CH322469A - Process for control respectively. Regulation of the DC voltage of a contact rectifier with switching reactors - Google Patents

Process for control respectively. Regulation of the DC voltage of a contact rectifier with switching reactors

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CH322469A
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Koppelmann Floris Ing Dr
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Licentia Gmbh
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/20Contact mechanisms of dynamic converters
    • H02M1/26Contact mechanisms of dynamic converters incorporating cam-operated contacts
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
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    • G05F1/33Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices with plural windings through which current to be controlled is conducted

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Description

  

  Verfahren zur Steuerung     bezw.    Regelung der Gleichspannung eines Kontaktgleichrichters  mit Schaltdrosseln    Mechanische Gleichrichter mit Schaltdros  seln können auf drei verschiedene Arten hin  sichtlich ihrer Spannung gesteuert bzw. ge  regelt werden. Zunächst kann die speisende  Drehspannung in ihrer Höhe durch einen       Stufentransformator    geändert werden. Diese  Steuerung bzw. Regelung hat den Vorteil,  dass sie den Leistungsfaktor nur wenig be  einträchtigt, sie hat jedoch den Nachteil, dass  bei grossen Leistungen Stufentransformatoren  nur als Stufenregler ausgeführt werden, so  dass eine     Feinregelung    nicht möglich oder nur  schwierig ist.  



  Die zweite Möglichkeit besteht darin, ähn  lich wie bei der Gittersteuerung von     Queck-          silberdampfgleichrichtern,    den Einschaltzeit  hunkt einer Phase zeitlich zu verzögern. Bei  dieser Möglichkeit müssen mit abnehmender  Gleichspannung die     Kontaktschliessdauern     verkürzt werden, da mit abnehmender Gleich  spannung die     Kommutierung    unter grösseren  Augenblickswerten der     Kommutierungsspan-          nung    und daher schneller erfolgt. Diese Mög  lichkeit hat den allgemeinen Nachteil, dass es  mit abnehmender Gleichspannung den Lei  stungsfaktor stark verringert.

   Ausserdem hat  es den besonderen Nachteil, dass mit abneh  mender Gleichspannung die Kontakte beim  Einschalten nicht spannungsfrei sind, und  dass sie daher dazu neigen; beim Einschalten       ztt    feuern .oder wenigstens Stoffwanderung    zu     verursachen.    Gegen diese Stoffwanderung  hat man, ähnlich wie die Schaltdrosseln, Ein  schaltdrosseln. eingebaut, die im     Einschalt-          augenblick    den Anstieg des Laststromes eine  Zeit von der Grössenordnung     10-4    sek. ver  zögern, so dass der Kontakt erst dann mit  Strom belastet wird, wenn er bereits unter  vollem Druck geschlossen ist.

   Es hat sich her  ausgestellt, dass diese Einschaltdrosseln in  vielen Fällen nicht ganz einwandfrei arbeiten,  weil es aus verschiedenen     Gründen    schwierig  ist, den Anstieg des Stromes durch eine Sätti  gungsdrossel so kurze Zeit wie     10-4    sek. zu  verzögern.  



  Aus diesem Grunde hat man eine dritte       Möglichkeit    benutzt, welche darin besteht, dass  die     Einschaltzeitpunkte    der Kontakte stets  mit dem Schnittpunkt der sich ablösenden       Phasenspannungen    zusammenfallen, dass je  doch die Übernahme des Stromes auf die neue  Phase dadurch verzögert wird, dass die Schalt  drosseln im Augenblick des     Einschaltens    mehr  oder weniger negativ     vorerregt    werden,

   so       dass    durch den     Vorerregerstrom    -der Anstieg  des Laststromes     in    vorbestimmter Weise ver  zögert und damit die Gleichspannung ge  steuert     bzw.    geregelt werden kann     (soge-          nanlte    magnetische Steuerung). Diese letzte  Möglichkeit gestattet es, je nach der Grösse  der Schaltdrosseln, die Spannung bis zu 50,     1/o     oder mehr zu regeln, ohne dass die Kontakte      beim Einschalten     Spannung    aufweisen, das  heisst ohne die Gefahr von     Stoffwanderung.     Bei dieser Steuerung bzw.

