DE940844C

DE940844C - Forming device with moving contacts

Info

Publication number: DE940844C
Application number: DES6007D
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr-Ing Kesselring; Erich Dr-Ing Rolf; Eberhard Dipl-Ing Schuetz; Marcel Dipl-Ing Zuehlke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1940-10-04
Filing date: 1940-10-04
Publication date: 1956-03-29

Description

Umformungseinrichtung mit bewegten Kontakten Es sind Umformungseinrichtungen mit bewegten Kontakten und diesen vorgeschalteten Drosselspulen, die bei Nennstrom hochgesättigt sind und in der Nähe des Stromnulldurchgariges eine stromschwache Pause bewirken, bekannt. Bei diesen bekannten Umformungseinrichtungen ist es bereits vorgeschlagen worden, in den während der Üherlappung der Kontaktzeiten bestehenden Kommutierungskreis von einer besondiexen Spannungsquelle her eine zusätzliche Spannung einzuführen, die sich mit dem Belastungsstrom des Umformers ändert. Während bei dem bisher bekannten Kommutierungsverfahren das zur Stromwendung erforderliche die sogenannte Wendespannungsfläche, bei -allen Werten des Be lastungsstroQnes ausschließlich durch die Differenz zwischen den-einander ablösenden Phasenspannungen gebildet wurde, so daß sich der Zeitabschnitt von dem Einschalta_.ugenblick bis zum Eintritt der stromschwachen Pause-ogichsinnig mit dem zu kommutierenden Strom ändert, wird bei dem genannten. Vorschlag die zugefübrte Wechselspannung nur noch zur Erzeugung des konstanten Anteiles der Wendespannüngsfläche herangezogen, während der gesamte stromabhängige Anteil der Wendespannungsfläche durch die von außen her eingeführte Spannung gedeckt wird.. Man erreicht dadurch, daß der Zeitabschnitt vom Einschaltaugenblick bis zum Eintritt der stromschwachen, Pause bei allen Belastungen praktisch konstant bleibt, was sich hinsichtlich der Bemessung der Schaltdrosselspuren bzw. der überlastbarkeit des Umformers günstig auswirkt.Forming device with moving contacts These are forming devices with moving contacts and these upstream choke coils that operate at rated current are highly saturated and a low current in the vicinity of zero current Cause a break, known. It is already in the case of these known shaping devices has been proposed in those existing during the overlap of contact times Commutation circuit an additional voltage from a special voltage source which changes with the load current of the converter. While at the previously known commutation process the required for the current reversal so-called turning voltage area, for all values of the load current exclusively was formed by the difference between the alternating phase voltages, so that the period of time from the moment of switch-on to the onset of the low-current break-ogichsinnig changes with the current to be commutated, becomes at the said. Suggestion for the supplied alternating voltage only to generate the constant portion of the turning voltage area used, while the entire current-dependent part of the Turning tension surface through the introduced from the outside Voltage is covered .. One achieves that the time segment from the switch-on instant practically constant at all loads until the low-current break occurs what remains is the dimensioning of the switching throttle tracks and the overload capacity of the converter has a favorable effect.

Die Erfindung erreicht das . gleiche Ziel auf andere Weise. Während nach dem genannten Vorschlag die zugeführte Wechselspannung für die Bildung des stromabhängigen Anteiles der Wende-"spannungsfläche nicht herangezogen wird, wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem bestimmten Wert des Belastungsstromes die erforderliche Wendespannungsfläche ganz durch die zu"mefühxbe Wechselspannung geliefert und bei konstanter überlappungeeit die Anpassung der Wendespannungsfläche an ändere Stromwerte durch stromabhängige. Zusatzspannungen bewirkt.The invention achieves this. same goal in a different way. While according to the proposal mentioned, the supplied alternating voltage for the formation of the current-dependent portion of the turning "voltage surface is not used, is according to the present invention at a certain value of the load current the required reversing voltage area entirely through the alternating voltage to be "mefühxbe" and with constant overlap the adjustment of the turning tension area to change current values through current-dependent. Causes additional stresses.

