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Röhrensteuerung für Stromrichtermotore-n Es ist bekannt, zur Steuerung
von Strom, richtermatoiren motorfrequente Steuerimpulse durch einen kleinen Steuerkollektor
zu erzengen, der auf der Welle des Motors sitzt und auf den Gitterkreis, einer Röhrensteuerung
wirkt. Diese Röhrensteuerung wird dabei vorteilhaft als Paral.leIwechselrichter
mit Wide.rstandsbelas.tung ausgebildet. Der Kollektor besteht je nach der Polpaarzahl
des Motors aus mehreren leitenden, mit einem Schleifring verbundenen und mehreren
isolierten Segmenten. Beim Ablaufen der Bürsten von den leitenden Segmenten entsteht
durch die Unterbrechung des Stromkreises ein Funken., der insbesondere bei kleinen
Drehzahlen dies, Kollektors- unangenehm ist und bei Stillstand in der betreffenden
Stellung im Laufe der Zeit zu einer Beschädigung des Kollektors führt. Beim Auflaufen:
der Bürsten tritt die Funkenbildung weniger in Erscheinung.
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Um den störenden Einfluß dieser Schaltfunken zu verringern, wird man
Bürstenstrom und Spannung so weit als möglich herabsetzen. Es bestehen hier jedoch
Grenzen, da
einerseits die vom Kollektor zu schaltenden Spannungen
genügend groß sein müssen. um die Steuerröhren, z. B. Glühkathodenröhren mit Dampf-
oder Gasfüllung, zu zünden und zu sperren, insbesondere um eine schnelle Entionisierung
sicherzustellen, andererseits der Bürstenstrom einen gewissen Wert nicht unterschreiten
soll, um eine sichere und genaue Kontaktgabe zwischen Bürste: und Segin2nt und damit
.einen sicheren Zündeinsatz zu gewährleisten.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Sclivcierigkeiten und ermöglicht
es, durch geringen zusätzlichen Aufwand die für die Funkenbildung maßgebenden Strom-
und Spannungsw°rte weitgehend zu verringern. ohne daß dabei die Genauigkeit der
Steuerung beeinflußt wird. Sie betrifft eine Röhrensteuerung für Stromrichtermotaren
zur Erzeugung- von Steuerimpulsen von 'Motorfrequenz. bei der in den Gitterkreisen
der Steu°rröliren ein vorzugsweise auf der Motorwelle sitzender Steuerkollektor
angeordnet ist. und ist dadurch gel;°nnzeichnet, daß in den I;-oll@ektorhreisen
vergleichsweise hohe Widerstände liegen, die von Kondensatoren üL@rt:rückt sind.
derart, daß der Bürstenabschaltstro.m herabgesetzt wird. die Spannung an der Unterbrechungsstelle
nur relativ langsam anstzigt und der Bürsteneinschaltstrom als Ladestrom des Kondensators
hinreichend groß ist. um einen genauen Zündimpulseinsatz siclmrzustellen.
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In Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel der -Erfindung dargestellt.
das bei Fortfall der hond°nsatoren iS und ig und anderer Beder einzelnen @Schaltungselernente
gleichzeitig ein Beispiel für eine bekannte Röhrensteuerung für Stro:mrichterrnotoren
darstellt. Es s°i zunächst die bekannte Anordnung kurz beschrieben: Die Anordnung
ist der Einfachheit halber für eine zweiphasige Steuerung dargestellt. Die Steuerröhren
i und 2. die von einer Gleichspannungsquelle 3 über eine Indukticität d. gespeist
«-erden, liefern an den Widerständen 3 und 6 Steuerspannungen der Motorfrequenz.