   Regelung müssen  die     Kontaktschlussdauern    mit abnehmender       Gleichspannung    verlängert werden, im Gegen  satz zu dem obenerwähnten mechanischen  Regelverfahren, bei dem die     Kontaktschliess-          dauern    mit abnehmender     Gleichspannung    ver  kürzt werden müssen.

   Die Verlängerung der       Kontaktschliessdauern    hat im praktischen Be  trieb den Nachteil, dass bei Störungen der  Drehspannung oder auch der Gegenspannung  auf der     Gleichstromseite    eine erhöhte Gefahr  der     Rückzündung    auftritt, da bei verlänger  ter Kontaktzeit die Überdeckung der     Kon-          taktschliessdauern    aufeinanderfolgender Kon  takte, das heisst also die Zeit, während der       zwei    Phasen kurzgeschlossen sind, vergrössert  wird.

   Fällt beispielsweise der     Vorerreger-          strom    ganz oder teilweise aus, weil die spei  sende Drehspannung ausfällt oder abgesenkt  wird, so     verschwindet    die     spannungssteuernde          Wirkung,    das heisst die Stromstufe kurz nach  dem Einschalten einer Phase,     und    die für den  normalen,     ungestörten    Betrieb eingestellte  verlängerte     Kontaktschliesszeit    erweist sich  als zu gross, so dass die Gefahr von     Rückzün-          dungen    besteht.

   Das magnetische Steuerver  fahren hat ausserdem den Nachteil, dass es  die Gleichspannung nicht beliebig weit her  untersteuern kann, sondern je nach der Grösse  der Schaltdrosseln praktisch nur um etwa  30 bis 50 %. Soll die Gleichspannung weiter  verringert werden, so muss das mechanische  Steuerverfahren, das heisst die zeitliche Ver  zögerung der     Einschaltzeitpunkte,    angewandt  werden, da auch der     Spannungsregelung    mit  dem     Regelumspanner    nach     unten        hin    Grenzen  gesetzt sind, die damit zusammenhängen, dass  mit verringerter zugeführter Wechselspan  nung die Stufen der Schaltdrossel unter Um  ständen so gross werden, dass kein einwand  freier Betrieb mehr möglich ist.

   Wendet man  also neben dem     Regelumspanner    das magne  tische Regelverfahren an, so muss bei     Span-          nungsregelung    auf sehr kleine Werte der  Gleichspannung herab das magnetische Regel  verfahren aufgegeben und statt dessen die    zeitliche     Verzögerung    der     Schliesszeitpunkte     herangezogen     werden.     



  Nach der     Erfindung    werden die erwähn  ten Nachteile dadurch überwunden, dass die  Steuerung der     Gleichspannung    praktisch  gleichzeitig durch einen Stufentransformator,  eine zeitliche Verschiebung der Einschaltzeit  punkte der     Kontakte    und durch eine magne  tische- Beeinflussung der Schaltdrosseln er  folgt. Dabei ist es vorteilhaft, dass mit dem  Stufentransformator die Spannung in Stufen  geschaltet wird,     und    dass innerhalb der Stufen  die     Steuerung    gleichzeitig durch zeitliche Ver  schiebung der Einschaltzeitpunkte der Kon  takte und durch magnetische     Beeinflussung     der     Schaltdrosseln    erfolgt.

   In Ausnahmefäl  len, beispielsweise beim Anfahren eines  Gleichstromverbrauchers, kann . sie jedoch  auch benutzt werden, um die Spannung weit  über die Stufe des     Regelumspanners    hinaus  ganz bis auf Null     herabzuregeln.    Die Kom  bination der beiden Steuerverfahren hat den  Vorteil, dass keine so grosse bzw. gar keine  Verlängerung der     Kontaktschliessdauern    mit  abnehmender Gleichspannung erforderlich  ist. Sie hat ausserdem den Vorteil, dass durch  die magnetische Beeinflussung der Schalt  drossel sich eine Einschaltstufe erzeugen lässt,  welche sicher ausreicht, um die mit zuneh  mender mechanischer Verzögerung der Ein  schaltzeitpunkte der Kontakte zunehmende  Einschaltspannung an den Kontakten ohne  Gefährdung der Kontakte durch Stoffwande  rung zu beherrschen.

