DE744625C - Kommutierungseinrichtung - Google Patents

Kommutierungseinrichtung

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Publication number
DE744625C
DE744625C DES141183D DES0141183D DE744625C DE 744625 C DE744625 C DE 744625C DE S141183 D DES141183 D DE S141183D DE S0141183 D DES0141183 D DE S0141183D DE 744625 C DE744625 C DE 744625C
Authority
DE
Germany
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commutation
commutation device
machine
voltage
frequency
Prior art date
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Expired
Application number
DES141183D
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Wilhelm Leukert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DES141183D priority Critical patent/DE744625C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE744625C publication Critical patent/DE744625C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/14Circuit arrangements for improvement of commutation, e.g. by use of unidirectionally conductive elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)

Description

  • Kommutierungseinrichtung Die Erfindung betrifft eine Kommutier ungseinrichtu!ng mit mindestens zwei Gruppen,von Sichaltlamelllen, die untereinander .abive@chs,elud mit Anzapfungen von Wicklungen oder mit Ventilanordnung. verbunden und über Bür= steh, an Anschlußleitun,gen geschaltet sind, für die GleichrichtLtng, Umrichtung -oder Umformung von in den Wicklungen oder Ventilen fließenden 'Strömen. N:acli der Erfindung wird zwischen mit der gleichen Leitung verbundenen Bürsten zweckmäßig über Transformatoren eine Kommutierungsmaschineeingeschaltet, durch die eine das Umschalten von der einen Gruppe der Sichalitlamelle,n zuar anderen erleichternde Kommutierungsspannung ,entsprechender Größe und Phasenlage mit der Frequenz des. Sch,altvomganges,erzeugt wird, mit der bereits bei veirhältni:smäßig miedrgen Sitrömen gesättigte Drosselspulen in Reihe liegen, denen gegebenenfalls regelbare kapazitive bzw. Ohmsche Widerstände parallel geschaltet sein können. Zweckmäßig ist die Kommutierungsmaschine nach Art einer Hochfrequenzmaschine ausgebildet, die eine beispielsweise als konzentrierte Wicklung im Ständer untergebrachte Erregerwicklung hat, die vorm über die Schaltlamellen abgenommenen Strom durchflossen wird.
  • Ein gemäß der Erfindung ausgestalteter Frequenzumformer gestattet @es z. B., aus Einphase-nstrom oder Drehstrom gegebener Frequenz Wechselstrom oder Drehstrom beliebig regelbarer Frequenz zu erhulten, wobei einfache Regelbark eit und große Leistungen @erzielbar sind. Durch die erfindungsgemäße Konimutierun,gs.einrichtiung läßt sich auch-eine wesentliche Verbesserung bei der Kommuti@erung von Drehstromkommutatormaschinenumd Einphasenbahnmotorenerreichen. Bei Drehstromk ommutatormascbinen sind nämlich gewöhnlich Wendepiole nicht ,anwendbar. Deshalb 'sind die ausführbaren Leistungen dieser Maschinen begrenzt. Ständererregte Drehstromkommutatormaschinen ,gestatten wohl die Atasführung von Wendepolen, sie kommenaber für größere Regelbereiche und größere Frequenzen nicht in Frage.
  • Da .es praktisch kaum möglich ist, die Kommutierungsspannung immer meiner solchen Größe einzuführen, daß im Augenblick des Ablaufens der Bürste vorn der Schaltlamelle der Strom Null wird, wird zweckmäßig stets eine etwas größere Kommutierungsspannung aufgedrückt und der übersch:uß der Spannung im Augenblick des Stromnullddurchganges in einer Kommutierungsdrossel aufgenommen. Damit ist es: möglich, die Zone des Stromnulldurchganges zu verbreitern und das Ablaufen der Bürsten stromlos zu gestalten. Dii' Kommutierungs.drosseln sind aber auch noch aus anderen Gründen erforderlich. In den während des K ommutierungsvorganges kuTzgeschlossenen Ankerspulen werden nämlich vom Drehfeld elektromotorische Kräfte der Transformation erieugt, die ebenfalls von der Drosselspule aufgenommen werden müssen, um durch diese transformatarischen Spannungen verursachte Kurzschlußströme auf einen möglichst geringen Wert zu bringen. Dazu kommt noch, daß hei Ausführung einer geringeren Anzahl von Schaltlamellen noch die Spannungssprünge berücksichtigt werden müssen., die beim Übergang von einer Lamelle auf die andere auftreten. Erst durch die Verbindung der Kommutierungsm.aschine mit den Kommutieru.ngsdrossel!n wird also die Anordnung praktisch ausführbar bzw. brauchbar, da die Koammutierungsdrosseln gestatten, eine wesentlich größere Kommutierungsspannung einzuführen, als es für die Erzwingung des Stramüberga.nges von -einer Lamelle auf die andere erforderlich isst, und