CH123208A - Gleichstrom-Spannungsumformer. - Google Patents

Description

  Gleichstrom-Spanngsuiiiformer.    Der vorliegende     Erfindungsgegenstand    ist  ein Gleichstrom-Spannungsumformer, ins  besondere zur     Verwendung    in     Bahnanlagen,     der bei wechselnder Belastunb und insbeson  dere auch bei ,Schwankungen der Fahr-oder       Primärspannung        ohne        Anwendung    eines       Spannungsreglers    eine wenigstens     angenähert     konstante Verbraucher- oder Sekundärspan  nung liefert. Dabei     kann    die Drehzahl     die-          ses    Umformers innerhalb ziemlich weiten  (grenzen variieren.

   Dies ist deshalb sehr er  wünscht, weil beispielsweise im Bahnbetrieb  ein reiner Nebenschlussmotor für den An  trieb eines solchen Umformers wegen der  Runndfeuergefahr bei plötzlichen Spannungs  änderungen     gewöhnlich    nicht in Frage  kommt. Bei Verwendung von     Kompound-          motoren    muss aber bei grösseren Schwankun  gen der     Primärspannung    und der Belastung  eine ziemlich grosse     Drehzahländerung    in  Kauf benommen werden.  



  Fig. 1 zeigt ein beispielsweises Schal-    11T ist der Anker des Motors, S stellt  eine Serie und W eine weitere Erregerwick  lung desselben dar. Die Seriewicklung S  ergibt     einen    guten Anlauf des Motors- -und  schützt denselben bei plötzlichen     Spannungs-          schwankungen    vor Rundfeuer. Die Erreger  wicklung     W    hält die Drehzahl innerhalb  den gewünschten Grenzen. Dieselbe kann  als NebenschlusswicMung von der Primär  oder von der Sekundär- (Generator-) Span  nung gespeist werden; sie kann aber auch  vorteilhaft als Kompoundwichlung vom       Strom        J4    der Hilfsdynamo oder vom Strom  J' = J3 + J4, Strom der Nebenschlusswick  lung des Generators, erregt werden.  



  Falls der Umformermotor mit     Zentri-          fugalgebläse        gekuppelt    werden kann, was  bei elektrischen Triebfahrzeugen häufig der  Fall ist, so ist unter Umständen die Wick  lung W entbehrlich, weil das Drehmoment  der Gebläse mit dem Quadrat der Drehzahl      G ist der Anker des Generators, der       den    Strom<I>.I.,</I> führt.<I>N</I> ist: die vom Strom     J:;     durchflossene Nehenschlusswicklung dessel  @en.

   C.- ist eine Kompoundwicklung, die in  feldscliwäcllenclem Sinne wirkt. 11 ist der       Anker    einer Hilfsdynamo die mit der Um  formergruppe     gekuppelt    ist.     I'    stellt die       Erregerwicklung    dieser Hilfsdynamo dar.  J, ist. der     Ankerstrom    und<I>7; =</I>     J:,        -f-   <I>J.,</I> der  Erregerstrom derselben wobei bei höheren  Drehzahlen der Strom J, stark: überwiegt.       R    ist ein     induktionsloser        Widerstand,    der       ebenfalls    den Strom J; führt.

   Bei     steigen-           & r    Drehzahl wächst gemäss der Charakte  ristik der Hilfsdynamo der Strom J, lind  erhöht den Spannungsabfall im Widerstand  R und in der Wicklung E. Der Erreger  strom J., muss infolgedessen abnehmen, weil  die Stimme der Spannungsabfälle im Wider  stand R, der Wicklung T und der Wicklung N  gleich der wenigstens angenähert konstan  ten Klemmenspannung des Genlrators ist.  Da auch die Gegen-Komponndwicklung C_  den Strom     J.,    führt, wird hierdurch eine  weitere Scliwäcliung des Generatorfeldes  erzielt.  



  Die Cegen-Kompoundwicklung C., des     Ge-          nerators,    sowie auch die Kompoundwiehlung  TV des Motors könnten, statt     vom    Strom J,,  auch vom Strom J5 erregt werden.  



  Damit siele der     Generator    beim     Anlauf     sicher und leicht erregt. wird durch einen  Kontakt Ki der Stromkreis der Hilfsclynamo  erst geschlossen, wenn die     Klemmenspannung     des Generators     angenähert    ihren normalen  Wert, oder wenn die Drehzahl eine gewisse  Höbe erreicht hat. Im ersteren Falle kann  dieser Kontakt durch einen Elektromagne  ten gesehlossen werden, der an die     Klein-          menspannun-    des Grenerators angesclilosscii  ist; im letztern Falle hingeben kann ei,  als Zentrifugalschalter ausgebilclet sein.  



