl von Bürsten schleifen. Derartige Schaltwalzen haben aber den Nachteil, daß, wenn die Bürsten oder die Walzensegmente sich abnützen, die Genauigkeit der Kontaktgabe und damit die Genauigkeit der Einleitung des Kommutierungsvorganges im Motor leidet.Device for the transformer generation of the grid voltage for Motors fed via grid-controlled steam or gas discharge lines without mechanical Collector Circuit arrangements for electric motors have become known, in which the arrangement of the working windings on the motor is essentially the same is, as with DC collector motors and with which the commutation of the current in the individual windings with the help of grid-controlled gas or vapor discharge paths is effected. To produce the control voltages for the grid-controlled discharge paths one has used shift drums which are fastened on the shaft of the motor and on which a number of brushes grind. However, such shift drums have the disadvantage that as the brushes or roller segments wear out, the accuracy the contact and thus the accuracy of the initiation of the commutation process in the engine suffers.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurden daher bereits Anordnungen entwickelt, bei denen die Gitterspannungen für die Entladungsstrecken transformatörisch erzeugt werden, besondere mechanische Kontakte für die Steuereinrichtung also vollkommen entbehrt werden können. Bei diesen bekannten Anordnungen sind die Steuerelektroden der Entladungsstrecken an eine Reihe feststehender Wicklungen angeschlossen, die ihrerseits mit einer mit der Motordrehzahl umlaufenden weiteren Wicklung magnetisch verkettet sind. Die mit Gleichstrom gespeiste umlaufende Wicklung erzeugt somit in den festen Wicklungen eine Hilfswechselspannung, die zur Steuerung verwendet werden kann. Diese Art der Steuerspannungserzeugung hat jedoch den großen Nachteil, daß die Steuerspannungen in einer für den Betrieb unangenehmen Weise von der Motordrehzahl nicht bloß in ihrer Frequenz, sondern auch vor allem in ihrer Größe abhängig sind.To avoid these disadvantages, arrangements have therefore already been developed, where the grid voltages for the discharge paths are generated by transforming them special mechanical contacts for the control device are therefore perfect can be dispensed with. In these known arrangements, the control electrodes of the discharge paths are connected to a series of fixed windings, the in turn, magnetically with a further winding that rotates at the motor speed are chained. The revolving winding fed with direct current thus generates an auxiliary AC voltage in the fixed windings, which is used for control can be. However, this type of control voltage generation has the major disadvantage that the control voltages depend on the engine speed in a manner that is uncomfortable for operation not only in terms of their frequency, but also, above all, in terms of their size.

Dieser wesentliche Nachteil der bekannten Einrichtungen kann gemäß der Erfindung vermieden werden, wenn dieumlaufendeErregerwicklung für die die Steuergitter speisenden festen Wicklungen nicht mit Gleichstrom, sondern mit Wechselstrom gespeist wird. Außerdem wird jedoch durch die den Erfindungsgedanken verkörpernde Anordnung die Betriebssicherheit eines derartigen ventilgesteuerten Motors noch dadurch erhöht, daß ein steilerer Durchgang der Gitterspannungskurven durch den Wert der kritischen Zündspannung bei den einzelnen Entladungsstrekken erreicht wird, wodurch eine viel genauere Steuerung erfolgt.This major disadvantage of the known devices can according to of the invention can be avoided if the circulating excitation winding for the control grids feeding fixed windings are not fed with direct current, but with alternating current will. In addition, however, by the arrangement embodying the concept of the invention the operational safety of such a valve-controlled engine is further increased by that a steeper passage of the grid voltage curves through the value of the critical Ignition voltage at the individual discharge paths is reached, whereby a lot more precise control takes place.

