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rmformungsnnordnung.
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Wechselstrom oder umgekehrt oder zur Umwandlung von Wechselstrom gegebener Frequenz in Wechselstrom anderer Frequenz, bei der durch eine mit der Unterbrechungsstrecke in Reihe geschaltete Drossel mit einem sieh bereits bei einem Bruchteil des Nennstromes sättigenden Kern aus einer magnetisch hochwertigen Eisensorte, deren Magnetisierungskurve einen scharfen Sättigungsknick aufweist, jedesmal am Ende eines Stromübertragungszeitabschnittes eine die Stromunterbrechung erleichternde stromschwache Pause in der Nähe des Nullwertes der Stromkurve verursacht wird, und beruht auf dem Gedanken, den Strom nicht jedesmal sofort bei Beginn eines Stromübertragungszeitabschnittes,
sondern erst zu einem späteren Zeitpunkt mit seinen vollen Augenblickswerten einsetzen zu lassen
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nach der Erfindung mit derselben Sättigungsdrossel eine weitere stromschwache Pause zu Beginn jedes Stromübertragungszeitabschnittes herbeigeführt, indem der Eintritt der durch die Sättigung des Drosselkernes hervorgerufenen sprunghaften Induktivitätsänderung auf einen der Schliessung des Stromkreises nachfolgenden Zeitpunkt verlegt wird.
Da der Strom erst dann auf höhere Augenblickswerte ansteigen kann, sobald die Induktivität der Drossel sprunghaft auf einen kleinen Wert gesunken ist, so wird er jedesmal zunächst hintangehalten, während die leitende Verbindung zwischen den Elektroden der Unterbrechungsstrecke wiederhergestellt wird, so dass dieser Vorgang von der Gefahr einer sofortigen hohen Strombeanspruchung entlastet ist. Das ist besonders vorteilhaft für mechanische Stromumformer. Bei diesen fliesst dann zwischen den Kontakten zu Beginn ihrer Berührung praktisch kein Strom, bis die mit ihnen in Reihe liegende Schaltdrossel gesättigt ist und dadurch plötzlich einen niedrigen Induktivitätswert angenommen hat.
Die Erfindung ist aber auch nützlieh für solche Umformer, bei denen der Strom durch leitende Flüssigkeit oder durch Lichtbogen übertragen wird.
Ein weiteres Ziel besteht nun darin, Strom und Spannung des an die Umformungsanordnung angeschlossenen Verbraueherstromkreises mit verhältnismässig einfachen Mitteln zu regeln, nämlich erfindungsgemäss mittels derselben Schaltdrossel, wie oben erwähnt, indem der Zeitpunkt des Eintrittes der sprunghaften Induktivitätsändernng und damit der Zeitpunkt des jedesmaligen Stromanstieges innerhalb des Stromübertragungsabschnittes bzw. mit Bezug auf die Periode der Wechselspannung regelbar gemacht ist.
Durch die Hinausschiebung dieses Zeitpunktes wird gewissermassen aus der zu übertragenden Halbwelle des Stromes ein Abschnitt herausgeschnitten und die Übertragung des übrigen Teiles dieser Halbwelle nahezu oder ganz unterdrückt. Auf diese Weise kann mit den angegebenen Mitteln die Zeit, während welcher zwischen den beiden Elektroden ein Strom übertragen wird, willkürlich verlängert oder verkürzt und damit Strom und Spannung am Verbraucherkreis geregelt werden.
Soll ein stetiger Gleichstrom erzielt oder zur Speisung benutzt werden, so treten an die Stelle der unterdrückten Teile jeder übertragenen Halbwelle annähernd ebenso grosse Teile der nächstfolgenden Halbwelle, in welcher die Spannung entgegengesetzte Richtung hat. Dadurch wird der Mittelwert des Stromes und der Spannung an den angeschlossenen Verbraucherkreisen herabgesetzt, durch zeitliches
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Die hienach sieh ergebenden Strom-und Spannungskurven sind in den Fig. 1-3 für verschiedene Phasenzahlen und verschiedene Belastungsarten beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 gilt für ein Einphasensystem ohne Anwendung besonderer Glättungsmittel, bei dem Lampen, galvanische Bäder od. dgl. die Belastung bilden, so dass sieh für den Verlauf von Strom und Spannung annähernd übereinstimmende Kurven ergeben. Der Einschaltaugenbilck ist mit E bezeichnet und in den Nulldurchgang der speisenden Spannung gelegt. Ist in diesem Augenblick die vorgeschaltete Drossel bereits gesättigt, so beginnt der Anstieg des Stromes und der Spannung am Verbraucher bereits im Einschaltaugenblick und die Kurven verlaufen im wesentlichen sinusförmig (vgl. Kurve 1).