Eine Durchführungsmöglichkeit dieses Erfindungsgedankens besteht darin, daß man bei Leerlauf die Differenz zwischen den Wechselspannungen durch "zusätzliche eingeführte Spannungen aufhebt und diese zusätzlichen Spannungen gegenläufig mit dem Belastungsstrom. derart ändert, daß bei Vollast die volle Wendespannungsfläche zwischen den Spannungskurveft der - einander ablösenden Phasen zur Verfügung steht. Diese Methode ist- in den Fig. i a und i b dargestellt. Fig. i a gilt dabei für einen ritt- -leren Stromwert, Fig. i b für Leerlauf. Der Übe rlappungsabschnitt ü" bleibt, wie schon erwähnt, unabhängig von dem Belastungsstrom konstant. Bei Leerlauf werden, wie durch die senkrecht schraffierten Flächenstücke angedeutet, den beiden Phasenspannungen, die an dem Kommutierungsvörgang beteiligt sind, so große Zusatzspannungen zugeführt, da.ß keine Wendespannungsfläche mehr übrigbleibt. In, dem Belastungsfall der Fig. ia sind dagegen die Zusatzspannungen nach Maßgabe des Belastungsstromes so weit vermindert worden, daß deir zwischen den resultierenden Spannungen übrigbleibende, wäagemcht schraffierte Flächenteil gerade ausreicht, um die Kommutierung zu bewirken. Man kann den überlappungsabschnitt ü so wählen, daß bei Vollast die zwischen den unveränderten Wechselspannungskurven liegende Spannungsfläche gerade die zur Stromwendung richtige Größe besitzt, so daß in diesem Fall die den senkrecht schraffierten Flächenteilen entsprechenden Zusatzspannungen gleich Null werden. Man kann jedoch noch einen Schritt weitergehen und den Zustand, bei dem die Zusatzspannungen gleich Null sind, nicht dem Volllaststrom, sondern einem mittleren Strom zuordnen und die beim Überschreiten dieses mittleren Stromes erforderliche Vergrößerung der WenJespannungsfläche dadurch vornehmen, daß man die Zusatzspannungen mit umgekehrtem Vorzeichen mit wachsendem Strom wieder zunehmen läßt. Man erreicht dadurch bei gegebener Wechselspannung und gegebern!ern überlappungsabschnitt einen höheren zulässigen "Belastungsstrom bzw. bei gegebenem höchstem Belastungsstrom eine Verkleinerung des überlappungsabsehnittes bzw. eine. Verminderung der Größe des Zusatzspa nmungserzugers. Dient als Erzeuger für die Zusatzspannungen eine stromabhängig erregte Maschine, so kann man die Umkehr der-von ihr gelieferten Spannungen bei einem bestimmten mittleren Stromwert beispielsweise dadurch erzielen, daß man die Maschine konstant vorerregt. Man kann aber auch in den, Erregerstromkreis eine konstante Spannung einführen oder eine Stromverzweigungsschaltung verwenden, derart, daß in' der Erregerwicklung die Differenz zwischen dem Belastungsstrom und ,einem konstanten Strom fließt.One possible way of implementing this inventive concept is to that when idling the difference between the alternating voltages by "additional introduced tensions cancels and these additional tensions counteract with the load current. changes in such a way that at full load the full turning voltage area between the voltage curve of the - alternating phases is available. This method is shown in FIGS. 1a and 1b. Fig. I a applies to a rittler current value, Fig. i b for idling. The overlap section As already mentioned, ü "remains constant regardless of the load current. When idling are, as indicated by the vertically hatched areas, the two Phase voltages that are involved in the commutation process, so large additional voltages supplied, da.ß no more turning tension surface remains. In, the load case The Fig. ia, however, are the additional voltages in accordance with the load current has been reduced to such an extent that the tension remaining between the resulting tensions weighed hatched area part is just enough to cause the commutation. You can choose the overlap section ü so that at full load between the Unchanged alternating voltage curves, the voltage area lying just before the current reversal correct size, so that in this case the vertically hatched area parts corresponding additional voltages are equal to zero. One can take one more step, however go on and not the state in which the additional voltages are equal to zero to the full load current, but to a medium current and that when exceeded this mean current required enlargement of the low voltage area make the additional voltages with the opposite sign with increasing Electricity can increase again. With a given alternating voltage and given overlap section a higher permissible "load current or for a given maximum load current, a reduction in the overlap section or a. Reduction of the size of the Zusatzspa nmungserzugers. Serves as a producer a current-dependent excited machine for the additional voltages, the reverse can be done the voltages supplied by it at a certain mean current value, for example achieve by constantly pre-energizing the machine. But you can also use Introduce a constant voltage excitation circuit or a current branch circuit use so that in 'the field winding the difference between the load current and, a constant current flows.