Eine Ausführungsforen der Erfindung, welche sich auf einen an ein Wechselstromnetz angeschlossenen, über gittergesteuerte Entladungsstrecken gespeisten Motor bezieht, wird im folgenden beschrieben. Die Abb. i zeigt die entsprechende Schaltungsanordnung, die Abb.2 eine Einzelheit des zur Gittersteuerung der Ventile dienenden, bereits kurz erwähnten Apparates und die Abb. 3 eine zeitliche Darstellung des Verlaufes der Anoden-und der Gitterspannungen, die zur Erläuterung der Drehzahlregelung dient.An embodiment of the invention, which relates to an on a AC mains connected, fed via grid-controlled discharge sections Motor refers, is described below. Fig. I shows the Corresponding circuit arrangement, Fig.2 shows a detail of the grid control the valve serving, already briefly mentioned apparatus and Fig. 3 a temporal Representation of the course of the anode and grid voltages, which are used for explanation is used for speed control.

Die Schaltungsanordnung des Motors und die Anordnung des in Abb. i mitdargestellten Apparates I zur Erzeugung der Gitterspannungen bedarf keiner ausführlichen Beschreibung. Es sei lediglich erwähnt, daß die Anordnung der Wicklungen 1, 2 usw., die mit der bereits erwähnten wechselstromgespeisten Wicklung verkettet sind, sowie die Anordnung dieser letzteren Wicklung aus Abb.2, welche eine Seitenansicht des zur Erzeugung der Gitterspannungen dienenden Apparates darstellt, hervorgeht.The circuit arrangement of the motor and the arrangement of the in Fig. I Apparatus I also illustrated for generating the lattice stresses does not require any detailed information Description. It should only be mentioned that the arrangement of the windings 1, 2 etc., which are concatenated with the aforementioned alternating current-fed winding, as well as the arrangement of this latter winding from Fig. 2, which is a side view of the represents the generation of the lattice stresses serving apparatus, emerges.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß die über Schleifringe zwischen die Kathode )z des Entladungsgefäßes G und den Sternpunkt der Motorwicklungen a bis f eingeschaltete Erregerwicklung F in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles umlaufen möge und im betrachteten Augenblick die in Abb. i dargestellte Lage einnehmen möge. Die wechselstromgespeiste Wicklung s mit den Polsegmenten p soll auf der Motorachse starr befestigt sein und im betrachteten Augenblick ebenfalls die in Abb. i dargestellte Lage einnehmen. Des weiteren sei zunächst vorausgesetzt, daß der Motor sich mit einer unterhalb seiner synchronen Drehzahl liegenden Geschwindigkeit drehen möge, d. h. mit einer Geschwindigkeit, bei welcher auf jedes Sechstel der Umdrehung - solange ist nämlich jede der Motorwicklungen a bis f stromdurchflossen - mehrere Perioden des die Primärwicklung des Transformators T speisenden Wechselstromes entfallen. Unter den eben erwähnten Voraussetzungen wird nur in den Wicklungen 1, 2 und 3, q. eine Spannung induziert, und demgemäß kommen nur 'die Gitter g1, ä2 und g3, g4 auf ein oberhalb des Zündwertes der Entladung liegendes Potential, während alle anderen Wicklungen im Augenblick nicht mit der wechselstromgespeisten Wicklung s verkettet sind und daher an den Steuergittern g, bis g12, welche an diese übrigen Wicklungen angeschlossen sind, ein gegenüber der Kathode des Gefäßes negatives Potential liegt. Dieses letztere wird von einer Batterie geliefert, welche zwischen die Kathode' und die untereinander verbundenen Mittelpunkte aller Wicklungen 1, 2 usw. eingeschaltet ist. In dem betrachteten Augenblick geht daher der in dem Gefäß G brennende Lichtbogen gerade von den Anoden der Sekundärwicklung ä auf diejenigen der Sekundärwicklung b'. über, so daß kurze Zeit nach dein betrachteten Augenblick nurmehr die Motorwicklung b Strom erhält. Wenn die Achse der Feldwicklung F die Richtung der Motorarbeitswicklungen a, d angenommen hat, verschwindet die Induktionswirkung der wechselstromgespeisten Spule auf die Wicklung 3, 4., und es verstärkt sich der die Wicklung 5, b durchsetzende Wechselstroinfluß mit dein Ergebnis, daß kurze Zeit später die Motorarbeitswicklung b vollkommen stromlos und nur die Motorwicklung c gespeist wird.To explain the mode of operation, it is assumed that the exciter winding F switched on via slip rings between the cathode) z of the discharge vessel G and the star point of the motor windings a to f should rotate in the direction of the arrow and assume the position shown in Fig. I at the moment under consideration may. The alternating current fed winding s with the pole segments p should be rigidly attached to the motor axis and should also assume the position shown in Fig. I at the moment under consideration. Furthermore, it is initially assumed that the motor should rotate at a speed below its synchronous speed, ie at a speed at which for every sixth of the revolution - that is, each of the motor windings a to f has current flowing through it - several periods of the primary winding of the transformer T feeding alternating current are omitted. Under the conditions just mentioned, only windings 1, 2 and 3, q. induces a voltage, and accordingly only 'the grids g1, ä2 and g3, g4 come to a potential lying above the ignition value of the discharge, while all other windings are currently not linked to the alternating current fed winding s and therefore to the control grids g, to g12, which are connected to these other windings, has a negative potential with respect to the cathode of the vessel. The latter is supplied by a battery which is connected between the cathode and the interconnected centers of all windings 1, 2, etc. At the moment under consideration, therefore, the arc burning in the vessel G goes straight from the anodes of the secondary winding - to those of the secondary winding b '. over, so that a short time after your observed moment only the motor winding b receives current. When the axis of the field winding F has assumed the direction of the motor working windings a, d, the induction effect of the alternating current fed coil on the winding 3, 4 disappears, and the alternating current flowing through the winding 5, b increases with the result that a short time later the motor working winding b is completely de-energized and only the motor winding c is fed.