Sobald sieh der Stromwert auf dem abfallenden Ast der Kurve dem Nullwert genähert hat, also etwa 180 elektrisch nach dem Einschaltaugenblick, setzt infolge der Entsättigung der vorgeschalteten Drossel eine stromschwache Pause ein, während welcher kurz darauf die Ausschaltung etwa im Augenblick i erfolgen kann. Die Kurven 2, 3 und 4 gelten für die Fälle, dass sich die Reihendrossel im Einschaltaugenblick E zunächst noch in ungesättigtem Zustande befindet und dass sie sich erst im Zeitpunkt t1
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in diesen Fällen können die Kurven des Stromes und der Spannung wegen der wechselstromseitig gewöhnlich vorhandenen Induktivitäten angenähert sinusförmig verlaufen.
Die Vorgänge kurz vor und beim Ausschalten sind im wesentlichen die gleichen wie im Fall des Verlaufes nach Kurve 1.
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Hälfte der Fig. 1 eingezeichnet sind. Zur Schonung der Schaltkontakte ist es vorteilhaft, den Einschaltaugenblick etwas vor den Zeitpunkt des StromaI1stieges zu legen.
Fig. 2 gilt für ein verkettetes Zweiphasensystem mit Einweggleichrichtung, bei dem der Gleichstrom durch Anwendung vom Glättungsmitteln praktisch oberwellenfrei gemacht ist. Im oberen Teil der Figur sind die Spannungskurven, im unteren Teil die Stromkurven dargestellt, u. zw. über einen Zeitraum von zwei Perioden, von denen die erste mit voller Aussteuerung und höchsterreich- barer Spannung am Verbraucher, die zweite in geregeltem Zustand durchlaufen wird. Im Stromdiagramm sind die Ein- und Ausschaltzeitpunkte E und A angegeben. so dass die Uberlappungszeiten
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gleichartig.
Der Verlauf der Spannungen im ungeregelten Zustand ergibt sich daraus, dass sich vom Einsehaltaugenblick an zunächst infolge der Phasenüberlappung der Mittelwert der beiden PhasenSpannungen Ui und (T. einstellt, der in vorliegendem Falle Null ist. Gleichzeitig folgt der Kommu- tierungsstrom dem durch die Differenz der beiden Spannungen U1 und U2 gegebenen Gesetz, unbehindert von der Drossel, da zunächst für die linke Hälfte der Fig. 2 die Annahme gilt, dass die Drossel bereits im Einschaltaugenblick gesättigt ist.
Die Augenblickswerte der Ströme J1 und J2 in den beiden Phasen sind in der Weise voneinander abhängig, dass sie sich während der Überlappungszeiten zum vollen Gleichstromwert ergänzen. In der Nähe des Nullwertes des Stromes der abgebenden Phase setzt auch hier infolge Entsättigung der Reihendrossel eine stromschwaehe Pause ein. Gleichzeitig mit dem Beginn dieser stromsehwaehen Pause wird die volle treibende Spannung Ul wirksam und folgt
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der beiden Spannungen tind U2' als resultierende Spannung erseheint. Beim Nulldurchgang des Stromes J/der abgebenden Phase wird dann die volle Spannung !, Y der übernehmenden Phase wirksam. Kurz darauf erfolgt die Abschaltung der abgebenden Phase.
Der Mittelwert Um der pulsierenden Spannung am Verbraucher betrage wiederum in ungeregeltem Zustande 100"0'dann ist nach dem gezeichneten Ausführungsbeispiel der Mittelwert Um' in geregeltem Zustande etwa 80% davon. Die Ströme auf der Gleichstromseite stehen bei der angenommenen Belastungsart im gleichen Verhältnis zueinander. Die Regelungswirkung ist deshalb besonders gross, weil in diesem Falle jedesmal ein Teil der negativen Spannungshalbwelle an Stelle des wegfallenden ersten Teiles der positiven Spannungshalbwelle wirksam wird.
