Einrichtung zur Regelung von Ventilstromrichtern. Die Aufgabe, bei einem Gleichrichter den Energiebetrag, der von einer Halbwelle des an den Gleichrichter angeschlossenen Wech selstromnetzes mitgeführt wird, zu regeln, konnte bisher nur bei solchen Gleichrichtern gelöst werden, die mit Entladungsstrecken als Ventile arbeiten.
Die vorliegende Erfin dung betrifft demgegenüber eine Einrichtung zur Regelung von Ventilgleichrichtern, die nicht nur für Entladungsstrecken anwendbar ist, sondern die es darüber hinaus gestattet, auch mit solchen Ventilstrecken, wie z. B. Trockengleichrichter, die an sich nicht ge steuert werden können, alle die Regelauf gaben zu lösen, die bisher den steuerbaren Entladungsstrecken vorbehalten waren.
Die Erfindung benutzt einen den Ventil strecken vorgeschalteten, synchron mit dem speisenden Wechselstromnetz arbeitenden Unterbrecher, welcher jede Ventilstrecke ein mal in jeder Periode ein- und nach Erlöschen des Ventilstromes wieder ausschaltet. Den Ventilstrecken eines Gleichrichters - einen Unterbrecher vorzuschalten, ist an sich be kannt.
Der Zweck des Unterbrechers bei den bekannten Anordnungen besteht darin, die Ventilstrecken während der Sperrperiode von dem Wechselstromnetz abzuschalten und so mit von der Sperrspannungsbeanspruchung zu entlasten. Weiterhin hat man auch schon Unterbrecher in diesem Zusammenhang .da für benutzt, um bei mehrphasigen Gleich richtern die Zahl der erforderlichen Ventil strecken herabzusetzen.
Da nämlich die Ven tilwirkung immer nur während des Strom- übergabevorgänges von der einen Phase zur andern in Wirkung tritt, ist es möglich, nur so viel Ventilstrecken vorzusehen, wie im Höchstfall zu gleicher Zeit stromführende Phasen vorhanden sind, wenn man nur dafür sorgt, dass die Ventilstrecken immer auf die jenigen Phasen umgeschaltet werden, in denen sie gerade mit ihrer Ventilwirkung benötigt werden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nun der den Ventilstrecken vorgeschaltete Unterbrecher zur Regelung des Ventilgleich richters in der Weise benutzt, dass der Zeit punkt des Einsetzens des Ventilstromes innerhalb jeder Periode der Wechselspannung zum Zwecke der Spannungsregelung durch Veränderung der Synchronlage der Schalt- zeitpunkte willkürlich veränderbar ist.
Die Ventilstrecke bleibt beim Erfindungsgegen stand somit im CTegensatz zut den bekannten Regelanordnungen solange von dem speisen den Wechselstromnetz getrennt, bis die Strom führung in einem beliebigen Zeitpunkt der Wechselspannungshalbwelle einsetzen soll, bis also beispielsweise bei einem gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäss der Licht bogen in der Entladungsstrecke gezündet werden soll.
Die heute üblichen Gleichriehtera.nord- nungen, welche mit Entladungsstrecken mit Ventilwirkung arbeiten, lösen die Aufgabe der Spannungsregelung durchweg in der Weise, dass der elektrische Stromkreis ausser halb der Entladungsstrecke dauernd oder w eniastens so lange geschlossen gehalten wird, wie die betreffende Ventilstrecke über haupt zur Übernahme des Stromes fähig ist.
Die Ventilstrecke wird also, wenn sie nicht dauernd in dem äussern Stromkreis einge schaltet bleibt, spätestens kurz vor dem Zeit punkt der Spannungsgleichheit der betref fenden Phase mit der vorangehenden Phase eingeschaltet. Die Einschaltung in einem willkürlich wählbaren Zeitpunkt innerhalb der Halbwelle der speisenden Wechselspan nung wird dann dadurch herbeigeführt, dass die Leitfähigkeit der vorher gesperrten Ent- ladungsstreel#,e in dem betreffenden Zeit punkt hergestellt wird.
Es wird zu diesem Zweck entweder eine Quecksilberkathode im Augenblick der Zündung durch Zündelek- troden, Tauchelektroden oder dergleichen emissionsfähig gemacht oder es liegt in der Entladungsstrecke zwischen der Anode und einer dauernd emissionsfähigen Kathode ein Steuergitter, dem in dem gewünschten Zünd- augenblick ein die Sperrwirkung aufheben- des Steuerpotential zugeführt wird.
We sentlich und die bekannten Anordnungen von der Erfindung unterscheidend ist dabei stets die Tatsache, daB die betreffende Ventil strecke schon vor der Zündung zumindest von dem Zeitpunkt an, in dem frühestens der Lichtbogeneinsatz möglich ist, elektrisch lei tend mit dem speisenden Wechselstromnetz verbunden ist.
Die Anode eines Quecksilber dampfgleichrichters, der beispielsweise erst im Maximum der speisenden Wechselspan nung gezündet wird, führt schon längere Zeit vorher die volle Anodenspannung bezw. bei mehrphasigen Gleichrichtern deren volle Dif ferenz zwischen der Spannung der in der Stromführung vorangehenden Wechselstrom- phase.
Die Erfindung weicht von dieser bekann ten Regelung grundsätzlich ab, indem durch den ausserhalb der Ventilstrecke liegenden Unterbrecher die Ventilstrecke erst in dem gewünschten Augenblick der Zündung oder Stromzuführung bezw. unmittelbar vorher in den Stromkreis eingeschaltet wird. Das hat zunächst, wie bereits bekannt, den Vorteil, dass während der Sperrzeit keine Störungen durch unerwünschte Sperrspannungsbean- spruchungen der Ventile auftreten können.
Weiter hat die Erfindung aber den Vorteil, dass man bei der Wahl der Art der Ventil strecke wesentlich freizügiger ist als bisher. Insbesondere gelingt es durch die Erfindung zum ersten Mal, den bekannten und in letzter Zeit zu hoher Vollkommenheit entwickelten Trockengleichrichter und dessen betriebliche Vorzüge für die regelbare Gleichrichtung heranzuziehen.
Es ist ohne weiteres möglich, den Unter brecher, der beim Erfindungsgegenstand zur Spannungsregelung benutzt wird, auch dazu zu benutzen, um in der eingangs bereits er- w ähnten Weise die Zahl der Ventilstrecken a gegenüber der Phasenzahl herabzusetzen. Da durch wird an der Umformung bezw. an der von dem Umformer gelieferten Strom- oder Spannungskurve grundsätzlich nichts ge ändert.