  Wenn die Gegen-Kompoundwicklung C,  so stark vorgesehen wird, dass sie allein für  die notwendige Feldsehwächung genügt, so  kann der induktionslose Widerstand R weg-    und eventuell TV. Die     Wicklung    N wird  hierbei als gewöhnliche Nebenschlusswick  lung an die K@@mmenspannung des     Genera-          tors    G     gelegt.     



  hie erste Variante besitzt aber gegen  über der letztgenannten den Vorteil, dass  die Selbsterregung der Hilfsdynamo infolge  der magnetisierenden Wirkung des Stromes  J;, besser einsetzt und ein Ummangnetisieren  verhütet. Ferner beansprucht die Wicklung       C.,    bei der ersten     Variante        weniger    Platz,  da weniger Amperewindungen notwendig       sind.    Um dein     erstgenannten    Nachteil zu       begegnen,        könnte    bei der zweiten Variante  auf der Hilfsdvnamo noch eine leichte Zu  satzerregung vorgesehen werden, die 711111  Beispiel vom     Strom    J, oder eventuell auch  vom Strom J,

       gespeist.    wird.  



  Unter Umständen kann auch die     Gegen-          Kompoundwicklung    C, des Generators     weg-          gehassen    werden und die Feldschwächung  nur durch die Schwächung des Stromes  .1:., vermillelst Widerstand R und Strom J.,  erfolgen.  



  Die Ergebung der Hilfsdynamo muss,  wenigstens zur Hauptsache, eine Selbst  erregung sein. Hingegen kann diese Dynamo  eine Serie-, eine Nebenschluss- oder eine  Konipoundmaschine sein.  



  Es soll nun noch     gezeigt    werden, dass  die ENK des Generators G bei veränderlicher  Drehzahl innerhalb ziemlich weiten Grenzen       praktisch        konstant        bleibt.     



  Da. die Verhältnisse bei der Variante  ohne den induktionslosen Widerstand R am  leielltesten zu übersehen sind. so sei dieselbe  zu diesem Zweehe herausegriffen. Das     un-          gesehwächte    Feld des Generators sei  Bei 1ooo Umdrehungen pro Minute werde  hc,i dies@m Feld die gewünschte EMK im       Anker    G     erzeugt.    ,  Die Kurve I in Fit-.

   ? zeit den Grad  der     Feldsell@i-ächung    (in  t des vollen Fel  des) als     Fiinhtion    der     Drehzahl        'z,    damit  die     Bedill-iill        0'         Kurve II stellt die Gegen-Ampere  windungen (in % der positiven Erreger  Amperewindungen) dar, welche für diese  Feldschwächung notwendig sind. Da die  Windungszahl der Wicklung C; konstant  ist, so müsste der Strom J4 dieser Wicklung  bei wachsender Drehzahl gemäss Kurve II  ansteigen, um die     Bedingung     (P X n=     kons@tant     zu erfüllen.  



  Kurve III stellt die Charakteristik der  passend gewählten Hilfsdynamo mit Serie  erregung dar. (Strom derselben als Funk  tion der Drehzahl n.) Da sich Kurve III  von Drehzahl etwa<B>1100</B> bis 1420 mit Kurve  II deckt, so heisst das, dass . bei richtiger  Windungszahl der Wicklung C.. die EMK  des Generators innerhalb dieser Drehzahl  grenzen nicht ändert.  



  Soll die     Klemmenspannung    bei verschie  denen Belastungen konstant gehalten werden,  so kann der Generator auf bekannte Art  noch mit einer vom Strom J.,     durchflossenen     Kompoundwicklung ausgerüstet werden.  Da sich aber ein Kompoundgenerator zum  Beispiel für das Laden von Akkumulatoren  batterien wegen der Ummagnetisierungs  gefahr bei Rückstrom nicht eignet, so kann  auch eine vom Motorstrom JI durchflossene  Kompoundwieklung auf dem Generator vor  gesehen werden. Dieselbe erfüllt angenähert  den gleichen Zweck wie die     vorerwähnte     Wicklung, das heisst sie verstärkt das Ge  neratorfeld bei zunehmender Belastung.  Zudem hat sie noch den grossen Vorteil,  dass sie beim Anlauf eine rasche und sichere  Erregung des Generators gewährleistet.  



