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Anordnung zur Umformung von Wechselströmen gegebener Frequenz in solche anderer Frequenz mittels steuerbarer gas-oder dampfgefiillter Entladungsstrecken.
Es ist bekannt, dass Wechselstrom irgendeiner Frequenz mit Hilfe von steuerbaren elektrischen Entladungsgefässen in Wechselstrom irgendeiner andern Frequenz umgewandelt werden kann. Beispielsweise hat man vorgeschlagen, den Wechselstrom der gegebenen Frequenz mit Hilfe von Gleichrichter in Gleichstrom umzuformen und diesen Gleichstrom über Wechselrichter in Wechselstrom der gewünschten Frequenz umzuwandeln. Wegen der Verwendung von Gleichstrom als Zwischenstufe kann mit diesem Umformer kein Blindstrom geliefert werden. Ausserdem hat der Umformer den Nachteil grossen Aufwandes an Schaltungsmitteln und des doppelten L ? istungsverlustes im Lichtbogen.
Die Erfindung bezieht sich auf Umformer, bei denen der Wechselstrom unmittelbar umgewandelt wird, ohne erst Gleichstrom als Zwischenstufe erzeugen zu müssen. Diese Umformer, die in vieler Hinsicht vorteilhafter sind, verwenden im wesentlichen zwei Gruppen von Entladungsstrecken, von denen die eine Gruppe eine Halbwelle und die andere Gruppe die andere Halbwelle des sekundären Wechselstromes des Umformers liefert.
Bei einer bekannten nach diesem Prinzip arbeitenden Umformeranordnung sind die beiden Entladungsstreckengruppen an einen Mehrphasentransformator angeschlossen. Innerhalb einer Halbwelle des Wechselstromes vollzieht sich der Stromübergang von Ventilstrecke zu Ventilstrecke in der vom Gleichrichter her bekannten Weise. Die entstehende Wechselspannung hat jedoch im wesentlichen rechteckförmige oder trapezförmige Gestalt. Um die Kurvenform der aus bekannten Gründen erwünschten Sinusform anzunähern, wurde vorgeschlagen, den einzelnen Entladungsstrecken Spannungen zuzuführen,, deren Amplituden der gewünschten Kurvenform entsprechend abgestuft sind. Der den Entladungsstrecken zugeordnete Transformator erhält zu dem Zweck abgestufte Windungszahlen.
Durch Aneinanderreihung von Teilstücken der Spannungswellen verschiedener
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seitigen und der sekundärseitigen Frequenz der Umformeranlage starr ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Umformung von Wechselströmen gegebener Frequenz in solche anderer Frequenz, bei der zur Erzielung der gewünschten Kurvenform nicht das vorstehend erwähnte Prinzip eines Hüllkurvenumrichters verwendet wird. Die Erfindung geht vielmehr davon aus, dass der Zündzeitpunkt der zu der Umrichteranordnung gehörigen Entladungsstrecken in der von einem Steuergleichrichter her bekannten Form wählbar bestimmt wird. Während bei dem Hüllkurvenumrichter der Übergang des Lichtbogens von einer Anode zu der andern in dem Zeitpunkt erfolgt, welcher dem Schnittpunkt der Spannungskurven der beiden Entladungsstrecken entspricht, wird bei dem Umrichter nach der Erfindung der Übergang des Lichtbogens von einer Anode zur andern willkürlich gesteuert.
Der Umrichter nach der Erfindung ist daher im Gegensatz zu dem Hüllkurvenumrichter als Steuerumrichter zu bezeichnen. Das Prinzip, nach dem der erfindungsgemässe Umrichter arbeitet, besteht darin, dass den Steuerorganen der zu der Umformeranordnung gehörigen Entladungstrecken zwei oder mehrere Steuerspannungen, u. zw. mindestens eine Wechselspannung von der
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gewünschten Frequenz, in solcher Grösse und eine solche von der gegebenen Frequenz in solcher Grösse und Phasenlage zugeführt werden, dass durch ihre sich überlagernden Wirkungen die Zündzeitpunkte der innerhalb einer Gruppe nacheinander zündenden Entladungsstrecken gesetzmässig in der Phase verschoben werden.