Bei der in Abb. i zugrunde gelegten Schaltung besitzt der Motor eine Reihenschlußcharakteristik; die Induktivität der Erregerwicklungen F unterstützt dabei den Kommu-,:ierungsvorgang. Die Erfindung ist aber keineswegs auf Motorschaltungen dieser Art oder auf Motorschaltungen mit Reihenschlußcharakteristik beschränkt, sondern kann bei allen ventilgesteuerten Motoren, auch bei solchen mit Nebenschlußcharakteristik und übrigens auch bei solchen, die aus einer Gleichstromquelle gespeist werden, angewendet werden. Es sei noch beschrieben, in welcher Weise die Drehzahl des Motors bei Verwendung des gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Apparates zur Erzeugung der Gitterspannungen geregelt werden kann. Es können sowohl die Wicklungen 1, 2 usw., die untereinander starr verbunden sind, gegenüber dem Ständer Al des Motors räumlich verdreht werden als auch die Höhe der zwischen der Kathode h und dem gemeinsamen Mittelpunkt aller Wicklungen 1, 2 usw. liegende Gleichspannung verändert werden. Der erstere Fall sei an Hand der Abb. 3 näher erläutert, und zwar für den Fall der synchronen Drehzahl des Motors, d. h. derjenigen Drehzahl, bei welcher die Dauer des -Stromes in jeder der Motorwicklungen a bis f gerade gleich der Periodendauer des Wechselstromnetzes ist, welches den Transformator T speist. In Abb. 3 bedeuten A und B die an den beiden Anoden, welche einer Motorwicklung zugeordnet sind, liegenden Wechselspannungen. Durch eine punktierte waagerechte Gerade, die im Abstand C unterhalb der Nullinie o-o der Anodenspannungen eingetragen ist, ist die Spannung der in dein Gitterkreis liegenden, allen Steuergittern gemeinsamen Gittervorspannungsquelle angedeutet. Mit G1 und G2 sind die Hüllkurven der in den Wicklungen 1, 2 usw. seitens der wechselstromgespeisten Wicklung s induzierten Spannungen bezeichnet.In the circuit on which Fig. I is based, the motor has a Series connection characteristic; the inductance of the excitation windings F supports thereby the communication process. The invention is by no means limited to motor circuits of this type or limited to motor circuits with series connection characteristics, but can be used with all valve-controlled motors, including those with a bypass characteristic and by the way also for those that are fed from a direct current source, be applied. It will be described in what way the speed of the engine when using the proposed according to the present invention apparatus for Generation of the grid voltages can be regulated. It can be both the windings 1, 2, etc., which are rigidly connected to each other, opposite the stand Al des Motors are spatially rotated as well as the height between the cathode h and the common center point of all windings 1, 2, etc. changes the DC voltage will. The former case is explained in more detail with reference to Fig. 3, namely for the Case of the synchronous speed of the motor, d. H. the speed at which the duration of the current in each of the motor windings a to f is exactly the same as the period duration of the AC network that feeds the transformer T. In Fig. 3 mean A and B are those on the two anodes, which are assigned to a motor winding Alternating voltages. By a dotted horizontal straight line at a distance C below the zero line o-o of the anode voltages is entered, the voltage is that in your Lattice circle lying grid bias source common to all control grids indicated. With G1 and G2 the envelopes are in the windings 1, 2 etc. on the side the alternating current supplied winding s denotes induced voltages.

