DE829010C

DE829010C - Electric drive with a large control range

Info

Publication number: DE829010C
Application number: DEP43400A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Grebe
Original assignee: Elektro Mechanik GmbH; ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Current assignee: Elektro Mechanik GmbH; ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Priority date: 1949-05-21
Filing date: 1949-05-21
Publication date: 1952-01-21

Description

Elektrischer Antrieb mit großem Regelbereich Nachdem in den let2ten Jahrzehnten die Entwicklung der elektrischen Verteilernetze, die vom Gleichstrom- zum Drehstromnetz führte, die früher vielfach angewendeten Gleichstrommotoren mit Nebenschlußregulierung zugunsten des starren Drehstrommotors fast völlig verdrängt ;hat, war es nur mit Anwendung des Leonardantriebes möglich, rein elektrisch einen Drehzahlregelbereich von t : io zu erhalten. Die Drehstromkollektormotoren mit Nebenschlußregulierung haben einen Drehzahlregelbereich von normal i :3, der in. Ausnahmefällen auf i :4 gesteigert werden kann. Der Leonardgenerator hat zwar große Vorzüge, vor allem auch beire Abbremsen des von ihm angetriebenen. Elektromotors, ist aber infolge der bei ihm notwendigen zusätzlichen zwei Maschinen, ciämlich,Drehstromantriebsmotor und Leonardgenerator, oft zu teuer und umständlich. Bei kleineren Leistungen ist der Wirkungsgrad des Leonardsatzes nur maximal 0,5. Er ist deshalb erst für größere Leistungen wirtschaftlich. Infolge dieser Schwierigkeiten hat man die kleineren Antriebe bis etwa io kWh in steigendem Maße zum Zwecke der Drefhzahlregelung mit mechanischen Regelanordnungen versehen, die eine Änderung der Drehzahl im Bereich etwa i :3 ermöglichen, z. B. P IV-Getriebe oder Köhler-Prym-Trieb für Leistungen von einigen PS.Electric drive with a large control range Decades the development of electrical distribution grids, which are based on direct current led to the three-phase network, with the DC motors that were often used in the past Shunt regulation in favor of the rigid three-phase motor almost completely displaced ; has, it was only possible with the use of the Leonard drive, a purely electric one To obtain speed control range of t: io. The three-phase collector motors with bypass regulation have a speed control range of normal i: 3, which in exceptional cases to i: 4 can be increased. The Leonard generator has great advantages, above all when braking the one driven by it. Electric motor, but is due to the He needed two additional machines, ciämlich, three-phase drive motor and Leonard generator, often too expensive and cumbersome. For smaller services is the Efficiency of the Leonard theorem only a maximum of 0.5. It is therefore only for larger ones Economic performance. As a result of these difficulties, one has the smaller ones Drives up to around 10 kWh to an increasing extent for the purpose of speed control mechanical control arrangements provided that a change in speed in the range enable about i: 3, e.g. B. P IV gear or Koehler-Prym drive for services of some PS.

