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Verfahren zum Umwandeln von Mehrphasenstrom gegebener Frequenz in Einphasenstrom kleinerer
Frequenz.
Es gibt Verfahren, die Mehrphasenstrom von gegebener Frequenz in Einphasenstrom kleinerer
Frequenz sinusartiger oder anderer Kurvenform umwandeln. Diese Verfahren besitzen im allgemeinen zwei m-phasige Systeme von Gleichrichtern (Gasentladungsstrecken oder andern elektrischen Ventilen mit Gleichrichterwirkung), von denen das eine System die eine Halbwelle des Einphasenstromes und das andere System die andere Halbwelle liefert.
Den Anoden werden Ströme verschiedener oder auch gleicher Spitzenwerte in solcher Grösse und
Aufeinanderfolge zugeführt, dass diermhüllende auf der Einphasenseite die gewünschte Kurvenform ergibt. Die in ihrer Grösse verschiedenen Spitzenwerte können hiebei z. B. dadurch erzeugt werden, dass die
Gleichrichter von Transformatoren gespeist werden, deren Wicklungsphasen in ihrer Windungszahl abgestuft sind oder dadurch, dass bei gleichen Windungszahlen durch verschiedenes Einsetzen der Gitterspannung Teile aus der gegebenen Spannungskurve mit verschiedenen Spitzenwerten ausgeschnitten werden (Umrichter mit Spätzündung). Jedes der beiden oben erwähnten Gleichrichtersysteme erzeugt eine Halbwelle, und beide Halbwellen werden zu einer Vollwelle der gewiinsehten Frequenz und Kurvenform zusammengesetzt.
Diese Zusammensetzung vollzieht sich zwanglos, wenn keine oder nur eine geringe Phasenverschiebung zwischen Einphasenstrom und Einphasenspannung vorhanden ist, gelingt jedoch nicht ohne weiteres bei beliebigen Phasenverschiebungen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das es ermöglicht, den Mehrphasenstrom in Einphasenstrom anderer Frequenz bei beliebiger Phasenverschiebung umzuwandeln. Es zeigen : Fig. 1 eine der Grundschaltungen zur Umwandlung von Mehrphasenstrom in Einphasenstrom kleinerer Frequenz, Fig. 2 und 3 als Beispiel die Entstehung eines f/3-periodigen Einphasenstromes aus f-periodigem Drehstrom mittels zweier sechsphasiger Gleichrichter nach dem Hüllkurvenverfahren, u. zw. bei einer sekundären Phasenverschiebung von Null Grad, Fig. 4 und 5 die Entstehung des Einphasenstromes wie Fig. 2 und 3, aber bei einer Phasenverschiebung von 900 induktiv.
In Fig. 1 sind G1 und G2 zwei seehsphasige Gleichrichter. In die Anodenstromkreise sind Schaltvorrichtungen eingeschaltet, die an sich beliebig (z. B. als Steuergitter) ausgebildet sein können und in der Zeichnung nur schematisch durch Schalthebel site6 bzw. dargestellt sind. Von diesen Schaltern führen die Ströme zu den Anoden A1-A6 bzw. der Gleichrichter G1 bzw. G2. Die Kathoden Fl'F2 sind durch Leitungen Ni, N2 mit den Nullpunkten ( i verbunden (Kreuzschaltung).
Zwischen diesen Leitungen ist der Stromverbraucher M für den erzeugten Einphasenstrom geschaltet.
Beim Hüllkurvenverfahren werden, wie gesagt, die verschiedenen Spitzenwerte der Mehrphasenströme dadurch erzeugt, dass die Sekundärwicklungen der Gleichrichtertransformatoren abgestufte Windungszahlen besitzen, derart, dass die erhaltenen Spannungswerte unter Berücksichtigung ihres zeitlichen Abstandes auf einer Sinuskurve liegen. Die Spannung Ui (Fig. 2) wird vom Gleichrichter Grund die Spannung U2 vom Gleichrichter ss geliefert. Die Spannungen und Ströme in den sekundären Wicklungsphasen und im Gleichrichter werden hiebei als positiv bezeichnet, wenn sie von den sekundären Transformatorensternpunkten durch die Wicklungsphasen hindurch nach den Anoden hin gerichtet sind.
Hingegen sollen im Stromverbraucher M Strom und Spannung als positiv bezeichnet werden, wenn sie von K über M nach L gerichtet sind (Fig. 1). Trotzdem jeder der beiden Gleichrichter nur eine positive Stromhalbwelle liefert (Fig. 2), wird der Stromverbraucher M von einem Strom wechselnder Richtung durchsetzt (Fig. 3), was durch die Kreuzschaltung erreicht wird.
