DE2549644A1

DE2549644A1 - Steuerkreis

Info

Publication number: DE2549644A1
Application number: DE19752549644
Authority: DE
Inventors: Jeffery E Ayres; James Sherlock; David J Stephen
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1975-09-03
Filing date: 1975-11-05
Publication date: 1977-03-10
Also published as: AU1742676A; GB1515751A; DK397276A; NO763024L; FR2323261A1; NL7609773A; SE7609699L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Steuerkreiseinrichtungen und insbesondere auf Steuerkreiseinrichtungen zum Steuern des Zustandes einer Serien- oder Parallelverbindung von Einrichtungen wie z.B. Batterien oder Motorankern.

Auf dem Gebiet des elektrischen Antriebs ist es allgemein üblich, eine Anzahl von Batterien vorzusehen, bei denen der Zustand der Serien- oder Parallelverbindung geändert wird, um die Geschwindigkeit zu steuern. In manchen Fällen werden zwei Motoranker vorgesehen, die wiederum jeweils in Serie oder Parallelschaltung in Abhängigkeit von der geforderten Geschwindigkeit verbunden sind. Bisher wurden, um ein Schalten zum Verändern des Zustandes der Verbindung von Serie nach parallel und umgekehrt zu erreichen, Gleichstrom-Leistungsschalter verwendet. Zwei typische Beispiele bekannter Steuer-

DR. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIP L.-IN G. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE 1 7 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-N UMME R 72 70

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kreise mit Gleichstrom-Leistimgsschaltern sind schematisch in Fig.'¹ und 2 dargestellt, worin

Figur 1 ein tyoischer bekannter Kreis zur Verbindung zweier Batterien in Serie oder Parallelschaltung gezeigt ist, während

Figur 2 ein typischer bekannter Kreis zur Verbindung zweier Hotoranker in Serie oder in Parallelschaltung ist.

In Fig. ¹ ist der Anker M eines elektrischen Motors zur Bildung einer elektrischen Antriebseinheit so geschaltet, daß er Leistung γόη zwei Batterien B1 und B2, parallel oder in Serie, erhält. Der positive Anschluß Ti der Batterie B1 ist über einen G-leichstrom-Leistungsschalter S1 mit dem positiven Anschluß T2 der Batterie BP verbunden, während der negative Anschluß T3 der Batterie BI über einen ^leichstrom-Leistungsschalter 82 mit dem negativen Anschluß T4· der Batterie BP verbunden ist. Zusätzlich ist der positive Anschluß T1 der Batterie B1 über einen Gleichstrom-Leistungsschalter S^ mit dem negativen Anschluß T4 der Batterie B2 verbunden. Es ist zu sehen, daß bei geöffneten Schaltern S1 und S2 (d.h. nichtleitend) und bei geschlossenem Schalter Sj (d.h. leitend) wie gezeigt, die Batterien 131 und B2 in Serie verbunden sind, während bei geöffnetem Schalter SJ und geschlossenen Schaltern Si und S2 die Batterien B1 und B2 parallel geschaltet sind.

Im Fall der Fig. 2 sind zwei Motoranker Mi und M2 einer Maschine für elektrischen Antrieb so geschaltet, daß sie mit Leistung von einer Batterie B versorgt werden, wobei die Geschwindigkeitssteuerung durch Serienschaltung oder Parallelschaltung der Anker Mi und MP erreicht wird. Um dies zu erreichen, ist der Anschluß 11 des Ankers Hl mit dem entsprechenden Anschluß 12 des Ankers M2 über einen Leistungsschalter S1 verbunden, während der andere Anschluß T3 des Ankers Mi über einen Leistungsschalter S2 mit dem anderen Anschluß T4 der Motorwicklung M2 verbunden ist. Zusätzlich ist der Anschluß TI mit dem Anschluß ΐ4· über einen Leistungsschalter S3 verbunden. Wie ersichtlich,

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liefen bei geöffneten Schaltern S'¹ und S? und geschlossenem Schalter Sj> die Motoranker M1 und M2 in Serie mit der Batterie B, bei geschlossenen Schaltern S1 und S2 und geöffnetem Schalter Bj> liegen die Motoranker M-i und MP Oarallel zur Batterie B.

Bei den bekannten Einrichtungen nach irt der in den Fig. 1 und ; dargestellten bringt nicht nur der Gebrauch von Gleichstroin-Leistungsschaltern eine beträchtliche Wartimgsarbeit mit sich, insbesondere der Kontakte, wenn zuverlässige Arbeitsweise erreicht werden soll, sondern solche Einrichtungen tendieren dazu, relativ groß und schwer zu werden.

Die vorliegende Erfindung sucht verbesserte Steuereinrichtungen zu schaffen, in denen die zur Änderung des Serie/Parallel-Zustandes der Verbindung des Kreises erforderlichen Gleichstroni-Leistungsschalter zumindest reduziert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthalt ein Steuerkreis erste und zweite Paare von Abschlüssen und Mittel zur Verbindung dieser zwei Paare von Anschlüssen in Serie oder in Parallelanordnung, wobei die beiden letztgenannten Mittel eine Kombination von auf eine Vorspannung ansprechenden schaltbaren Einrichtun-

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gen mit veränderbarer Leitfähigkeit enthält/,"~in weichen eine Änderung der Vorspannung für mindestens eine der auf eine Vorspannung ansprechenden Einrichtung mit veränderbarer Leitfähigkeit in einem Pfad, dessen Leitfähigkeitszustand geändert werden soll, um den Serie/Parallel-Zus^and der Verbindung zwischen den genannten Paaren von Anschlüssen zu ändern dadurch bewirkt wird, daß der Zustand mindestens einer schaltbaren Einrichtung geändert wird, welche auch in einem Pfad angeordnet ist, dessen Leitfähigkeitszustand geändert werden soll, um den Serie/ Parallel-Zustand der Verbindung zwischen den genannten Paaren von Anschlüssen zu ändern.

Vorteilhafterweise wird in der vorliegenden Erfindung jede auf eine VorsDannung ansprechende Einrichtung mit änderbarer Leit-

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fähigkeit und jede schaltbare Einrichtung durch eine triggerbare, unilateral leitende Einrichtung wie z.B. einen Thyristor gebildet.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei Gleichstrom-Energiequellen erforderlich, die entweder in Serie oder parallel bezüglich einer Last geschaltet werden, und zwei parallele Verbindungspfade zwischen Anschlüssen der genannten Quellen, welche von gleicher Polarität sind, wobei jeder eine unilateral leitende Einrichtung enthält, einen Serienpfad zwischen einem Anschluß einer Quelle der einen Polarität und einem Anschluß der anderen Quelle der anderen Polarität, welcher eine schaltbare Einrichtung enthält, wo durch, wenn die genannte schaltbare Einrichtung ein offener Kreis ist, die genannten beiden Quellen parallel über die genannten unilateral leitenden Einrichtungen verbunden sind, und wenn die genannte schaltbare Einrichtung leitend ist, die beiden Quellen dadurch in Serie verbunden sind, wobei die Spannung einer Quelle an einer unilateral leitenden Einrichtung liegt und sie rückwärts vorspannt und die Spannung der anderen Quelle an der anderen unilateral leitenden Einrichtung liegt und sie rückwärts vorspannt, wodurch die beiden unilateral leitenden Einrichtungen nichtleitend gehalten werden.

Vorzugsweise sind die beiden Quellen Batterien, die in Serie oder parallelgeschaltet werden, um den Anker eines elektrischen Motors für Antriebszwecke mit Energie zu versorgen.

Eine Kette von mehr als zwei Batterien kann vorgesehen sein, wobei jede mit der nächsten in der Kette wie oben beschrieben verbunden ist.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind zwei polaritätsempfindliche Lasten so angeordnet, daß sie von einer Gleichstromquelle entweder in Serie oder parallel versorgt werden, wobei parallele Pfade zwischen Anschlüssen der genannten Lasten gleicher Polarität vorgesehen

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sind, wobei jeder parallele Pfad eine schaltbare Einrichtung derart enthält, daß die Leitung in diesem Pfad unterbrochen und ein Serienpfad zwischen einem Anschluß der einen Last und dem Anschluß der entgegengesetzten Polarität der anderen Last vorgesehen wird, wobei der Serienpfad eine unilateral leitende Einrichtung enthält, durch die bei geöffneter schaltbarer Einrichtung die zwei Lasten in Serie an der Gleichstromquelle über die unilateral leitende Einrichtung liegen, und wobei die beiden Lasten bei leitenden schaltbaren Einrichtungen parallel an der Gleichstromquelle liegen und die schaltbaren Einrichtungen die genannte unilateral leitende Einrichtung über die Gleichspannungsquelle verbinden, und sie in Sperrichtung vorsoannen, wodurch der Serienpfad unterbrochen wird.

