<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung und Schaltung zur Umformung eines Mehrphasenstromes gegebener Frequenz in einen
EMI1.1
Die bisher in Vorschlag gebrachten Einrichtungen und Schaltungen zur Umformung eines Mehrphasenstromes gegebener Frequenz in einen Einphasenstrom kleinerer Frequenz mit Hilfe gittergesteuerter Ventilgleichrichter erfordern entweder zwei getrennte Gleichrichter, die aus zwei besonderen Sekundärwicklungen eines gemeinschaftlichen Mehrphasentransformators gespeist werden, ferner zwei Steuerschalter für die Anodengitter der beiden Gleichrichter und gegebenenfalls noch einen Einphasentransformator, dem der Strom der kleineren Frequenz entnommen werden kann, oder aber einen einzigen Gleichrichter mit zwei Anodensätzen, von denen jeder aus einer besonderen Sekundärwicklung eines gemeinschaftlichen Mehrphasentransformators gespeist wird,
ferner zwei Steuerschalter und einen Einphasentransformator zur Entnahme des Stromes der kleineren Frequenz, welcher mit zwei Primärwicklungen ausgerüstet sein muss. Die erstgenannte Einrichtung ist in Fig. 1 schematisch veranschaulicht. Es bedeutet NI ein dreiphasiges Primärnetz von gegebener Frequenz (50 Perioden), an welches die Primär-
EMI1.2
abgekürzt die A-Schaltung des Gleichrichters nennen. An die Kathoden Rund zist die Primärwicklung des Sekundärtransformators TII angeschlossen, dessen Sekundärwicklung der Strom der kleineren Frequenz (162/3 Perioden) entnommen werden kann.
Die Sekundärfrequenz wird mit Hilfe der (rotierenden) Steuerschalter erzeugt, indem sie periodisch bald den Lichtbogenweg des einen, bald den des andern Gleichrichters sperren, und der Takt, in welchem dies geschieht, bestimmt die Frequenz der Spannung und des Stromes im Sekundärtransformator TII. Diese Einrichtung hat den Nachteil, zwei getrennte Gleichrichter, zwei getrennte Sekundärwicklungen des Transformators TI und zwei Steuersehalter zu erfordern. Der Materialaufwand ist somit relativ gross und die Anlage wird dementsprechend teuer.
Die andere Einrichtung ist insofern wirtschaftlicher, als sie die Verwendung nur eines Gleich-
EMI1.3
einen Gleichrichter mit 2 x 6 Anoden dar, deren Gitter von den Steuerschaltern S1 und S2 gesteuert werden. Die Bedeutung der Buchstaben ist die gleiche wie in Fig. 1, nur besitzt der Transformator Tn die beiden Primärwicklungen P' und P'2 und die Sekundärwicklung Q', welche das Sekundärnetz Njj speist. Die beiden Primärwicklungen P'1 und P'2 sind im Punkte m miteinander verbunden ; m ist an die Kathode K des Gleichrichters angeschlossen. Die freien Enden von P'i und P'2 sind zu den Sternpunkten 01 bzw. O2 geführt. Die Stromkreise m-P'1-O1-K-m und -m-P'2-O2-K-m bilden die Form eines liegenden Buchstabens B.
Man kann daher diese Schaltung der Einfachheit und Abkürzung halber die B-Schaltung nennen. Die B-Schaltung hat der A-Schaltung gegenüber zwar den bereits erwähnten Vorteil, nur einen Gleichrichter zu erfordern, aber dafür den Nachteil der doppelten Primärwicklung auf dem Transformator Titi.
