DE902999C

DE902999C - Device for commutation when rectifying and converting currents generated in windings with the help of switching blades

Info

Publication number: DE902999C
Application number: DES8553D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Floris Koppelmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1940-03-16
Filing date: 1940-03-16
Publication date: 1954-02-01

Description

Einrichtung zur Kommutierung bei der Gleich- und Umrichtung von in Wicklungen erzeugten Strömen mit Hilfe von Schaltlamellen Es ist bekannt, in elektrischen Maschinen und ähnlichen Einrichtungen den innerhalb einer Wicklung induzierten Strom mit Hilfe von Kommutatoren abzunehmen, wobei die Kommutatoren beispielsweise aus einer Reihe von Lamellen bestehen, die mit Bürsten zusammenarbeiten. Derartige Einrichtungen sind sowohl zur Abnahme von erzeugten Strömen wie auch zur Speisung von elektrischen Maschinen und endlich auch zur Umformung verwendet worden.Device for commutation when rectifying and converting in Windings generated currents with the help of switching blades It is known in electrical Machines and similar devices the current induced within a winding decrease with the help of commutators, the commutators for example consist of a series of slats that work together with brushes. Such facilities are used both for the consumption of generated currents and for the supply of electrical ones Machines and finally also used for forming.

Die Wicklungen sind hierbei in der Regel mit einer Reihe von Anzapfungen versehen, die zu den einzelnen Schaltlamellen führen. Nach der vorliegenden Erfindung kann für Maschinen und Apparate dieser Art eine erhebliche Verbesserung dadurch erreicht werden, daß die Anzapfungen der Wicklungen etwa der Reihe nach abwechselnd zu den Schaltelementen (Lamellen) von zwei verschiedenen Kommutatoren geführt werden, wobei die Elemente der einzelnen Kommutatoren untereinander abwechselnd arbeiten und wobei in die äußere Verbindungsleitung dieser Schaltelemente Drosseln mit magnetischem Rückschluß eingeschaltet werden, die so bemessen sind, daß sie bereits bei verhältnismäßig niedrigen Strömen (kleinen Bruchteilen von z. B. 1/lo bis l/loooo der Normalströme) gesättigt sind.The windings here usually have a number of taps provided that lead to the individual switching blades. According to the present invention can be a considerable improvement for machines and devices of this type can be achieved that the taps of the windings alternate approximately one after the other are led to the switching elements (lamellas) by two different commutators, the elements of the individual commutators working alternately with one another and wherein in the outer connecting line of these switching elements chokes with magnetic Inferences are switched on, which are dimensioned so that they are already at a relatively high level low currents (small fractions of e.g. 1 / lo to l / loooo of the normal currents) are saturated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Mit I ist die fortlaufende Wicklung der Maschine bezeichnet, an die untereinander abwechselnd zwei Gruppen von Anzapfungen 2 und 3 angeschlossen sind, wobei die Gruppe 2 zu einem Kommutator 4 und die Gruppe 3 zu einem Kommutator 5 führt. Die Kommutatoren bestehen hierbei aus leitenden Belägen 6, zwischen denen unter Zwischenschaltung von Isolierung noch Hilfsbeläge 7 angeordnet sein können, die mit Hilfe von Widerständen 8 mit den Hauptbelägen in Verbindung stehen und zwischen denen wieder Beläge 9 aus Isoliermaterial angeordnet sind. An dem Kommutatör 4 liegt eine Bürste IO, an dem Kommutator 5 eine Bürste II, die durch über Drosseln 12 und 13 führende Verbindungsleitungen miteinander in Verbindung stehen und gemeinsam an die Abschlußklemme I4 der Maschine geführt sind. Die beiden Kommutatorgruppen sind hierbei derart gegeneinander versetzt, daß die einzelnen Kommutatoren untereinander abwechselnd arbeiten.An embodiment of the invention is shown in the drawing. I denotes the continuous winding of the machine to which two groups of taps 2 and 3 are alternately connected, group 2 leading to a commutator 4 and group 3 to a commutator 5. The commutators consist of conductive coatings 6, between which auxiliary coatings 7 can be arranged with the interposition of insulation, which are connected to the main coatings with the aid of resistors 8 and between which coatings 9 made of insulating material are again arranged. On the commutator 4 there is a brush IO, on the commutator 5 there is a brush II, which are connected to one another by connecting lines passing through chokes 12 and 13 and which are jointly connected to the terminal I4 of the machine. The two commutator groups are offset from one another in such a way that the individual commutators work alternately with one another.