Wo die zwei Gleichstromquellen so angeordnet sind, daß sie entweder in Serie oder parallel mit einer Last verbunden sind, wie oben beschrieben, und ein Generator zur Aufladung dieser Gleichspannungsquelle vorgesehen ist, ist der Generator vorzugsweise an entgegengesetzten Enden des Serienpfades verbunden und eine schaltbare Einrichtung ist zwischen einem Ende des Serienpfades und einem Anschl". > des Generators eingeschaltet, wobei die letztgenannte schaltba^e Einrichtung so angeordnet ist, daß sie nicht leitet, wenn die schaltbare Einrichtung im Serienkreis leitend ist und umgekehrt, um zu vermeiden, daß der genannte Serienpfad den Generator kurzschließt, wenn die schaltbare Einrichtung im Serienkreis geschlossen ist, um die genanntenGleichstromquellenin Serie zu verbinden.

In einem anderen Ausführungsbeisoiel gemäß der Erfindung, in dem zwei Gleichstromquellen so angeordnet sind, daß sie mit einer Last in Serie oder parallel verbunden werden, sind zwischen den Anschlüssen dieser Gleichstromquellen zwei parallele Pfade von gleicher Polarität vorgesehen, von denen jeder parallele Pfad einen Thyristor enthält, und ein Serienpfad

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ist vorgesehen zwischen einem Anschluß der einen Gleichstromquelle und einem Anschluß der anderen Quelle von entgegengesetzter Polarität, wobei der Serienkreis einen oder eine Anzahl von triggerbaren, unilateral leitenden Einrichtungen enthält, die getriggert den durch die genannte Last gezogenen Strom unterbrechen können.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei polaritätsempfindliche Lasten so angeordnet sind, daß sie in Serie oder parallel mit einer GIeichspannungsquelle verbunden werden können, sind zwei parallele Pfade zwischen Lastanschlüssen gleicher Polarität vorgesehen, die jeweils einen oder mehrere triggerbare unilateral leitende Einrichtungen enthalten, die den Laststrom unterbrechen können, und ein Serienpfad, der sich zwischen einem Anschluß der einen Last und dem Anschluß der entgegengesetzten Polarität der anderen Last erstreckt, wobei der Serienpfad eine triggerbare unilateral leitende Einrichtung enthält, wodurch die genannten Lasten durch Triggern der genannten Einrichtung im Serienpfad vom ausgeschalteten Zustand in Serie geschaltet werden können, wodurch die Lasten von paralleler Arbeitsweise zu Serien-Arbeitsweise durch Triggern der Einrichtung oder der Einrichtungen in den Parallelpfaden geschaltet werden können und wodurch die Lasten von paralleler Arbeitsweise durch Ausschalten der Einrichtung oder der Einrichtungen in den Parallelpfaden von paralleler Arbeitsweise ausgeschaltet werden können.

Wo die genannten polaritätsempfindlichen Lasten die Anker von elektrischen Doppelanker-Maschinen sind, welche in Serie oder parallel an eine Gleichstromquelle geschaltet werden können, sind, vorzugsweise um übermäßige Motorströme zu vermeiden, Mittel vorgesehen, wodurch ein Widerstand in Serie zwischen die genannte Gleichstromquelle und die genannten Anker während des Startens eingefügt werden, wobei der Widerstand entfernt wird, wenn sich die Geschwindigkeit der Anker erhöht.

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Vorzugsweise enthalten die letztgenannten Mittel eine Kombination bestellend aus einer Reihe von durch triggerbare unilateral leitende Einrichtungen überbrückte Widerstände, welche in Serie mit einer triggerbaren unilateral leitenden Einrichtung zwischen einem Anschluß der genannten Gleichstromquelle und den Ankern liegt. Vorzugsweise ist eine Diode zwischen die Verbindung der letztgenannten Einrichtung und der genannten Kombination und dem Anschluß der genannten Gleichstromquelle von entgegengesetzter Polarität eingefügt.

In einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, in dem zwei polaritätsempfindliche Lasten in der Form zweier Anker einer mit zwei Ankern versehenen elektrischen Maschine vorgesehen ist, welche in Serie oder parallel mit einer Gleichstromquelle verbunden werden können, werden die genannten Anker in Serie geschaltet mit einem gemeinsamen Punkt zwischen den zwei Ankern, der mit jedem Pol der Gleichspannungsquelle über triggerbare unilateral leitende Einrichtungen verbunden ist, und wobei die freien Anschlüsse der zwei Anker mit jedem Pol der Gleichspannungsquelle über eine triggerbare unilateral leitende Einrichtung verbunden sand, wobei alle diese Einrichtungen in den Serienpfaden in der gleichen Richtung gepolt sind, welche gebildet werden durch Paare von Einrichtungen an der Gleichstromquelle und durch zur Umkehrung des Stroms in einer Feldwicklung vorgesehene Mittel, welche einem Anker zugeordnet sind, bezüglich des Stromes in der dem anderen der beiden Anker zugeordneten Feldwicklung.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, in welchem zwei polaritätsempfindliche Lasten in Serie oder parallel mit einer Gleichstromquelle verbunden werden sollen, sind zwei Schleifen mit der Gleichstromquelle verbunden, von denen jede, drei triggerbare unilateral leitende Einrichtungen in Serie enthält, wobei ein Anschluß der einen Last zwischen der ersten und zweiten Einrichtung in einer Schleife verbunden ist und der andere Anschluß der gleichen Last zwischen der ersten und

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der zwexten Einrichtung in der anderen Schleife verbunden ist, wobei ein Anschluß der anderen Last zwischen der zweiten und dritten Einrichtung in der einen Schleife verbunden ist und der andere Anschluß der anderen Last zwischen der zweiten und dritten Einrichtung in der anderen Schleife verbunden ist und ein Anschluß der ersten Last über einen Serienpfad enthaltend eine triggerbare unilateral leitende Einrichtung mit dem entgegengesetzten Anschluß der anderen Last verbunden ist und der andere Anschluß der ersten Last über einen Serienkreis enthaltend eine triggerbare unilateral leitende Einrichtung mit dem übrigbleibenden Anschluß der anderen Last verbunden ist.

In einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, in dem zwei Gleichstromquellen in Serie oder parallel an einer Last liegen können, ist ein Anschluß einer Quelle mit dem entgegengesetzten Anschluß der anderen Quelle über einen Serienpfad enthaltend eine triggerbare unilateral leitende Einrichtung verbunden, wobei zwei Paare von unilateral leitenden Einrichtungen mit jeder Gleichstromquelle verbunden sind, wobei ein Anschluß der Last sowohl mit einem Punkt zwischen den beiden Einrichtungen eines mit einer Quelle verbundenen Paares verbunden ist als auch mit einem Punkt zwischen den beiden Einrichtungen eines mit der anderen Quelle verbundenen Paares, und wobei der andere Anschluß der Last sowohl mit einem Punkt zwischen den beiden Einrichtungen des anderen mit einer Quelle verbundenen Paares als auch mit einem Punkt zwischen den beiden Einrichtungen des anderen mit der anderen Quelle verbundenen Paares verbunden ist.

In jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele können Mittel zur Unterbrechung des Stroms von der Quelle oder den Quellen zur Last oder den Lasten vorgesehen sein, wodurch der Hauptstrom zu dieser Last bzw. diesen Lasten gesteuert wird.

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Im letzterwähnten Fall, im unmittelbar zuvor beschriebenen Ausführungsbeisoiel der Erfindung ist der einen inschlu^ der einen "Quelle mit dem entgegengesetzten Anschluß der anderen Quelle verbindende Serienofad ausgelassen und jedes Paar triggerbarer unilateral leitender Einrichtungen, welches mit einer Quelle verbunden ist, ist in Serie mit einem Paar triggerbarer unilateral leitender Einrichtungen verbunden, welche mit der anderen Quelle durch ein weiteres Paar unilateral leitender Einrichtung verbunden ist, wobei der gemeinsame ^unkt zwischen den zwei Einrichtungen eines weiteren Paares mit dem gemeinsamen Punkt zwischen den zwei Einrichtungen des anderen weiteren Paares verbunden ist durch die Serienkombination einer Induktanz und einer Kapazitanz.