Es kann also ein 12-Phasengleich- richter mit nur zwei, beispielsweise ein- anodigen, Entladungsgefässen oder Trocken gleichrichtern betrieben werden, wobei der von einer Halbwelle der Wechselspannung mitgeführte Energiebetrag in genau dem selben Umfange geregelt werden kann wie bei einem der bekannten 12-Phasengleich- richter mit mindestens je einer Entladungs strecke in jeder Gleichrichterphase. Von der Möglichkeit, die Zahl der Ventilstrecken herabzusetzen, wird man besonders bei solchen Umformeranordnungen Gebrauch machen,
die mit höheren Spannungen arbei ten; denn es ist einleuchtend, dass die Ge samtanordnung. und der Gesamtaufbau einer Umformereinrichtung bei höheren Spannun gen wesentlich einfacher und vor allen Din gen wirtschaftlicher wird, wenn unabhängig von der Phasenzahl des den Umformer spei senden Transformators nur zwei oder drei Ventilstrecken notwendig sind.
Da die Ge samtzeit während der bei einem Mehrpha.sen- gleichrichter eine der Phasen Strom führt, von dem Grad der Aussteuerung oder Rege lung einer Halbwelle praktisch unabhängig ist, kann der Zeitabschnitt zwischen dem Ein schalten und dem Ausschalten einer Wech- selstromphase stets der gleiche bleiben.
Nur unter ganz besonderen Umständen, wie sie beispielsweise bei der Wechselrichtung, das heisst bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom, auftreten können, kann es zweckmässig sein, auf diesen Zeitabschnitt steuernd einzuwirken, indem man ihn bei spielsweise von Betriebsgrössen, wie von dem Belastungsstrom des Umformers, abhängig macht. Im allgemeinen wird man demnach mit einer einfachen Umschalteinrichtung zwi schen Ventilstrecken und Wechselstromquelle auskommen, beispielsweise mit einer umlau fenden Schalteinrichtung, die nach Art eines Kollektors mit feststehenden Bürsten ausge bildet ist und von einem an das Wechsel stromnetz angeschlossenen Synchronmotor angetrieben wird.
Es sei hier erwähnt, dass es grundsätzlich gleichgültig ist, mit welchen Unterbrechungs vorrichtungen die Verbindung zwischen den Wechselstromphasen und den Entladungs- strecken hergestellt und wieder aufgehoben wird.
Es können mechanische Schalter mit unmittelbarer Kontaktberührung zwischen festen Kontakten benutzt werden, es können aber auch Schalteinrichtungen angewendet werden, bei denen einer der beiden Kontakte flüssig ist. Schalteinrichtungen dieser Art sind beispielsweise in der Form von Elektro- lytschaltern oder Quecksilberstrablschaltern für andere Umformerzwecke bekannt gewor den.
Zn jedem Falle handelt es sich darum, dass zwischen die Wechselstromquelle und die Ventilstrecken eine Schalt- bezw. Unter brechungsvorrichtung geschaltet wird, welche zu willkürlich wählbaren Zeitpunkten die elektrische Verbindung zwischen der Ventil strecke und der Wechselstromquelle her stellen und wieder aufheben kann.
Zur Ver besserung des Schaltvorganges werden zweck mässig Kondensatoren zu den Schaltkontak ten parallel geschaltet, oder es werden an dere Schutzmittel, wie Reihendrosselspulen oder Vorwiderstände, angewendet.
Die Erfindung möge anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher er läutert werden. Fig. 1 zeigt einen sechs- phasigen- Gleichrichter mit Trockengleich richtern als Ventilstrecken. An das Dreh stromnetz 1 ist die Primärwicklung des Transformators 2 angeschlossen, dessen Se kundärwicklung 3 mit der Schalteinrichtung 4 in Verbindung steht.
Zum Antrieb der Schalteinrichtung 4 dient der Synchronmotor 5, der, um eine Veränderung der Synchron lage der Schaltbewegung zu ermöglichen, über den Drehtransformator 7 an das Dreh stromnetz 1 angeschlossen ist. Die Schaltein richtung 4 besteht aus einer Kontaktwalze, auf der eine Reihe von Bürsten schleifen. Sechs der Bürsten sind in zyklischer Reihen folge an die sechs Phasen der Transformator wicklung 3 angeschlossen, während die bei den übrigen Bürsten über je eins der Ventile 6 mit dem positiven Leiter des Gleichstrom kreises 8 in Verbindung stehen.
Die mit den Ventilen verbundenen Bürsten schleifen dabei auf Schleifringen 9 und 10, während den übrigen Bürsten Kontaktstücke zugeordnet sind, die nun jeweils einen Teil des Umfan ges der Kontaktwalze bedecken. Eine Ab- tvicklung der Schaltwalze zeigt Fig. 2. Man ersieht daraus, dass durch die SchaIteinrich- tung mit den Ventilstrecken 6 jeweils höch stens zwei Phasen der Tra.nsformatorwick- lung 3 eingeschaltet sind.
Während des gröss ten Teils der Stromführung ist nur eine Phase eingeschaltet. Die einzelnen Kontakt stücke überlappen sich in Umfangsrichtung, so dass sich auch die Zeiten der Strom führung der einzelnen Phasen überlappen. Die Überlappung der Einschaltzeiten ist not wendig mit Rücksicht auf die Kommu- tierung. Der Zeitpunkt des Einscha.ltens innerhalb der Halbwelle der "V@Techselspan- nung des Wechselstromnetzes 1 wird durch Änderung der Relativlage zwischen dem ro tierenden System und dem Vektor des Wech-
selstromnetzes 1 eingestellt. Es stehen dazu verschiedene bekannte Mittel zur Verfügung: Entweder der in Fig. 1 dargestellte Dreh transformator 7 oder eine räumliche Ver drehung des Stators des Synchronmotors 5 oder eine Änderung der Erregung von Teil- w icklimgen im Gleiehstromerregerkreis dieses Motors, durch die die Vektorlage der Erre gung gegenüber dem Netzvektor verdreht wird.
Es sei noch darauf hingewiesen; dass die Einrichtung für mit Trockengleichrichtern arbeitende Umformer grundsätzlich auch dann anwendbar ist, wenn jeder Wechsel stromphase eine Ventilstrecke zugeordnet ist.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für einen regelbaren Trockengleichrichter darge stellt, bei dem eine Transformatorschaltung verwendet ist, bei der die Dauer der Strom führung einer Ventilstrecke durch die be kannte Saugdrosselspule erhöht ist. Der Pri märwicklung 11 des Transformators sind hier zwei selzundäre Teilwicklungen 12 und 13 zugeordnet, die je in Stern geschaltet sind und sich zu einem Seehsphasensvstem ergän zen. Zwischen den Sternpunkten der beiden Teilwicklungen liegt die Saugdrosselspule 14. deren Mittelpunkt den Nullpunkt der Ge samtwicklung darstellt.
Die Unterbrecher- einrichtung 15 ist nur schematisch darge stellt und kann in jeder beliebigen Art aus gebildet sein. Da hier jeweils drei Phasen der Transformatorsekundärwicklung gleich zeitig stromführend sind, so müssen auch drei Ventilstrecken 16 vorgesehen sein. Die An schlüsse der Ventilstrecken an die Schaltkon takte der Schalteinrichtung 15 sind so ge wählt, dass die Ventilstrecken jeweils au drei in der Phasenfolge benachbarten Phasen der Sekundärwicklung des Transformators liegen.