An Stelle der großen Leonardgeneratoren haben sich in den letzten Jahren Quecksilberdam-pfgleichrichter mit Gittersteuerung und Stufentransformator durchgesetzt. Obwohl Trockengleichrichter für kleinere Gleichstroma@bne.hmer in steigendem Maße verwendet werden, z. B. zur Batterieladung für Netzanschluß der Radiogeräte, für magnetische Aufspannplatten usw., auch neuerdings für Schweiß- gleichrichter, findet man noch wenig Trockengleich- richter für motorischen Antrieb. Erfindungsgemäß wird eine Schaltung vorge- schlagen, die sich mit der Anwendung der Trocken- gleichrichter für elektromotorische Antriebe mit großem Drehzaihlregelbereich befaßt und von fol- genden Gedankengängen ausgeht: Der Quecksilberdampfgleichrichter, der in gro- ßem Ausmaße z. B. für die Stromversorgung der Straßenbahnmotoren Verwendung findet, hat einen inneren Spannungsabfall von 25 V konstant, also unabhängig vom Belastungsstrom, und deshalb bei Spannungen von 5oo V einen Wirkungsgrad von 95% und bei Spannungen von 5o V einen Wir- kungsgrad von 5o%. Dagegen steigt der Span- nungsabfall eines Trockengleichrichters in der Durchlaßrichtung mit der Größe des gleichgerich- teten Stromes an. Zum Beispiel 'hat eine Gleich- richterplatte von 12 mm 0 den Spannungsabfall L'" und den Leistungsverlust N,, der Abb. i. Bei voller Ausnutzung der Sperrspannung von z. B. 2o V je Gleichrichterzelle ist der Wirkungsgrad eines mo- dernen Gleidhrichterelementes 57% bei kleinerem Strom und 83% bei größerem Strom, wobei letzterer Wert bei einer Strombelastung auftritt, die einen besonderen Ventilator zur Abführung des Lei- stungsverlustes N,, erfordert. Im Mittel ist der Wir- kungsgrad also 85%, d. h. von ioo% Spannuti.g gehen 15% als Spannungsverlust im Trockengleich- richter verloren. Dieser auch bei kleinen Spannun- gen hohe Wirkungsgrad zeichnet den hrocketl- gleieibrichter gegenüber dem Quecksilberdampf- gleichrichter aus und hat dazu geführt, daß große Leistungen, z. B. die Heizung .großer Senderöhren, mit Trockengleichrichtern hauptsächlich bei kleine- ren Spannungen ausgeführt werden. Wenn man den Transformator des Gleichrichters zur Regelung der Gleichspannung als feinstufigen Regeltransformator verwendet, z. B. in der Form, wie er für Bühnentransformatoren heute verwendet wird, dann wird bei unveränderter Gleichrichter- schaltung der günstige Wirkungsgrad des Trocken- gleichrichters mit sinkender Spannurig inliner schlechter, denn die Spannungsverluste der Gleich- richterelemente sind nur vom Strom abhängig, und dieser Strom soll bei gleichbleibendem Drehmoment des angetriebenen Gleichstrommotors auch bei klei- nen Spannungen derselbe sein wie 1>e1 großen. Lm nun die Gleichrichterverluste bei kleiner werdender Gleichspannung 'klein zu 'halten, wird erfindungs- gemäß vorgeschlagen, daß zusammen finit dem Schiebekontakt des Regeltransformators die Gleich- richterelemente über eine zweite bzw. über zwei weitere Kontaktbahnen zwangsläufig so zu- und abgeschaltet werden, daß für die im Betrieb be- findliciben Gleichrichterelemente die Sperrspannung iii<iglicllst hoch gehalten wird. lii Abb. 2 ist das prinzipielle Schaltbild einer normalen dreiphasigen Gleichrichterschaltung finit getrennten Transforniatorwicklungen ohne I?r- regerwicklung des Gleichstronirnotors gezeichnet. 1, 2, 3 sind die im Dreieck geschalteten Primär- wicklungen des Transformators, die finit den Dreh- stromleitungen R, S, 7' über die ILleninien LT 1, f'il 1W1 verbunden sind. Die drei in Stern geschalteten Sekundärwicklungen I, 5. ( des Transformators sind über die Klemmen (',- l'- W., an die drei Gleichrichtersätze 7,B.9 geschaltet. 1)er gleichge- richtete Strom fließt über die gemeinsame Leitung io in den Anker l i des Gleicil;ti-ollllnotors, dessen Erregerwicklung nicht gezeichnet ist, und von dort zurück über die Leitung 12 zum Sternpunkt der Sekundärwicklung des T ransforniators. An Stelle der Schaltung der Abb. 2 ist auch die einfachere Schaltung der -\11l. 3 niöglicli, wenn das Niederspannungsnetz einen belastbaren Nulleiter besitzt. Der Transformator wäre nicht nötig, wenn es sich nur um die Gleichriclitulrg der konstanten Netzspannung handelt. Fiir die Regelung der Netz- spannung auf niedrigere Werte benutzt man ain besten einen dreiphasigen Spartransformator, dessen Wicklungen 13, 14, 15 in Stern geschaltet werden und dessen Klemmen C11, 11,11 1l"1 finit den drei Phasen R, S, T der Drehstromleitung verbunden werden. Der Sternpunkt des Spartransformators wird mit dein belastbaren o verbunden. Die Leitung io ist der positive und die Leitung 12 der negative Pol des Gleichstronil.reises, der den Motor I i treibt. Aus der grundsätzlichen Schaltung der Abb.3 entsteht die der Abb. 4 dadurci, elaß durc;i zus:itz- liche Kontaktbahnen 20. 21 Bild 22 die Gleiclirich- terelemente jeder einzelnett S;iule zusammen finit den Regelkontakten des Transformators geschaltet werden. Im übrigen s:iid dic 13ezeicliiiungen r3, 14. 15 wieder die Wicklungen des dreiphasigen Spar- transformators aus Abb. 3, ellellso 7, 8 und 9 die drei Gleichrichter, nur niit deni U titersc'iiieci, daß sie in Abb..I mit ihrer f"inci-eli Unterteilung ge- zeichnet sind. Die Leittlllgä«l-tipl>ell 23, 24 und 25 verbinden die einzelnen Gleichrichtereleinente mit den Kontakten ihrer Kontaktlla:ill, auf der die Kon- takte oder die Kontaktrollen 2(. 27 und 28 gleiten bzw. ablaufen. Diese Kontaktrolkil 26. 2; und 28 sind elektrisch direkt verbuncleii finit den Kontakt- rollen 29, 30, 31, die iii A11. d alt Stelle der Schieb- kontakte 16, 17, 18 der _\111i. 3 getreten sind. Die untereinander elektrisch ver?>nndenen f@ontaktpaare 26, 29 und 27, 30 und 2,"#, 31 sind an eitler isolieren- den Quertraverse 32 befestigt. die mit Seilzug oder mittels einer Spindel in Pfeilrichtung herauf- und heruntergeschohen werden kann. 1)a die einzelnen Trockengleichrichtereleniente in sich keine Span- nung erzeugen, so wie es die Einzelwindung des Transformators tut, kann beim L'liergang der Kon- taktbahn kein Kurzschlußstroin entstehen, wie e: bei der Bewegung der Kontakte bzw. Kontaktrollen 29, 30, 31 des Regeltratisforniators vier Fall ist, -%v0 in bekannter Weise durch den Eigenwiderstand des Korita'ktstückes oder der lsontal;trolle der Kurz- schlußstroni begrenzt wird. 1)1e ill _\bb. 2 und nicht gezeichnete Felderregung des Gleichstrom- motors i i ist in Abh. d abgegeben. L'ber die fest eingebauten Gleichrichterelernente 33. 34, 35 und über die Leitung 36 wird die Erregerwicklung 37 des Gleichstrommotors i i angeschlossen. Ein Neben- sc hlußwiderstaiid 38 sorgt für eine zusätzliche Rege- lung des Nebenschlußniotors, und zwar in der üblichen verlustfreien Weise. Dadurch ist der Ge- samtdre'hzahlregelbereich leicht auf (1 : 10) - (1 :3) = 1 :3o bis 1 :40, ja mit Spezialmotoren auf i :8o zu bringen. Der Nebenschlußwiderstand 38 ist über die Leitung 39 all die mit dem Sternpunkt des Spartransformators verbundene Ankerklemme des Motors angeschlossen. Inn ausgeschalteten "Zustand, d. h. ehe die Phasen R, 5', T über den Schalter 41 eingeschaltet werden, ist die Quertraverse 32 111 ihre unterste Stellung gefahren. Wenn jetzt der Schalter 41 eingelegt wird, dann erhält zwar über die Gleichrichter 33, 34, 35 die Nebenwicklung 37 des Motors i i den Erreger- strom, aber die Ankerspannung des Motors ist Null. Wird jetzt die Quertraverse. 