Einrichtung zum Umformen einer Gleichspannung in eine höhere oder
niedrigere Gleichspannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Umformen
einer Gleichspannung in eine höhere oder niedrigere Gleichspannung.Device for converting a DC voltage into a higher or
lower DC voltage The invention relates to a device for forming
a direct voltage into a higher or lower direct voltage.
Derartige Einrichtungen sind in den verschiedensten Ausführungen als
sog. Pendelstromrichter oder auch als umlaufende Stromrichter bekannt. Ein solcher
an sich bekannter umlaufender Stromrichter, bestehend aus einer von einem Motor
in Umlauf versetzten Kontakt- oder Schaltwalze, ist in Abb. i dargestellt. Mit M
ist ein kleiner Motor bezeichnet, welcher die zweckmäßig aus Isolierstoff hergestellte
Kontaktwalze i finit dem leitenden Schaltsegment 2 in Umdrehung versetzt. Der auf
der Kontaktwalze schleifende Abnahmekontakt q, und die Abnahmefeder 3 auf der Drehachse
legen die Batterie 7 intermittierend an die Primärwicklung des Transformators 6.
Die bei der Umdrehung der Schaltwalze erzeugten Stromstöße werden durch den Transformator
auf die gewünschte Spannung übersetzt. Die sich ergebende Wechselspannung auf der
Sekundärseite wird in gleicher Weise über die Schleifkontakte 3 und 5 an dem Verbraucherwiderstand
i o wieder in Gleichspannung umgeformt.Such facilities are available in a wide variety of designs
so-called pendulum converter or also known as rotating converter. Such a
Rotating power converter known per se, consisting of one of a motor
The contact or switching roller set in circulation is shown in Fig. i. With M
denotes a small motor, which is expediently made of insulating material
Contact roller i finitely offset from the conductive switching segment 2 in rotation. The on
the contact roller sliding pick-up contact q, and the pick-up spring 3 on the axis of rotation
intermittently connect the battery 7 to the primary winding of the transformer 6.
The current surges generated during the rotation of the shift drum are generated by the transformer
translated to the desired tension. The resulting AC voltage on the
The secondary side is connected to the consumer resistor in the same way via sliding contacts 3 and 5
i o converted back into DC voltage.
Bei derartigen bekannten Gleichstrom-Gleichstrom-Umformern hat es
sich.jedoch als sehr starker Nachteil herausgestellt, daß beim gleichzeitigen Einschalten
der Stromkreise für den Motor und den umlaufenden Stromrichterteil der Motor erst
allmählich anläuft und die Schaltwalze erst nach einigen Sekunden auf ihre normale
Schaltfrequenz gebracht wird, für die gemäß der Abb. i die gesamte Glättungseinrichtung
der Stromrichterschaltung, bestehend aus den Kondensatoren 8 und 9, mit den Induktivitäten
des Transformators
6 zur Entstörung und Unterdrückung von Lichtbögen
dimensioniert ist. Die Batterie 7 wird anfangs nur über den niederohmigen Gleichstromwiderstand
des Transformators und der Schaltanordnung kurzgeschlossen. Der sich ergebende erheblich,
Kurzschlußstrom im Zerhack er- bzw. Primärkreis ergibt beim ersten und folgenden
öffne n der Schaltwalze beträchtliche überspannungen am Transformator, die auf der
Sekundärseite des Stromrichters, wenn diese höhere Spannung aufweist, zu Lichtbögen
zwischen dem Kontaktsegment 2 und dem Abnahmekontakt 5 beim öffnen desselben führen.
Die Lichtbogenbildung reißt erst ab, wenn die normale Schaltfrequenz erreicht ist
und dadurch der Primärstrom durch die Zeitkonstante L : R des Transformators begrenzt
wird. Diese Lichtbogenbildung, welche sogar ein Rundfeuer über den Schaltkollektor
ergeben kann, trägt bei jedem Anlassen des Stromrichters ganz erheblich zur Zerstörung
desselben bei und macht ihn nach kurzem Betrieb unbrauchbar. Dieser Übelstand wird
gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß Verzögerungsmittel zwischen das speisende
Gleichstromnetz und den Stromrichter geschaltet sind, die bewirken, daß bei gleichzeitiger
Einschaltung sowohl des Antriebsmotors für das umlaufende Schaltelement als auch
der umzuformenden Gleichspannung der aufgenommene Gleichstrom erst dann seinen vollen
Wert erhält, wenn die umlaufende Schaltwalze angenähert bereits ihre betriebsmäßige
Umlaufzahl erreicht hat.In such known DC-DC converters, it has
sich.jedoch turned out to be a very strong disadvantage that when switched on at the same time
the circuits for the motor and the rotating converter part of the motor
gradually starts up and the shift drum only returns to its normal position after a few seconds
Switching frequency is brought, for the entire smoothing device according to Fig. I
the converter circuit, consisting of the capacitors 8 and 9, with the inductances
of the transformer
6 for interference suppression and suppression of arcs
is dimensioned. The battery 7 is initially only via the low-resistance DC resistance
of the transformer and the switching arrangement short-circuited. The resulting substantial,
Short-circuit current in the chopper or primary circuit results in the first and the following
open n the switching drum considerable overvoltages on the transformer, which on the
Secondary side of the converter, if this has a higher voltage, to arcing
between the contact segment 2 and the pick-up contact 5 when opening the same lead.