Für die übrigen Schaltvorrichtungen zwi schen Transformator und Trockengleichrich tern ist die Forderung massgebend, dass die Trockengleichrichter zyklisch an die jeweils stromführenden Phasen der Transformator wicklung anzuschliessen sind.
An Stelle der in Fig. 3 gewählten Saug drosselspule können naturgemäss auch andere dem gleichen Zweck dienende Vorrichtungen, beispielsweise magnetisch untereinander ver kettete Drosselspulen, in den einzelnen Pha senleitungen angewendet werden.
Fig. 4 zeigt den regelbaren Trocken gleichrichter in seiner Anwendung zum Energieaustausch zwischen einem Wechsel stromnetz I. und einem Gleichstromverbrau cher 17. Der Schaltungsaufbau der Gesamt anordnung entspricht der von andern regel baren Gleichrichtern her bekannten Kreuz schaltung, während jeder einzelne Gleich richter entsprechend Fig. 1 geschaltet ist. Die Primärwicklung 18 des Transformators ist dementsprechend mit zwei SekundärwickIun- gen 1.9 und 20 verkettet, die in dem vorlie genden Ausführungsbeispiel in sechs Phasen sterngeschaltet sind.
Jeder Transformator wicklung ist eine besondere Schalteinrich tung 23 bezw. 24 zugeordnet, die über einen Drehtransformator 25 bezw. 26 angetrieben wird und jeder Schaltvorrichtung sind wie derum je zwei Ventilstrecken 21 bezw. 22 j-orgeschaltet. Die Schaltung nach Fig. 4 kann auch angewendet werden, um ein Gleichstromnetz mit einem Wechselstromnetz zu verbinden und zwischen beiden Netzen in beliebiger Richtung Energie auszutauschen. In. Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
bei dem als Ventil strecken Quecksilberdampf entladungsstrecken 27 verwendet sind. Die Verbindung zwischen den Ventilstrecken und der Schaltvorrichtung ist die gleiche wie in der Schaltung nach Fig. 1.
Die beiden Ventilstrecken sind mit Steuergittern ausgerüstet, welche zum Schutz gegen Störungen über eine Relais einrichtung an eine negative Sperrspannungs- quelle 29 angeschlossen werden können. Die gleichen Steuergitter können auch noch ver wendet werden, um die Entladungsstrecken zu Beginn der Stromführung zu zünden. Bei dieser Anordnung erfolgt dann unmittel bar zeitlich nacheinander die Einschaltung der Entladungsstrecke durch den umlaufen den Kontaktapparat und die Zündung durch entsprechende Beaufschlagung der Steuer gitter.
Bei der Schaltung nach Fig. 5 ist an genommen, dass die Steuergitter über einen umlaufenden Kontaktapparat 28 gesteuert werden, der ebenso wie die Schalteinrichtung im Anodenkreis der Ventilstrecken durch einen Synchronmotor 5 angetrieben wird. An Stelle der Steuergitter können auch an dere Steuermittel, beispielsweise in den Quecksilberspiegel eintauchende Zündelek- troden, angewendet werden. Das in der Zeichnung dargestellte zweianodige Ent ladungsgefäss 27 kann durch zwei einanodige Gefässe ersetzt werden.
Handelt es sich um Gleichrichteranordnungen mit Saugdrossel spulen oder dergl., so muss auch hier ebenso wie bei der Schaltung nach Fig. 3 die Zahl der Entladungsstrecken entsprechend erhöht werden.
Fig. 6 zeigt die Erfindung in ihrer An wendung auf einen Wechselrichter. Auch hier sind Entladungsstrecken 31 und 32 mit der Sekundärwicklung 3 eines Mehrphasen transformators in ähnlicher Weise über eine Schalteinrichtung 30 verbunden wie in den Schaltungen der Fig. 1 oder 5.
Zwischen den Anoden der beiden Entladungsstrecken liegt ein Kondensator 33, der jedoch nur dann unbedingt erforderlich ist, wenn der Wechselrichter auf ein selbständiges Wech- selstromnetz arbeitet, wenn also in dem Wechselstromnetz 1 keine von dem Wechsel richter unabhängige Wechselspannung zur Verfügung steht, um den Löschvorgang der Entladungsstrecken zu steuern. Die Schal tung der Figur zeigt deutlich, mit wie ein fachen Mitteln es der Erfindung gelingt, das Problem des sogenannten "Drehrichters" das heisst des Mehrphasenwechselrichters zu lösen.
Die beiden Entladungsstrecken 31 und 32 des Wechselrichters sind, wie in der Zeichnung angedeutet, mit Steuergittern aus gerüstet, die ihrerseits an eine Steuerspan nungsquelle 14 angeschlossen sind und die gleichen Steuerfunktionen übernehmen wie die Gitter der Entladungsstrecken in Fig. 5. An Stelle der in Fig. 6 angegebenen Ent ladungsstrecken können auch bei dieser Schaltung Trockengleichrichter oder andere an sich nicht steuerbare Ventilstrecken an gewendet werden.
Man kann die erfindungsgemässe Gleich riehteranordnung auch ohne weiteres für Hochspannung bemessen und muss dann ledig lich für eine genügende Isolation des Kon taktapparates, durch den die Ventilstrecken mit den Sekundärwicklungen des Transfor mators verbunden werden, sorgen. Sowohl die stillstehenden, als auch die umlaufenden Kontakte können dabei an Hochspannungs isolatoren befestigt werden. Besonders bei hohen Spannungen macht sich auf die Be messung der Ventilstrecken der Umstand vorteilhaft bemerkbar, dass ihre Spannungs beanspruchung wesentlich günstiger als sonst ist, da in der Sperrphase keine Spannung an ihnen liegt.
Dadurch ist bei Entladungs strecken auch jede Rückzündungsgefahr be seitigt. In diesem Fall ist es besonders vorteil haft, bei Beginn der Stromführung ausser der Einschaltung durch den Unterbrecher noch zusätzlich die für Fig. 5 bereits erläuterte Gittersteuerung anzuwenden.
Während die Ventile die Eigenschaft heben, den Strom in der abzuschaltenden Phase längere Zeit auf einem so niedrigen Betrag zu halten, dass ein funkenfreies Abschalten auch dann erzielt werden kann, wenn der Abschaltzeitpunkt nicht ganz genau festgelegt ist, so kann doch beim Einschalten der Folgephase an dem Uii- terbreeher eine Funkenbildung auftreten, ins besondere dann, wenn die vor der Kontakt berührung an den Kontakten herrschende Spannungsdifferenz verlifiltnisinä ssig gross ist.