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des Gleichrichters G1 mit S1-S6 und die korrespondierenden Schalter der Anoden des Gleichrichters G2 mit dann werden die Schalter während der Zeit, in der der Einphasenstrom von dem Werte Null an eine Vollwelle durchläuft (Fig. 3), in nachstehender Reihenfolge, u. zw. jeweils vor den Spannungs-
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und zwanglos vor sich geht.
Das Zusammenarbeiten der beiden Gleichrichter bietet jedoch Schwierigkeiten, wenn eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung auf der Einphasenseite vorhanden ist. Eilt z. B., um gleich einen Grenzfall zu besprechen, der Strom der Spannung um 90 nach, dann hat der Strom beim Übergang
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als gleich grosse Gegenspannung entgegengesetzt, so dass sich die beiden im Kurzsehlusskreise wirksamen Spannungen E2' und E2 das Gleichgewicht halten. In gleicher Weise muss im Schnittpunkt 1 die Gegenspannnung E3 und im Schnittpunkt m die Gegenspannung E4 eingeschaltet werden.
Während also die Aneinanderreihung von Stromstücken aus dem gegebenen Mehrphasenstrom zur Bildung einer Stromhalbwelle des Einphasenstromes bei fehlender Phasenverschiebung dadurch geschieht, dass die Anoden eines Gleichrichtersystems nur im Gebiet der positiven Spannungshalbwelle
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Spannungshalbwelle Strom liefern, also zugeschaltet werden.
Bei induktiver Belastung werden die Schalter in folgender Reihenfolge betätigt : 1. 2 bis 111, 1, 2
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bis m, 1, 2 bis Mi, j !.
Solange Einphasenspannung und Einphasenstrom in ihren Augenblickswerten gleich gerichtet sind, geht der Strom in jedem Spannungssehnittpunkt oder auch kurz nachher zwanglos von einer Anode zur nächsten über, wenn der Schalter der folgenden Anode geschlossen wird. Sind Einphasenspannung und Einphasenstrom in ihren Augenblickswerten aber einander entgegen gerichtet, ist also die Spannung der gerade stromliefernden Wicklungsphase negativ (Gebiet der negativen Spannungshalbwelle), so ist ein
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(z. B. Punkt k der Fig. 4) nicht möglich, da die Spannung der Yolgeanode dem Betrage nach zwar grösser als die der vorhergehenden, ihr Spannungsniveau infolge der negativen Richtung der Spannung jedoch geringer ist.
Der Übergang von einer Anode zur nächsten muss daher vor dem Spannungsschnittpunkt erfolgen. Ausserdem muss die vorhergehende Anode im Augenblick des Spannungsschnittpunktes bereits abgeschaltet sein, da sie sonst hinter dem Schnittpunkt den Strom wieder übernehmen würde.
Es ergibt sich daher erfindungsgemäss die Forderung, dass im Gebiet der negativen Spannungshalbwelle jede Anode kurz vor dem linken Spannungsschnittpunkt (Schnittpunkt mit der vorhergehenden Anode) zugeschaltet und spätestens im rechten Spannungssehnittpunkt (Schnittpunkt mit der Folgeanode) abgeschaltet sein muss. (Bei Verwendung von Steuergittern könnte die Abschaltung erheblich vor dem rechten Schnittpunkt stattfinden, da der Strom doch weiterfliesst ; jedoch geschieht die Abschaltung zweckmässig erst kurz vor dem rechten Schnittpunkt, wenn man alle Phasenverschiebungen
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kann.
Dies gilt übrigens auch während der positiven Spanhungshalbwelle.)
Die geschilderte Schaltfolge gilt nicht nur bei Verwendung von Schaltern (mechanischen Schaltern, Liehtbogenschaltern öd. dgL), sondern auch für gittergesteuerte Gleichrichter.
Das Verfahren ist nicht nur anwendbar bei der in Fig. 1 dargestellten @ Grundschaltung, sondern auch bei anderen verwandten Grundschaltungen und auch für alle Verfahren zum Umwandeln von Mehr- phasenstrom gegebener Frequenz in Einphasenstrom kleinerer Frequenz vermittels zweier m-phasiger Systeme von Gleichrichtern (Gasentladungsstreeken oder ändern elektrischen Ventilen mit Gleichrichterwirkung), von denen'das eine System die eine Halbwelle des Einphasenstromes und das andere System die andere Halbwelle liefert.