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Anordnung für über gittergesteuerte Entladungsgefässe in Umrichterschaltung gespeiste Wechselstrom- netze und Wechselstrommotoren.
Unter den Umformungsmögliehkeiten mit gittergestenerten Entladungsgefässen, vorzugsweise gittergesteuerten Dampf-oder Gasentladungsgefässen, kommen neben den Gleichriehterschaltungen für die Wechselstrom-Gleichstrom-Umformungen und den Wechselrichterschaltungen für die Gleich- strom-Wechselstrom-Umformungen in neuerer Zeit die Umrichterschaltungen in Frage. Bei diesen handelt es sich um die unmittelbare Umformung von Wechselstrom einer Frequenz in solchen anderer Frequenz.
Verwendet werden hiezu im Falle der Umformung von Drehstrom höherer Frequenz in Einphasenstrom niederer, meistenteils konstanter Frequenz zwei Gruppen gittergesteuerter Entladungsgefässe mit eindeutiger Stromdurchlassriehtung, die abwechselnd entsprechend den in Frage kommenden Vorzeichen der Halbwellen des erzeugten Wechselstromes leitend sind. Häufig kommt auch der Fall vor, wo der als Verbraucher wirkende, im allgemeinen mehrphasig ausgebildete Wechselstrommotormit den in Umrichterschaltung angeordneten Entladungsgefässen in unmittelbarer räumlicher Verbindung steht und meistenteils aus einem einphasigen Wechselstromnetz gespeist wird.
In diesem Fall, der beispielsweise für elektrische Bahnen Bedeutung hat, wird dem Motor ein Wechselstrom regelbarer Frequenz zugeführt.
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Wechselstrommotoren und betrifft eine Verbesserung des Betriebes solcher Umrichterschaltungen-, bei denen in die Stromkreise der einzelnen Gruppen von Entladungsstrecken, die gegebenenfalls auch zu einem mehranodigen Entladungsgefäss zusammengefasst werden können. Drosselspulen geschaltet.
Gemäss der Erfindung sind die den einzelnen Stromkreisen zugeordneten Wicklungen der Drosselspulen derart miteinander verkettet, dass ein gemeinsamer Eisenkern von sämtlichen Teilentladungsströmen mit gleichem Vorzeichen magnetisiert wird.
In Fig. 1 der Zeichnung sind die Hauptstromkreise für zwei in Umriehterschaltung angeordnete Gruppen von gittergesteuerten Entladungsgefässen 23-28 und 33-38 dargestellt, die den Anker 10 einer einphasigen Synchronmaschine mit der Feldwicklung 11 unter Mitwirkung -des Transformators 3 mit den Wicklungen 20-22 aus einem Drehstromnetz speisen. In den Stromkreis jeder der beidcfl-Gruppèri
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Drehzahlcharakteristiken anwenden kann. Gittersteuerung ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Sie erfolgt in Abhängigkeit von der Stellung des Läufers und kann beispielsweise in der Weise erfolgen, dass für jede der beiden Gefässgruppen je eine gemeinsame Steuerung vorgesehen ist, die sämtliche Entladungsstrecken innerhalb jeder Gruppe gleichzeitig und gleichsinnig beeinflusst.
In Fig. 2 der Zeichnung ist eine Ausführungsmöglichkeit dargestellt, die den Vorteil hat, dass das aktive Material des Transformators 3 besonders günstig ausgenutzt ist. Ferner ergibt sich" dass nur eine Drosselspule 9 Verwendung findet, die praktisch nur eine Glättung des erzeugten Wechselstromes
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bewirkt. Für diese an sich bekannte Schaltung, bei der jede Phase der Transformatorwieklung 21 über zwei gegensinnig paraBel geschaltete Entladungsstrecken 23 und 23'usw. mit eindeutiger Stromdurchlass- richtung an den Anker 10 angeschlossen ist, ist die Bezeichnung natürliche Normalschaltung des Umrichters"vorgeschlagen worden.