Fig. 3 gilt für ein verkettetes Dreiphasensystem, das auf eine konstante Gegenspannung Ug arbeitet, wobei wiederum der Gleichstrom vollständig geglättet sei. P, U2 und U3 sind die Spannungen,
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gegenüber dem Mittelwert der geregelten Spannung halb so gross ist wie die Differenz gegenüber dem Mittelwert Pm der Spannung bei voller Aussteuerung. Dann ist auch der Gleichstrom im geregelten Zustand halb so gross wie der Gleichstrom bei voller Aussteuerung. Der Verlauf der Augen-
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blickswerte der Spannungen und der Ströme ergibt sich in gleicher Weise, wie es zu Fig. 2 geschildert ist.
Da die Dreiphasenanordnung praktisch häufiger vorkommt als die vorher erwähnten. so ist in Fig. 4 eine solche als Ausführungsbeispiel einer Umformungsanordnung nach der Erfindung dargestellt. 4 ist der umlaufende segmentförmige Kontakt des Stromrichters, der durch die Welle 6 in synchrone Umdrehung versetzt wird. Die Welle 6 wird zu diesem Zweck durch einen Synchronmotor angetrieben. Die feststehenden Elektroden des Stromrichters sind mit 7, 8 und 9 bezeichnet. Diese sind an die sekundären Wieklungen 1, : 2 und.) eines dreiphasigen Transformators angeschlossen. Die Gleichstrombelastung 10 liegt zwischen dem Nullpunkt des Transformators und dem rotierenden Pol des Stromrichters.
In die drei Weehselstromphasen sind nun die drei Drosselspule 11, 12 und 13 eingeschaltet, die auf dem einen Schenkel je eines Eisenkernes 14, 15 bzw. 16 liegen, dessen anderer Schenkel eine Drosselspule grösserer Windungszahl17 bzw. 18 bzw. 19 trägt. Die Drosseln 17, 18 und 19 sind über einen Regelwiderstand 20 an eine besondere Gleichstromquelle angeschlossen. Sie können gleichzeitig die Glättungsdrosseln bilden.
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bei ringförmigen Drosselspulen, deren Kern aus einem spiralig aufgewickelten Band aus Magnetmetall besteht, leicht durchführbar, indem der Kernring drehbar angeordnet und zur Regelung die jeweils erforderliche Bandlänge auf-bzw. abgespult wird.
Ein anderes Mittel, den Eintritt der sprunghaften Induktivitätsänderung der Drosselspule zeitlich zu verlagern, besteht erfindungsgemäss darin, dass der Magnetkern der Sättigungsdrossel eine der magnetisierenden Wirkung des zu übertragenden Stromes in der Drossel zu Beginn eines Strom-
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des angeschlossenen Wechselstromnetzes, deren Verlauf gegeben ist, längere Zeit braucht, bis der Drosselkern in den gesättigten Zustand gelangt, als ohne Vorerregung, so dass der Stromanstieg um so später den Beginn der Kontaktberührung bzw. auf die Entstehung einer leitenden Verbindung zwischen den Elektroden der Trennstrecke folgt, je mehr der Drosselkern in entgegengesetzter Richtung vor-
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gespeisten Erregerwicklung ausgerüstet wird.
Damit hiebei die Erfüllung der eingangs erwähnten Aufgabe der Sättigungsdrossel, die Stromunterbrechung zu erleichtern, keine unzulässige Einbusse erleidet, kann es unter gewissen Umständen, z. B. bei Regelung in sehr weiten Grenzen, notwendig sein, dass die Vorerregung am Ende der Strom- übertragungszeitabschnitte jedesmal einen andern Wert hat als zu Beginn ; sie muss sich dann also periodisch mit dem Schalttakt ändern.
Nach der weiteren Erfindung wird daher zur Erregung der Vormagnetisierung Wechselstrom verwendet, entweder allein oder mit Überlagerung eines Gleichstromes. Ferner kann beispielsweise durch Anwendung des Belastungsstromes oder eines von diesem gesteuerten Stromes zur Vorerregung der gesättigten Drosseln die Kommutierung den verschiedenen bei wechselnder Belastung auftretenden Bedingungen angepasst werden.
In Verbindung mit den beschriebenen Einrichtungen können auch weitere, beispielsweise mechanische oder elektromagnetische Regeleinrichtungen zwecks kombinierter Regelung oder zur Erzielung eines grossen Regelbereiches mit Vorteil verwendet werden.
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