32 nach oben bewegt, dann erhält das erste Gleichrichterelement jeder Gleichrichtersäule eine kleine Wechselspannung, die in (lein Maße ansteigt, wie sich die Kontakte 29, 30, 31 nach oben bewegen. Sobald die Sperrspan- nui>,g von z. 13. 20 V Scheitelwert der Wechselspan- nung für das erste Element erreicht ist, wandern die Kontakte 26, 27, 28 auf das nächste Kontakt- stück ihrer Koiitaktbalinen 20, 21, 22 und schließen dadurch zwei Gleichrichter in Reihe. Der Wir- kucigsgrad voll etwa 85%, der bei Ausnutzung der vollen Sperrspaiinuiig von 2o V erreicht wird, setzt sich jctzt auf 100 - 2 - > > = 70% herunter, um bis zum Erreichen der vollen Sperrspannung, pro Zelle z. l',. i» dic-#enn 1' all 2 - 20'= 4o V Scheitehvert der \\'ec'tiselsl)annung, wieder auf den vollen Wert von 85"/0 zu steigen. 1)a der Regelbereich ini allgemeinen wegen der unvermeidlichen Verluste an den Kohlebürsten und iin Anker nicht mehr als auf i : io bei kleineren Maschinen gebracht werden kann, fängt die eigent- liche Regelung erst finit dem Überschalten auf das zweite l@ontal<tsegment an. Ist die Sperrspannung z. B. 2o V, dann entspricht das einer Gleichspannung voll 1 2 V. 1 lat also jede Säule zehn Elemente, dann ergibt sich eine maximale Gleichspannung von 120 V. Bei jedem X-ielfarüen von 12 V, also bei 24, 36, 48 V us\v. Gleichspannung wird ein neues Gleichrichtereleinent zugeschaltet. Der Gleich- richterwirkungsgrad steigt, wie bereits gesagt, bei der Zuschaltung des zweiten Gleichrichterelementes von 100 (2 . 15) = 70% auf den vollen Wert 85 % all, da hei zwei Gleichrichterelementeu die Gleich- spannung bei der Ztischaltung des z,#veiten Elementes 5o% und am Ende ioo% der gesamten Gleich- richteranordnung, die hier aus zwei Elementen be- stellt, beträgt. ]),ei der Zuschaltung des dritten Gleichrichter- eleinentes in jeder Säule ist dagegen die Anfangs- spannung 66%, so daß nur von 66% der Endspan- nung 300 '/o, d.'11. von 20010 3 - 15 = 45 0/0 in Ab- zug zti bringen sind, also 200-45 = 155, bezogen auf 200%=155:200=0,775=77,50/0. Der Wir- kungsgrad ändert sich jetzt nur noch von 77,5 auf 850/0. -Mit jedem weiteren zugeschalteten Gleich- richterelennent wird die Differenz des Gleichrichter- Wirkungsgrades kleiner. Der Gleichrichterwirkungsgrad ist bei den höheren Stufen praktisch konstant 85%. Würde man die erfindungsgemäß vorgeschlagene Umschaltung der Gleichrichterelemeilte nicht vornehmen, so würden sich beim Herunterregulieren der Wechselspannung mittels des Regeltransformators folgende Wirkungsgrade ergeben: i. Bei voller Spannung: 850/0= Zoo- 15, 2. bei halber Spannung: l00-(215)=700/0, da jetzt die Sperrspannung nur zur Hälfte ausgenutzt ist, 3. bei 25 % Spannung; Zoo - (4 - 15) = 400/0, da jetzt die Sperrspannung nur zu 250/0 ausgenutzt ist, 4. rechnet man mit io% Spannungsabfall im Ankerkreis des Gleichstrommotors, dann kann man den Nennstrom nur noch erzeugen bei einer Spannung von 16%, denn (ioo - io) :15 = 6, d. h. bei 1/o der Nennspannung geht diese Spannung völlig zur Deckung der Spannungsabfälle in Motor und Gleichrichter drauf, wobei die kleineren Spannungsabfälle des Trafo: unberücksichtigt bleiben. Der Wirkungsgrad des Trockengleichrichters wäre also hier nur io%, da er beim Nennstrom nur noch io% der ioo% der ihm zugeführten Spannung abgibt, während nach der Schaltung gemäß der Erfindung der Wirkungsgrad des Gleichrichters in diesem Falle noch beträgt, wenn angenommen wird, daß bei je io%ein neues Gleichrichterelement zugeschaltet wird.In place of the large Leonard generators, mercury vapor rectifiers with grid control and step transformers have prevailed in recent years. Although dry rectifiers are increasingly being used for smaller DCCs, e.g. B. to charge the battery for connecting the radio to the mains, for magnetic Clamping plates etc., also recently for welding rectifier, there is still little dry equilibrium to be found judge for motor drive. According to the invention, a circuit is provided which deal with the application of the dry rectifier for electromotive drives with concerned with a large speed control range and running out of thought: The mercury vapor rectifier, which in large ßem extent z. B. for the power supply of the Tram engines is used, has one internal voltage drop of 25 V constant, so independent of the load current, and therefore at Voltages of 5oo V have an efficiency of 95% and at voltages of 5o V an effective efficiency of 5o%. In contrast, the span increases voltage drop of a dry rectifier in the Forward direction with the size of the in-line the current. For example 'has an equal judge plate of 12 mm 0 the voltage drop L '" and the power loss N ,, of Fig. i. At full Utilization of the reverse voltage of z. B. 2o V each Rectifier cell is the efficiency of a mo- dernen Gleidhrichterelementes 57% with smaller Current and 83% with larger current, the latter Value occurs at a current load that is one special fan to discharge the line power loss N ,, requires. On average, the we- Degree of efficiency therefore 85%, ie of 100% clamping capacity 15% as a loss of tension in dry equilibrium judge lost. This even at low voltages high efficiency distinguishes the hrocketl rectifier compared to the mercury vapor rectifier out and has led to great Services, e.g. B. the heating of large transmission tubes, with dry rectifiers mainly for small ren voltages are executed. If you put the transformer of the rectifier for regulating the DC voltage as fine-grained Regulating transformer used, e.g. B. in the form, as it is used for stage transformers today , then with unchanged rectifier circuit the favorable efficiency of the drying rectifier with sinking tension inliner worse, because the voltage losses of the direct judge elements are only dependent on the current, and this current should be given at constant torque of the driven DC motor even with small the voltages must be the same as 1> e1 major. Lm now the rectifier losses as they become smaller Keeping DC voltage 'small' is inventive according to proposed that together finite the Sliding contact of the regulating transformer judge elements over a second or over two further contact paths inevitably so and switched off so that for the findliciben rectifier elements the reverse voltage iii <is kept extremely high. lii Fig. 2 is the principle circuit diagram of a normal three-phase rectifier circuit finite separate transformer windings without I? r Drawn the excitation winding of the DC motor. 1, 2, 3 are the triangular connected primary windings of the transformer, which finite the rotary power lines R, S, 7 'over the I lines L T 1, f'il 1W1 are connected. The three connected in star Secondary windings I, 5. (of the transformer are about the terminals (', - l'- W., to the three Rectifier sets 7, B.9 switched. 