In einer weiteren Ausgestaltung wird eins der weiteren Paare von Einrichtungen durch einen Diodengleichrichter überbrückt und eins der mit den Quellen verbundenen Paaren von Einrichtungen, welches am weitesten von dem entsprechenden weiteren Paar von Einrichtungen entfernt ist, ist durch einen Diodengleichrichter überbrückt, wobei alle Diodengleichrichter entgegengesetzt zu der Einrichtung oder dem Paar von Einrichtungen gepolt ist, mit denen er verbunden ist.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeisoiel der Erfindung mit zwei mit einer Gleichstromquelle verbundenen Schleifen ist vorzugsweise eine weitere unilateral leitende Einrichtung in ,jeder Schleife benachbart einem Anschluß der Quellen verbunden und die Serien-Kombination einer Kapazität und einer Induktanz ist mit einem Punkt zwischen einer zusätzlichen Einrichtung und der nächsten Einrichtung innerhalb der Schleife und einem Punkt zwischen der anderen zusätzlichen Einrichtung und der nächsten Einrichtung in seiner Schleife verbunden, wobei Mittel zum gleichzeitigen Ein- und Ausschalten der zusätzlichen Einrichtungen vorgesehen sind, um den Mittelwert des von

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den Quellen zu den I/asten gelieferten Stromes zu steuern.

In einer weiteren Ausgestaltung ist mit der Serien-Kombination .jeder zus :1t ζ liehen Einrichtung und der nächsten Einricatung in jeder Schleife und mit .jeder anderen Einrichtung in jeder Schleife ein Dioden-Gleichrichter verbunden, von denen jeder entgegengesetzt zu den Einrichtungen oder zu der Einrichtung gepolt ist, welche er überbrückt.

In allen Fallen ist die Last vorzugsweise der Anker einer elektrischen Maschine, jede Gleichstromquelle eine Batterie und jede triggerbare unilateral leitende Einrichtung ein Thyristor.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. 3 bis 27 näher erläutert. Es zeigen:

Figur ό eine Steuereinrichtung zur Verbindung zweier Batterien inSerie oder parallel mit einer Motorwicklung,

Figur 4 eine Steuereinrichtung zum Verbinden zweier Motorwicklungen in Serie oder parallel mit einer Batterie,

Figur 5 eine Einrichtung zum Verbinden von mehr als zwei Batterien in Serie oder parallel mit einer Motorwicklung,

Figur 6 eine Einrichtung wie in Fig. 3» mit Mitteln zum Wiederaufladen der beiden Batterien,

Figur 7 eine weitere Anordnung zum Verbinden zweier Batterien in Serie oder parallel mit einer Motorwicklung,

Figur S eine Viertetabelle für die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 7)

Figur 9 eine Einrichtung ähnlich wie in Fig. 7» jedoch mit Mitteln zum Umkehren der Polarität der Verbindungen zur Motorwicklung,

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Figur 10 eine v/eitere Anordnung zum Verbinden zweier Motorwicklungen in Serie oder parallel mit einer Batterie,

Figur 11 eine Wertetabelle, die sich auf die arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 10 bezieht,

Figur 12 eine Einrichtung ähnlich wie die nach Fig. 10, Jedoch mit Mitteln zum Einschalten eines Widerstandes in den Strompfad zu den zwei Ankerwicklungen zur Begrenzung des Ankerstromes während des Startens,

Figur 13 eine Einrichtung zum Verbinden zweier Anker in Serie oder parallel über eine Last mit Mitteln zum Andern der Drehrichtung desAAnkers,

Figur 14- eine Wertetabelle für die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 13,

Figur 15 eine andere Einrichtung zum Verbinden zweier Motoranker in Serie oder parallel mit einer Batterie,

Figur 16 eine Wertetabelle für Fig. 15,
Figur 1? ein Verbindungsdiagramm für Fig. 15,

Figur 18 eine andere Einrichtung zum Verbinden zweier Batterien in Serie oder parallel mit einem Motoranker,

Figur 19 eine Wertetabelle für die Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 18,

Figur 20 ein Verbindungsdiagramm für Fig. 18,

Figur 21 eine erläuternde Darstellung für den Fall einer veränderbaren Geschwindigkeitssteuerung,

Figur 22 eine Anordnung zum Verbinden zweier Motoranker in Serie oder parallel über eine Batterie mit einer Geschwindigkeitssteuerung, Vielehe unabhängig von der Serien- oder Parallelverbindung der Anker ist,

Figur 23 eine Einrichtung zum Verbinden zweier Batterien in Serie oder Oarallel mit einem Motoranker und einer von der Serien- oder Parallelverbindung unabhängigen Geschwindigkeitssteuerung,

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Figur 24· eine Abänderung der Anordnung nach Fig. 22,

Figur 25 eine Wertetabelle für die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 24-,

Figur 26 eine Abänderung der Anordnung nach Fig. 23 und

Figur 27 eine Wertetabelle für die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 26.

In Fig. j, in der für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in der bekannten Anordnung nach Fig. 1 gewählt sind, wird der Anker M eines elektrischen Motors von zwei Batterien B1 und B2 parallel oder in Serie mit Leistung versorgt. Zwischen den Anschlüssen T1 und T4- ist der Schalter S3 erhalten geblieben, die Schalter S1 und S2 nach J¹Ig. Λ sind jedoch durch zwei einfache Dioden-Gleichrichter D1 und D2 ersetzt.

Wenn, wie gezeigt, der Schalter S3 geschlossen ist, liegen die Batterien B1 und B2 in Serie, während die parallelen Pfade zwischen den Anschlüssen T1 und T2 und zwischen den Anschlüssen T3 und T4- unterbrochen ist, da die Dioden D1 und D2 wegen der Verbindung zwischen den Anschlüssen T1 und T4- über den geschlossenen Schalter S3

in Sperrichtung vorgespannt sind, weil die Diode D1 an der Batterie B2 und die Diode D2 an der Batterie B1 liegt. Wird der Schalter S3 geöffnet, leiten die Dioden D1 und D2 und verbinden die Anschlüsse T1 und T2 und die Anschlüsse Tp und T4- miteinander und schalten so die Batterien B1 und B2 parallel.

In Fig. 4-, in der gleiche Teile wie in der Anordnung nach Fig.2 gleiche Bezugszeichen haben, sind zwei Motoranker M1 und M2 so angeordnet, daß sie von einer Batterie B Leistung erhalten und eine Geschwindigkeitssteuerung durch Verbinden der Anker M1 und M2 entweder in Serie oder parallel erreicht wird. In diesem Fall bleiben die Schalter S1 und S2 nach Fig. 2 erhalten,

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während der Schalter S3 der Fig. 2 durch einen einfachen Dioden-Gleichrichter D3 ersetzt ist. Bei offenen Schaltern S1 und S2 liegen, wie gezeigt, die Anker Mi und M2 in Serie über die Diode D3. Wenn die Schalter S1 und S2 zusammengeschlossen sind, verbinden diese die Anker M1 und M2 parallel und stellen gleichzeitig einen Pfad zur Verbindung der Batterie B über die Diode D3 her, so daß diese in Sperrichtung vorgespannt wird und eine Leitung über den Serienpfad verhindert wird.

Die Anordnung nach Fig. 5 ist im wesentlichen der in Pig.3 gezeigten ähnlich mit Ausnahme, daß weitere Batterien B3 und B4 vorgesehen sind. Zwischen gleichen Anschlüssen der Batterien B1 und B3 sind zwei weitere Dioden D3 und D4- vorgesehen, während zwischen gleichen Anschlüssen der Batterien B3 und B4· zwei weitere Dioden D5 und D6 vorgesehen sind. Ein Serienpfad zwischen dem positiven Anschluß der Batterie B3 und dem negativen Anschluß der Batterie B1 ist über einen Schalter S4-vorgesehen, während ein Serienpfad zwischen dem positiven Anschluß der Batterie B4 und dem negativen Anschluß der Batterie B3 über einen Schalter S5 vorgesehen ist. Wie sich aus der schon gegebenen Beschreibung der Anordnung nach Fig. 3 ergibt, sind alle Batterien B1 bis B4 in Serie verbunden, wenn alle Schalter S3 bis S5 geschlossen sind, da die Dioden D1 bis D6 über die durch die Schalter S3 bis S5 leitend gemachten Pfade in Sperrichtung vorgespannt sind und daher sperren.