Zu einem geringen Materialaufwand gelangt man nun aber, wenn man erfindungsgemäss die Primärwicklungen des Sekundärtransformators TII nicht in die Kathodenstromkreise, sondern in die Anoden-
<Desc/Clms Page number 2>
Stromkreise des Gleichrichters legt. Gegenstand der Erfindung ist somit eine Einrichtung und Schaltung zur Umformung eines Mehrphasenstromes gegebener Frequenz in einen Einpliasenstrom kleinerer Frequenz (und umgekehrt) mit Hilfe gittergesteuerter Ventilgleichriehter, bei welcher die Halbwelle der niederfrequenten Spannung aus der Aneinanderreihung gleichgerichteter Wellen verschiedener Phase der gegebenen Mehrphasenspannung gebildet wird und die Steuerung der Anodengitter in der Weise erfolgt, dass der Stromdurchgang für die Anoden verschiedener Phasen in zyklischer Folge freigegeben wird.
Das Kennzeichen dieser Einrichtung besteht darin, dass eine m-phasige, mit Sternpunkt versehene Sekundärwicklung eines primär an das gegebene Mehrphasennetz angeschlossenen Transformators zwei m-Anoden eines Gleichrichters in der Weise speist, dass jede Sekundärphase des Transformators mit zwei Anoden über gegeneinandergeriehtete Primärspulen eines einphasigen Sekundärtransformators verbunden sind. Die Schaltung ist ferner in der Weise ausgeführt, dass die Kathode des Gleichrichters mit dem Sternpunkt der den Gleichrichter speisenden Wicklung verbunden ist.
Die Anodengitter werden dabei durch einen synchron laufenden Schaltapparat derart gesteuert, dass in zyklischer Phasenfolge der Lichtbogendurchgang stets für zwei um 1800 in der Phase verschobene, an Primärspulen entgegengesetzter Richtung angeschlossene Anoden freigegeben wird.
Die Erfindung sei an Hand des Ausführungsbeispieles der Fig. 3 näher erläutert. In dieser Figur bedeutet NI ein Mehrphasenprimärnetz von 50 Perioden, NIl das Einphasensekundärnetz von 162/3 Pe-
EMI2.1
Drossel D mit der Kathode K des Gleichrichters G verbunden ist. Die Klemmen der Sekundärwicklung Q sind mit den beiden Anodengruppen al... a6 und a1' ...a'2 über zwei Primärwicklungsgruppen des Sekundärtransformators TII verbunden. Die Primärwicklungsgruppen werden aus den Wicklungen
EMI2.2
hängende, mit einem Anzapfpunkt versehene Wicklung dar. Diese sechs angezapften Wicklungen sind den verschiedenen Sekundärphasen des Transformators TI zugeordnet.
Die an die freien Enden dieser Wicklungen angeschlossenen Anoden sind somit jeweils der gleichen Phase zugeordnet und es ist die betreffende Aussenklemme der Wicklung Q mit dem Anzapfpunkt des zugehörigen Primärspulenpaares verbunden. Von den Anzapfpunkten aus gesehen sind die beiden Primärwicklungsgruppen einander entgegengerichtet, da die sie durchfliessenden Anodenströme in ihnen MMK entgegengesetzter Richtung erzeugen. Wird nun für eine Halbwelle des 162/3periodigen Stromes durch Steuerung der Gitter (mit Hilfe des Steuerschalters S) der Lichtbogenweg für die Anoden a1... aG freigegeben, dann führen nur die Primärwicklungen p1 - p6 Strom.
Diese Strome sind im Schaltungsbild von rechts nach links gerichtet. Wird für die andere Halbwelle des 16%periodigen Stromes dagegen der Lichtbogenweg für die Anoden a'l... a'G freigegeben, dann führen nur die Primärwicklungen p'1-p'6 Strom. Diese Ströme sind im Sehaltungsbild von links nach rechts gerichtet. Die Stromrichtung im Transformator TII wechselt also wie gewünscht im Takte der Sekundärfrequenz. Da die Spannung für alle Phasen der Wicklung Q die gleiche ist, würde sich die sekundäre Spannungswelle im Transformator TII aus 50periodigen Wellen gleicher Amplitude zusammensetzen.
Die erzeugte Spannungskurve der niedrigeren Frequenz würde
EMI2.3
EMI2.4
EMI2.5
und abnehmen, so dass die Kurve der niederfrequenten Sekundärspannung annähernd sinusförmig verläuft.