Bei dem Kommutierungsvorgang verläuft der Strom wie bei jedem üblichen Kommutator zunächst von der entsprechenden Anzapfung der Wicklung über die Lamellen des Kommutators, die zugehörigen Bürsten IO bzw. II und über die Drosseln I2 und I3 zu der Anschlußklemme I4 ,der Maschine, wobei die Drossel gesättigt, also praktisch widerstandslos ist. Sobald die Bürste von der zugehörigen Belegung abläuft, läuft die entsprechende Belegung des anderen Kommutators auf die Bürste auf, so daß der Strom von dem einen Zweig auf den anderen Zweig verschoben werden muß. Da einer solchen Verschiebung die Induktivität des Gesamtkreises entgegenwirkt, ist eine Kommutierungsspannung erforderlich, die dem Kreis, bestehend aus dem Wicklungsteil, Bürsten, Drosseln und Verbindungsleitung, beispielsweise mit Hilfe eines Wendefeldes aufgedrückt werden kann, das in bekannter Weise durch Wendepole erzeugt werden kann. Der Verlauf des Hauptfeldes sowie des Wendefeldes ist schematisch oberhalb der Wicklung aufgezeichnet. Sobald im Zuge des Kommutierungsvorganges der Strom einen bestimmten Wert, beispielsweise I oder 0,5 Amp., unterschreitet, wird die zugehörige Drossel entsättigt, so daß sie mit ihrem vollen induktiven Widerstand wirksam wird, die weitere Stromänderung verlangsamt und so den Strom über eine endliche Zeit hin auf einem sehr geringen Wert hält. Auf diese Weise ist es ermöglicht, davon abzusehen, der Kommutierungsspannung genau den erforderlichen Wert aufzudrücken, was in bekannter Weise, insbesondere bei Maschinen, die in verschiedenen Belastungszuständen arbeiten, mitunter schwierig sein kann. Vielmehr ist es möglich, die Kommutierungsspannung verhältnismäßig reichlich zu bemessen, da durch die Wirkung der Drossel der Strom während des Kommutierungsvorganges auf ausreichend lange Zeit auf einem so geringen Wert gehalten wird, daß der Kommutierungsvorgang ohne schädliche Schaltfeuer an den Kontaktbürsten stattfinden kann, auch ohne daß hierbei die Ausgleichswirkung der Widerstandskohlen, aus denen die Kontaktbürsten beispielsweise bestehen könnten, zu Hilfe genommen zu werden braucht.In the commutation process, the current runs as in any usual Commutator first from the corresponding tapping of the winding via the lamellas of the commutator, the associated brushes IO or II and via the chokes I2 and I3 to the connection terminal I4, the machine, whereby the choke is saturated, so practical is unopposed. As soon as the brush runs out of the associated occupancy, it runs the corresponding assignment of the other commutator on the brush, so that the Stream has to be moved from one branch to the other. Because one the inductance of the total circuit counteracts such a shift is a Commutation voltage required, which is the circuit, consisting of the winding part, Brushes, chokes and connecting lines, for example with the help of a turning field can be pressed, which can be generated in a known manner by turning poles. The course of the main field and the turning field is shown schematically above the winding recorded. As soon as the current has reached a certain level in the course of the commutation process Value, for example I or 0.5 Amp., Falls below the associated choke desaturated, so that it becomes effective with its full inductive resistance, the further current change slows down and so the current over a finite time holds a very low value. In this way it is possible to refrain from the commutation voltage to apply exactly the required value, which is known in Manner, especially with machines that work under different load conditions, can be difficult at times. Rather, it is possible to adjust the commutation voltage to be dimensioned relatively ample, since the current is generated by the effect of the throttle during the commutation process for a sufficiently long time on such a short one Value is held that the commutation process without harmful switching lights on the contact brushes can take place without the compensating effect the resistance carbons from which the contact brushes could be made, for example, needs to be taken to help.

Aus diesem Grunde ist es gemäß dem weiteren Erfindungsvorschlag auch möglich, an Stelle von Widerstandsbürsten, Bürsten aus gut leitendem Material, wie Kupfer oder Silber, anzuwenden oder gemäß einem weiteren Verbesserungsvorschlag an Stelle von umlaufenden Kontakten metallische Abhebekontakte z. B. aus Silber zu verwenden, wodurch der Spannungsabfall an den Abnahmestellen auf einen Minimalwert herabgesetzt werden kann, der eine ganz erhebliche Erhöhung des Wirkungsgrades ermöglicht.For this reason it is also according to the further proposal of the invention possible, instead of resistance brushes, brushes made of highly conductive material, such as Copper or silver, to be used or according to a further suggestion for improvement instead of circumferential contacts metallic lift-off contacts z. B. made of silver to use, whereby the voltage drop at the tapping points to a minimum value can be reduced, which allows a very significant increase in efficiency.

