<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung in Gleich- und Wechselrichteranlagen mit gittergesteuerten Edelgas- oder Metalldampf- entiadungsgefässen.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung in Gleich-und Weehselriehteranlagen mit Edelgas-oder Metalldampfentladungsgefässen, die zur Leistungsregelung mit Steuerelektroden versehen und an einoder mehrphasige Weehselstromnetze über Transformatoren in Einphasen-Einweg-, Einphasen-Doppelweg- oder mehrphasiger Schaltung angeschlossen sind.
Gittergesteuerte Edelgas- oder Metalldampfgleichrichter gestatten eine praktisch verlustlose Regelung der gleichgerichteten Spannung, wenn der Zündzeitpunkt der positiven Anodenspannungshalbwelle mit Hilfe der Gitter verzögert wird. Sie verursachen phasenverschobene Ströme im speisenden Wechselstromnetz, so dass der Leistungsfaktor um so kleiner wird, je mehr sich die geregelte Spannung dem Nullpunkt nähert. Wie gross die verbrauchte Blindleistung ist, geht aus der in der Zeichnung dargestellten Fig. 1 hervor, in der als Abszisse die Gleichspannung EU1 in Prozenten ihres Höchstwertes und als Ordinate die Wirk-und Blindleistungen y : c und Nb bei konstanter Gleichstromabgabe ebenfalls in Prozenten ihres Höchstwertes aufgetragen sind.
Die sehr beträchtliche Blindleistung muss in manchen Fällen von besonderen Blindstromerzeugern, z. B. Kondensatoren, aufgebracht werden.
Durch die vorliegende Erfindung wird dieser Nachteil praktisch beseitigt, wenn die neutralen Punkte oder Sternpunkte der Transformatorwicklung (Saugdrossel od. dgl. ) an besondere Sternpunkt- anoden angeschlossen sind. Die Sternpunktanoden sind vorteilhaft im Gleichrichter selbst anzuordnen, weil sie sich in der Stromführung mit den andern Anoden abwechseln. In bereits vorhandenen Anlagen würde ein Umbau der Gleichriehtergefässe Unkosten verursachen. In diesem Falle kann man die Sternpunktanoden auch in parallel zum Gleichrichter arbeitenden Entladungsröhren unterbringen.
Die Wirkungsweise der neuen Anlage wird in der Zeichnung näher erläutert. In Fig. 2 stellen die Kurven 1 und 2 die vom Transformator gelieferten Spannungen zu den Hauptanoden eines Einphasen (Zweiweg) gleiehriehters, bezogen. auf den Sternpunkt (Mittelpunkt) der Transformatorwicklung. dar (vgl. auch Fig. 3). Durch Anlegen positiver Spannungen an die Gitter mögen die Hauptanoden in den Zeitpunkten Zl und Z2 gezündet werden. Vom Punkt Z1 ab führt die Anode 1 den Gleichstrom, den man durch Induktivitäten im Gleichstromkreis einigermassen geglättet, zumindest als stetig fliessend, annehmen kann. Die Anode behält den Strom bis zum Löschpunkt Lader mit dem Zilndpunkt Z2 zeitlich übereinstimmt.
Es sind hier zwei Spannungsbereiche zu unterscheiden : Ein senkrecht schraffiertes Gebiet treibender Spannung und ein waagrecht schraffiertes Gebiet bremsender Spannung. Die nutzbare Gleichrichterspannung ist proportional der Differenz beider Flächen. Die im Negativen liegende Fläche bedeutet zurückfliessende Leistung von erheblichem Betrag und ist im Falle der Abgabe geregelter Gleichstromleistung an sich ganz nutzlos, ja als Blindleistung sogar recht nachteilig.
Die erfindungsgemäss eingeführte Sternpunktanode, etwa in der Schaltung der Fig. 3, wird nun immer dann in Tätigkeit treten können, wenn ihre auf die Kathode bezogene Spannung positiver wird
EMI1.1
übernimmt die Sternpunktanode den gesamten Strom, welcher sonst infolge der Speieherwirkung des Glättungsmittels (Induktivität) trotz negativer Transformatorspannung bis zum Zeitpunkt Z2 weiterhin über Anode 1 fliessen würde. Die Anode 1 erlischt daher bereits im Zeitpunkt ZOo Die Zündung der
<Desc/Clms Page number 2>
folgenden Anode 2 wird dadurch in keiner Weise beeinträchtigt, sie übernimmt im Zündzeitpunkt Z ohne weiteres den Strom, so dass die Sternpunktanode im Lösehpunkt Lo stromlos wird.
Die Strom- übergänge erfordern natürlich eine gewisse Zeit (Kommutierungszeit), die wegen ihrer Kleinheit vernachlässigt werden kann. Der Vorteil dieser Wirkungsweise liegt darin, dass die Energierückgabe vermieden wird und die Blindleistung infolgedessen erheblich herabgesetzt wird. In Fig. 1 ist die resultierende Blindleistung bei Betrieb mit Sternpunktanode als Kurve Nb 0 eingezeichnet. Die Blindleistung wird also im Mittel auf den halben Betrag herabgesetzt, wenn ein Einphasengleiehriehter mit Sternpunktanode ausgeführt wird. In Mehrphasensehaltungen ist der Vorteil nicht ganz so gross, kann aber trotzdem noch entscheidend ins Gewicht fallen, wenn die Regelung vorwiegend im Gebiet sehr kleiner Gleichstromspannung erforderlich ist, wie z. B. beim Anfahren von Gleichstrommotoren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt. Fig. 3 zeigt einen zweiarmigen gesteuerten Glasgleichrichter 3. Die an den sekundären Sternpunkt des Transformators 7 anzu- schliessende Sternpunktanode 4 ist in ein gas-oder dampfgefülltes Glühkathodenrohr. 5 verlegt. Wenn dieses, wie in der Figur angedeutet, ebenfalls ein Steuergitter 6 besitzt, so ist das Gitter entweder dauernd oder mindestens zur Zeit Zo (Fig. 2) an positive Zündspannung zu legen. Fig. 4 veranschaulicht einen Seehsphasengleichrichter S mit einer Saugdrossel 9. Hier sind die beiden dreiphasigen Sternpunkte 10 und 11 an je eine zusätzlich angebrachte Anode 1 und 75 angeschlossen.
