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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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..
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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.