1) he same Directed current flows over the common line io in the anchor li of the Gleicil; ti-ollllnotors, whose Excitation winding is not drawn, and from there back via line 12 to the star point of the Secondary winding of the transformer. Instead of the circuit in Fig. 2, there is also the simpler circuit of the - \ 11l. 3 not possible if that Low-voltage network a resilient neutral conductor owns. The transformer wouldn't be needed if it is only a question of the equilibrium of the constant Mains voltage. For the regulation of the network voltage to lower values is used ain best a three-phase autotransformer, its Windings 13, 14, 15 are connected in star and its terminals C11, 11.11 1l "1 finit the three Phases R, S, T of the three-phase line connected will. The star point of the autotransformer will be resilient with your o connected. Line io is the positive and line 12 the negative pole of the Gleichstronil.reis, which the Motor I i drives. From the basic circuit of Fig.3 arises that of Fig. 4 dadurci, elaß durc; i add: itz- contact paths 20. 21 Fig. 22 the same direction terelements of every single column together finite switched to the control contacts of the transformer will. Otherwise s: iid the 13ezeicliiiungen r3, 14. 15 again the windings of the three-phase economy transformer from Fig. 3, ellellso 7, 8 and 9 die three rectifiers, only niit deni U titersc'iiieci that they in Fig..I with their f "inci-eli subdivision are drawn. The Leittlllg «l-tipl> ell 23, 24 and 25 connect the individual rectifier elements with the contacts of your contact lla: ill on which the con- bars or the contact rollers 2 (. 27 and 28 slide or expire. This Kontaktrolkil 26. 2; and 28 are electrically connected directly to the contact reels 29, 30, 31, the iii A11. d old position of the sliding contacts 16, 17, 18 of _ \ 111i. 3 have entered. the electrically interconnected contact pairs 26, 29 and 27, 30 and 2 , "# , 31 are to isolate vain- the cross member 32 attached. those with a cable or up and down by means of a spindle in the direction of the arrow can be shot down. 1) a the individual Dry rectifier elements in themselves no voltage as the single turn of the Transformer does, when starting the con- no short-circuit currents arise, such as e: when moving the contacts or contact rollers 29, 30, 31 of the rule rate regulator is four cases, -% v0 in a known way by the inherent resistance of the Korita'ktstückes or the lsontal; troll the short Schlußstroni is limited. 1) 1e ill _ \ bb. 2 and not shown field excitation of the direct current motors ii is given in dep. d. About the feast built-in rectifier elements 33, 34, 35 and The excitation winding 37 is supplied via the line 36 of the DC motor ii connected. A minor circuit resistance 38 provides additional rain development of the bypass gate, namely in the usual lossless manner. As a result, the including speed control range slightly to (1: 10) - (1: 3) = 1: 3o to 1: 40, yes with special motors on i: 8o bring to. The shunt resistor 38 is over the line 39 all those with the star point of the Autotransformer connected armature terminal of the Motor connected. In the "off" state, ie before the phases R, 5 ', T can be switched on via switch 41, the cross member 32 111 is its lowest position drove. If the switch 41 is now inserted, then receives via the rectifier 33, 34, 35 the secondary winding 37 of the motor ii the exciter current, but the armature voltage of the motor is zero. Now becomes the crossbar. 32 moved up, then everyone receives the first rectifying element Rectifier column a small alternating voltage that in (no measure increases as the contacts 29, 30, 31 move up. As soon as the blocking nui>, g of z. 13. 20 V peak value of the alternating voltage for the first element is reached, wander contacts 26, 27, 28 to the next contact piece of their Koiitaktbalinen 20, 21, 22 and close thus two rectifiers in series. The We- kucigsgrad full about 85%, which when utilizing the full Sperrspaiinuiig of 2o V is reached, sets now down to 100 - 2 ->> = 70% to up to achieve the full reverse voltage, per cell z. l ',. i »dic- # enn 1 'all 2 - 20' = 4o V failure of the \\ 'ec'tiselsl) annung, back to the full value of 85 "/ 0 to rise. 1) a the control range ini general because of the unavoidable losses to the carbon brushes and iin anchor no more than i: io for smaller ones Machines can be brought, the actual control only finitely after switching over to the second l @ ontal <tsegment. Is the reverse voltage z. B. 2o V, then this corresponds to a DC voltage full 1 2 V. 1 so let each column ten elements, then results in a maximum DC voltage of 120 V. At every X-ielfarüen of 12 V, i.e. at 24, 36.48 V us \ v. DC voltage becomes a new one Rectifier element switched on. The same As already mentioned, the efficiency of the converter increases at the connection of the second rectifier element from 100 ( 2.15) = 70% to the full value 85% all, there are two rectifier elements voltage when switching the second element 5o% and at the end 100% of the total judge arrangement, which here consists of two elements represents, amounts to. ]), when the third rectifier What is essential in every pillar, however, is the initial voltage 66%, so that only 66% of the final voltage 300 ' / o, d.'11. from 20010 3 - 15 = 45 0/0 in decrease train zti are related, i.e. 200-45 = 155 to 200% = 155: 200 = 0.775 = 77.50 / 0. The We- The efficiency now only changes from 77.5 to 850/0. -With every additional connected equal- The difference between the rectifier Efficiency lower. The rectifier efficiency is practically constant at 85% in the higher stages. If the switchover of the rectifier elements proposed according to the invention were not carried out, the following efficiencies would result when the AC voltage is downregulated by means of the regulating transformer: i. At full voltage: 850/0 = Zoo-15, 2. at half voltage: l00- (215) = 700/0, since only half of the reverse voltage is now used, 3. at 25% voltage; Zoo - (4 - 15) = 400/0, since the reverse voltage is now only used to 250/0, 4. if you calculate with a 10% voltage drop in the armature circuit of the DC motor, then you can only generate the nominal current at a voltage of 16 %, because (ioo - io): 15 = 6, ie at 1 / o of the nominal voltage, this voltage is used completely to cover the voltage drops in the motor and rectifier, whereby the smaller voltage drops of the transformer are not taken into account. The efficiency of the dry rectifier would be only io% here, since at the rated current it only delivers io% of the ioo% of the voltage supplied to it, while according to the circuit according to the invention the efficiency of the rectifier is still in this case if it is assumed that a new rectifier element is switched on at every io%.