Das ist zum Beispiel dann der Fall, wenn durch Verschiebung der Synchronlage der Schaltbewegung der Aussteuerungsgrad des Stromrichters weitgehend Herabgesetzt ist. Die Zuschaltung erfolgt dann nämlich nicht mehr im Zeitpunkt der Spannungsgleichheit, in dem eine Spannungsdifferenz an den zu schliessenden Kontakten noch nicht vorhan den ist, sondern in einem Zeitpunkt, in dem die Spannungen der abzulösenden Phase und der zuzuschaltenden Phase bereits um einen gewissen Betrag voneinander verschieden sind.
Die Funkenbildung an den Kontakten beim Zuschalten der Folgephase lässt sich nun dadurch unterdrücken, dass mit den Ventil strecken Drosselspulen in Reihe geschaltet werden, die sich bei Überschreitung einer be- stimmten niedrigen Stromgrenze sprung haft sättigen. Derartige Drosselspulen, so- genannte Schaltdrosseln, sind bereits als Strombegrenzungseinriclitungen für Schalt- t' vorgeschlagen worden.
Ihre Wir kung beruht darauf, dass sie beim normalen Betriebsstrom gesättigt sind und nur einen .e ringen Spannungsabfall verursachen, dass aber beim Stromnulldurchgang, wenn sie ent- sättigt sind, eine hohe Spannung an ihnen auftritt, die so gerichtet ist, dass sie eine schnelle Änderung des Stromes nicht zulässt. Diese Kommutierungsspannung ist aber nur verhältnismässig kurze Zeit vorhanden und es ist infolgedessen erforderlich, dass die ab kommutierende Phase innerhalb dieses kur zen Zeitinterv alles abgeschaltet wird.
Bei Schaltstromrichtern, die ausschliesslich finit Schaltdrosseln als Strombegrenzungseinrich- tungen arbeiten, muss man infolgedessen im @@Ilgemeinen bei Belastungsänderungen auch den Abschaltzeitpunkt regeln, und zwar der art, dass bei kleiner Belastung die Abschal tung früher erfolgt als bei grosser Belastung. Dieser Nachteil tritt bei dem Sehaltstrom- richter mit Ventilen als Strombegrenzungs- einrichtungen nicht auf.
Den Ventilen ge genüber haben jedoch die Schaltdrosseln den Vorteil, da.ss sie auch die Spannung beim Zu schalten der Folgephase herabsetzen, da sich im Augenblick des Einschaltens bei geringen Strömen eine hohe Spannung an sie legt, die erst beim weiteren Anwachsen des Stromes wieder auf einen sehr geringen Wert zu sammenbricht.
Bei der hier beschriebenen Schaltung,%tTer- den nun die Vorteile der Ventile und der Schaltdrosseln vereinigt, ohne das jedoch ihre Nachteile auftreten. Beim Zuschalten sorgt die Drossel für eine Herabsetzung der Kon taktspannung, und zwar auch bei Teilaus steuerung, während beim Abschalten die Ventilstrecke das Auftreten eines Rückwärts- stromes verhindert, so dass es auf eine ganz genaue Innelialtung des Absclialtzeitpunktes nicht ankommt.
Es ergibt sich dabei weiter noch der Vorteil. dass die Ventilstrecken nur dann in der Sperrichtung beansprucht wer den, wenn bei starken Belastungsänderungen die von den Drosselspulen gelieferte Koininu- tierungsspannung nicht ausreicht beziv-. nicht die richtige zeitliche Lage besitzt. Die An ordnung gewährleistet auch bei Xurzschlüs- sen funkenfreien Lauf,
da man die Über- lappung ohne Schwierigkeiten genügend lang machen kann. Bei besonders hohen Span nungen kann man auch durch Anordnun- von Kondensatoren oder Widerständen, die über V orkontakte den Kommutierungsstrom für die Drosselspulen liefern, ein funken freies Einschalten sicherstellen.
Entsprechende Ausführungsbeispiele sind in den Fig. 7 und 8 der Zeichnung darge stellt. Der Unterbrecher ist hier nach Art eines umlaufenden Kommutators ausgebildet, doch kann hierfür auch jede andere Schalter konstruktion, beispielsweise eine durch Nok- kenweilen angetriebene Schalteinrichtung. Anwendung finden.
Die einzelnen "#el@uiidär- pliasen des Transformators 47 sind an die Bürsten 41 bis 46 des Unterbrechers bezw. Verteilers 48 angeschlossen, die einen Winkel von 360 elektrischen Graden, das sind hier 180 räumlich, bedecken. Auf weiteren 180 des Umfanges sind die Bürsten 41' bis 46' untergebracht. Diese Bürstengruppe steht mit dem einen Pol des Gleichstromkreises, beispielsweise mit dem Pluspol, in Verbin dung, und zwar abwechselnd über zwei ver schiedene Stromwege. In jedem dieser beiden Stromwege liegt eine Reihenschaltung aus einer Schaltdrossel 54 bezw. 55 und einer Ventilstrecke 56 bezw. 57.
Der eigentliche Kommutatorkörper trägt an seinem Umfang zwei Gruppen von je zwei Kontaktstücken 50 und 51 bezw. 52 und 53, die sinngemäss untereinander verbunden sind. Beim Umlauf des Kommutators, der von dem Synchron motor 58 angetrieben wird, werden infolge dessen die einzelnen Phasen in zyklischer Reihenfolge abwechselnd über den Stromweg mit der Schaltdrossel 54 und dem Ventil 56 oder den Stromweg mit der Schaltdrossel 55 und dem Ventil 57 mit dem einen Pol des Gleichstromkreises in Verbindung gebracht.
Die Synchronlage der Schaltbewegung und damit der Aussteuerungsgrad des Stromrich ters bezw. die Grösse der gleichgerichteten Spannung lässt sich mit Hilfe eines Schnek- kengetriebes 49 verstellen, welches die Bür sten verdreht. Ebenso gut könnte man auch die Synchronlage des rotierenden Teils ver ändern, beispielsweise mittels einer zwei achsigen Erregung des Synchronmotors 58.
Es wurde schon erwähnt, dass man gegebe nenfalls die Zuschaltung zunächst über einen Widerstand oder einen Kondensator vorneh men kann. Fig. 8 zeigt, wie in diesem Fall die Kontaktsegmentanordnung an dem Kom- mutatorumfang ausgestaltet werden kann. Das in der Schaltbewegung voraneilende Kontaktstück ist hier in zwei Kontaktstücke 60 und 61 aufgelöst, die miteinander über den Widerstand 62 verbunden sind.