den überschuß der Spannung im Augenblick des Nulldurchganges des Stromes aufzunehmen, so daß ein Wiederanstieg des Ausgleichsstromes so lange vermieden werden kann, bis die Bürste von der Lamelle abgelaufen ist. Die Größe der Drosselspule hängt von der Größe der Spannung ah, die die Drosselspule während des Stromnulldurchganges aufzunehmen hat. Aus diesem Grunde wird die Kommuti:erungsspannung nicht allzu groß gewählt, da die Drossel auch noch die transformatorische Spannung und bei geringer Schaltlam@ellenzahl auch noch die natürlich vorhandene Ko!mmutierungsspannung aufnehmen muß. Diese vorhandene natürliche Kommutierungsspannung kann für die Erzwingung des Stromüberganges nicht henutzt werden, da der Fall eintreten kann, daß sie bei einer bestimmten Schlüpfung im ansteigenden Aste der erzeugten Sinu.shalbwellen verkehrt, während sie im abfallenden Aste richtig liegt; es ruß jedoch immer beim Übergang von einer Lamelle :auf die andere die folgende Lamellte die höhere Spannung besitzen.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Es ist eine grundsätzliche Anordnung für einen Frequenzumformer gezeigt, wie sie auch bei Drehs,trolmkommutatormaschmnen und. bei Stromrichtern in Umrichterschaltung Verwendung finden kann. Der Frequenzumform,er hat eine Ankerwicklung A, deren ungera,dzahlige Anschlüsse mit dem linken Iiommwta@to:r Ki verbunden sind. jeder Kommutator hat so viele Schaltlamellen, wie die Ankerwicklung Anschlüsse hat, so daß jede zweite Lamelle angeschlossen ist. Die Bürstenbrite darf dabei jeweils. nicht größer sein als die Breite einer zwischen an die Wicklung angeschlossenen Kommutatorlamellen liegendem nicht angeschlossenen Lamelle. Um nicht zu schmale Bürsten zu erhalten, kann die Lamellenzahl größer als die Zahl der Wicklungsamschlüsse gewählt und die Breite der stromführenden und der dazwischenliegenden nicht angeschlossenen Lamelle durch Verbindung mehrerer Lamellen eingestellt werden. Die Zuführung der Drehgtromenergie konstanter Frequenz erfolgt über drei Schleifringe S, die an drei um izo° elektrisch versetzte Anzapfungen der Ankerwicklungen angeschlossen sind, ähnlich wie bei bekannten Freqwen.zwandlernoder Einankerumfarmern. Der Ständer des Frequenzumformers trägt keine Wicklung. Er bildet nur den magnetischen Rückschluß für das Läuferfeld. Der Antrieb des Ankers erfolgt über einen kleinen regelbaren MotorM, dessen Leistung durch Luft-, Laber- und Konmmutatoirreibung des Frequenzumformers bestimmt ist.
  • Der Antrieb kann unter-,oder übersynchron erfolgen. Ztve,ckmäßig ist es, übersynchron anzutreiben, um zu verm,-iden, daß die höchste Frequenz, beispielsweise 5o Period-en, bei stillstehendem Anker abgenommen werden ruß. Bei übersynchroneim Antrieb wird im Synchronistmus Gleichstrom abgegeben und im doppelten Synchronismus die zugeführte Frequenz. Dazwischen sind alle Frequenzen zwischen o und der höchsten Frequenz, z. B. 5o, zu erhalten. Die Regelung der an den Kammutator abgegebenen Spannung erfolgt durch Bürstenverschiebung.
  • Zwischen die Bürsten auf den Kommwta- i toren K1 und F(2 sind die Kommutierungstransformatoren KT, und KT. eingeschaltet, deren Primärwicklung von der Kommutierungs iaschine 1(M erregt -wird. Diese hat eine Arbeitswicklung 1I, die in Nuten des Ständerblechpaketes :eingelegt ist, ähnlich wie bei als Gleichpolmaschinen ausgebildeten Hochfrequemzm:aschinen. Der LäuferZ ist als Zahnrad ausgeführt, dessen Zähnez.a.hl durch die Kümmutierungsfrequenz bzw. die Lamelle:nzahl festgelegt ist. Er wird mit gleicher Drehzahl angetrieben wie der Frequenztunformer. Die Erregerwicklung -1 der Kommutierungsmaschine, die beispielsweise als konzentrierte Wicklung im Ständerblechpaket untergebracht wird, wird vom Strom der erzeugten veränderlichen Frequenz erregt. Die Kammutierungsmaschine ist etwa für die Lamellenleistung, d. h. für das Produkt aus der Kommutierungsspannaung und dem duTch die Bürsten gehenden Maximalstrom, zu bemessen.
  • Im Kuatzschlußkreis zwischen den Bürsten ,auf den Kommutatoren 1(i und 1C2 sind außerdem noch die Kommutierungsdrosseln 1(D eiangeschaltet, die die Aufgabe haben, die iransfammatorische Spannung und die überschüssige Kommutierumgsspannung beim Nulldua,cbgang des Stromes aufzunehmen. Die Drosselspulen müssen iso, bemessen sein, daß sie bei kleinen 'Strömen, beispielsweise bei Strömen unter i Amp., entsättigt sind und sämtliche im Kurzschlußkreis auftretenden Spannungen aufnehmen können. Bei Strömen über i Amp. müssen sie möglichst gesättigt sein.