Der Wirkungsgrad des Regeltransformators ist, wie die jedes normalen Transformators, hoch. Er ist bei dem Spartransformator nochhöher, und zwar um so höher, je kleiner das Übersetzungsverhältnis wird, d. 1i. je höher die durch die Kontakte 29, 30, 31 angegriffenen Wechselspannungen werden.The efficiency of the regulating transformer is like that of any normal one Transformer, high. It is even higher with the autotransformer, and all the more so higher, the smaller the gear ratio becomes, d. 1i. the higher the through the Contacts 29, 30, 31 attacked alternating voltages.

Die in den Abb. 2 bis 4 gezeichnete einfachste, nämlich Einwegschaltung der Gleichrichter ergibt noch verhältnismäßig große Schwankungen der gleichgerichteten Spannungen. Deshalb nimmt man praktisch immer eine Doppelwegschaltung, z. B. die in Abb. 5 gezeichnete Grätzschaltung. Hier sind die T ransformatorwicklungen 4, 5, 6 in. je zwei Gleichrichtergruppen geschaltet. Die eine Gleidhrichtergrilppe 7, 8, 9 läßt Strom nur durch, wenn an den Trafowicklungen positive Spannungswerte entstehen. Die andere Gleichrichtergruppe 7', 8', j ist entgegengesetzt geschaltet und läßt Strom durch, wenn negative Spannungen an dem Gleichrichter liegen. Dadurch entstehen an der Leitung 5o der positive und an der Leitung 51 der negative Pol des Gleichstromnetzes. An 5o und 51 ist wieder der Anker des Gleichstromnetzes i i geschaltet.The simplest shown in Figs. 2 to 4, namely one-way circuit the rectifier still produces relatively large fluctuations in the rectified Tensions. Therefore, you practically always use a two-way circuit, e.g. B. the Grätz circuit shown in Fig. 5. Here are the transformer windings 4, 5, 6 in. Each two groups of rectifiers connected. The one Gleidhrichtergrilppe 7, 8, 9 only lets current through if there are positive voltage values on the transformer windings develop. The other rectifier group 7 ', 8', j is connected in opposite directions and lets current through when negative voltages are applied to the rectifier. Through this arise on the line 5o the positive and on the line 51 the negative pole of the direct current network. At 5o and 51 the armature of the direct current network i is again i switched.