Eine erhebliche Verbesserung lässt sich erzielen, wenn man die Schaltung gemäss Fig. 1 in der Weise abändert, dass die beiden Drosselspulen 9 miteinander verkettet sind (Fig. 3). Die Verkettung erfolgt dabei derart, dass der gemeinsame Kern von sämtlichen Teilströmen mit gleichem Vorzeichen magnetisiert wird, und bewirkt beim Einsetzen der Entladung in einer neuen Gruppe vor dem Nulldurchgang der Gegenspannung des Motors, dass in den Wicklungen 9 eine Spannung induziert wird, die einen in der bisherigen Gefässgruppe etwa noch fliessenden Strom unterbricht. Man kann also einen Übergang des Stromes von einer Gefässgruppe zur andern erreichen, ohne den Nullwert des Stromes in der ersten Gruppe abwarten zu müssen. Daher ist jetzt auch nicht mehr die Höhe der erreichbaren Drehzahl des Motors durch die primäre Netzfrequenz begrenzt.
Infolgedessen lassen sich hohe Drehzahlen erreichen. Die Kommutierungsgeschwindigkeit hängt ausser von der Höhe der Differenzspannung
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also sehr schnell. Sie muss spätestens im Nulldurchgang der Gegonspannung des Motors beendet sein. Fig. 4 dient zur Erläuterung des Kommutierungsvorganges, u. zw. ist einerseits angenommen, dass er
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worden. Man erkennt, dass die Frequenz der stark ausgezogenen Kurve, die die erzeugte Wechselspannung darstellt, kleiner ist als die Frequenz der Scharen sinusförmiger Spannungskurven, die den Verhältnissen des Primärnetzes entsprechen.
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Einphasenstromnetz gespeist wird und gleichzeitig eine Reihenschlusscharakteristik verwirklicht werden kann.
Jede Phase des Ankers 10 wird in ähnlicher Weise wie in Fig. 3 gespeist. Die jeder Phase zugeordneten Wicklungspaar sind auf einem gemeinsamen Kern angeordnet, u. zw. derart, dass die in jedem Schenkel erzeugten magnetischen Flüsse den in den andern Schenkeln entgegenwirken. Hiedureh lässt sich einerseits eine Materialersparnis erzielen, anderseits das gleichzeitige Arbeiten mehrerer Entladungstrecken sicherstellen. Die einzelnen Motorwicklungen sind versetzt auf dem Anker angeordnet und geben phasenverschobene Gegenspannungen. Mit entsprechender Phasenverschiebung werden naturgemäss auch die verschiedenen Untergruppen von Entladungsgefässen gesteuert. Auf diese Weise ist
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Motor mit zunehmender Zahl von Entladungsstrecken dem Gleichstrommotor.
Die einzelnen Kommutatorlamellen sind dann gewissermassen durch die gesteuerten Entladungsstrecken ersetzt, wobei naturgemäss die Zahl der letzteren bedeutend geringer ist.
Wie bereits weiter oben angedeutet wurde, können auch solche Schaltungen vorgesehen werden, bei denen mehranodige Gefässe verwendet werden. Dies ist vorteilhaft, weil dann Quecksilberdampfgleichrichter normaler Bauart in eisernen Kesseln benutzt werden können, deren Anoden mit Steuergittern auszurüsten wären. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 6 veranschaulicht. Wie aus dem Schaltbild zu ersehen ist, sind die Sternpunkte der beiden mehrphasigen Transformatorwicklungen 21 und 22 aufgelöst.
Eine weitere günstige Weiterbildung der Erfindung lässt sich auch durch Vereinigung der miteinander verketteten Drosselwicklungen mit der zu regelnden Maschine erreichen, u. zw. besteht die besonders günstige Ausführungsform darin, dass die miteinander verketteten Drosselwicklungen, für die auch schon die Bezeichnung Kommutierungstransformator vorgeschlagen wurde, mit der Feldwicklung des Motors in der Weise verbunden sind, dass ein restlicher magnetischer Fluss entsprechend der Grösse des verlangten Motorfeldes besteht. Dadurch wird eine besondere Erregerwicklung entbehrlich, weil die Gleichstromerregung vom Kommutierungstransformator geliefert wird. Auch in diesem Falle bleibt die Proportionalität zwischen Anker-und Feldstrom entsprechend den Erfordernissen einer Reihen- sehlusscharakteristik erhalten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung für über gittergesteuerte Entladungsgefässe in Umrichterschaltung gespeiste Wechselstromnetze und Wechselstrommotoren, wobei in die Stromkreise der einzelnen Gruppen von Entladungstrecken Drosselspulen geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die den einzelnen Stromkreisen zugeordneten Wicklungen der Drosselspulen derart miteinander verkettet sind, dass ein gemeinsamer Eisenkern von sämtlichen Teilentladungsströmen mit gleichem Vorzeichen magnetisiert wird.