Für die besonders wichtige Aufgabe der Umformung von Wechselströmen gegebener Frequenz in solche niederer Frequenz werden die Entladungsstrecken durch ständige, mittels der Steuerorgane (Gitter) innerhalb eines Phasenwinkelbereiches von höchstens 180 taktmässig bewirkte Verlegung des zeitlichen Eintrittes lediglich der Zündung der einzelnen Entladungsstrecken zwecks Erzielung einer in der Mittelwertskurve nach einem bestimmten Gesetz verlaufenden Umformerspannung beliebig wählbarer Frequenz gesteuert.
Eine besonders vorteilhafte Umformeranordnung ergibt sich, wenn den Steuerorganen (Gittern) der einzeln gesteuerten Entladungsstrecken eine Modulationsspannung zugeführt wird, die sich aus zwei einander überlagerten Steuerwechselspannungen ergibt, von denen die erste dem Netz der gegebenen Frequenz entnommen und gegenüber den Speisespannungen der zugehörigen Entladungsstrecken um einen bestimmten Winkel in der Phasenfolge verschoben ist, während als zweite eine sinusförmige aus beliebiger Quelle entnommene Spannung verwendet wird.
Die Erfindung sei im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen und Diagrammen näher erläutert.
In den Fig. 1-3 sind zunächst Umriehterschaltungen dargestellt, an denen die Erfindung mit Vorteil angewendet werden kann. Fig. 1 zeigt ein Drehstromnetz 1 und ein Wechselstromnetz 2, die Spannungen und Ströme verschiedener Frequenz besitzen. Für die Umformung der Frequenzen sind zwei gittergesteuerte gas-oder dampfgefüllte elektrische Entladungsgefässgruppen 3 und 4 vorgesehen, die mit ihren Anoden an einem mit dem Netz 1 verbundenen Transformator 5 liegen, welcher die für eine Sechsphasenentladungsgefässanordnung übliche Schaltung aufweist. Die Kathoden sind an die den Entladungsgefässen zugewandte Wicklung 9 des Kathodentransformators 6 angeschlossen, und der Neutralpunkt dieser Wicklung ist mit dem Sternpunkt der den Entladungsgefässen zugewandten Wicklung 8 des Anodentransformators 5 verbunden.
Diese Schaltung ist, wie ohne weiteres zu ersehen, sehr einfach, weil die Verbindungsleitungen zwischen den Neutralpunkten der Transformatorwicklungen 8 und 9 zu einer einzigen L3itung vereinigt sind, was an sich jedoch nicht notwendig ist. Man kann aber auch, wie in Fig. 2 veranschaulicht, die Entladungsgefässe und Transformatoren so zusammenschalten, dass die Kathoden der Entladungsgefässe 19 (letztere hier in einem Gefäss vereinigt) mit dem neutralen Punkt der den Entladungsgefässen zugewendeten Wicklung 21 des Kathodentransformators 20 verbunden sind, während die einzelnen Zweige dieser Wicklung mit den Sternpunkten der voneinander getrennten Sekundärwicklungen 18 des Anodentransformators 16 verbunden sind.
Diese Schaltung zeigt, wie erwähnt, eine Vereinfachung der Ausführung der Umrichteranordnung dergestalt, dass mehrere gesteuerte elektrische Entladungsstrecken in einem Gefäss 17 untergebracht sind.
Eine Anordnung, bei der das auf der Kathodenseite der El1tladungsgefässe liegende Netz, also das Sekundärnetz, einphasig ist, zeigt Fig. 3. Hier sind zwei Entladungsstreckengruppen 3 und 4 unmittelbar mit verkehrter Parallelschaltung an das Einphasennetz 2 angeschlossen. Diese Schaltung bezeichnet man auch mit Kreuzschaltung"und den von den Entladungsstreckengruppen gebildeten Stromkreis als Achterkreis". Eine solche Anordnung ist wegen des weiten Regelbereichs der Frequenz des Netzes 2 besonders vorteilhaft, welche Frequenz bis zum Wert Null, also bis zur Abgabe von Gleichstrom in dieses Netz, vermindert werden kann.
Ausgleichströme, die dabei in dem Achterkreis auftreten, können durch die Steuerelektrodenspannungen beeinflussende Schutzapparate, insbesondere solche, die auf überlagerten Gleichstrom ansprechen, unterdrückt werden.