Die Gleichrichter wechseln jetzt schon nach 6o° elektrischer Phasenverschiebung ihren Einsatz, und zwar sind immer die Gleichrichtergruppen tätig, zwischen denen jeweils die höchste vorkommende verkettete Spannung liegt. Der Gleichstrom fließt jetzt jedesmal über zwei Wicklungen des Transformators, wodurch der Nulleiter nicht mehr belastet wird. Da jetzt im Gegensatz zu der früheren Schaltung der gleiche Strom immer mindestens zwei Gleichrichterelemente durchfließt, sind nicht doppelt soviel Elemente wie bei der früheren Schaltung nötig, sondern nur y' 3 = i,73mal soviel Elemente, weil jetzt statt der Phasenspannung die verkettete Spannung an den Gleichrichtern liegt. Die um 70°/0 vermehrten Gleichrichterelemente können aber wegen der höheren Gleichspannung mit einem kleineren Strom bei gleicher Leistung belastet werden, wodurch die Gleichric@hterelemente kleiner ausfallen und dadurch billiger werden, so daß im ganzen genommen ungefähr derselbe Aufwand an Gleichrichtern nötig ist. Nur erfordert die der Erfindung zugrunde liegende Umschaltung der einzelnen Gleichrichterelemente bei Herabsetzung oder bei Regulierung der Gleichspannung jetzt je Trafosäule zwei GleichrichterIkontaktbahnen, wie aus Abb. 6 hervorgeht. Dafür hat aber diese Graetzsdhaltung den großen Vorteil, daß die Welligkeit ihrer Gleichspannung wesentlich kleiner geworden ist, und zwar ist der Mittelwert der Gleichspannung, der bei der einfachen Schaltung 0,83 ist, auf o,955 des maximalen Wertes der Wechselspannung gestiegen. Gleichzeitig ist die Auslegung des Gleichrichtertransformators günstiger geworden, und zwar braucht die Nennleistung des Gleichrichtertransformators jetzt nur das i,3fache der Gleichstromleistung zu betragen, während sie bei der einfachen Schaltung das i,7fache betrug. Der größte Vorteil dieser Schaltung liegt aber darin, daß der Nulleiter auch in Sparschaltung nicht mehr angeschlossen zu werden braucht, wodurch die Gleichstrombelastung des Nulleiters überhaupt wegfällt.The rectifiers now change their use after an electrical phase shift of 60 °, and the rectifier groups are always active, between which the highest concatenated voltage is located. The direct current now flows each time through two windings of the transformer, so that the neutral conductor is no longer loaded. Since now, in contrast to the previous circuit, the same current always flows through at least two rectifier elements, not twice as many elements are required as in the previous circuit, but only y '3 = i, 73 times as many elements, because now instead of the phase voltage, the linked voltage is on the rectifiers. The rectifier elements increased by 70 ° / 0 can, however, be loaded with a smaller current for the same power because of the higher DC voltage, whereby the rectifier elements are smaller and therefore cheaper, so that on the whole approximately the same amount of rectifiers is required. Only the switching of the individual rectifier elements on which the invention is based requires two rectifier contact paths per transformer column when reducing or regulating the DC voltage, as can be seen from FIG. 6. In return, this Graetzsdhalt has the great advantage that the ripple of its DC voltage has become significantly smaller, namely the mean value of the DC voltage, which is 0.83 in the simple circuit, has risen to 0.955 of the maximum value of the AC voltage. At the same time, the design of the rectifier transformer has become more favorable, namely the nominal power of the rectifier transformer now only needs to be 1.3 times the DC power, whereas it was 1.7 times with the simple circuit. The greatest advantage of this circuit, however, is that the neutral conductor no longer needs to be connected even in an economy circuit, whereby the direct current load on the neutral conductor is eliminated at all.