In Fig. i .c ist gezeigt, daß -man die Veränderung der Wendespannungsfläche nicht nur durch Beeinflussung der Ordinatengröße der Spannungen, sondern auch durch Veränderung der Breite B der zusätzlichen Spannungsflächen erreichen kann. Ist die Breite der Zusatzfläche gleich Null, so tritt als Wendespannungsfläche die gesamte zwischen den Phasenspannungskurven vorhä.ndene Fläche-in Erscheinung. Die Zusatzspannungen werden ihrer Höhe nach so .gewählt, daß während der Zeitdauer ihrer Wirksamkeit keine Wendespannung übrigbleibt. Mit abnehmendem Strom wird dann die Breite B der zusätzlichen Flächen, d. h. also _ die Zeitdauer der zusätzlichen Spannungsimpulse, vergrößert, bis schließlich bei Leerlauf auch noch der letzte Rest der verbleibenden waagerecht schraffterten Wendespannungsfläche verschwindet. Das in Fig. z c dargestellte Verfahren birgt die Möglichkeit in sich, die zur Erzeugung der stromschwachen Ausschaltpause benutzten hochgesättigten Drosseln wesentlich zu verkleinern oder gar ganz wegfallen zu lassen. Dadurch nämlich, daß am Ende des überlappungsabschnittes keine Wendespannung mehr vorhanden ist, bleibt die Stromverteilung auf die beiden gleichzeitig eingeschalteten Phasenzweige so bestehen,- wie sie am Ende der waagerecht, schraffierten Wendespannungsfläche vorhanden war. Wird diese Wendespannungsfläche so bemessen, daß sie gerade ausreicht, eine vollständige Stromwendung zu vollziehen, so ist der Strom in der abzulösenden Phase zu Beginn des Abschnittes B gerade gleich Null und verbleibt während der Dauer der Zusatzspannungen auf diesem Wert, sofern man dafür sorgt, daß die Spannungsabfälle in der dann allein. stromführenden ablösenden Phase ausgeglichen werden. Um dies mit Sicherheit zu erreichen, kann man beispielsweise die Zusatzspannungen durch die abzulösende Phase stromabhängig derart beeinflussen; daß das Entstehen eines. Stromes in dieser Phase verhindert wird, sich also an der zu Beginn des Abschnittes B erreichten Stromverteilung während dieses Abschnittes nichts ändert. Es ist wünschenswert und wurde durch die ho:chgesättigten Drosseln-bisher auch sichergestellt, daß auch nach der Kontakttrennung noch während. eines gewissen Zeitraumes eine .Stufe geringer Spannung vorhanden ist. Die gleiche Wirkung kann auch hier erreicht werden, wenn man die Zusatzspannungsflächen erst entsprechend weiter hinter dem öffnungszextpunkt enden läßt. Fig. i d zeigt, daß man auf eine ähnliche Weise die erforderliche Wendespannungsfläche auch mit einem konstant bleibenden Anteil und einem stromabhängig veränderlichen Anteil in der Weise aufbauen kann, daß man bei fester Breite B der Zusatzflächen, die kleiner als die überlappungsdauer ist, die Ordinaten der Zusatzflächen gegenläufig stromabhängig verändert.In Fig. I .c it is shown that -man the change in the turning stress area not only by influencing the ordinate size of the stresses, but also by Change in the width B of the additional stress areas can be achieved. Is the If the width of the additional area is equal to zero, the entire area is the turning stress area Area in appearance between the phase voltage curves. The additional tension are chosen according to their height so that during the period of their effectiveness no turning tension remains. As the current decreases, the width B becomes the additional areas, d. H. i.e. _ the duration of the additional voltage pulses, until finally the last remainder of the remaining ones when idling horizontally sharpened turning tension surface disappears. That shown in Fig. Z c The process has the possibility of generating the low-current switch-off pause used highly saturated chokes to be significantly reduced in size or even eliminated entirely allow. Because there is no turning voltage at the end of the overlap section is more available, the power distribution to the two remains switched on at the same time Phase branches exist as they are at the end of the horizontal, hatched reversing voltage area was present. If this turning stress area is dimensioned in such a way that it is just sufficient, To carry out a complete reversal of the current, the current is in the one to be replaced Phase at the beginning of section B is just zero and remains for the duration the additional voltages on this value, provided that the voltage drops in which then alone. current-carrying alternating phase are compensated. To this to achieve with certainty, one can, for example, the additional voltages through influence the phase to be detached in this way depending on the current; that the emergence of a. Current is prevented in this phase, i.e. at the beginning of the section B achieved current distribution changes nothing during this section. It is desirable and was ensured by the highly saturated chokes-so far that too after the contact separation still during. a certain period of time one level lower Voltage is present. The same effect can also be achieved here, though the additional stress areas are only further after the opening point ends. Fig. I d shows that in a similar manner the required turning area also with a constant proportion and can build a current-dependent variable portion in such a way that one at fixed width B of the additional areas, which is smaller than the overlap duration, the Ordinates of the additional areas changed in opposite directions depending on the current.