Die Entladungsstrecken der in den Fig. 1-3 dargestellten Umformeranordnung sind mit Steuerelektroden 23 und 24, vorzugsweise Steuergitter, ausgerüstet. Durch die Steuerelektroden kann, da es sich um Lichtbogenentladungsstrecken, also beispielsweise Quecksilberdampfentladungsstrecken, handelt, nur der Zündzeitpunkt der Entladungsstrecken gesteuert werden. Es wurde bereits erwähnt, dass den Entladungsstrecken erfindungsgemäss Steuerspannungen zugeführt werden, die sich aus der Überlagerung von Spannungen der gegebenen Frequenz und Spannungen der andern Frequenz ergeben.
Bei der Schaltung nach Fig. 1 wird die Steuerspannung von der Frequenz des Netzes 1 diesem Netz über den Spannungswandler 11 entnommen, durch den Phasenregler 12 hindurchgeführt und über die Gittertransformatoren 13 und 14 den'Steuergittern 23 und 24 zugeleitet. Die Steuerspannung von der Frequenz des Netzes 2 wird über den Spannungswandler 15, an dessen Stelle auch ein Reguliertransformator treten kann, aus der Wechselstrom quelle 35 den Sekundärwicklungen der Gittertransformatoren 13 und 14 zugleich den Steuergitter der beiden Gleichrichter 3 und 4 zugeführt. Der h9istungsverbrauch der Steuerorgane ist stets verhältnismässig klein, dementsprechend auch die Steuerapparatur.
Die Wirkungsweise der in den Schaltungen der Fig. 1-3 dargestellten Anordnungen zur Frequenzumformung sei an Hand des in Fig. 8 dargestellten Diagramms näher erläutert. Im oberen Teil dieses Diagramms sind in üblicher Weise die Sinuslinien für die den Anoden der Entladungsstrecken zugeführten Spannungen dargestellt. Es sind dies beispielsweise die Spannungen, welche in Fig. 1 den Anoden der beiden Entladungsgefässe 3 und 4 aus dem Drehstromnetz 1 über den Transformator 5 zugeführt werden.
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Eine dieser Anodenspannungen ist etwas stärker ausgezogen und mit A bezeichnet. Für diese Anodenspannung bzw. für das Steuergitter der zugehörigen Entladungsstrecke sind im unteren Teil des Diagramms die Steuerspannungen aufgetragen, welche mit Zl und Z2 bezeichnet sind. Das Diagramm lässt erkennen, dass die Spannung Zi die gleiche Frequenz besitzt wie die Anodenspannung A, während die
Spannung Z2 die Frequenz des von dem Umformer zu erzeugenden Wechselstromes besitzt, wobei angenommen ist, dass die Frequenz im Verhältnis 3 : 1 umgewandelt werden soll.
Bezogen auf die
Schaltung der Fig. 1 wird die Steuerspannung Zi über die Transformatoren 11 und 12 dem Drehstromnetz 1 entnommen, während die Steuerspannung Z2 über den Transformator 15 aus einem Hilfswechselstromnetz 35 zugeführt wird, das auch mit dem Einphasennetz 2 des Umformers identisch sein kann. Die Wirkung der beiden Steuerspannungen Zi und Z2 beruht darauf, dass die mit der Anodenspannung A gleichfrequente Steuerspannung Zl im Takt der niederfrequenten Steuerspannung Z2 periodisch gegenüber der Nullinie gehoben und gesenkt wird. Der Zeitpunkt der Zündung der Entladungsstrecke, die an der Anodenspannung A liegt, wird dadurch gesetzmässig, d. h. unter dem Einfluss der Steuerspannung Z2, in der Phase verschoben.