In. Abb. 6 stellen 4, 5 und 6 wieder die drei Wicklungen z. B. eines Spartransformators dar, dessen Klemmen Ui, VJ, Wi mit den drei Phasen der Drehstromleitung R, S, T verbunden sind. 29, 30 und 31 stellen wieder die Schiebkontakte des Reguliertransformators dar, die die Wechselspannung, die gleichgerichtet werden soll, feinstufig abgreifen und untereinander durch die in Abb. 6 nicht gezeichnete ,isolierte Traverse 32 der Abb. 4 fest miteinander verbunden sind und durch diese Traverse, z. B. mittels einer Spindel, verstellt werden können. Die Kontakte 52, 53 und 54 gleiten jeder auf einer Kontaktbahn, die mit den Gleichrichtersäulen 55, 56 und 57 durch nicht gezeichnete Leitungsgruppen (wie 23, 24, 25 in Abb. 4) verbunden sind. Die Kontakte 58, 59 und 6o sind mit den Gleichrichtersäulen 61,62 und 63 der anderen Gleichrichtergruppe in derselben Weise über Kontakte und kurze Verbindungsleitungen verbunden. Werden jetzt diese insgesamt neun Kontakte durch ,die nicht gezeichnete Traverse 32 verschoben, so wird die grundsätzliche Schaltung nach Abb. 5 mit den jeweils benötigten Gleichrichterelementen automatisch so abgeändert, wie es der Sperrspannung der Elemente @entsprechend der jeweils einzustellenden Spannung entspricht.In. Fig. 6 represent 4, 5 and 6 again the three windings z. B. an autotransformer, the terminals Ui, VJ, Wi with the three phases of the three-phase line R, S, T are connected. 29, 30 and 31 again represent the sliding contacts of the regulating transformer, which pick up the alternating voltage that is to be rectified in fine stages and are firmly connected to one another by the insulated cross-member 32 of Fig. 4 (not shown in Fig. 6) and through this cross-member , e.g. B. can be adjusted by means of a spindle. The contacts 52, 53 and 54 each slide on a contact track, which are connected to the rectifier columns 55, 56 and 57 by groups of lines (not shown) (such as 23, 24, 25 in Fig. 4). The contacts 58, 59 and 6o are connected to the rectifier columns 61, 62 and 63 of the other rectifier group in the same way via contacts and short connecting lines. If these nine contacts are now shifted through the not shown traverse 32, the basic circuit according to Fig. 5 with the rectifier elements required in each case is automatically changed in such a way that it corresponds to the blocking voltage of the elements according to the voltage to be set in each case.