Auch im Falle der Energierückgabe durch den Gleichrichter in das Wechselstromnetz oder allgemein bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom lässt sich eine Blindstromersparnis mit den Sternpunktanoden erzielen. Hier ist der Blindstromverbrauch um so höher, je kleiner die zugeführte Gleichspannung im Vergleich zu der Eigenspannung des Gleichrichters ist. Die Energierückgabe ist gekenn- zeichnet durch verspätetes Zünden der Anodenspannungen, so dass die im Negativen liegende waagrecht
EMI2.1
wird dann zur Vermeidung der Blindleistung die positive Fläche ganz klein zu machen trachten, indem die Zündung der Hauptanode kurz vor dem Nulldurehgang der Spannung vorgenommen wird.
Die gezündete Anode brennt dann so lange, bis ihr der Strom durch die zu einem gewünschten Zeitpunkt gezündete Sternpunktanode abgenommen wird, die ihn ihrerseits wieder an die folgende Hauptanode abgibt, wobei der Zeitraum, innerhalb dessen die Zündung der Sternpunktanode erfolgt, von dem Verhältnis der Gleich- zur Wechselspannung und von dem gewünschten Belastungsstromwert abhängt.
Hier wird also die Sternpunktanode nicht im Zeitpunkt Zo, sondern in einem späteren Zeitpunkt gezündet. Dadurch kann die im Negativen liegende Fläche beliebig gross werden, während die positive Fläche dauernd klein bleibt, so dass die Leistungsrückgabe mit einem Mindestmass an Blindverbraueh gesteuert werden kann.
Die Wirkungsweise der Anordnung gemäss der Erfindung im Falle des Wechselriehterbetriebes ist in Fig. 5 erläutert. In dieser Figur stellen die Kurven 1 und : : wiederum die Anodenspannungen dar.
EMI2.2
sichtigen, dass als Mass für die Energiespeicherung der Induktivität im Gleichstromkreis einerseits die oberhalb und anderseits die unterhalb der gestrichelten Linie t, die den Mittelwert der ausgesteuerten Gleichspannung darstellt, liegende Fläche gilt, wobei diese Fläche von der stark ausgezogenen Linie und der Linie t begrenzt wird.
Ist die Gleichstromspannung entweder bei Leistungsabgabe oder bei Leistungsrückgabe bereits sehr von Null verschieden, so wird die Teilnahme der Sternpunktanoden an der Stromführung naturgemäss geringer werden. Bei mehrphasigen Gleichrichtern wird die Teilnahme unter Umständen ganz
EMI2.3
richter. Dann ist der Sternpunkt desselben dauernd negativ gegenüber der Kathode und könnte unter Umständen auch Rückzündungsströme führen. Daher ist es zweckmässig, die ausser Betrieb kommenden Sternpunktanoden, soweit sie mit Steuergittern versehen sind, selbsttätig durch dauernde negative Gitterspannungen zu sperren. Die Festlegung bzw.
Veränderung de, r Phasenla. ell der Zündzeitpunkte kann in üblicher Weise durch Phasenänderung einer Gitterwechselspannung oder durch Bürstenbewegung eines Kontaktapparates oder andere entsprechend wirkende Steuerverfahren erfolgen.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Einrichtung liegt darin, dass die Welligkeit der niederen
EMI2.4
drossel im Gleichstromkreis wesentlich kleiner ausgelegt werden kann und dass etwa gespeiste Gleichstrommotoren besser kommutieren und weniger Kupferverluste aufweisen. Ausserdem werden durch die Sternpunktanoden auch die Kupferverluste des Gleichrichtertransformators erheblich geringer, weil deren Sekundärwicklungen zeitweise überhaupt keinen Strom zu führen brauchen.
Die beschriebene Erfindung wird am besten dort Anwendung finden, wo sehr kleine Teilspannungen der Gleichrichterspannung geregelt werden müssen, also beim Anlassen motorischer Antriebe, insbesondere
<Desc/Clms Page number 3>
da, wo grosse Anlassströme abzugeben sind und Einphasenspeisung vorliegt, z. B. bei Gleichrichterlokomotiven. Hier wird die Gewichtsersparnis an Blindstromkondensatoren und Glättungsdrosseln besonders vorteilhaft sein.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Einrichtung in Gleich-und Wechselrichteranlagen mit Edelgas-oder Metalldampfentladungsgefässen, die über Transformatoren aus Wechselstromnetzen beliebiger Phasenzahl gespeist und zur Leistungsregelung mit Steuerelektroden versehen sind und zu deren Gleichstromkreis zur Erzielung eines annähernd stetigen Stromflusses Energiespeicher als Glättungsmittel vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die neutralen Punkte oder Sternpunkte der Transformatorenwicklungen (Saugdrosseln u. dgl.) an besondere Anoden (Sternpunktanoden) angeschlossen und die zugehörigen Kathoden mit den Kathoden der Hauptentladungsgefässe verbunden sind.
EMI3.1
entladungsgefäss selbst angeordnet sind.