Setzt man die Halbwelle des Stromes kleinerer Frequenz aus 1n + 1, hier also aus sieben Halbwellen der höheren Frequenz zusammen, so dass die Reihe der Halbwelle mit der gleichen Phase beginnt und endigt, dann ist die Reihenfolge eingeschalteter Primärwicklungen für die eine niederfrequente Halb-
EMI2.6
die Windungszahl für die Primärwicklungen ist dann von Pu-pu fallend, von bis PI steigend, ebenso von P'4 - P'1 fallend, von p'1 bis p'4 steigend. Man wird diese Primärwicklungen, um Streuungen
EMI2.7
einander yermischt anordnen.
Vorteilhaft ist es, die als Zylinderwicklung ausgeführte Sekundärwick- lung Q'zwischen die in Scheibenspulen ausgeführten, auf zwei Zylindern angeordneten Primärwicklungen zu legen (Sandwichanordnung), weil man in dieser Form eine relativ günstige Konstruktion des Transformators TII erzielen kann. Da die einzelnen Primärwicklungen nur kurzzeitig mit Strom beansprucht sind, kann die Stromdichte relativ hoch gewählt werden. Der Kupferaufwand ist trotzdem etwas grosser als bei dem Transformator Titi in der B-Schaltung. Dieser Nachteil wird aber dadurch bei weitem ausgeglichen, dass man beim Transformator Tj nur eine Sekundärwicklung verwenden muss und dass man nur einen Gleichrichter und nur einen Steuerschalter braucht.
Die Verwendung nur eines Steuersehalters ist dadurch ermöglicht, dass mit einer Phase der einen Anodengruppe stets die Gegenphase der andern Anodengruppe gleichzeitig und gleichsinnig gesteuert wird, so dass die Gitter beider Gruppen paarweise verbunden sein können.
<Desc/Clms Page number 3>
Die im Kathodenstromkreis eingeschaltete Drosselspule hat den Zweck, Stromstösse beim Übergang des Lichtbogens von einer Gegenphase auf die andere, insbesondere bei induktiver Belastung des
EMI3.1
Da nun bei induktiver (bzw. kapazitiver) Last der der Blindleistung entsprechende Energiefluss als Folge der Phasenverschiebung des Stromes ständig die Richtung wechselt, so tritt also periodisch der Fall ein, dass der Strom gegen die Sekundärspannung des Transformators T, gerichtet ist. Damit ein phasenverschobener Strom überhaupt fliessen kann, ist somit erforderlich, dass ihm ein Weg zu einer Anode geöffnet wird, deren Spannung negativ (d. h. von Anode zum Sternpunkt) gerichtet ist. Anderseits darf durch die Öffnung eines solchen zweiten Stromweges kein Kurzschluss des Primärtransformators herbeigeführt werden.
Dieser Kurzschluss wird dadurch vermieden, dass der Lichtbogendurchgang stets für zwei um 180 in der Phase verschobene, an Primärspulen entgegengesetzter Richtung angeschlossene Anoden freigegeben wird. Welcher Stromweg dann stromdurchflossen ist, hängt von dem Verhältnis der im jeweiligen Stromkreis gegeneinander gerichteten Spannungen der beiden Transformatoren TI
EMI3.2
in TII, dann fliesst der Strom als Vorwärtsstrom in Richtung der Spannung TI durch den Stromweg der einen Anode. Ist aber die Spannung in Tu grösser als die Spannung in Tr, dann fliesst der Strom als Rückstrom gegen die Spannung von TI und im Sinne der Spannung in TII durch den gleichzeitig freigegebenen Stromweg der andern Anode.
Diese gleichzeitige Freigabe zweier um 1800 in der Phase versetzter Stromwege gibt somit der Richtung des Energieflusses in jedem Moment volle Freiheit.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung und Schaltung zur Umformung eines Mehrphasenstromes gegebener Frequenz
EMI3.3