The arcing does not stop until the normal switching frequency is reached
and thereby the primary current is limited by the time constant L: R of the transformer
will. This arcing, which even causes a round fire over the switching collector
can result, contributes considerably to the destruction each time the converter is started
the same and makes it unusable after a short period of operation. This evil will
solved according to the invention in that delay means between the feeding
Direct current network and the converter are connected, which cause at the same time
Activation of the drive motor for the rotating switching element as well
of the direct voltage to be converted, the direct current consumed only then reaches its full potential
Receives value when the revolving shift drum has already approximated its operational one
Has reached the number of revolutions.
In der Abb. 2 ist beispielsweise eine Zw eiphasenstromrichterschaltung
dargestellt, bei welcher der Erfindungsgedanke auf folgende Art verwirklicht ist:
In den Primärstromkreis ist ein Widerstand 12 gelegt, der den Kurzschlußstrom während
des Anlaufvorganges begrenzt. Dadurch werden die Spannungsspitzen auf der höhere
Spannung führenden Sekundärseite herabgesetzt. Dieser Widerstand 12 wird durch ein
von der Sekundärspannung des Stromrichters gespeistes Verzögerungsrelais 13 verzögert
kurzgeschlossen, nachdem die Schaltwalze schon einige Umdrehungen gemacht hat. Die
verzögerte Schaltung ergibt sich aus den Zeitkonstanten des Transformators 6, des
Ladekondensators 1¢ und der Eigenverzögerung des Relais. Der Eigenverbrauch des
Relais kann sehr niedrig gehalten werden, so daß der Wirkungsgrad des Stromrichters
nur unbedeutend herabgesetzt wird.In Fig. 2, for example, a two-phase converter circuit is shown
shown, in which the inventive idea is implemented in the following way:
In the primary circuit, a resistor 12 is placed, which the short-circuit current during
the start-up process is limited. This puts the voltage peaks on the higher
Voltage-carrying secondary side reduced. This resistor 12 is through a
Delay relay 13 fed by the secondary voltage of the converter is delayed
short-circuited after the shift drum has already made a few revolutions. the
delayed switching results from the time constants of the transformer 6, des
Charging capacitor 1 ¢ and the delay of the relay itself. The self-consumption of the
Relays can be kept very low, so that the efficiency of the converter
is only insignificantly reduced.
Der im Ausführungsbeispi*el nach Abb.2 erwähnte Widerstand 12 kann
in vorteilhaften Weise ein Urandioxydwiderstand sein. Nach der bekannten Widerstandscharakteristik
dieser Widerstände wird dann der Anfangsstrom stark begrenzt, und es werden hierdurch
Überspannungen ebenfalls vermieden. Bei kleineren Leistungen und höheren Primärspannungen
kann dann sogar das Relais 13 fortgelassen werden.The resistor 12 mentioned in the exemplary embodiment according to Figure 2 can
advantageously be a uranium dioxide resistor. According to the well-known resistance characteristic
These resistances will then severely limit the initial current, and this will result in
Overvoltages also avoided. With smaller powers and higher primary voltages
the relay 13 can then even be omitted.
In dem in Abb.3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Einschaltung
des Stromrichterstromes durch einen Fliehkraftschalter bewirkt. Hier liegt dieser
Fliehkraftschalter mit der Schaltwalze i auf einer Achse. Er besteht z. B. aus dem
Schleifring 15, auf dein die Kontaktfeder 3 schleift. Die Schaltfeder 17, die leitend
über die Achse mit dem Schaltsegment 2 verbunden ist, stellt zusammen mit den Kontakten
16 den Fliehkraftschalter dar. Sobald die Kol.lelkt.-,rwalze sich zu drehen anfängt,
bewegt sich der Endpunkt der Schaltfeder 17 infolge der Zentrifugalkraft nach außen
und schließt bei Erreichung einer bestimmten Drehzahl die Kontakte 16 und damit
den primären und sekundären Stromrichterstromkreis. Die Masse und die Federkraft
der Schaltfeder werden dabei zweckmäßig so gewählt, daß die Kontakte 16 bei etwa
70()/o der normalen Schaltfrequenz geschlossen werden. Durch letztere Anordnung
werden nicht nur die Anlaufüberspannungen vermieden, sondern es wird auch bei zu
langsamer Schaltfrequenz infolge eines etwaigen Schadens am Antriebsmotor des Stromrichteraggregats
die Umformung unterbrochen, wodurch eine Zerstörung des Kollektors verhütet wird.In the embodiment shown in Fig
of the converter current caused by a centrifugal switch. Here is this one
Centrifugal switch with the shift drum i on one axis. It consists e.g. B. from the
Slip ring 15, on which the contact spring 3 slides. The switching spring 17, the conductive
is connected to the switching segment 2 via the axis, together with the contacts
16 represents the centrifugal switch. As soon as the steering roller begins to turn,
the end point of the switching spring 17 moves outward due to the centrifugal force
and when a certain speed is reached, contacts 16 and thus closes
the primary and secondary converter circuit. The mass and the spring force
the switching spring are expediently chosen so that the contacts 16 at about
70 () / o the normal switching frequency. By the latter arrangement
not only are the start-up overvoltages avoided, but it also becomes too
slow switching frequency due to possible damage to the drive motor of the converter set
the forming is interrupted, which prevents the collector from being destroyed.