Die Erregung des Gleichstrommotors i i wird wieder wie in Abb. 4 über die dort gezeichneten besonderen kleinen Gleichrichter 33, 34 und 35 entnommen., nur daß jetzt die einfache Gleichrichterschaltung auch hier zweckmäßig durch die Grundschaltung nach Abb. 5 ersetzt wird.The excitation of the DC motor i i is again as shown in Fig. 4 the special small rectifiers 33, 34 and 35 drawn there., only that now the simple rectifier circuit is also useful here by the Basic circuit according to Fig. 5 is replaced.

Bei höheren Strombelastungen, wie sie für elektrische Antriebe auftreten, ist es zweckmäßig, die Gleichrichter zwecks Kleinhaltung durch einen besonderen Lüfter zu kühlen, der durch einen besonderen kleinen Drefstrommotor konstanter Drehzahl angetrieben wird. Da beim großen Regelbereich von z. B. i : io der Gleichstrommotor i i bei den niedrigen Drehzahlen sich nicht selbst kühlen kann, wird erfindungsgemäß der Kühlstrom für den Gleichrichter gleichzeitig zur Kühlung des Gleichstrommotors i i benutzt. Zu diesem Zweck werden die Gleichrichterelemente und der Gleichstrommotor i i zu einer @konstruktiven Einheit zusammengefaßt, natürlich kann auch der Regeltransformator in diese Einheit mit einbezogen werden. Bei 'höherer Drehzahl kann der Lüfter des Gleichstrommotors auch die Kühlung der Gleichrichter bewirken.In the case of higher current loads, such as those that occur for electrical drives, it is useful to keep the rectifier small by a special Cooling fan by a special small three-phase motor of constant speed is driven. Since the large control range of z. B. i: io the DC motor i i cannot cool itself at the low speeds, is according to the invention the cooling flow for the rectifier at the same time as cooling the DC motor i i used. For this purpose the rectifier elements and the DC motor are used i i combined to a @constructive unit, of course the regulating transformer can also be included in this unit. At a higher speed, the fan of the DC motor also cool the rectifier.

An Stelle des Nebenschlußmotors kann auch ein Hauptsehlußmotor verwendet werden, wodurch der besondere Gleichrichter für die Motorenerregung wegfällt, wenn die angetriebene Maschine eine Hauptschlußcharakteristik erfordert. Da die Spannungsabfälle in der Durchlaßrichtung des Trockengleichrichters mit dem Ankerstrom wachsen, ist es möglich, durch eine entsprechend größere Kompound'ierung, d. h. durch Anbringung einer entsprechenden Hauptstromwicklung auf den Erregerpolen des Gleichstrommotors mit Nebenschlußverhalten den Drehzahlabfall des Motors mit wachsender Belastung zu 'kompensieren. _\uch die geringen Spannungsabfälle im Regeltransformator können durch eine solche Kompoundierung in ihrem Einfluß auf die Drehzahlabsenkung teilweise kompensiert werden, besonders wenn es sich um Regeltransformatoren mit getrennten \\'ickltlngen handelt.A main short-circuit motor can also be used in place of the shunt motor , whereby the special rectifier for the motor excitation is omitted if the driven machine requires a main circuit characteristic. As the voltage drops grow in the forward direction of the dry rectifier with the armature current is it is possible through a correspondingly larger compounding, d. H. by attachment a corresponding main current winding on the exciter poles of the DC motor with shunt behavior, the decrease in engine speed with increasing load to compensate. _ \ The low voltage drops in the regulating transformer can also by such a compounding in their influence on the speed reduction be compensated, especially when it comes to regulating transformers with separate \\ 'ickltlngen acts.

Claims

PATENT A \ SJ'Rf'CIIE: i. Electric drive with a large control range, consisting of a finely stepped control transformer, especially in economy circuit, dry rectifier and a direct current motor, characterized in that the individual elements of the dry rectifier together with the regulating contact of the regulating transformer are inevitably switched over in such a way that for every regulator setting to the in operation rectifier elements as high a voltage as possible up to the size of the reverse voltage is applied.

2. Drive according to claim i. characterized in that with a three-phase connection, the rectifier is switched one-way and three rows of contacts (20, 21, 22) with the associated) contacts (26, 27, 28), which are electrically and mechanically connected to the regulating contacts of the regulating transformer, are provided .

3.. @ Ntrieh according to claim i, characterized in that with three-phase connection and full-wave rectifier circuit for each transformer winding two rectifier columns in opposite connection are provided with opposite transmission direction, through two contact tracks via sliding contacts to the control contacts of the control transformer are connected and inevitably adjusted with the regulator position of the transformer will.

4. Drive according to claim i to 3, characterized in that when training of the DC motor as a shunt or double-wound machine, the field winding of the motor via special rectifiers and fixed taps on the regulating transformer or a special small transformer is connected.

5. Drive according to claim i; to 4, characterized in that when training, the DC motor as a shunt or double-wound machine the speed control range of the control transformer through Regulation of the shunt is extended.

6. Drive according to claim i to 3, characterized characterized in that a direct current motor is used in series connection.

7. Drive according to claim i to 6, characterized in that for the purpose of cooling .der Dry rectifier and the DC motor are special at low speeds Fan is provided by a special small three-phase motor with constant Speed is driven. B. Drive according to claim 7, characterized in that at higher speeds of the DC motor, its fan also cools the rectifier is used. G. Drive according to Claims 1 to 5 and 7, characterized in that that to compensate for the rectifier and regulating transformer voltage drops additional compounding of the DC motor is provided. ok Drive after Claims i to 7, characterized in that regulating transformer and dry rectifier and possibly also the DC motor combined into one structural unit are.