Auf analoge Art kann die in Verbindung mit Fig. 4- beschriebene Einrichtung auf mehr als zwei Lasten erweitert werden, welche in Serie oder parallel verbunden werden können.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 J.st ein Generator G als Aufladungsquelle für die Batterien B1 und B2 mit einer Anordnung verbunden, die im übrigen der in Fig. 3 gezeigten Anordnung ähnlich ist und die gleiche Bezugszeichen für gleiche

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Teile hat. Wie zu sehen ist, 'ist ein Anschluß des Generators G direkt mit dem Anschluß T4 verbunden, während der andere Anschluß des Generators G mit dem Anschluß T1 über einen Schalter S4 verbunden ist. Der Schalter S4- ist mit dem Schaltex· S3 gekuppelt, so daß bei geschlossenem Schalter S3 der Schalter Stoffen ist und umgekehrt. Der Schalter S4 ist vorgesehen, um zu vermeiden, daß der Schalter S3 den Generator G kurzschließt, wenn der Schalter S3 geschlossen ist, um die Batterien B1 und B2 in Serie mit dem Anker M zu verbinden. Die Arbeitsweise des Kreises nach Fig. 6 , was die Verbindung der Batterien B1 und B2 in Serie oder parallel mit dem Anker M betrifft, entspricht sonst der in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen.

In der Anordnung nach Fig. 7» die für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie die Anordnung nach Fig. 3 aufweist, sind zwei Batterien BI und B2 angeordnet, die in Serie oder parallel zum Anker M eines elektrischen Motors geschaltet werden sollen. Die Dioden D1 und D2 der Anordnung nach Fig. 3 sind durch zwei Thyristoren S1 und S2 ersetzt, während der Schalter S3 durch einen Satz von Thyristoren S3 ersetzt ist, der den Ankerstrom unterbrechen kann. Der Gebrauch eines Satzes von Thyristoren zur Unterbrechung eines relativ hohen Stromes ist an sich bekannt .

In Fig. 8 ist eine Wertetabelle für die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 7 gezeigt. In dieser und in den folgenden Wertetabellen bedeutet eine "1" den leitenden Zustand, eine "0" den nichtleitenden Zustand, während ein Schrägbalken in der rechten oberen Ecke (wie gezeigt) eines Abschnittes der Wertetabelle einen Anfangsvorgang anzeigt. Daraus ist ersichtlich, daß zum Schalten des "Aus"-Zustandes zu einer parallelen Verbindung der Batterien B1 und B2 die Thyristoren S1 und S2 getriggert werden, worauf der Thyristor S3 in Sperrichtung vorgespannt wird, so daß die gleiche Wirkung erzielt wird, als ob der Schalter S3 nach Fig. 3 offen wäre.

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Um von der parallelen Arbeitsweise zur Serienarbeitsweise umzuschalten, wird der Satz von Thyristoren S3 eingeschaltet (entspricht dem geschlossenen Schalter S3 in Fig. 3), welcher die Batterien B1 und B2 in Serie verbindet und die Thyristoren S1 und S2 durch die Batterien B1 bzw. B2 in Sperrichtung vorspannt, so daß die Thyristoren S1 und S2 ausgeschaltet werden.

Um von der Arbeitsweise in Serie auszuschalten, wird der Satz Thyristoren S3 ausgeschaltet, wobei die Thyristoren S1 und S2 nichtleitend bleiben. Um von der parallelen Arbeitsweise auszuschalten, wird der Satz von Thyristoren S3» der für parallele Arbeitsweise nichtleitend ist, eingeschaltet. Dies spannt die Thyristoren S-I und S2 in Sperrichtung vor und schaltet sie aus. Alternativ kann zum Ausschalten aus der parallelen Arbeitsweise der Satz von Thyristoren S3 zuerst eingeschaltet werden, so daß zur Serienarbeit übergegangen wird und die Thyristoren S1 und S2 in Sperrichtung vorgespannt werden und diese ausschalten, und daß nachfolgend der Thyristor S3 ausgeschaltet wird, wobei die Thyristoren S1 und S2 nichtleitend bleiben.

Obgleich die Wertetabelle für S3 so dargestellt ist, als ob ein einfacher Ein/Aus-Schalter vorhanden wäre, tritt in der Praxis bei Benutzung eines Satzes von Thyristoren oft ein Übergangszustand ein, bei welchem der Schalter für eine Periode eingeschaltet ist, die durch die Kommutierungskomponenten bestimmt ist, wonach er ausschaltet·

In Fig. 9 ist eine Anordnung ähnlich wie in Fig. 7 gezeigt, sie weist jedoch zusätzlich einen aus Thyristoren S4, S5, S6 und S7 gebildeten Brückenkreis zur Versorgung des Motorankers M auf. Wenn die Thyristoren S4 und S5 zusammen eingeschaltet werden, fließt Strom in einer Richtung zum Anker M, während beim gemeinsamen Einschalten der Thyristoren S6 und S7 der Strom in der anderen Richtung durch den Anker M fließt.

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In der Anordnung nach Fig. 10, in der für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 4 benutzt sind, sind zwei Motoranker M1 und M2 erforderlich, die in Serie oder parallel mit der Batterie B verbunden werden. Die Schalter S1 und S2 der Fig.4-sind durch Sätze von Thyristoren S1 bzw. S2 ersetzt, die den Ankerstrom unterbrechen können. Die Diode Dp der Fig. 4- ist ersetzt durch einen Thyristor S3. Die Arbeitsweise des Kreises nach Fig. 3 ist in der Wertetabelle gemäß Fig. 11 dargestellt. Um vom Aus-Zustand zur Serienarbeitsweise zu schalten, wird der Thyristor S3 getriggert, wodurch die Anker Mi und M2 in Serie geschaltet und die Sätze von Thyristoren S1 und S2 in Sperrichtung vorgespannt werden. Um von der Serienarbeitsweise zur Parallelarbeit zu schalten, werden die Sätze von Thyristoren S1 und S2 eingeschaltet, wodurch die Anker M1 und M2 parallel verbunden werden und der Thyristor S3 mit der Batterie B verbundeiv, so daß dieser Thyristor in Sperrichtung gepolt ist. Um von der Parallelarbeit auszuschalten, werden die Sätze von Thyristoren S1 und S2 ausgeschaltet, wobei der Thyristor S3 im nichtleitenden Zustand bleibt. Um von der Serienarbeitsweise auszuschalten, werden die Sätze von Thyristoren S1 und S2 zuerst eingeschaltet, um von der Serienarbeitsweise zur Parallelarbeit überzugehen und danach werden die Sätze von Thyristoren S1 und S2 ausgeschaltet, so als wenn der von der Parallelarbeit ausgeschaltet würde.

In vielen Antriebssystemen sind Mittel zum Vergrößern des Feldes eines elektrischen Motors vorgesehen, um den Motorstrom auf Null und damit die Geschwindigkeit zu reduzieren. Es wird bemerkt, daß mit einer Anordnung, wie sie in den Fig. 7, 9 oder 10 gezeigt ist, ein solcher Vorgang ein automatisches Ausschalten der Thyristoren verursacht, gleich ob sie für Serienarbeitsweise oder Parallelarbeit geschaltet sind. In manchen Fällen ist jedoch die Verzögerung, die dem Ausschalten durch Stärkung des Motorfeldes eigentümlich ist, nicht akzeptabel und daher ist es wünschenswert, Kreise mit "verstärkter Kommutierung" zu verwenden, wie weiter unten beschrieben werden wird.

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Um beim Starten übermäßig hohe Motorströme zu vermeiden, ist es üblich, in den Ankerkreis etwas Widerstand einzuschalten, der bei anwachsender Geschwindigkeit für volle Leistung ausgeschaltet wird. Die in Fig. 12 gezeigte Anordnung ist im wesentlichen der in Fig. 10 gezeigten ähnlich, in der gleiche .Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet werden, sie weist jedoch zusätzlich einen wählbaren Ankerwiderstand auf. Dazu ist eine Diode D in Reihe mit einem Thyristor S4 an die Batterie B geschaltet. Zwischen der Verbindung der Diode D und des Thyristors S4 sind drei Widerstände R1, R2 und R3 in Reihe verbunden, wobei die Reihe R1 bis R3 durch einen Thyristor S5 überbrückt ist. Der Widerstand R2 ist durch einen Thyristor S6, der Widerstand R3 ist durch einen Thyristor S7 überbrückt. Der Startvorgang der in Fig. 12 gezeigten Anordnung läuft wie folgt ab:

Die Thyristoren S3 und S4- werden eingeschaltet, so daß beide Anker in Reihe mit den Widerständen R1 bis R3 an der Batterie B liegen. Die Thyristoren S7, S6 und S5 werden in dieser Reihenfolge eingeschaltet, wenn der Motor beschleunigt. Dies läßt die Anker in Serie bei maximaler Leistung arbeiten. Der Startvorgang für Parallelarbeit ist folgender:

Die Thyristoren S1, S2 und S4- werden eingeschaltet, wodurch die Anker parallel und diese in Serie mit der parallelen Kombination mit den Widerständen R1 bis R3 an die Batterie B geschaltet werden. Wiederum werden die Thyristoren S7, S6 und S5 in dieser Reihenfolge eingeschaltet, in Zeitabständen wie der Motor beschleunigt. Zum Ausschalten wird das Motorfeld verstärkt, wobei alle Thyristoren ausschalten. Das Motorfeld kann dann umgekehrt werden, wobei beide Anker in Reihe mit den Widerständen R1, R2 und R3 über D und den Thyristor S3 in Serie geschaltet werden, wobei der Thyristor S3 eingeschaltet wird, um eine Widerstandsbremsung zu ermöglichen. Die Diode D wirkt als Schutzeinrichtung und kann in manchen Fällen weggelassen werden. Sie

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sollte jedoch in der Schaltung verbleiben, wenn Widerstandsbremsung benutzt wird.