   Es wäre     grundsätzlich     möglich, auf den Stufentransformator ganz  zu verzichten und mit der Kombination der  mechanischen und magnetischen Regelung  den ganzen Spannungsbereich zu     überstrei-          ehen;    dies hat jedoch den Nachteil, dass der  Leistungsfaktor der Anlage bei     kleinen    Span  nungen zu klein wird. Es hat ausserdem den  Nachteil, dass Gleichspannung und     Gleich-          Strom    verhältnismässig     viele    Oberwellen ent  halten würden, .und dass bei kleiner Gegen  spannung die Kontakte verhältnismässig grosse  Spannungen einzuschalten haben.

   Beschränkt  man sich jedoch mit der Kombination der  mechanischen und der magnetischen Rege-           lung    im wesentlichen auf den Stufenbereich  eines     Regelumspanners,    also beispielsweise auf  10      lo    der     Nennspannung,    so bleibt der Lei  stungsfaktor noch erträglich, die Oberwellen  noch klein und die Einschaltspannung an den  Kontakten auch bei grossen Gleichspannungen  noch so klein, dass sie sicher beherrscht wird.  Der     Erfindungsgedanke    eignet sich besonders  gut für sechsphasige Brückenschaltungen, bei  denen die Einschaltspannung an den Kon  takten bei mechanischer Verzögerung der       Kontaktschliesszeiten    an sich bereits recht  klein ist.

   Bei dieser Schaltung lassen sich  unter Benutzung des Erfindungsgedankens  auch Gleichrichter für Spannungen oberhalb  von 400 V bauen. Die magnetische Beeinflus  sung der Schaltdrosseln erfolgt am einfach  sten durch einen     Vorerregerstrom.    Damit  dieser Strom im Augenblick der Kontaktöff  nung keine     unerwünschten    Wirkungen aus  übt, muss er zu diesem' Zeitpunkt möglichst  Null sein. Dies bedeutet, dass der     Vorerreger-          Strom    von der     Sinusform    abweichen, nämlich  selbst stromlose Stufen aufweisen muss.

   Einen  solchen Strom kann man erzeugen, indem  man in den     Vorerregerkreis    Sättigungsdros  seln     einführt.    Die magnetische Beeinflussung  der Schaltdrosseln, - das heisst die Beeinflus  sung ihrer     Magnetisierung    im Einschaltzeit  punkt der Hauptkontakte, kann dann da  durch erfolgen, dass die Grösse des mit Stufen  versehenen     Vorerregerstromes    z. B. durch  eine regelbare     Induktivität    verändert wird.

    Gegenüber der Regelung des Stromes durch  Widerstände hat dies den Vorteil, dass weni  ger Verluste auftreten, und dass die Regelung  einer     Induktivität    ohne mechanisch aufein  ander gleitende Teile (wie bei Schiebewider  ständen oder Kollektoren) erfolgen kann, bei  spielsweise durch zwei Spulen, die räumlich  gegeneinander verdreht werden. Man kann  die Verstellung dieser regelbaren     Induktivität     mechanisch mit der Verstellung der Phasen  lage des Antriebs für die Kontakte, beispiels  weise des Antriebsmotors selbst oder eines  vor ihn geschalteten Phasendrehers kuppeln.