Die Gitter der Röhren i und 2 sind über Widerstände g. io und 16, 17 mit der negativen
Gittercorspannungsquelle cerbunden. Der Steuerkollektor besteht aus einem Schleifring
i i. der an der Kathode liegt, einem leitenden, mit dem Schleifring verbundenen
Segment 12 und einem isolierten Segment 13. Läuft eine der Bürsten i-.. 13 auf das
leitende Segment 12, so ist die negative Gittercorspannung 8 für die betreffende
Röhre über den Widerstand ifi bzw. 1; kurzgeschlossen. das Gitter liegt über dein
Stromb°grenzungswiderstand g baw. io unmittelbar an der Kathode, und die Röhre zündet.
In d;.r gezeichneten Stellung des Kollektors brennt die Röhre 2. Nach einer geringen
Drehung des Kollektors würde die Bürste i.1 auf das Segment 12 laufen und damit
die Röhre i zünden. Die Röhre 2 wird gleichzeitig durch den Kommutierungskondensator
7 gelöscht und bleibt gesperrt, da für sie die negative Gittercorspannung 8 wirksam
ist. Jede Röhre hat bei einer Umdrehung des Kollektors (=36o-) eine Brenndauer von
18o°. Das leitende Segment 1-2 umfaßt daher i8o° abzüglich einer Bürstenbreite.
So ist in jeder Stellung des Kollektors immer eine Bürste mit dem Schleifring verbunden.
und daher führt auch eine Röhre Strom. Dies ist wesentlich. da bei geringerer Segmentbreite
bei einer Inbetriebnahme des Stromrichtermotors der Steuerkollektor zufällig eine
solche Lage haben kann. daß keine der beiden Röhren gezündet wird und damit die
Steuerung nicht richtig arbeitet.
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In der in Fig. i gezeichneten Stellung des Kollektors läuft die Bürste
15 gerade von dem Segment 12 ab-, und der Strom, den die Gittercorspannungsquelle
8 über den Widerstand 17 liefert. wird durch die Bürste unterbrochen. Zwischen Bürste
15 und Segment 12 erscheint nach der Unterbrechung die Gittercorspannung 8 sofort
in voller Höhe. Diese für ein funkenfreies Ablaufen der Bürste ungünstigen Verhältnisse
der bekannten Anordnung «-erden gemäß der Erfindung durch folgende Maßnahmen erheblich
verbessert: Um die Höhe des Bürstenstromes bei der Unterbrechung. den Abschaltstrom.
zu verringern, «-erden die Widerstände i6. 1; entsprechend vergrößert. Die bei der
Unterbrechung zwischen Bürste und Segment auftretende Spannung, die Abschaltspannung,
wird durch Kondensatoren 18, i9 parallel zu den Widerständen 16, 1; herabgesetzt.
Die Kondensatoren laden sich auf die Spannung 8 auf, so daß beim Ablaufen der Bürsten
von dem Segment 12 die Spannung zwischen Bürste und Segment zunächst praktisch Null
ist. Andererseits wird durch die Kondensatoren erreicht, daß trotz Vergrößerung
der Widerstände 16, 'beim Auflaufen einer Bürste auf das leitende Segment infolge
der Aufladung des Kondensators kurzzeitig ein höherer Strom (Einschaltstrom) durch
die Bürste fließt. so daß eine einwandfreie Kontaktgabe und damit eine genaue Steuerung
der Röhren gewährleistet ist.
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Die Anordnung nach Fig. i weist demnach gegenüber den bekannten Anordnungen
erhebliche Vorteile auf. Sie hat jedoch noch einige -Nachteile, die durch das Ausführungsbispiel
nach Fig. 2 vermieden «-erden. Nach Ablauf der Bürste von dem Segment 12 entlädt
sich bei dein Ausführungsbeispiel nach
Fig. i der Kondensator 18
bzw. i9 über den parallel liegenden Widerstand. Entsprechend steigt die Gitterspannung
der betreffenden Röhre von Null aus wieder auf negative Werte an, um bei vollständiger
Entladung des Kondensators die Spannung der Spannungsquelle 8 zu erreichen. Erst
wenn die Gittervorspannung der stromführenden Röhre einen genügend negativen Wert
erreicht hat, darf die nächste Röhre zünden. Daraus ergibt sich, daß die Breite
des leitenden Segments 12 um diesen Zeitbetrag verringert werden muß, was aus den.
bereits vorher erwähnten Gründen nicht wünschenswert ist.. Nach der Zündung der
Röhren, wird der Gitterstrom nur durch die Widerstände g und io begrenzt, nach der
Löschung dagegen, wo, zur Erzielung einer kurzen Entio@nisierungszeitein geringer
Gitterwiderstand erwünscht wäre, ist für die Größe des Gitterstromes die Summe der
Werte der Widerstände.9 bzw. io und 16 bzw. 17 maßgebend.