In Fig. 13 ist eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, durch die zwei Anker in Serie oder parallel verbunden werden können, wodurch eine Auswahl zwischen den Schaltzuständen "Serie vorwärts", "Serie rückwärts", "parallel vorwärts" und "parallel rückwärts" möglich ist. Die Motoranker sind mit Mi und M2 bezeichnet, während die Feldwicklung für den Anker M1 mit F1 und die Feldwicklung für den Anker M2 mit F2 bezeichnet ist. Die Anschlüsse der Anker Mi und M2 sind mit jedem Anschluß der Batterie B durch ein Netzwerk von Thyristoren S-I bis S6 verbunden. Die Anker M1 und M2 sind in Serie verbunden, wobei die Thyristoren S3 und S4 den gemeinsamen Punkt zwischen den zwei Ankern M1 und M2 mit den entgegengesetzten Anschlüssen der Batterie verbinden. Der Strom durch die Feldwicklung F1 und F2 ist durch die Pfeile IF-I bzw. IF2 angedeutet. Zur Erreichung des Zustandes "Serie vorwärts" werden die Thyristoren S1 und S6 eingeschaltet, wodurch die Thyristoren S2 bis S5 in Sperrichtung vorgespannt werden, während die Richtungen der Feldströme IF-I und IF2 in der gleichen Richtung aufrechterhalten werden. Für den Zustand "Serie rückwärts" werden die Thyristoren S2 und S 5 eingeschaltet, wodurch die Thyristoren Si, S3, S4 und S6 in Sperrrichtung vorgespannt werden. Die Richtung der Feldströme IF1 und IF2 sind wieder die gleichen. Für den Betrieb "parallel vorwärts" werden die Thyristoren S2, S3 und S6 eingeschaltet, wodurch die Thyristoren S1, S4- und S5 in Sperrichtung vorgespannt werden. In diesem Fall ist die Richtung einer der Feldströme IF1 umgekehrt. Für den Betrieb "parallel rückwärts" werden die Thyristoren S1, S4· und S5 eingeschaltet, wodurch die Thyristoren S2, S3 und S6 in Sperrichtung vorgespannt werden, während gleichzeitig der Feldstrom IF-I in bezug auf den Feldstrom IF2 umgekehrt wird.

Eine Wertetabelle für die oben beschriebene Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 13 ist in Fig. 14- gezeigt. In vielen Fäl-

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len, in denen zwei Anker vorgesehen sind, haben diese eine gemeinsame Feldanordnung und es ist nicht möglich, einen Feldstrom in bezug auf den anderen umzukehren. Die in Verbindung mit Fig. 15 beschriebene Einrichtung überwindet diese Schwierigkeiten, da sie nicht von der Umkehr eines Feldstroms abhängt.

In der Anordnung nach Fig. 15 sind wiederum zwei Motoranker mit M1 und M2 bezeichnet. Die Anschlüsse des Ankers M1 ist mit dem positiven Pol der Batterie B über Thyristoren S1 und

52 verbunden. Die Wicklungen des Ankers M1 sind auch mit den entgegengesetzten Anschlüssen des Ankers M2 über Thyristoren

53 und S4 und mit gleichen Anschlüssen des Ankers M2 über Thyristoren S5 und S6 verbunden. Die Anschlüsse des Ankers M2 sind auch mit dem negativen Pol der Batterie B über Thyristoren S7 und S8 verbunden. Die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 14 wird anhand der Wertetabelle in Fig. 16 und der Verbindungsdiagramme in Fig. 17 erläutert. Für den Zustand "Serie vorwärts" werden die Thyristoren S1, S4 und S8 eingeschaltet (Diagramm 1). Für den Betrieb "Serie rückwärts" werden die Thyristoren S2, S3 und S7 eingeschaltet (Diagramm 2). Für den Betrieb "parallel vorwärts" werden die Thyristoren S1, S5» S6 und S8 eingeschaltet (Diagramm 3). Für den Betrieb "parallel rückwärts" werden die Thyristoren S2, S5, S6 und S7 eingeschaltet (Diagramm 4·). Bei diesem Kreis tritt der Übergang von niedriger zu hoher Geschwindigkeit (d.h. Serie nach parallel) auf, wenn die Thyristoren S5 und S6 eingeschaltet werden und jeder der Thyristoren S3 und S4, die vorher eingeschaltet waren, in Sperrichtung vorgespannt werden. Ein erneutes Anwachsen des Feldstromes führt zum Zustand "Aus" wie auch die Anordnung eingestellt ist.

In der Anordnung nach Fig. 18 sind zwei Batterien B1 und B2 parallel oder in Serie mit einem Motoranker verbunden, um ν Vorwärtsbetrieb oder Rückwärtsbetrieb vorzusehen. Die Batterien

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B1 und B2 sind in Serie verbunden, wenn der positive Anschluß T1 der Batterie B1 mit dem negativen Anschluß T2 der Batterie B2 über einen Thyristor S9 verbunden ist. Mit der Batterie B2 sind zwei Paare von Thyristoren S1 und S3 und S2 und S4- verbunden. Auf ähnliche V/eise sind mit der Batterie B1 zwei Paare von Thyristoren S 5 und S7 und S6 und S8 verbunden. Ein Anschluß des Motorankers M ist mit Punkten P1 und P2 verbunden, die zwischen den Thyristoren S1 und S3 bzw. zwischen den Thyristoren S 5 und 37 liegen. Der andere Anschluß des Ankers M ist mit Punkten P3 und P4 verbunden, die zwischen den Thyristoren S2 und S4 bzw. den Thyristoren S6 und S8 liegen.

Die Arbeitsweise des Kreises für "parallel vorwärts",'parallel rückwärts", "Serie vorwärts" und "Serie rückwärts" ist in der Wertetabelle der Fig. 20 verdeutlicht, während die verschiedenen Verbindungen im Verbindungsdiagramm der Fig. 19 dargestellt sind.

Für "parallel vorwärts" sind die Thyristoren §1, S4, S5 und S8 eingeschaltet, welche die beiden Batterien parallel in einem Sinn an den Motor M schalten, während gleichzeitig die übrigen Thyristoren in Sperrichtung vorgespannt werden (Diagramm 5)·

Für den Betrieb "parallel rückwärts" werden die Thyristoren S2, S3, S6 und S7 eingeschaltet, wodurch die beiden Batterien B1 und B2 parallel mit dem Motor M im anderen Sinn verbunden werden, während gleichzeitig die übrigen Thyristoren in Sperrichtung vorgespannt werden (Diagramm 6).

Für den Betrieb "Serie vorwärts" werden die Thyristoren Si, S8 und S9 eingeschaltet, welche die beiden Batterien in Serie an den Motor M in einem Sinn anschalten, während die übrigen Thyristoren in Sperrichtung vorgespannt werden (Diagramm 7) ·

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Für den Betrieb "Serie rückwärts" werden die Thyristoren S2, S7 und S9 eingeschaltet, welche die Batterien in Serie mit dem Motor M im entgegengesetzten Sinn verbinden, während gleichzeitig die übrigen Thyristoren in Sperrichtung vorgespannt werden (Diagramm 8).