Um den Erfindungsgedanken besonders günstig durchzuführen, verwendet man zweckmäßigerweise eine Wechselspannung einer Frequenz, die gegenüber der Frequenz des Wechselstromes des speisenden Netzes hoch ist. Dadurch erreicht man, daß die Zündung der einzelnen Entladungsstrecken in Abhängigkeit von der Stellung des Polsegmentes p zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfolgen kann. Zufolge der wechselnden Stellung des Polsegmentes p wird sich die Größe der Amplitude der in den Wicklungen i bis 12 induzierten Spannungen nun so, wie das durch die bereits genannten Umhüllungen G, und G2 der Abb. 3 dargestellt ist, ändern. Die Zündung setzt also immer dann ein, wenn die Amplitude der in einer dieser Wicklungen induzierten Spannung die Zündkennlinie der Anodenspannungen, die, wie in Abb. i und 3 vorausgesetzt wurde, mit der Nullinie o-o zusammenfallen möge, schneidet. Diese Schnittpunkte können am besten durch die Schnittpunkte der Umhüllenden, also in Abb. 3 durch den Punkt T, dargestellt werden. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß dieser Schnittpunkt durch räumliche Verdrehung der Wicklungen 1, 2 usw. gegenüber dem Motorständer A1 verändert werden kann und übrigens auch, daß die Lage dieses Schnittpunktes und damit die Drehzahl des Motors von der Höhe der in allen Gitterkreisen liegenden negativen Gittervorspannung abhängt.In order to carry out the idea of the invention particularly favorably, used one expediently an alternating voltage of a frequency that is opposite to the frequency of the alternating current of the feeding network is. Achieved thereby one that the ignition of the individual discharge paths as a function of the position of the pole segment p can take place at any point in time. As a result of the changing Position of the pole segment p will change the size of the amplitude in the windings i to 12 induced voltages in the same way as that caused by the envelopes already mentioned G, and G2 shown in Fig. 3, change. So the ignition always starts on if the amplitude of the voltage induced in one of these windings is the Ignition curve of the anode voltages, which, as was assumed in Fig. I and 3, may coincide with the zero line o-o, intersects. These intersections can best through the intersection of the envelope, i.e. in Fig. 3 through the point T, are represented. It is readily apparent that this intersection by spatial rotation of the windings 1, 2 etc. in relation to the motor stator A1 can be changed and, by the way, that the position of this intersection point and so that the speed of the motor depends on the level of the grid circles negative grid bias.

Claims

PATENT CLAIMS: # i. Device for transformer generation the grid voltage for grid-controlled vapor or gas discharge paths Motors without a mechanical collector by means of a series of fixed windings, those with a further winding that is opposite them with one of the engine speed proportional speed, are magnetically linked, characterized that the inducing revolving winding is fed with alternating current.

2. Establishment according to claim i, characterized in that the in the fixed windings induced voltages can be changed in such a way that the point of use the discharge current flowing through each working winding of the motor with respect to to the position of the excitation winding opposite the relevant working winding leaves.

3. Device according to claim i and 2, characterized in that the fixed Windings have center taps, one below the other and with the negative pole a negative grid bias source.

4 .. device according to claim i to 3, characterized in that the two ends of the fixed windings to the two control grids of those two anodes are connected to one Armature winding phase half belong.

5. Device according to claim i to 4., characterized characterized in that the frequency of the alternating current in the rotating winding is higher than the frequency of the network that provides the drive energy for the Engine supplies.