Die Zündung tritt ein, wenn die resultierende Steuerspannung im unteren Teil des Diagramms der Fig. 8 die Nullinie schneidet. Durch Verbindungslinien zwischen den b3iden Diagrammteilen sind in Fig. 8 die einzelnen Zündzeitpunkte angegeben. Das Diagramm zeigt deutlich, wie diese Zündzeitpunkte taktmässig in der Phase gegenüber der Anodenspannung verschoben werden. Dar gleiche Vorgang spielt sich bei allen Anoden der beiden Gruppen von Entladungsstrecken des Umformers ab, weil, wie aus Fig. 1 beilspielsweise hervorgeht, sämtlichen Steuergitter eine Steuerspannung mit der Frequenz des D ; ehstromnetzes 1 und ausserdem eine zweite Steuerspannung zugeführt wird, die die Frequenz des niederfrequenten Netzes des Umformers besitzt.
Es entsteht dadurch die im oberen Teil des Diagramms der Fig. 8 dargestellte zickzackförmige für den Steuerumrichter der Erfindung typische Kurvenform der umgeformten Spannung. Der Mittelwert dieser zickzackförmigen Kurve entspricht der gewünschten niederfrequenten Spannung. Wesentlich für die Erfindung ist es also, dass mindestens zwei Steuerspannungen auf die Steuerorgane der einzelnen E1tladungsstrecken des Umformers einwirken und dass eine dieser Steuerspannungen als Vorspannung wirkend den Zündzeitpunkt der Entladungsstrecke periodisch verschiebt. Durch geeignete Wahl der Phasenlage der Steuerspannungen gelingt es, den zeitlichen Eintritt einer Anodenlichtbogenzündung für eine Eitladungsstrecke innerhalb eines Phasenwinkels von 1800 beliebig zu verlegen.
In der Schaltung der Fig. 1 sind für den Zweck dieser Einstellung die Steuertransformatoren 11, 12 und 15 als regelbare Transformatoren eingezeichnet.
Aus den Diagrammen der Fig. 8 geht hervor, dass der Umformer der Erfindung zweckmässig mit Induktivitäten oder Drosselketten, gegebenenfalls in Verbindung mit Resonanzkreisen, ausgerüstet wird, damit die bei der Umformung entstehenden Wechselspannungen abweichender Frequenz beseitigt werden können. Ausserdem geht aus dem Diagramm hervor, dass das Ergebnis der Umformung um so günstiger ausfällt, je höher die Phasenzahl der die Entladungsstrecken speisenden Transformatoren ist.
Eine Umformeranordnung nach der Erfindung hat gegenüber andern nach Art eines Steuer- umrichters arbeitenden Umformeranordnungen den Vorteil, dass Lichtbogenentladungsgefässe, also b3ispielsweise Quecki]berdampfentladungsgefässe, für die Umformung verwendet werden können, und dass deshalb die von dem Umformer zu bewältigende Leistung praktisch unbegrenzt ist. Bei der Umformeranordnung nach der Erfindung können sämtlichen Entladungsstrecken Spannungen gleicher Amplitude zugeführt werden, so dass der Nachteil des starren Frequenzverhältnisses eines Hüllkurvenumrichters vermieden wird. Primärfrequenz und Sekundärfrequenz sind bei dem Umformer der Erfindung voneinander unabhängig. Die Phasenlage der Sekundärspannung kann daher beliebig verändert und geregelt werden.
Der Umformer gestattet auch ohne weiteres die Umkehr der Energierichtung. Es können im Sekundärnetz auftretende Blindstrombelastungen induktiver oder kapazitiver Art ohne weiteres von dem Umformer übertragen werden. Das Diagramm der Fig. 8 zeigt, dass die einzelnen Entladungsstrecken, welche an der Bildung der niederfrequenten Spannung des Umformers beteiligt sind, derart gesteuert werden, dass der Strom auch dann fliessen kann, wenn Strom und Spannung verschiedene Richtung haben. Diese für die Blindstromübertragung notwendige Bedingung ist demnach erfüllt.
Die in den Fig. 1-3 dargestellten Umformerschaltungen können noch in mancher Hinsicht ergänzt und abgewandelt werden. Zur Einregulierung ist es zweckmässig, dass bei der Schaltung nach Fig. 1 je eine zusätzliche Gleichspannung in die beiden Zuleitungen 25 und 26 vom Wandler 15 zu den Gittertransformatoren 13 und 14 eingeführt wird, z. B. durch Einlegen von zwei Batterien 27 und 28, die bewirken, dass die von jedem einzelnen Gleichrichter abgegebenen Halbwellen eine Breite von 180 elektrischen Graden besitzen.