Der Erfindungsgedanke läßt sich auch so verwirklichen, daß als Zusatzspannungen Wechselspannungen überlagert werden, wie dies beispielsweise Fig.2a zeigt. Von den zusätzlichen Wechselspannungen, die in Fig. 2b noch einmal gesondert herausgezeichnet sind, liegt jeweils die e@n:e Halbwelle vor dem überlappungsabschnitt, so daß diese Teile der Zusatzspannungen für den Kommutierun,gsvorgang wirkungslos sind. Fig. 2a gilt für eine Belastung in der Nähe des Leerlaufes. Mit wachsender Belastung ruß- man die Amplituden der Zusatzwechselspannungen vermindern, wodurch,dann zwischen den senkrecht schraffierten Teilen ,eine mehr oder weniger große Wendespannungsfläche als resultierend -in Erscheinung tritt. Auch hier kann man wieder eine Erweiterung des Regelbereiches dadurch erreichen, daß man die Wechselspannungen ihrem Vorzeichen nach umkehrt, so daß die entsprechende Wendespannungsfläche durch die Zusatzspannung nicht verkleinert, sondern sogar noch vergrößert wird. Eine andere Möglichkeit der Beeinflussung der Wendespannungsfläche durch überlagerte Wechselspannungen besteht darin, daß man diese ihrer Phase nach verschiebt. Verlegt man beispielsweise in Fig. 2a bei konstantem überlappungsabschnitt die überlagerten Wechselspannungen im Sinne der Voreilung, so entsteht am Ende der wirksamen Halbwellen eine We@ndespannungsfläche, deren Größe mit wachsender Vorverlegung der Zusatzspannungen immer mehr zunimmt. Die zeitlich vor dem überlappungsabschnitt liegenden. Teile der Zusatzspannungen bleiben in jedem Fall für den Kommutierungsvorgang wirkungslos.The idea of the invention can also be implemented in such a way that as additional voltages Alternating voltages are superimposed, as shown, for example, in FIG. Of the additional alternating voltages, which are shown again separately in FIG. 2b are, the e @ n: e half-wave is in front of the overlap section, so that this Parts of the additional voltages for the commutation process are ineffective. Fig. 2a applies to a load near idle. With increasing stress soot- you reduce the amplitudes of the additional alternating voltages, whereby, then between the vertically hatched parts, a more or less large turning area as a result - appears. Here, too, you can again add an extension of the control range can be achieved by changing the sign of the alternating voltages after reverses, so that the corresponding turning tension surface by the additional tension is not reduced, but actually enlarged. Another way of The turning voltage area is influenced by superimposed alternating voltages in that one shifts it according to its phase. If you move, for example, in 2a shows the superimposed alternating voltages with a constant overlapping section in the sense of the lead, at the end of the effective half-waves there is a tension surface, the size of which increases more and more as the additional voltages are brought forward. The ones before the overlap section. Parts of the additional stresses remain ineffective for the commutation process in any case.

In Fig. 2 c ist schließlich noch der Fall dargestellt, daß eine Wechselspannung der in Fig. 2d angegebenen Kurvenform überlagert wird. Man erhält dann bezüglich der stromabhängigen Änderung der wiederum waagerecht schraffierten Wendespannungsfläche ähnliche Bedingungen wie bei der Anofrdnung nach Fig. i d.In Fig. 2c, finally, the case is shown that an alternating voltage the curve shape indicated in Fig. 2d is superimposed. You then get re the current-dependent change in the reversing voltage area, which is again hatched horizontally Similar conditions as in the arrangement according to Fig. i d.