  • Die angegebene Kommutierungseinrichtung kann bei D@rehsiromkommutatormas,chinen, Einphasenhahnmotoren und bei Gleichs,tromk:)mmutatormaschinen verwendet werden. Außerdem ist ihre Anwendung bei Frequenzumformern vorteilhaft, die nach dein Stromrichterprinzip arbeiten und .eine stufenlose und verlustlose Frequenzmegelung zulassen. Brei einer selchen Einrichtung würde ein sechs- oder zwölfphasiger Transformator über zwei Kommutatomen bzw. über zwei gesteuerte S@chalteinrichtungen arbeiten; wobei. der Antrieb entsprechend. der gewünschten Frequenz e -folgt. Die beschriebene Einrichtung kann auch biet gewöhnlichen UmrichteraniordnungenmitVentilen Verwendung finden..
  • Es ist zwar bereits bekanntgeworden, eine Hilfsmaschine insbesondere bei. Kurzschlüssen zur Herabsetzung der Rundfeuergefahr zu verwenden. Die Hilfsmaschine dient jedoch hierbei zur Gegenerregung und damit zur Verringerung der Spannung der Hauptmaschine. Außerdem wirkt die Einrichtung nur fallweise. Eine weiterhin vorgeschlagene Hidfsmas,chine hat die Aufgabe, eine Gegenspannung zu erzeugen, die den Eintritt von. Gleichström in einen Nebenschlußkreis verhindert.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kommutierungseinrichtung mit mindestens zwei Gruppen von Schaltlamellen, ,die untereinander abwechselnd mit Anzapfungen von Wicklungen oder mit Ventilanordnungen verbunden und über Bürsten an Anschlußleitungen geschaltet sind, für die Gleichrichtung, Umrichtung oder Umto;rmung vorn in den Wicklungen oder Ventilen fließenden Strömen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dien mit der gleichen Anschlußleitung verbundenen Biirsten zweckmäßig über eine Kommutierungsmaschine @eingeschaltet ist, durch die eine das Umschalten von der einen Gruppe zur anderen erleichternde Kommutierungsspannung entsprechender Größe und Phasenlage mit der Frequenz des Schaltvorganges erzeugt wird, mit der bereits bei verhältnismäßig niedrigen Strömen gesättigte -Droisselspulen in Reihe liegen, denen gegebenenfalls regelbare kapazitive bzw. Ohmsche Widerstände par-.a1,161 geschaltet sein können.
  2. 2. Koim,mutierungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierungsmaschine nach Art einer Hochfrequenvm;aschine ausgebildet ist.
  3. 3. Kommutierungseinrichtung nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß,die Kommutierungsmasichine eine beispielsweise als konzentrierte Wicklung im Ständer untergebrachte Erregerwicklung hat, ,die vom über die Schaltlamellen abgenommenen Sitrom durchflossen wird.
  4. 4. Kommutieru,ngseinrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierungsmaschine etwa für die Lamellenleistung bemessen ist.
  5. 5. Kommutierungs,einrichtung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, da.ß die von der Kommutierungsmaechine .erzeugte Kommutierungsspannung ietwas größer ist als die für denn Schaltvorgang erfiorderliche, wobei der Spannungsübers@chuß im Augenblick des StxaomnuRdurchgamges von den Drosselspulen aufgenommen wird. C.
  6. Verwendung der Kommutiierungseinrichtung nach Anspruch i bis 5 für Gleichstromkommutatormaschinen.
  7. 7. Verwendung der Kommutierungseinrichtung nach Anspruch i bis 5 für Einphasenkoimmutatormaschinen. B.
  8. Verwendung der Kommutierungsieinrichtung nach Anspruch i bis 5 für Drehstmonmkommutatormas,chinen.
  9. 9. Verwendung der Kommutierungseinrichtung nach Anspruch i bis 5 für Frequenzumfiorrmer. i o. Verwendung der Kommutierungseinrichtwng nach Anspruch i bis 5 für Umrichters:cbaltungen mit Stromrichtern zur Frequenvumformung. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteüungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften .... Nr. 32,6 508, 364903.
DES141183D 1940-05-31 1940-05-31 Kommutierungseinrichtung Expired DE744625C (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE326508C (de) * 1914-03-01 1920-09-29 Iver Skjoede Verfahren zur Verhuetung oder raschen Beseitigung von Rundfeuer und UEberschlaegen bei elektrischen Maschinen mit Stromwender
DE364903C (de) * 1922-12-07 Siemens Schuckertwerke G M B H Einrichtung zur Vergleichmaessigung des Stromes in von pulsierendem Gleichstrom durchflossenen Arbeitsstromkreisen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE364903C (de) * 1922-12-07 Siemens Schuckertwerke G M B H Einrichtung zur Vergleichmaessigung des Stromes in von pulsierendem Gleichstrom durchflossenen Arbeitsstromkreisen
DE326508C (de) * 1914-03-01 1920-09-29 Iver Skjoede Verfahren zur Verhuetung oder raschen Beseitigung von Rundfeuer und UEberschlaegen bei elektrischen Maschinen mit Stromwender

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