Die Bürste der ablösenden Phase wird also je weils erst auf den Vorkontakt 61 auflaufen, so dass jedes Mal kurzzeitig der Widerstand 62 in den Stromkreis eingeschaltet wird. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungs gemässen Stromrichteranordnungen liegt da rin,
dass durch das periodische Abschalten der Ventilstrecken von der Transformatorwick- lung ihre Sperrbeanspruchung gegenüber Ventilstromrichtern ohne vogeschalteten Un terbrecher erheblich herabgesetzt wird. Das bedingt besonders bei Verwendung von Trok- kengleichrichtern als Ventilstrecken eine Er höhung des Wirkungsgrades insofern, als man die Zahl der hintereinander zu schaltenden Gleichrichterscheiben,
von denen jede eine ganz bestimmte Sperrspannung auszuhalten imstande ist, entsprechend herabsetzen kann. Da jede Gleichrichterscheibe einen gewissen Spannungsabfall verursacht, so wird auf diese Weise also der gesamte Spanungsabfall wesentlich kleiner und der Wirkungsgrad steigt dementsprechend.
Einer weiteren Ausführungsform der Er findung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Regelung der Spannung die Sperrbeanspruchung der Ventilstrecken her aufgesetzt wird. Wird die Stromrichter anordnung voll ausgesteuert, das heisst also, findet die Zuschaltung der Folgephase stets im Augenblick der Spannungsgleichheit mit der vorangehenden Phase statt, so hängt die maximale Sperrbeanspruchung der Ventil strecken lediglich von der Grösse der zeit lichen Überlappung zweier Phasen ab.
In Fig. 10a sind diese Verhältnisse für eine sechsphasige Gleichrichteranordnung kurven mässig dargestellt. Wenn die Zuschaltung der Folgephase im Zeitpunkt der Spannungs gleichheit P erfolgt und wenn die Überlap- pung <B>30'</B> beträgt, so erreicht die maximale Sperrbeanspruchung einer Ventilstrecke den Wert Es, der gleich der Hälfte des Scheitel wertes der Phasenspannung ist. Geht man nun auf Teilaussteuerung über, das heisst ver zögert man die Zuschaltung der Folgephase.
so wächst bei gleicher Überlappungsdauer die Sperrbeanspruchung beträchtlich und er reicht, wie es ebenfalls in Fig. 10a dar gestellt ist, bei einem Aussteuerungswinkel von 30 und einer Überlappung von eben falls 30 den Wert<B>E,',</B> der bereits 86 % der maximalen Phasenspannung beträgt. Soll also der Stromrichter nicht ständig unter Verzicht auf eine Regelung mit voller Aus steuerung betrieben werden, sondern soll auch eine Regelung stattfinden, so muss die Zahl der hintereinander geschalteten Gleichrichter scheiben grösser gewählt werden und die Ver lustspannung steigt dementsprechend.
Zwecks Verbesserung des Wirkungsgra des wird nun die Anordnung so getroffen, dass die Zahl der in Reihe geschalteten Trok-- kengleiclirichterscheiben in Abhängigkeit von dem Aussteuerunggrad veränderbar ist. Die Zahl der Gleiehrichterscheiben kann dann entsprechend dem wachsenden Aussteuerungs- ,;rad Herabgesetzt werden, so da.ss jede un nötige Verminderung des Wirkungsgrades i-ermieden werden kann.
Eine weitere Ver- bjesserung des Wirkungsgrades kann dadurch erzielt werden, dass man eine kombinierte Regelung ausführt, bei der die Spannung in groben Stufen über Transformatoranzapfun- geii eingestellt wird, während die Feinrege lung zwischen den Stufen durch Aussteue- rungsänderung am Verteiler vorgenommen wird. Dadurch lassen sich kleine Aussteue- rungsgrade vermeiden und die Sperrbean spruchung wird auf diese Weise herabgesetzt.
In Fig. 9 ist für den Stromrichter eine besonders vorteilhafte Form angewendet, bei der nur soviel Ventilstrecken wie gleichzeitig stromführende Phasen vorhanden sind. Bei der hier verwendeten Sechsphasensehaltung ohne Stromteilung sind also nur zwei Ventil strecken erforderlich. Jede dieser Ventil strecken besteht aus zwei hintereinander geschalteten Gruppen von Gleielirichterschei- ben 75 und 76 bezw. 77 und 78.
Diese Ventil strecken werden durch die von dem Syn chronmotor 73 periodisch betätigte Umschalt einrichtung 72 abwechselnd in zyklischer Reihenfolge an die einzelnen Phasenwick lungen des Transformators 71 angeschlossen.
Um nun bei einer Steigerung des Aussteue- rungsgrades, die beispielsweise durch Ver ändern der Synchronlage des Synchronmotors 73 mittels des Drehtransformators 74 vor genommen werden kann, die Anzahl der in Reihe geschalteten Gleichrichterelemente jeder Ventilstrecke herabzusetzen, ist ein Überbrückungsschalter 79 vorgesehen, mit tels dessen die Ventilstrecken 7 6 bezw. 78 kurzgeschlossen werden können.
Während hier die Zahl der hintereinander geschalteten Gleichrichterelemente nur in zwei Stufen regelbar ist, kann auch eine weitere Unter teilung vorgenommen werden, so dass eine genauere Anpassung der Elementezahl an den jeweils vorhandenen Aussteuerungsgrad möglich ist. Die Umschalteinrichtung für die Ventilstrecken wird zweckmässig, wie das durch die punktierte Linie angedeutet ist, mit dem Regelorgan für den Aussteuerungs- grad, hier also mit dem Drehregler 74 ge kuppelt, so dass selbsttätig mit einer Ver änderung des Aussteuerungsgrades auch eine Veränderung der Zahl der Ventilstrecken vor sich geht.
Jlnstatt die Zahl der hintereinander ge schalteten Gleichrichterelemente durch Kurz schliessen zu vermindern, kann man auch, wie das beispielsweise in Fig. 11 dargestellt ist, eine Reihen - Parallelschaltung anwenden. Jede Ventilstrecke besteht hier ebenfalls aus zwei Gruppen von Gleichrichterelementen 80 i4nd 81 bezw. 82 und 83.
Wenn die Um sehalter 84, 85. 86 und 87 die in der Zeich nung dargestellte Lage haben, sind die Gleichrichterelemente jeder Ventilgruppe ein ander parallel geschaltet, während in der ent gegengesetzten Stellung der Umschalter die Gleichrichterelemente jeder Ventilstrecke mit gleicher Durchlassrichtung in Reihe lie gen. Diese Schaltung wird besonders dann zweckmässig sein, wenn es sich um Anlass- vorgänge handelt, bei denen während der kurzen Anfahrzeit eine Stromüberlastung der Ventile in der Reihenschaltung möglich ist.
Die Spannungsbeanspruchung in der Sperrichtung kann man auch noch dadurch herabsetzen, dass man die Phasenzahl erhöht, also beispielsweise von Sechsphasenbetrieb auf Zwölfphasenbetrieb übergeht, wobei die Zahl der Ventilstrecken die gleiche bleiben kann. Wie Fig. 10b zeigt, geht beim Zwölf phasenbetrieb bei voller Aussteuerung unter sonst gleichen Verhältnissen die Sperrspan nungsbeanspruchung auf 1/4 der Sperrspan nungsbeanspruchung bei Sechsphasenbetrieb herunter.