In die einzelnen Kreise wird man zweckmässig zur Vermeidung von Oberwellen an geeigneter Stelle noch Induktivitäten oder Drosselketten, beide gegebenenfalls in Verbindung mit Resonanzkreisen, einlegen.
Die in das auf der Kathodenseite liegende Netz 2 abgegebenen Wechselstromspannungen sind in ihrer Höhe von dem Verhältnis der beiden Steuerspannungen abhängig. Diese Abhängigkeit kann durch Veränderung einer oder beider Steuerspannungen eingestellt werden, was im vorliegenden Fall
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durch Anordnung von Anzapfstellen an dem Transformator 11 erreicht wird. Die Phasenlage der über den Transformator 11 den Steuerorganen zugeführten Steuerspannung wird im allgemeinen gegen- über der Phasenlage der Spannung der zugehörigen Anoden eine Nacheilung aufweisen müssen, am
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form zu erhalten.
Für den Fall, dass das von der Kathode gespeiste Netz 2 auch noch von einer Synchronmaschine gespeist wird, z. B. im Bahnbetriebe, kann die zum Steuern benötigte Spannung derselben Frequenz über den Transformator 15 aus dem Netz 2 entnommen werden, indem der Wandler 15 (Fig. 1) direkt an das Netz 2 gelegt wird, während die besondere Wechselstromquelle 35 fortfällt. Dann wird diese Steuerspannung zweckmässig in ihrer Amplitude und Phase veränderlich gemacht, beispielsweise durch Ausführung des Transformators 15 als Pl1asenreger, gegebenenfalls mit Hilfsphase, wie in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet ist.
Durch Amplitudenänderung der Steuerspannung werden die in das Netz 2 der Umformeranordnung abgegebenen Blindströme nach Grösse und Richtung geregelt, während durch die Pl1asenänderung der Steuerspannung. die an das Netz 2 abgegebene Leistung nach Grösse und Richtung geregelt wird.
Für den Fall, dass das von der Kathode gespeiste Netz 2 nur oder überwiegend von den Gleichrichter gespeist wird, ist es vorteilhafter, die Steuerspannung einem besonderen taktgebenden Glied, z. B. einer Wechselstromquelle 35, zu entnehmen, die eine Synchronmaschine oder irgendein Schwingungserzeuger von der gewünschten Frequenz sein kann. Die Wechselstromquelle 35 kann auch in regelbarer Abhängigkeit von der Frequenz des anodenseitigen Netzes 1 gehalten werden, wie in Fig. 4 und 5 veranschaulicht ist. In Fig. 4 wird das taktgebende Glied durch zwei Synchronmaschinen 51 und 52 gebildet, durch welche die Frequenzen beider Netze in ein starres Verhältnis gesetzt werden.
Bei dieser Anordnung wird die Grösse der Steuerspannung durch die vor die Batterie 50 geschalteten Regler 53 und 54 eingestellt, die im vorliegenden Falle durch Widerstände in den Erregerstromkreisen des mit der Wechselstromquelle 35 verbundenen Generators gebildet werden. Die Achsen der beiden Erregerwicklungen des Generators 51 stehen zweckmässig senkrecht aufeinander, wodurch eine gewisse Nachgiebigkeit in der Phasenlage zu erreichen ist (Drehfelderregermaschine).
Fig. 5 zeigt als Wechselstromquelle 35 eine Asynchronmaschine 55, die durch eine Gleichstrommaschine 56 von einer Batterie 50 angetrieben wird. Dadurch kann die Abhängigkeit der Frequenz 2 von der Frequenz 1 geregelt werden. Die Kupplung der Frequenzen ist in diesem Falle beliebig nachgiebig. Die Grösse der Regelspannung kann beispielsweise im Ständerkreis durch regelbare Transformatoren 5'1 eingestellt werden.
Man kann durch Ausgestaltung der Wechselstromquelle 35 die Taktgebung auch in regelbare Abhängigkeit von einer Leistung bringen, z. B. von der Durchgangsleistung des Gleichrichters. Das hat den Vorteil, dass der Gleichrichter nicht überlastet werden kann. Ferner kann die Frequenz auch in Abhängigkeit von der Durchgangsleistung an einer beliebigen andern Stelle der beiden Netze oder in einer beliebigen zeitlichen Abhängigkeit (nach Fahrplan) oder angenähert an eine Sollfrequenz (Integralregler) geregelt werden.