Es sei noch erwähnt, daß der Beginn des üb:erlappungsabschnittes keineswegs auf den Schnittpunkt der heilen Phasenspannungskurven beschränkt ist. Man kann zum Zweck der Spannungsregelung den üb,exlappungs.abschnitt im Sinne der Nacheilung verschieben. Es hindert jedoch auch nichts, die Einschaltung b:emeits vor dem Schnittpunkt der Phasenspannungskurven vorzunehmen.It should also be mentioned that the beginning of the overlap section is by no means is limited to the intersection of the correct phase voltage curves. One can go to Purpose of voltage regulation is the overshoot section in the sense of lag move. However, there is nothing to prevent the insertion b: one side before the point of intersection the phase voltage curves.

Die Erfindung ist nicht auf den Fall beschränkt, daß der Kontaktumformer an seinem allgemeinen Wechselstromnetz betrieben wird, sondern auch dann anwendbar, wenn dem Umformer sein bestimmter Wechselstromgenerator oder Wechselstrommotor fas zugeordnet, insbesondere mechanisch mit ihm gekuppelt ist. Man kann dann an den Generator außer dem Kontaktapparat auch gleich die Wendemaschine mit ankuppeln.The invention is not limited to the case that the contact converter is operated on its general alternating current network, but can also be used, when the converter has its particular alternator or motor assigned, in particular mechanically coupled with him. You can then contact the In addition to the contact device, also couple the generator to the perfecting machine.

Wenn .auch die gezeigten Durchführungsbeispiele des Erfindungsgedankens die Umformung von Wechselstrom in, Gleichstrom behandeln, so gelten die angestellten Überlegungen doch sinngemäß auch für die Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom bzw. von Wechselstrom in solchen anderer Frequenz.If .also the shown implementation examples of the inventive concept the conversion of alternating current into direct current, the salaried ones apply Considerations also apply to the conversion of direct current into alternating current or alternating current at such a different frequency.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Umformungs: device with moving contacts and these upstream chokes, which are highly saturated at the rated current and in he near the current zero crossing cause its low-current pause in which in The commutation circuit is a current-dependent one from a special voltage source Voltage is introduced, characterized in that at 'a certain value of the load current, the required reversing voltage area entirely through the supplied AC voltage is supplied and its adaptation with constant overlap time to other current values by means of current-dependent additional voltages.

2. Forming device according to claim i, characterized by the use of itself counter to the Current changing additional voltages, which is the difference between the phase voltages Reduce.

3. Forming device according to claim i and 2, characterized in that that the .

The zero value of the additional voltages corresponds to a mean value of the load current and that with a further increase in the load current, the additional voltages are reversed Sign can be increased again in the same direction as the current. q ..

Forming device according to claim i to 3, characterized in that the additional voltages during of the entire overlap section are effective. §. Umfo.rmungseinrichtung, mach Claim to 3, characterized in that the additional voltages only during one constant part of the overlap section are effective.

6. Forming device according to claims i to 5, characterized in that the additional voltages are such Course have that at no point of the overlap section the resulting Turning tension is reversed compared to its natural course.

7. Forming device according to claim i, characterized in that the influencing of the turning stress surfaces followed by current-dependent change in the recovery time of the additional voltages.

8th. Forming device according to Claim 7, characterized in that the additional voltages are dimensioned according to their height so that they by doing. Area in which they are effective to just cancel out the difference between the phase voltages.

9. Forming device according to claim 8, characterized in that the resulting Reversing voltage area is measured so that at its end the current in the to be replaced; -the phase has approximately the value zero. i o.

Forming device according to Claim 9, characterized in that the cancellation of the resulting from the network Tension through the additional tension continued beyond the opening time will. i i.

Forming device according to claims i to 6, characterized in that da ß as an additional; voltages AC voltages of higher frequency, preferably integral harmonics of the operating frequency, of which only a half-wave is used falls in the area of the overlap section.

12. Forming device according to Claim i i, characterized in that the additional alternating voltages have their amplitude according to current-dependent regulation.

13. Forming device according to claim i z, characterized in that the phase positions of the additional alternating voltages are current-dependent can be controlled so that the part which is during the overlapping portion of comes into effect, is changeable.

14. Forming device according to claim i to 13, characterized in that the over-lap section in the deformation of Alternating current in direct current - at the time of equality of voltage between each other replacing phases begins.