Zwischen der Sperrspannungsbean- spruchung bei Teilaussteuerung und der bei voller Aussteuerung ist praktisch ein Unter schied nicht mehr vorhanden.
Ähnliche Verhältnisse wie bei Trocken gleichrichtern liegen auch bei andern Ven tilen vor, bei denen ebenfalls im allgemeinen eine erhöhte Sperrbeanspruchung einen er höhten Aufwand und einen grösseren Span- ningsabfall erfordert, so dass die beschriebene Massnahme auch hier erhebliche Vorteile bringt.
Device for controlling valve converters. The task of regulating the amount of energy in a rectifier that is carried along by a half-wave of the Wech selstromnetzes connected to the rectifier has so far only been able to be achieved in rectifiers that work with discharge paths as valves.
The present inven tion relates to a device for controlling valve rectifiers, which is not only applicable for discharge paths, but also allows it to work with such valve paths, such. B. dry rectifier, which in itself can not be controlled ge to solve all the Regelauf tasks that were previously reserved for the controllable discharge paths.
The invention uses an interrupter connected upstream of the valve and working synchronously with the AC power supply, which switches each valve segment on once in each period and off again after the valve current has been extinguished. The valve sections of a rectifier - connecting an interrupter upstream - is known per se.
The purpose of the interrupter in the known arrangements is to switch off the valve sections from the alternating current network during the blocking period and thus to relieve them of the blocking voltage stress. Furthermore, one has already used breakers in this context .da for to reduce the number of required valve routes in multi-phase rectifiers.
Since the valve effect only ever comes into effect during the current transfer process from one phase to the other, it is possible to provide only as many valve sections as the maximum number of live phases present at the same time, if you only ensure that the valve sections are always switched to those phases in which they are needed with their valve action.
According to the present invention, the interrupter upstream of the valve sections is used to control the valve rectifier in such a way that the point in time at which the valve current starts can be changed at will within each period of the alternating voltage for the purpose of voltage control by changing the synchronous position of the switching times.
In the subject of the invention, the valve path remains in contrast to the known control arrangements as long as it is separated from the supply of the AC power supply until the current is supposed to start at any point in time of the AC voltage half-wave, for example until the arc in the discharge path in a gas or steam-filled discharge vessel should be ignited.
The common alignments, which work with discharge paths with valve action, consistently solve the task of voltage regulation in such a way that the electrical circuit outside the discharge path is kept closed continuously or at least as long as the valve path in question is at all is capable of taking over the electricity.
The valve path is therefore, if it is not permanently switched on in the external circuit, switched on at the latest shortly before the voltage equality of the phase concerned with the previous phase. Switching on at an arbitrarily selectable point in time within the half-wave of the feeding AC voltage is then brought about by establishing the conductivity of the previously blocked discharge strip #, e at the relevant point in time.
For this purpose, either a mercury cathode is made emissive at the moment of ignition by ignition electrodes, immersion electrodes or the like, or there is a control grid in the discharge path between the anode and a permanently emissive cathode, which cancels the blocking effect at the desired ignition moment - The control potential is supplied.
What distinguishes the known arrangements from the invention is always the fact that the valve in question is already connected to the AC power supply in an electrically conductive manner before ignition, at least from the time at which the start of the arc is possible.
The anode of a mercury vapor rectifier, which is ignited, for example, only at the maximum of the feeding AC voltage, leads respectively to the full anode voltage for a long time beforehand. in the case of multi-phase rectifiers, their full difference between the voltage of the preceding AC phase in the current conduction.
The invention differs from this well-th regulation in principle, by BEZW respectively through the circuit breaker located outside the valve path, the valve path only at the desired moment of ignition or power supply. is switched into the circuit immediately beforehand. As already known, this has the advantage that during the blocking time, no interference can occur due to undesired blocking voltage stresses on the valves.
The invention also has the advantage that the choice of the type of valve stretch is much more permissive than before. In particular, the invention makes it possible for the first time to use the well-known dry rectifier, which has recently been developed to a high degree of perfection, and its operational advantages for the controllable rectification.
It is easily possible to use the interrupter, which is used for voltage regulation in the subject matter of the invention, to reduce the number of valve sections a compared to the number of phases in the manner already mentioned. There is BEZW on the deformation. basically nothing changes to the current or voltage curve supplied by the converter.
A 12-phase rectifier can therefore be operated with only two, for example single-anode, discharge vessels or dry rectifiers, whereby the amount of energy carried by a half-wave of the alternating voltage can be regulated to exactly the same extent as with one of the known 12-phase equalization - rectifiers with at least one discharge path in each rectifier phase. Use will be made of the possibility of reducing the number of valve sections, especially in the case of such converter arrangements,
who work with higher tensions; because it is evident that the overall arrangement. and the overall structure of a converter device at higher voltages conditions is much simpler and, above all, more economical if only two or three valve sections are required regardless of the number of phases of the transformer spei sending.
Since the total time during which one of the phases conducts current in a multi-phase rectifier is practically independent of the degree of modulation or regulation of a half-wave, the period between switching on and switching off an AC phase can always be the same stay.
Only under very special circumstances, such as those that can occur, for example, with the change in direction, i.e. when converting direct current into alternating current, can it be useful to control this period of time, for example by taking it from operating parameters such as the load current of the Converter, makes you dependent. In general, you will get along with a simple switching device between rule valve sections and AC power source, for example with a Umlau Fenden switching device that is in the manner of a collector with fixed brushes and is driven by a synchronous motor connected to the AC network.
It should be mentioned here that it is basically irrelevant which interruption devices are used to establish and remove the connection between the alternating current phases and the discharge paths.
Mechanical switches with direct contact between fixed contacts can be used, but switching devices can also be used in which one of the two contacts is liquid. Switching devices of this type are known, for example, in the form of electrolyte switches or mercury power switches for other converter purposes.
In any case, it is a matter of a switching or switching between the alternating current source and the valve sections. Interrupting device is switched, which can stretch the electrical connection between the valve and the AC power source at arbitrarily selectable times and can remove it again.
To improve the switching process, capacitors are expediently connected in parallel to the switching contacts, or other protective means, such as series inductors or series resistors, are used.
The invention may be explained in more detail using the examples shown in the drawing. Fig. 1 shows a six-phase rectifier with dry rectifiers as valve sections. The primary winding of the transformer 2 is connected to the three-phase network 1, the secondary winding of which 3 is connected to the switching device 4.
To drive the switching device 4, the synchronous motor 5 is used, which is connected to the rotary power supply 1 via the rotary transformer 7 in order to allow a change in the synchronous position of the switching movement. The Schaltein direction 4 consists of a contact roller on which grind a number of brushes. Six of the brushes are connected in cyclical order to the six phases of the transformer winding 3, while the other brushes are connected via one of the valves 6 to the positive conductor of the DC circuit 8.