Mit besonderem Vorteil- kann weiter zur Verhinderung der Entstehung von Überspannungen parallel zu den Unterbrechungseinrichtungen ein Parallelpfad, bestehend aus Ohmschen oder kapazitiven Widerständen, angewendet werden, wie dieser bereits andernorts vorgeschlagen worden ist. Mit besonderem Vorteil wird hierbei der Parallelpfad hauptsächlich kapazitiv ausgebildet und kann zur etwa erforderlichen Dämpfung noch eine kleine Ohmsche Komponente erhalten.With particular advantage - can continue to prevent the formation of overvoltages parallel to the interruption devices a parallel path, consisting of ohmic or capacitive resistances, can be used like this one has already been proposed elsewhere. With particular advantage here the parallel path is mainly capacitive and can be used for any required Attenuation still retained a small ohmic component.

Nach einem weiteren Verbesserungsvorschlag ist es möglich, die Drossel mit einer Vormagnetisierung auszubilden, wie dies in Fig.2 dargestellt ist. In dieser Figur ist auch noch die zweite Stromabnahmeeinrichtung gleicher Art dargestellt, wie sie beispielsweise im Falle einer Gleichstrommaschine der negativen Klemme entspricht. Die Wicklung samt Lamellen ist geschlossen, so daß sie der Reihe nach, beispielsweise an zwei einander gegenüberliegenden Stellen, von den beiden Stromabnahmeeinrichtungen berührt wird.After a further suggestion for improvement, it is possible to reduce the throttle train with a premagnetization, as shown in Fig.2. In this Figure also shows the second power collection device of the same type, as it corresponds to the negative terminal in the case of a DC machine, for example. The winding including the lamellas is closed, so that they are in sequence, for example at two opposite points, from the two current collection devices is touched.

Nach einer weiteren Verbesserung ist es auch möglich, die Erzeugung der Kommutierungsspannung aus der Maschine herauszuziehen, indem die erforderliche Spannung dem Stromkreis in dem Bereich außerhalb der Bürsten aufgedrückt wird. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Kommutierungstransformators erfolgen, der an irgendeiner Stelle in den Kreis Bürste, Verbindungsleitung, erste Drossel, zweite Drossel, Verbindungsleitung und gegenüberliegende Bürste eingeschaltet sein muß. Auf diese Weise ist es möglich, den ganzen Kommutierungsapparat stillstehend auszubilden, wobei es nur erforderlich ist, die Kommutierungsspannung rhythmisch in dem durch das Arbeiten der einzelnen Schalteinrichtungen bzw. Beläge festgelegten Takt einzuführen.After a further improvement, it is also possible to generate to pull the commutation voltage out of the machine by adding the required Voltage is impressed on the circuit in the area outside the brushes. this can be done, for example, with the help of a commutation transformer connected to any point in the circle brush, connecting line, first choke, second The throttle, the connecting line and the brush on the opposite side must be switched on. In this way it is possible to make the entire commutation apparatus stationary, where it is only necessary to change the commutation voltage rhythmically in the through the work of the individual switching devices or coverings to introduce a fixed cycle.

Die Ausführungs- und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden durch die hier behandelten Beispiele keineswegs erschöpft. So kann z. B. auf solche Weise auch die Um- oder überschaltung zwischen den verschiedenen Anzapfungen eines Stufentransformators durchgeführt werden. Die Vorschläge der Erfindung können auch unabhängig von diesen einzeln, gemeinsam oder in beliebigen Kombinationen miteinander mit Vorteil verwendet werden. So können z. B. die Widerstände zwischen Haupt- und Hilfslamellen Ohmsche; induktive oder kapazitive oder auch kombinierte Widerstände sein.The implementation and application of the invention are by no means exhausted by the examples dealt with here. So z. B. on such Way also to switch or switch between the different taps of a Step transformer can be carried out. The proposals of the invention can also independently of these individually, together or in any combination with one another can be used to advantage. So z. B. the resistances between main and Auxiliary lamellas ohmic; inductive or capacitive or also combined resistances be.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for commutation when equal or Conversion of currents generated in windings with the help of at least two groups of switching lamellas, which alternate with one another to the taps of the Windings are performed, characterized in that in the connecting line of each group current pick-up device associated with switching lamellae to the connection clamp chokes are switched on with magnetic yoke, which are dimensioned so that they are already are saturated at relatively low currents.

2. Device according to claim I, characterized in that the winding, taps and the connecting lines the circle formed by the two groups to the connection terminal rhythmically creates a tension pushed open to facilitate current shifting from one group to another will.

3. Device according to claim I and 2, characterized in that the pressed Tension is greater than the usual turning tension.

4. Device according to claim I to 3, characterized in that the voltage is arranged by inside the machine Reversing pole is pressed.

5. Device according to claim 4, characterized in that that the voltage of this circuit outside the current collection device, for example with the help of a commutation transformer.

6. Set up after Claim 5, characterized in that the current collection device has a throttle and winding series resistor connection, especially with predominantly capacitive character, is connected in parallel.

7. Device according to claim 6, characterized in that the removal device consists of rhythmically moving lifting contacts consists of a highly conductive material.