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Diese Nachteile sind in der Anordnung nach Fig. 2 vermieden. Sie unterscheidet
sich von der Anordnung nach Fig. i dadurch, daß in die Verbindungsleitungen der
Bürsten 1q., 15 mit den Gittern der Röhren i bzw. 2 je ein vergleichsweise hoher
Widerstand 2o bz.w. 21 mit einem parallel dazu liegenden Kondensator 22 bzw. 23
eingefügt ist. Hierfür kommen die Kondensatoren 18, i9 der Fig. i in Fortfall, und
die Widerstände 16, 17 können geringere Widerstandswerte aufweisen. Bei der Kontaktgabe
der Bürste 14 des Steuerkollektors ist der Kondensator 22 noch aufgeladen und überbrückt
im ersten Augenblick den Widerstand 21, die bisher negative -Gittervorspannung bricht
auf Null zusammen, und die Röhre i zündet. Entsprechend der Zeitkonstanten des R-C-Kreises
steigt nun die Spannung an dem Kondensator 22 auf einen Wert an, der durch. den
im stationären Zustand an dem Widerstand 2o liegenden Gleichspannungsabfall bedingt
ist. Die Gitterspannung der Röhre springt also nach der Kontaktgabe des: Kollektors
auf Null und steigt dann exponentiell auf einen negativen Wert an. Wählt man nun
die Widerstände 2o und 21 etwa io- bis ioomal so groß wie die Widerstände 16 und
17, SO-erreicht das Gitter der gezündeten Röhre bei entsprechender Bemessung des
Kondensators 22 bzw. 23 bereits kurz nach der Zündung praktisch wieder die volle
negative Sp:an:-nung B. In diesem Fall kann: also das Segment in dein gewählten
Ausführungsbeispiel genau 18o° abzüglich einer Bürstenbreite umfassen, da im Gegensatz
zu der Anordnung nach Fig. i das Gitter der stromführenden Röhre bereits negativ
ist, wenn die nächste Röhre gezündet wird. Der für die Entionisierung der gelöschten
Röhren maßgebende Widerstand ist die Summe der Widerstände 9 bzw. io und 16 bzw.
17. In diesem Fall sind aber die Widerstände 16 und 17 wesentlich kleiner als in
der Anordnung nach Fig. i, da die Begrehzun.g des Bürstenabschaltstromes von den
Widerständen 2ö bzw. 21 übernommen wird, die Widerstände 16 bzw. 17 dagegen nur
den Einschaltstrom der Bürsten auf den gewünschten Wert bringen. In beiden Fällen
kann zur Anpassung an die Charakteristik der verschiedenen Steuerröhren zum Zünden
nicht eine unmittelbare Verbindung mit der Kathode, sondern beispielsweise mit einer
gegenüber der Kathode positiven Vorspannung herbeigeführt werden.
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Es wird also durch die Anordnungen nach der Erfindung möglich, durch
geringen zusätzlichen Aufwand den Bürstenabschaltstro.m und die Bürstenspannung
im Augenblick des Abdaufens wesentlich zu verringern und damit die elektrische Beanspruchung
des Steuerkallektors herabzusetzen, ohne dabei die Höhe des Bürsteneinschaltstromes
und damit die Zündsicherheit zu verändern. Die Anr ordnung nach Fig: 2 bringt außerdem
als weiteren Vorteil besonders günstige Entioni= sierungsverhältnisse für die Steuerröhren.