The brushes connected to the valves grind on slip rings 9 and 10, while the other brushes are assigned contact pieces, which now each cover part of the circumference of the contact roller. A development of the switching drum is shown in FIG. 2. It can be seen from this that at most two phases of the transformer winding 3 are switched on by the switching device with the valve sections 6.
Only one phase is switched on during most of the current flow. The individual contact pieces overlap in the circumferential direction, so that the times of the current flow of the individual phases also overlap. The overlap of the switch-on times is necessary with regard to the commutation. The point in time of the switch-on within the half-wave of the "V @ AC voltage of the alternating current network 1 is determined by changing the relative position between the rotating system and the vector of the alternating current.
selstromnetzes 1 set. There are various known means available: Either the rotary transformer 7 shown in Fig. 1 or a spatial Ver rotation of the stator of the synchronous motor 5 or a change in the excitation of Teilw icklimgen in the DC circuit of this motor, through which the vector position of the Erre is rotated relative to the network vector.
It should also be pointed out; that the device for converters working with dry rectifiers can in principle also be used when each alternating current phase is assigned a valve section.
In Fig. 3, an embodiment of a controllable dry rectifier is Darge provides, in which a transformer circuit is used, in which the duration of the current management of a valve path is increased by the known suction throttle coil. The primary winding 11 of the transformer is assigned two secondary partial windings 12 and 13, which are each connected in star and complement each other to form a visual phase system. The suction throttle coil 14 is located between the star points of the two partial windings, the center of which represents the zero point of the total winding.
The interrupter device 15 is only shown schematically and can be formed in any desired way. Since three phases of the transformer secondary winding are live at the same time, three valve sections 16 must also be provided. The connections of the valve sections to the switching contacts of the switching device 15 are selected so that the valve sections each lie on three phases of the secondary winding of the transformer that are adjacent in the phase sequence.
For the other switching devices between the transformer and dry rectifier, the requirement is that the dry rectifier must be connected cyclically to the current-carrying phases of the transformer winding.
Instead of the suction choke coil selected in FIG. 3, other devices serving the same purpose, for example choke coils magnetically linked to one another, can of course be used in the individual Pha sen lines.
Fig. 4 shows the controllable dry rectifier in its application for exchanging energy between an alternating current network I. and a direct current consumer 17. The circuit structure of the overall arrangement corresponds to the cross circuit known from other controllable rectifiers, while each individual rectifier according to FIG. 1 is switched. The primary winding 18 of the transformer is accordingly linked to two secondary windings 1.9 and 20, which in the present exemplary embodiment are star-connected in six phases.
Each transformer winding is a special Schalteinrich device 23 BEZW. 24 assigned, respectively via a rotary transformer 25. 26 is driven and each switching device are like turn two valve sections 21 respectively. 22 switched on. The circuit according to FIG. 4 can also be used to connect a direct current network to an alternating current network and to exchange energy between the two networks in any direction. In. Fig. 5 shows an embodiment of the invention,
in which as a valve stretch mercury vapor discharge paths 27 are used. The connection between the valve sections and the switching device is the same as in the circuit according to FIG. 1.
The two valve sections are equipped with control grids, which can be connected to a negative blocking voltage source 29 via a relay device to protect against interference. The same control grid can also be used to ignite the discharge paths at the beginning of the current flow. In this arrangement, the switching on of the discharge path by rotating the contact apparatus and the ignition by appropriately acting on the control grid then takes place immediately one after the other.
In the circuit according to FIG. 5, it is assumed that the control grids are controlled via a rotating contact apparatus 28 which, like the switching device in the anode circuit of the valve sections, is driven by a synchronous motor 5. Instead of the control grid, other control means can also be used, for example ignition electrodes immersed in the mercury level. The two-anode discharge vessel 27 shown in the drawing can be replaced by two single-anode vessels.
If it is a matter of rectifier arrangements with suction throttle coils or the like. Here too, as in the circuit according to FIG. 3, the number of discharge paths must be increased accordingly.
Fig. 6 shows the invention in its application to an inverter. Here, too, discharge paths 31 and 32 are connected to the secondary winding 3 of a polyphase transformer in a similar manner via a switching device 30 as in the circuits of FIG. 1 or 5.
A capacitor 33 is located between the anodes of the two discharge paths, but this is only absolutely necessary if the inverter operates on an independent AC network, i.e. if no AC voltage independent of the inverter is available in the AC network 1 for the extinguishing process to control the discharge paths. The circuit of the figure clearly shows how a multiple means the invention succeeds in solving the problem of the so-called "rotary converter" that is to say the polyphase inverter.
The two discharge paths 31 and 32 of the inverter are, as indicated in the drawing, equipped with control grids, which in turn are connected to a control voltage source 14 and take on the same control functions as the grid of the discharge paths in Fig. 5 6, dry rectifiers or other non-controllable valve sections can also be used with this circuit.
You can easily measure the equal arrangement according to the invention for high voltage and then only needs to ensure sufficient insulation of the contact apparatus through which the valve sections are connected to the secondary windings of the transformer. Both the stationary and the rotating contacts can be attached to high-voltage insulators. Particularly at high voltages, when measuring the valve sections, the fact that their voltage stress is significantly more favorable than usual, since there is no voltage across them in the blocking phase, is particularly noticeable.
As a result, any risk of re-ignition is eliminated on discharge lines. In this case it is particularly advantageous to use the grid control already explained for FIG. 5 at the beginning of the current flow, in addition to the switching on by the interrupter.
While the valves have the ability to keep the current in the phase to be switched off for a long time at such a low level that spark-free switch-off can be achieved even if the switch-off time is not precisely defined, the next phase can start when the next phase is switched on Sparking can occur at the Uiitererbreeher, in particular if the voltage difference prevailing at the contacts before the contact is made is loosely large.
This is the case, for example, when the degree of modulation of the converter is largely reduced by shifting the synchronous position of the switching movement. The connection then no longer takes place at the point in time when the voltages are equal, in which a voltage difference is not yet available at the contacts to be closed, but at a point in time when the voltages of the phase to be separated and the phase to be connected already differ by a certain amount are.
The spark formation at the contacts when the subsequent phase is switched on can now be suppressed by connecting throttle coils in series with the valve sections, which suddenly become saturated when a certain low current limit is exceeded. Such choke coils, so-called switching chokes, have already been proposed as current limiting devices for switching t '.
Their effect is based on the fact that they are saturated with normal operating current and only cause a slight voltage drop, but that when they cross zero, when they are desaturated, a high voltage appears across them, which is directed in such a way that it is fast Change of current does not allow. However, this commutation voltage is only available for a relatively short time and it is therefore necessary that the commutating phase from everything is switched off within this short time interval.
In the case of switching converters that only work finite switching chokes as current limiting devices, the switch-off time must therefore generally also be regulated in the event of changes in the load, in such a way that the switch-off occurs earlier with a low load than with a high load. This disadvantage does not arise in the case of the switching converter with valves as current limiting devices.