Ein Ausführungsb3ispiel für eine leistungsabhängige Regelung zeigt Fig. 6. Die Steuerspannung wird hier von einer Synchronmaschine 60 geliefert, die zwei Erregerwicklungen besitzt, deren Achsen aufeinander senkrecht stehen und deren Drehzahl durch einen Gleichstrommotor 61 gehalten wird.
Die Drehzahl dieses Gleichstrommotors wird in folgender Weise geregelt :
Ein kräftig ausgeführter Wirkzähler 62 treibt eine kleine Zusatzdynamo 63 an, deren Spannung einer festen Spannung 64 zu-oder abgesetzt wird und die zum Antrieb des Gleichstrommotors dient. Der Zähler 62 wird an den anodenseitigen oder den kathodenseitigen Stromkreis der Umformeranordnung angeschlossen oder über eine Fernmesseinrichtung an einen beliebig fernen Punkt der Netze 1 oder 2 gelegt. Die Kennlinien dieser leistungsabhängigen Regelung können durch Einstellung der Regelwiederstände 65 und 66 beliebig geneigt oder parallel verschoben werden.
Das auf der Anodenseite der Gleichrichter liegende Netz erhält unter Umständen erhebliche Blindströme von der Gleichrichteranordnung oder muss solche Ströme an diese Anordnung liefern. Deshalb wird ein Phasenschieber an dieses Netz angeschlossen, der die Blindströme in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Gleichrichteranordnung, z. B. mit Hilfe von Blindleistungsrelais, kompensiert.
Die Frequenzumformung wird um so vollkommener, je mehr gesteuerte Spannungsimpulse der vom Netz 1 in Fig. 1-3 gespeisten Anoden zum Aufbau einer Spannungshalbwelle des Netzes 2 dienen. Mit besonderem Vorteil werden daher mehr als sechs Anodenphasen für jeden Gleichrichter verwendet. Z. B. ist es bei der Umformung zwischen einem 50periodigen und einem Issysperiodigen
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Anodenzahl als 6 vorteilhaft, wenn das Frequenzverhältnis der Netze 1 und 2 kleiner als 3 oder gar kleiner als 1 ist.
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Gegenüber den bekannten Anordnungen zur Umformung der Frequenz mit Hilfe von gesteuerten Gleichrichtern hat die neue Anordnung den erheblichen Vorteil, dass sie keinen Gleichstrom als Energie- üb3rtragungsmittel führt, die Wechselströme vielmehr unmittelbar von solchen einer Frequenz in solche anderer Frequenz umgewandelt werden. Damit werden doppelte Übertragungsverluste vermieden und Apparate erspart.
Die Erfindung kann nun in der verschiedensten Weise angewendet werden. So kann sie mit ganz b3sonderem Vorteil dazu verwendet werden, Wechselstrommaschinen zu regeln. Beispielsweise kann man eine Synchronmaschine mit Hilfe der durch die Erfindung gegebenen Anordnung anfahren.
Die Synchronmaschine liegt dann an dem kathodenseitigen Stromkreis, und durch Regelung der Frequenz dieses Stromkreises kann die Maschine angelassen werden, u. zw. unter Ausnutzung ihres vollen Drehmomentes von der Frequenz 0 bis zu der Betriebsfrequenz der Maschine.
Auch zum Regeln von Asynchronmaschinen ist die Erfindung sehr vorteilhaft zu verwenden.
Hiezu werden der anodenseitige und der kathodenseitige Stromkreis der Umformeranordnung an die Primär-und die Sekundärwicklung der Asynchronmaschine argeschlossen.