Bei den Anordnungen, die in Verbindung mit den iig. 15 und 18 beschrieben wurden, ist Vorsorge für die Umkehrung der

dem

Verbindung mit/Motoranker getroffen und die Änderung der Verbindung von Serie nach parallel wirkt als Steuerung der Geschwindigkeit, mit der sich der Anker dreht. Es ist auch möglich, eine Stromsteuerung einzubauen, die zwischenzeitliche Änderungen der Geschwindigkeit vorsieht. Dies kann durch Unterbrechung des Ankerstromes mit hoher Frequenz erzielt werden, wie der Darstellung nach Fig. 21 zu entnehmen ist. Um diesen Effekt bei einer in Verbindung mit Fig. 15 beschriebenen Einrichtung zu erhalten, wo zwei Anker M1 und M2 in Serie oder parallel verbunden sind, in einem oder anderen Sinn mit einer Batterie, können Thyristoren S9 und S10 zusammen mit einer Induktanz L und einer Kapazitanz C hinzugefügt werden, wie in Fig. 22 gezeigt. Im übrigen haben der Fig. 15 gleiche Teile in Fig. 22 gleiche Bezugsζeichen. Wie zu sehen ist, ist der Thyristor S9 in Serie mit einem Thyristor S1 und ein Thyristor S1O in Serie mit einem Thyristor S2 verbunden. Die Induktanz L und die Kapazitanz 0 erstrecken sich in Serie von einem gemeinsamen Punkt zwischen den Thyristoren S1 und S9 und einem gemeinsamen Punkt zwischen den Thyristoren S2 und S10.

Die Arbeitsweise des Kreises nach Fig. 22 ist im wesentlichen dem nach Fig. 14 gleich, insoweit es die Auswahl der Zustände "Serie vorwärts", "Serie rückwärts", "parallel vorwärts", "parallel rückwärts" betrifft. Zusätzlich können die Thyristoren S9 und S10 zusammen ein- und ausgeschaltet werden in der Art, wie in Fig. 21 dargestellt, um den Mittelwert des durch die Anker Ml und M2 fließenden Stromes sei es in Serie oder parallel zu steuern und so eine veränderbare Geschwindigkeitssteuerung vorzusehen.

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In Fig. 23 ist eine Anordnung zum Verbinden zweier Batterien B1 und B2 in Serie oder parallel mit einem Motoranker M gezeigt, welche der in Fig. 18 gezeigten ähnlich ist, die jedoch zusätzlich Mittel zur Steuerung des mittleren Ankerstroms von den Batterien B1 und B2 aufweist. Gleiche Bezugszeichen sind für gleiche Teile wie in Fig. 18 benutzt. Wie zu sehen ist, ist der Thyristor S9 der Fig. 18 ausgelassen und das Paar Thyristoren S1 und S3 ist in Serie mit dem Paar von Thyristoren S5 und S7 über ein weiteres Paar von Thyristoren S9 und S10 verbunden, während das Paar von Thyristoren S2 und S4- in Serie mit dem Paar von Thyristoren S6 und S8 durch ein weiteres Paar von Thyristoren S11 und S12 verbunden ist. Der gemeinsame Punkt zwischen den Thyristoren S9 und S10 ist mit dem gemeinsamen Punkt zwischen den Thyristoren S11 und S12 durch die Serien— schaltung einer Induktanz L und Kapazitanz 0 verbunden. Soweit es die Auswahl des Betriebes "parallel vorwärts", "parallel rückwärts", "Serie vorwärts" und "Serie rückwärts" betrifft, arbeitet der Kreis wie schon in Verbindung mit Fig. 18 beschrieben. Zusätzlich werden jedoch die Thyristoren S9 bis S12 ein- und ausgeschaltet, wie in Fig. 21 dargestellt, um den mittleren von den Batterien B1 und B2 gelieferten Strom zu variieren, wie auch immer ihr Zustand und Sinn der Verbindung mit dem Anker M ist, und so die Drehgeschwindigkeit des Ankers zu variieren.

Die in Fig. 24 gezeigte Anordnung ist im wesentlichen dem in Fig. 22 gezeigten Kreis ähnlich und gleiche Bezugszeichen sind für gleiche Teile verwendet, jedoch sind Dioden D1 bis D6 zugefügt. Die Diode D1 ist an die Thyristoren S1O und S2 geschaltet, die Diode D2 an den Thyristor S6, die Diode D3 an den Thyristor S8, die Diode D4· an die Thyristoren S9 und S1, die Diode D5 ist an den Thyristor S5 und die Diode D6 an den Thyristor S7 geschaltet. Die Zufügung der Dioden D1 bis D6 ermöglicht eine Änderung der Verbindungen Bach "parallel vorwärts" von "Serie vorwärts" und auch nach "parallel rückwärts" von "Serie rückwärts". Die Wertetabelle nach Fig. 25 erläutert die Arbeits-

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weise des Kreises. In dieser und der folgenden ^wertetabelle zeigt die Anwesenheit eines Schrägbalkens in der rechten oberen Ecke einer Abteilung der Tafel einen Übergangszustand am Anfang an, während ein Schrägbalken an der linken oberen Ecke eines Abschnitts einen Kommutationsübergang anzeigt.

Beim Einschalten der Betriebsart "Serie vorwärts" von "Aus" werden die Thyristoren S1, S3, S8 und S9 eingeschaltet. Zum Umschalten in den Zustand "parallel vorwärts" von "Reihe vorwärts" werden die Thyristoren S5 und S6 eingeschaltet, wobei die Thyristoren "S1, S3 und S8 eingeschaltet bleiben, der Thyristor S9 jedoch in Sperrichtung vorgespannt wird. Um von Betriebsweise "parallel vorwärts" auszuschalten, wird der Thyristor S2 eingeschaltet, worauf die Thyristoren S1, S5, S6 und S8 in Sperrichtung vorgespannt werden. Zur Auswahl der Betriebsweise "Serie rückwärts" ausgehend vom Zustand "Aus" werden die Thyristoren S1, S4, S7 und S10 eingeschaltet. Beim Übergang von der Betriebsweise "Serie rückwärts" nach "parallel rückwärts" werden die Thyristoren S5 und S6 eingeschaltet, wobei die Thyristoren S2, S3 und S7 leitend bleiben, der Thyristor S1O jedoch in Sperrichtung vorgespannt wird. Zum Ausschalten von der Betriebsweise "parallel rückwärts" wird der Thyristor S1 eingeschaltet, wodurch die Thyristoren S2, S4, S5i S6 und S? in Sperrichtung vorgespannt werden.

Die Anordnung nach Fig. 26 ist im wesentlichen eine Modifikation der in Fig. 23 gezeigten Anordnung, um die Auswahl der Betriebsweise "Serie vorwärts" aus "parallel vorwärts" und "Serie rückwärts" von "parallel rückwärts" zu gestatten. Gleiche Teile wie in Fig. 23 sind in Fig. 26 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie ersichtlich, besteht die Modifikation in der Überbrückung der Thyristoren S1, S2, S7 und S8 durch Dioden-Gleichrichter D-I bzw. D2 bzw. D3 bzw. D4-. Zusätzlich ist eine Diode D5 vorgesehen, um die Serienschaltung der

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Thyristoren S9 und SiO zu überbrücken. Alle Dioden D1 bis D5 sind entgegengesetzt dem Thyristor bzw. im Fall der Diode D5 zu den Thyristoren gepolt, mit denen sie verbunden sind.

Fig. 27 ist eine Wertetabelle für die Arbeitsweise der Fig.26, aus der zu sehen ist, daß bei Wahl der Betriebsweise "parallel vorwärts" vom Zustand "Aus" die Thyristoren S1, S4, S5 und SO eingeschaltet werden müssen. Beim Übergang der Betriebsart "parallel vorwärts" zu "Serie vorwärts" werden die Thyristoren S9 und S11 eingeschaltet, was die Thyristoren S4 und S5 in Sperrichtung vorspannt, während die Thyristoren S1 und S8 im leitenden Zustand bleiben. Beim Ausschalten von "Serie vorwärts" wird der Thyristor S12 eingeschaltet, wodurch die Thyristoren S1, S8, S9 und SH in Sperrichtung vorgespannt werden. Beim Übergang vom Zustand "Aus" zu "parallel rückwärts" werden die Thyristoren S2, S3, S6 und S7 eingeschaltet. Beim Übergang von der Betriebsart "parallel rückwärts" zu "Serie rückwärts" werden die Thyristoren S10 und S12 eingeschaltet, was die Thyristoren S3 und S6 in Sperrichtung vorspannt, wobei die Thyristoren S2 und S7 leitend bleiben. Beim Ausschalten von "Serie rückwärts" wird der Thyristor S11 eingeschaltet, wodurch die Thyristoren S2, S7, SiO und S12 in Sperrichtung vorgespannt werden.