Compared to the valves, however, the switching throttles have the advantage that they also reduce the voltage when the subsequent phase is switched on, because at the moment of switching on with low currents, a high voltage is applied to them, which only reappears when the current increases again collapses at a very low value.
In the circuit described here,% tTer-, the advantages of the valves and the switching throttles are now combined without their disadvantages occurring. When switching on, the throttle ensures a reduction in the contact voltage, even with partial control, while when switching off the valve section prevents the occurrence of a reverse current, so that it is not a question of a very precise internalization of the closing time.
There is also the advantage here. that the valve sections are only stressed in the blocking direction if, in the event of strong changes in load, the coordination voltage supplied by the choke coils is insufficient. does not have the correct timing. The arrangement guarantees spark-free operation even in the event of a short circuit,
because the overlap can be made long enough without difficulty. At particularly high voltages, a spark-free switch-on can also be ensured by arranging capacitors or resistors that supply the commutation current for the choke coils via pre-contacts.
Corresponding embodiments are shown in FIGS. 7 and 8 of the drawings Darge provides. The interrupter is designed here in the manner of a rotating commutator, but any other switch construction can also be used for this, for example a switching device driven by cams. Find application.
The individual "# el @ uiidär- pliases of the transformer 47 are connected to the brushes 41 to 46 of the interrupter or distributor 48, which cover an angle of 360 electrical degrees, that is here 180 spatial. On another 180 of the circumference are the Brushes 41 'to 46' are housed in. This group of brushes is connected to one pole of the direct current circuit, for example to the positive pole, alternately via two different current paths. 55 and a valve section 56 and 57, respectively.
The actual commutator body carries two groups of two contact pieces 50 and 51 respectively on its circumference. 52 and 53, which are mutually linked. As the commutator, which is driven by the synchronous motor 58, rotates, the individual phases are alternated in cyclical order via the current path with the switching throttle 54 and valve 56 or the current path with the switching throttle 55 and valve 57 with one pole of the direct current circuit.
The synchronous position of the switching movement and thus the degree of modulation of the Stromrich age respectively. the size of the rectified voltage can be adjusted with the aid of a worm gear 49 which rotates the brushes. The synchronous position of the rotating part could just as well be changed, for example by means of two-axis excitation of the synchronous motor 58.
It has already been mentioned that, if necessary, the connection can initially be made via a resistor or a capacitor. 8 shows how, in this case, the contact segment arrangement can be configured on the commutator circumference. The contact piece leading in the switching movement is here broken up into two contact pieces 60 and 61, which are connected to one another via the resistor 62.
The brush of the releasing phase will therefore only ever run up against the pre-contact 61, so that each time the resistor 62 is briefly switched into the circuit. A major advantage of the converter arrangements according to the invention is that
that by periodically switching off the valve sections from the transformer winding, their blocking stress is considerably reduced compared to valve converters without an upstream breaker. Particularly when dry rectifiers are used as valve sections, this increases the degree of efficiency insofar as the number of rectifier disks to be connected one behind the other
each of which is able to withstand a specific reverse voltage, can be reduced accordingly. Since each rectifier disk causes a certain voltage drop, the total voltage drop is much smaller in this way and the efficiency increases accordingly.
A further embodiment of the invention is based on the knowledge that the blocking stress on the valve sections is applied by regulating the voltage. If the converter arrangement is fully controlled, i.e. if the subsequent phase is always switched on at the moment when the voltage equals the previous phase, the maximum blocking stress on the valve sections depends only on the size of the overlap between two phases.
In Fig. 10a these relationships are shown moderately curves for a six-phase rectifier arrangement. If the subsequent phase is switched on when the voltage equals P and if the overlap is <B> 30 '</B>, the maximum blocking stress on a valve section reaches the value Es, which is equal to half the peak value of the phase voltage . If you now switch to partial control, that means you delay the activation of the subsequent phase.
so the locking stress increases considerably with the same overlap duration and it is enough, as is also shown in Fig. 10a, with a control angle of 30 and an overlap of 30, the value <B> E, ', </B> the already 86% of the maximum phase voltage. So if the converter is not to be operated continuously with full modulation without regulation, but if regulation is also to take place, the number of rectifier disks connected in series must be larger and the loss voltage increases accordingly.
In order to improve the degree of efficiency, the arrangement is made such that the number of dry equalizing disks connected in series can be changed as a function of the degree of modulation. The number of rectifier disks can then be reduced in accordance with the increasing modulation wheel, so that any unnecessary reduction in efficiency can be avoided.
A further improvement in efficiency can be achieved by carrying out a combined control in which the voltage is set in coarse steps via transformer taps, while the fine control between the steps is carried out by changing the control on the distributor. In this way, small degrees of control can be avoided and the locking load is reduced in this way.
In FIG. 9, a particularly advantageous form is used for the converter, in which there are only as many valve sections as there are simultaneously current-carrying phases. With the six-phase control used here without current division, only two valve sections are required. Each of these valve stretch consists of two series-connected groups of Gleielirichterschei- ben 75 and 76 respectively. 77 and 78.
These valve routes are connected to the individual phase windings of the transformer 71 alternately in cyclic order by the switching device 72 actuated periodically by the Syn chronmotor 73.
In order to reduce the number of rectifier elements connected in series in each valve section when the degree of control increases, for example by changing the synchronous position of the synchronous motor 73 by means of the rotary transformer 74, a bypass switch 79 is provided Valve sections 7 6 respectively. 78 can be short-circuited.
While the number of rectifier elements connected in series can only be regulated in two stages, a further subdivision can also be made, so that a more precise adjustment of the number of elements to the current level of modulation is possible. The switching device for the valve sections is expediently coupled, as indicated by the dotted line, to the control element for the degree of control, here with the rotary control 74, so that automatically with a change in the degree of control, a change in the number of Valve stretches going on.
Instead of reducing the number of rectifier elements connected in series by short-circuiting, a series-parallel connection can also be used, as is shown for example in FIG. 11. Each valve section here also consists of two groups of rectifier elements 80 i4nd 81 respectively. 82 and 83.
If the order sehalter 84, 85, 86 and 87 are in the position shown in the drawing, the rectifier elements of each valve group are connected in parallel to one another, while in the opposite position of the switch the rectifier elements of each valve path lie in series with the same flow direction. This circuit is particularly useful when it comes to starting processes in which a current overload of the valves in the series circuit is possible during the short start-up time.
The voltage stress in the blocking direction can also be reduced by increasing the number of phases, for example switching from six-phase operation to twelve-phase operation, with the number of valve sections remaining the same. As Fig. 10b shows, with twelve-phase operation at full modulation under otherwise the same conditions, the locking voltage strain goes down to 1/4 of the locking voltage strain in six-phase mode.
There is practically no difference any more between the blocking voltage stress with partial modulation and that with full modulation.
Conditions similar to those in dry rectifiers are also found in other valves, in which, in general, increased blocking stress also requires increased effort and a greater voltage drop, so that the measure described here also has considerable advantages.