Ein Ausführungsbeispiel hiefür zeigt Fig. 7. Die Wicklung des Ständers 32 der Asynchrone- maschine 30 bildet hier den Stromkreis mit der einen Frequenz, der durch Sammelschienen 20 hervorgehoben ist, und die Wicklung des Läufers 31 den Stromkreis mit der andern Frequenz. Der Neutralpunkt der Lauferwicklungist über einen zusätzlichen Schleifring 38an die Kathoden der Gleichrichter 39 angeschlossen. Der Läufer 31 ersetzt also hier den kathodenseitigen Transformator. Zur Regelung dienen die Steuergleichriehter 39 mit den Gittern 33 sowie der zu ihnen gehörige Transformator 36. Die Steuerspannung von der Ständerfrequenz wird den Gitt (rn 33 aus dem Netz 20 über den Transformator 34 zugeführt.
Die Steuerspannung von der Frequenz des Läufers wird in der Frequenzwandlermaschine 40 oder der asynchronen Kopiermaschine 42 erzeugt und den S3kundärwicklungen des Transformators 34 durch Anschluss an die neutralen Sternpunkte 37 überlagert. Man kann aber auch die Maschinen 40 und 42, wie dargestellt, in Reihe schalten. Das hat den Vorteil, dass die Regelfähigkeit beträchtlich erweitert ist. Bei Verwendung des Frequenzwandlers dient der Djppeldrehtransformator 41 Yum Regeln der Steuerspannung nach Grösse und Phase. Bei Verwendung der Kopiermaschine 42 dient der An/apf- transformator 43 zum Einstellen der Steuerspannung.
In allen Fällen wird die Steuerspannung von der Kathodenfrequenz von der Drehzahl der Asynchronmaschine beeinflusst ; zu diesem Zweck kann die mechanische Kupplung der Maschine 30 mit den Hilfsmaschinen 40 und 42 auch durch eine starre elektrische Kupplung ersetzt werden. An Stelle der Hilfsmaschinen können auch geregelte Synchronmaschinen treten, welche Steuerspannungen erzeugen, die von kurzzeitigen Störungen der Spannung im Netz 20, z. B. infolge von Kurzschlüssen, unbeeinflusst sind.
Ist die Drehzahl der Asynehronmaschine 30 auf Fig. 7 nur in kleinen Grenzen, z. B. zwischen 5% übersynchroner und 5% untersynchroner Drehzahl, zu regeln, so hat die beschriebene Umformeranordnung höchstens 5% der Maschinenleistung aufzubringen. Benutzt man dementsprechend diese Anordnung, nur zur Schlupfenergiesteuerung einer Asynchronmaschine, die mit einer Synchronmaschine gekuppelt ist, so erhält man einen sehr leistungsfähigen Netzkupplungsumformer zwischen den an diese Maschinen anzuschliessenden Netzen, der mindestens das 20fache der durch die gesteuerten Gleichrichter fliessenden Leistung zu übertragen vermag.
Für den Fall, dass die Darchgangslei. stung der beschriebenen Umformeranordnung vorübergehend hohe Werte erreicht, wird man zweckmässig noch eine elektrische Pufferung durch mechanische Energiespeicher vorsehen. Das kann in wirksamer Weise durch den Anschluss synchroner oder asynchroner Sohwungradmaschinen an dasjenige der beiden'Netze geschehen, welches die grösseren Frequenzschwankungen infolge der L1istungsstösse aufweist. Zum Ausgleich der periodischen Leistungsstösse, die in dem Netz der höheren Frequenz im Takt der niederen Frequenz auftreten, wird man zweckmässig eine Synchronmaschine mit hohem synchronisierendem Moment als Pufferungsglied an dieses Netz anschliessen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Umformung von Wechselströmen gegebener Frequenz in solche anderer Frequenz mittels vorzugsweise von gleich grossen Phasenspannungen gespeister, in der Art eines Steuer- umrichters gesteuerter gas-oder dampfgefüllter Entladungsstrecken mit eindeutiger Durchlassrichtung, die in mindestens zwei je eine Halbwelle des zu erzeugenden Wechselstromes liefernden Entladungstreckengruppen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass deren Steuerorganen zwei oder mehrere Steuerspannungen, u. zw.
mindestens eine Wechselspannung von der gewünschten Frequenz in solcher Grösse und eine solche von der gegebenen Frequenz in solcher Grösse und Phasenlage zugeführt werden, dass durch ihre sich überlagernden Wirkungen die Zündzeitpunkte der innerhalb einer Gruppe nacheinander zündenden Entladungsstrecken gesetzmässig in der Phase verschoben werden.