  Die Erregung der Wicklung W des Mo  tors könnte auch, zwecks sehr wirksamer       Einschränkung    der Drehzahl, durch eine  zweite, mit der Gruppe     gekuppelte,    selbst  erregte Hilfsdynamo erfolgen, deren kri  tische Drehzahl für die Selbsterregung  höher liegt als diejenige der ersten.     Ferner     könnte     die    Anordnung mit der ursprüng  lichen Wicklung T47 belassen werden, und die  zweite Hilfsdynamo auf eine weitere Er-    wiederum die zweite Maschine erst bei       höherer    Drehzahl erregt als die erste.  



  Ferner könnten die     Wicklungen    S und W  des Motors gemäss Fig. 3 zu einer einzigen  Wicklung W' vereinigt werden, die von den  beiden Erregerströmen gleichsinnig durch  flossen wird. Falls die eine der beiden Wick  lungen mehr Windungen benötigt als die an  dere, kann eine Anzapfung an der gemein  samen     Wicklung    vorgesehen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Gleichstrom-Spannungsumformer, ins besondere für Bahnbetriebe, bestehend aus Motor. Generator und zwangsläufig gekup pelter Hilfsdynamo, dadurch gekennzeich net, dass das Feld des Generators bei zu- nehinender Drehzahl durch den Strom der wenigstens zum Hauptteil selbsterregten Hilfsdynamo geschwächt wird, und um wobei die Charakteristik der Hilfs dynamo so gewählt ist, dass innerhalb wei ten Drehzahlgrenzen die Generatorspannung praktisch konstant bleibt. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Gleichstrom - Spannungsumformer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldbeeinflussung des Generators. durch eine Gegen-Kompoundwicklung erfolgt, die vom Strom der Hilfsdynamo durchflossen wird. Gleichstrom -Spannungsumformer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldbeeinflussung des Generators durch einen induktionslosen Widerstand erfolgt, der vom Generator-Erregerstrom und vom Strom der Hilfsdynamo gleieb- sinnig durchflossen wird. 3.

   Gleichstrom-Spannungsuniformer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldbeeinflussung des Generators durch Kombination der in den Unter ansprüchen 1 und 2 angegebenen Mittel erfolgt.

   4. Gleichstrom-Spannungsumfornner nach dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs dynamo noch eine Zusatzerregung er- h;ilt., um die Selbsterregung zu begün- Gleichstrom-Spannungsumformer nach Patentanspruch und Unteranspruch l), dadurch gekennzeiclinct, dass die Geben- I%ompoundwicklung des Generators nur vom Strom der Hilfsdynamo durchflos sen wird. 6.

   Glcichstrom-Spannunbsumformer nach Patenlanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegen- Kompoundwicklung des Generators vom Strom der Hilfsdynamo und dem Er- re < -erstrom des Generators durchflossen wird. 7. G@leichstrom-Spannungsumfomer nach Patentansprueh, wobei der Umformer motor ausser einer Seriewicklung noch eine Kompoundwicklung besitzt:, da- dureh gekennzeichnet:, dass letztere vorn Strom der Hilfsdvnamo durchflossen wird, um allzugrosse Schwankungen der Drehzahl zu vermeiden. .

   Gleielistrom-Spannungsumformer nach Patentanspruch, wobei der Umformer motor ausser einer Seriewicklung noch eine Kompoundwicklung besitzt. da durch gelzennzeiehnet, dass letztere vom Strom der Hilfsdynamo und dem Er- re-erstrom des Generators gleichsinnig durchflossen wird, um allzugrosse Schwankungen der Drehzahl zu. ver meiden. Gleiehstrom-Spannungstumformer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeiehnet, dass der Stromkreis der Hilfsdynamo erst beschlossen wird, wenn die Span nung des Generators einen gewissen <I>Wert</I> erreicht hat. 1o.

   Gleichstrom-Spannungsumformer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeiehnet, dass der Stromkreis der Hilfsdvnamo erst beschlossen wird, wenn die Dreh zahl des Umformer. einen gewissen Wert erreicht hat. 11.

   Gleiehstrom - Spannungsumformer nach Patentanspruch, Rohei der Umformer motor ausser einer Seriewicklung noch eine Kompoundwicklung besitzt, da durch gekennzeichnet, dass die beider, Erregerwicklungen des Motors zu einer einzigen vereinigt werden, die von den beiden Erregerströmen bleichsinnig durchflossen wird. <B>12.</B> Gleichstrom - Spannungsumformer mich Patentanspruch, dadurch gekennzeiehnet, dass ausser der im Patentanspruch ge nannten Hilfsdvnamo noch eine weitere Hilfsdymamo angeordnet ist, zweels sehr wirksamer Einsehränkun- der nrfli zahl.