Die Dioden D1 bis D6 der Anordnung nach Fig. 24 und die Dioden D1 bis D5 der Anordnung nach Fig. 26 sind Schutzeinrichtungen, die Wechselspannungspfade vorsehen und es den Thyristoren, mit denen sie verbunden sind, erlauben, schnell auszuschalten, ohne daß Gefahr besteht, daß zerstörende Überspannungen aufgrund der in L und 0 fließenden induktiven Strome entstehen. Die Dioden erlauben es, die induktive Energie zur Batterie oder den Batterien zurückzuführen.

- Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Steuereinrichtung mit einem ersten und zweiten Paar von Anschlüssen und Mitteln zum Verbinden dieser Paare von Anschlüssen in Serie- oder Parallelgestalt, dadurch gekennzeichnet , daß diese Mittel eine_n

und . Kombination von auf eine Vorspannung ansprechenden/schalt-

mit änderbarer Leitfähigkeit

baren Einrichtungen (D1, D2, S3)/aufweisen, in welchen eine Änderung der Vorspannung für mindestens eine dieser Einrichtungen (D1, D2) in einem Pfad, dessen Leitfähigkeitszustand geändert werden soll, um den Serie/Parallel-Zustand der Verbindung zwischen diesen Paaren von Anschlüssen (T1, ü?3 und T2, T4·) zu ändern, bewirkt wird durch eine Änderung des Zustandes mindestens einer schaltbaren Einrichtung (S3), die sich auch in einem Pfad befindet, dessen Leitfähigkeitszustand geändert werden soll, um den Serie/Parallel-Zustand der Verbindung zwischen den genannten Paaren von Anschlüssen zu ändern.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede auf Vorspannung ansprechende Einrichtung mit änderbarer Leitfähigkeit und jede schaltbare Einrichtung eine triggerbare unilateral leitende Einrichtung wie ein Thyristor ist.

3· Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für zwei entweder in Serie oder parallel bezüglich einer Last (M) zu schaltende Gleichstrom-Energiequellen (B1, B2) zwei parallele Verbindungspfade zwischen Anschlüssen (Ti, T2 und T3» T4-) dieser Quellen, welche von gleicher Polarität sind, vorgesehen sind, daß jeder Pfad eine unilateral leitende"Einrichtung (D1,D2) und einen Serienpfad enthält, der sich zwischen einem Anschluß (T1) der einen Quelle (B1) der einen Polarität und

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einem Anschluß (T4·) der anderen Quelle (B2) der anderen Polarität erstreckt und der eine schaltbare Einrichtung (S3) aufweist, daß bei geöffneter schaltbarer Einrichtung (S3) die beiden Quellen (B1, B2) parallel über die unilateral leitenden Einrichtungen (D1, D2) verbunden sind, und daß bei leitender schaltbarer Einrichtung (S3) beide Quellen (B1, B2) in Serie geschaltet sind und daß Spannung von einer Quelle (Bi) an eine unilateral leitende Einrichtung (D2) zur Erzeugung einer Sperrspannung angelegt wird und daß die Spannung der anderen Quelle (B2) an die andere unilateral leitende Einrichtung (D1) zur Erzeugung einer Sperrspannung angelegt wird, wodurch beide unilateral leitende Einrichtungen (D1, D2) nichtleitend gehalten werden (Fig.
3)·
4-. Steuereinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Kette von Gleichstrom-Energiequellen vorgesehen ist (Fig. 4·).
5« Steuereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4·, dadurch gekennzeichnet , daß die Quellen (B1, B2) Batterien sind, die in Serie oder parallel geschaltet werden, um den Anker (M) eines elektrischen Motorssfür Antriebszwecke mit elektrischer Energie zu versorgen.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei polaritätsempfindliche Lasten (M1,M2) vorgesehen sind, die von einer Gleichstromquelle (B) entweder in Serie oder parallel versorgt werden, daß parallele Pfade zwischen den Anschlüssen (T1, T2 und T3, T4·) der Lasten (Ml, M2) in einer Vielzahl vorgesehen sind, daß jeder parallele Pfad eine schaltbare Einrichtung (S1, S2) in Gestalt von Mitteln enthält, durch die Leitung in einem Pfad unterbrochen werden kann, daß ein Serienpfad vorgesehen ist zwischen einem Anschluß (Ti) der einen Last (M-I) und dem Anschluß (T4-) entgegengesetzter Polarität der anderen Last (M2), daß dieser Serienpfad eine unilateral

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leitende Einrichtung (Dp) enthält, wodurch bei geöffneten schaltbaren Einrichtungen (S1, S2) die beiden Lasten (M1, M2) in Serie an die Gleichstromquelle (B) über die unilateral leitende Einrichtung (D3)^schaltet werden, daß bei leitenden schaltbaren Einrichtungen (S1, S2) die beiden Lasten (Mi, M2) parallel· an der Gleichstromquelle (B) liegen, und daß die schaltbaren Einrichtungen (S1, S2) die unilateral leitende Einrichtung mit der Gleichstromquelle (B) gleichstrommäßig verbinden, um diese in Sperrichtung vorzuspannen und damit den Serienpfad zu unterbrechen (Fig. 5)·
7« Steuereinrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet , daß ein Generator (G) zum Aufladen der Gleichstromquellen (B1, B2) vorgesehen ist, daß der Generator (G) mit entgegengesetzten Enden des Serienpfades (T1 bis T4·) verbunden ist, daß eine schaltbare Einrichtung (S4) zwischen dem einen Ende (Ti) des Serienpfades (T1 bis T4) und einem Anschluß des Generators (G) eingefügt ist, daß diese schaltbare Einrichtung (S4) so geschaltet ist, daß sie offen ist, wenn die schaltbare Einrichtung (S3) im Serienpfad (T1 bis T4) leitend ist und umgekehrt, um zu vermeiden, daß der Serienpfad (T1 bis T4) den Generator (G) kurzschließt, wenn die schaltbare Einrichtung (S3) im Serienpfad (T1 bis T4·) geschlossen ist, um die Gleichstromquellen (B1, B2) in Serie zu verbinden (Fig. 6).
8. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Gleichstromquellen (B1, B2) so geschaltet sind, daß sie an einer Last (M) in Serie oder parallel liegen, daß zwei parallele Pfade zwischen den Anschlüssen (ΊΜ, T2 und T3, T4) der Gleichstromquellen (B1,B2) gleicher Polarität vorhanden sind, daß jeder parallele Pfad einen Thyristor (S1, S2) aufweist, und daß ein Serienpfad zwischen einem Anschluß (Ti) der einen Gleichstromquelle (Bi) und einem Anschluß (T4) der anderen Quelle (B2) von entgegen-

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gesetzter Leitfähigkeit vorgesehen ist, daß der Serienpfad einen oder einen Satz von triggerbaren unilateral leitenden Einrichtungen (S3) aufweist, die, wenn getriggert, den durch die Last (M) gezogenen Strom unterbrechen können (Fig. 7)·
9- Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwei polaritatsempfindliche Lasten (M1, M2) so geschaltet sind, daß sie in Serie oder parallel an einer Gleichspannungsquelle (B) liegen, daß zwei parallele Pfade zwischen den Lastanschlüssen (T1, T2 und T3, T4-) von gleicher Polarität vorgesehen sind, daß die parallelen Pfade jeweils einen oder einen Satz von triggerbaren unilateral leitenden Einrichtungen (S1, S2) enthalten, welche den Laststrom unterbrechen können, daß ein Serienpfad zwischen einem Anschluß (Ti) der einen Last (Ml) und dem Anschluß (T4) von entgegengesetzter Polarität der anderen Last (M2) vorgesehen ist, daß der Serienpfad eine triggerbare unilateral leitende Einrichtung (S) enthält, wodurch die Lasten (Mi, M2) vom Zustand "Aus" durch Triggern der Einrichtung (S3) im Serienpfad in Serie geschaltet werden können, daß die Lasten (M1, M2) durch Triggern der Einrichtung oder der Einrichtungen (S1,S2) in den Parallelpfaden von Parallelarbeit zu Serienarbeitsweise umgeschaltet werden können, und daß die Lasten (M1, M2) durch Ausschalten der Einrichtung oder der Einrichtungen (S1, S2) in den Parallelpfaden von der Parallelarbeit ausgeschaltet werden können (Fig. 10).
10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9» dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß die polaritätsempfindlichen Lasten (M1, M2) der Anker einer mit einer Zwillingsankerwicklung versehenen elektrischen Maschine sind, die in Serie oder parallel an eine Gleichstromquelle (B) geschaltet wird, daß zur Vermeidung zu großer Motorströme Mittel (R1 bis R3, S 5 bis S7) vorgesehen sind, wodurch Widerstand in Serie zwischen die Gleich-

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stromquelle (B) und die Anker (Mi, M2) während des Startens eingeschaltet werden können, und daß der Widerstand bei zunehmender Geschwindigkeit der Anker entfernt werden kann (Fig. 12).
11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine Kombination bestehend aus einer Serie von Widerständen (R1 bis R3) aufweisen, die durch triggerbare unilateral leitende Einrichtungen (35 bis S7) überbrückt werden, und daß diese Kombination in Reihe mit einer triggerbaren unilateral Häfenden Einrichtung (S4) zwischen einem Anschluß der Gleichstromquelle (B) und den Ankern (W, M2) liegt.
12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß eine Diode (D) zwischen der Verbindung der letztgenannten Einrichtung (S4·) und der Kombination (R1 bis R3, S5 bis S7) und dem Anschluß der Gleichstromquelle (B) von entgegengesetztem Pol liegt.

13· Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwei polaritätsempfindliche Lasten (M1, M2) in Gestalt zweier Anker einer mit einer Zwillingsankerwicklung versehenen elektrischen Maschine vorgesehen sind, die in Serie oder parallel an eine Gleichstromquelle (B) angeschaltet werden, daß die Anker (Mi, M2) in Serie verbunden sind, daß ein gemeinsamer Punkt zwischen den beiden Ankern (M1, M2) mit jedem Pol der Gleichstromquelle (B) über triggerbare unilateral leitende Einrichtungen (S3» S4·) verbunden ist, daß die freien Anschlüsse der beiden Anker (M1, M2) mit jedem Pol der Gleichstromquelle über eine triggerbare unilateral leitende Einrichtung (S1, S2 und S5, S6) verbunden sind, daß alle diese Einrichtungen in der gleichen Richtung in den Serienpfaden gepolt sind, die durch Paare von Einrichtungen (S1, S2 und S3,S4· und S5,S6),

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die an der Gleichstromquelle (B) liegen, gebildet sind, und daß Mittel zur Umkehr des Stroms in einer einem Anker (Ml) zugeordneten Feldwicklung (F1) bezüglich des Stroms in der dem anderen Anker (M2) zugeordneten FeId-

der beiden Anker
wicklung (F2)/vorgesehen sind (Fig.
13).
14. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwei polaritätsempfindliche Lasten (M1, M2) in Serie oder parallel mit einer Gleichspannungsquelle (B) verbunden sind, daß zwei Schleifen mit der Gleichstromquelle (B) verbunden sind, daß jede Schleife drei triggerbare unilateral leitende Einrichtungen (S2,S6, S8 und S1, S5> S7) in. Serie enthält, daß ein Anschluß der einen Last (Ml) zwischen der ersten (S2) und der zweiten Einrichtung (S6) in einer Schleife verbunden wird, daß der andere Anschluß der gleichen Last (Ml) zwischen der ersten (Si) und zweiten Einrichtung (S5) in. der anderen Schleife verbunden wird, daß ein Anschluß der anderen Last (M2) zwischen der zweiten (S6) und dritten Einrichtung (S8) in der anderen Schleife verbunden wird, daß der andere Anschluß dieser anderen Last (M2) zwischen der zweiten (S5) und dritten Einrichtung (S7) in. der anderen Schleife verbunden wird, daß ein Anschluß der ersten Last (Ml) über einen Serienpfad mit einer triggerbaren unilateral leitenden Einrichtung (S3) mit dem entgegengesetzten Anschluß der anderen Last (M2) verbunden ist und daß der andere Anschluß der ersten Last (Ml) über einen Serienpfad mit einer triggerbaren unilateral leitenden Einrichtung (S4) mit dem übrigbleibenden Anschluß der anderen Last (M2) verbunden ist (Fig. 15).
15· Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Gleichstromquellen (B1, B2) vorgesehen sind, die in Serie oder parallel mit einer Last (M) verbunden werden, daß ein Anschluß (T1) einer Quelle (Bi)

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mit dem entgegengesetzten Anschluß (T2) der anderen Quelle (B2) über einen Serienpfad enthaltend eine triggerbare unilateral leitende Einrichtung (S9) verbunden ist, daß zwei Paare von unilateral leitenden Einrichtungen (S1,S3 und S2, S4-; S5, S7 und S6, S8) mit jeder Gleichspannungsquelle (B2, B1) verbunden sind, daß ein Anschluß der Last (M) sowohl mit einem Punkt zwischen den zwei Einrichtungen (S5, S7) eines mit einer Quelle (Bi) verbundenen Paares als auch mit einem Punkt zwischen den zwei Einrichtungen (S1,S3) eines Paares verbunden mit der anderen Quelle (B2) verbunden ist, daß der andere Anschluß der Last (M) sowohl mit einem Punkt zwischen den zwei Einrichtungen (S6.,S8) des anderen mit einer Quelle (Bi) verbundenen ?te als auch mit einem Punkt zwischen den zwei Einrichtungen (S2,S4) des anderen mit der anderen Quelle (B2) verbundenen Paares verbunden ist (Fig. 18).
16. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel zur Unterbrechung der Stromlieferung von der Quelle oder den Quellen zu der Last oder den Lasten vorgesehen sind, wodurch der Mittelwert des zur Last oder den Lasten fließenden Stroms geändert werden kann.
17· Steuereinrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß der eine . Anschluß der einen Quelle (Bi) mit dem entgegengesetzten Anschluß der anderen Quelle (B2) verbindende Serienpfad (S9) weggelassen ist, und daß jedes Paar (S1, S3 und S2,S4) der triggerbaren, unilateral leitenden Einrichtungen, welches mit einer Quelle (B1) verbunden ist, in Serie mit einem Paar (S5»S7 und S6,S8) triggerbarer unilateral leitender Einrichtungen verbunden ist, welches mit der anderen Quelle (B2) durch ein weiteres Paar (S9»31O und S11, S12) .von unilateral leitenden Einrichtungen

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verbunden ist,' daß der gemeinsame Punkt zwischen den zwei Einrichtungen ( S9, S10) eines weiteren Paares mit dem gemeinsamen Punkt zwischen den zwei Einrichtungen (S11, S12) des weiteren Paares durch die Serienkombination einer Induktanz (L) und einer Kapazitanz (C) verbunden ist (Fig. 23).
18. Steuereinrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß eins der weiteren Paare von Einrichtungen (S9)S1O) durch einen Dioden-Gleichrichter (D5) überbrückt ist, und daß jedes der genannten Paare von Einrichtungen (S1,S2,S7jS8), welche mit den Quellen verbunden sind, die am weitesten von dem entsprechenden weiteren Paar (S9» S10 und S11,S12) von Einrichtungen entfernt sind, verbunden sind, durch einen Dioden-Gleichrichter (D1,D2,D3,D4) überbrückt sind, daß alle Dioden-Gleichrichter (D1, D2, D3, D4, D5) entgegengesetzt zu der Einrichtung (S1, S2, S7, S8) oder dem Paar (S9» 810) von Einrichtungen gepolt sind, mit denen sie verbunden sind (Fig. 26).
19« Steuereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere unilateral leitende Einrichtung (S9,S1O) in jeder Schleife benachbart einem Anschluß der Quellen verbunden ist und daß die Serienkombination einer Kapazitanz (0) und einer Induktanz (L) mit einem Punkt zwischen einer zusätzlichen Einrichtung (S9) und der nächsten Einrichtung (S1) innerhalb der Schleife und einem Punkt zwischen der anderen zusätzlichen Einrichtung (S1O) und der nächsten Einrichtung (S2) in seiner Schleife verbunden ist, daß Mittel zum gleichzeitigen Ein- und Ausschalten dieser zusätzlichen Einrichtungen vorgesehen sind, um den Mittelwert des von der Quelle (B) zu den Lasten (M1, M2) gelieferten Stromes zu steuern (Fig.

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20. Steuereinrichtung nach Anspruch 19> dadurch gekennzeichnet, daß an der Serienkombination jeder zusätzlichen Einrichtung (S9 oder S10) und der nächsten Einrichtung (S 1 oder S2) in jeder Schleife und an ,jeder anderen Einrichtung (S6,S8 und S5, S7) in jeder Schleife ein Dioden-Gleichrichter (D1, D2, D?, D4, D5, D6) liegt, und daß jeder Dioden-Gleichrichter entgegengesetzt der Einrichtung oder den Einrichtungen, welche er überbrückt, gepolt ist.

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