    Diese Kupplung kann auf verschiedene Weise  erfolgen, beispielsweise so, dass innerhalb der    Stufe des     Uegelumspanners    die Kontakt  schliesszeit     ungeändert    bleiben kann. Man er  reicht dies durch- eine zweckmässige Kupp  lang der beiden Regelverfahren derart, dass  die Verlängerung der     Kontaktschliesszeit,    die  die magnetische Regelung mit sich bringt,  gerade aufgehoben wird durch die Verkür  zung der     Kontaktschliessdauer,    welche die  mechanische Regelung     erfordert.    Es ist jedoch  nicht notwendig, die beiden Steuerverfahren  derart miteinander zu kuppeln, dass die     Kon-          taktschliessdauern    konstant bleiben können,

    vielmehr kann man die     Kontaktsehliessdauern     auch gleichzeitig mit der Regelung zwang  läufig     mitverstellen    oder sie durch eine selbst  tätig arbeitende Einrichtung jeweils auf die  günstigsten Werte sich     einregeln    lassen. Die  Kupplung der beiden Steuerverfahren kann  auch so erfolgen, dass-die Spannungsregelung  abhängig vom mechanischen - Verdrehungs  winkel des Kontaktantriebes mit angenähert  konstanter Regelgeschwindigkeit erfolgt, das  heisst, dass zu jedem Drehwinkel des Antriebs  eine proportionale Spannungsänderung ge  hört. In diesem Falle lassen sich Steuer- bzw.  Regelaufgaben am genauesten und zuver  lässigsten erfüllen.

   Man kann die drei Ele  mente der     Erfindung    so miteinander verbin  den,- dass die Umschaltung der Stufen des       Regelumspanners    selbsttätig dann erfolgt,  wenn die miteinander gekuppelten beiden  andern Regelverfahren eine gewisse Grenze  der Spannungsregelung überschreiten.

   Auf  diese Weise erhält man einen Gleichrichter;  der in     der-Spannung    bis auf Null     herunter    zu  regeln. ist, und der dabei je nach den Um  ständen etwa die Hälfte dieser Regelung  durch den     Regelumspanner    selbsttätig aus  führt, während die andere Hälfte durch -die  Kombination der beiden andern Regelverfah  ren stattfindet, wobei ein Maximum an Be  triebssicherheit bezüglich kurzer Überdeckung  der     Kontaktschliesszeiten    und kleiner Ein  schaltspannung der Kontakte erreicht ist.  



  Verwendet man einen     Regleri    so kann  dieser statt zur Regelung der     Kontaktschliess=          zeiten    auch dazu dienen, entweder die magne  tische oder auch die mechanische Verstellung      des Antriebs der     Kontakte    selbsttätig vorzu  nehmen, wenn die andere Steuermöglichkeit  von Hand oder durch einen Lastregler vor  genommen wird. Die     Erfindung    hat noch  einen besonderen Vorteil für solche Schal  tungen, bei denen die Schaltdrosseln von  Wechselstrom durchflossen werden, bei denen  der Aufwand für die Schaltdrosseln verhält  nismässig     klein    ist.

   Diese Schaltungen haben  den Nachteil, dass sich     unter    Umständen die  magnetische Regelung allein     nicht    ohne weite  res in weiten Grenzen anwenden lässt, da die  Zeit zur     Beeinflussung    des     Magnetisierungs-          zustandes    der Schaltdrosseln     zii    knapp ist.

   In  diesen Fällen     bringt    die Kombination der  verschiedenen Regelverfahren nach der Er  findung den Vorteil, dass die magnetische  Regelung der     Schaltdrosseln        voll    ausgenutzt  werden     kann,    da mit der zeitlichen Verspä  tung der     Einschaltzeitpiuikte,    wie sie das     me-          ehanische    Regelverfahren mit sich bringt, die  Zeit zur     Beeinflussung    des     Magnetisierungs-          zustandes    der     Schaltdrosseln.    zunimmt.  



  Der Vorteil der Erfindung beruht letzten  Endes darauf, dass die     Hauptschaltdrossel    bei  Verringerung der Gleichspannung als Ein  schaltdrossel benutzt     wird,    jedoch kann dabei  die Einschaltstufe zehnmal oder noch grösser  werden, wie bei den früher üblichen Ein  schaltdrosseln. Die Einschaltstufe nimmt       nämlich    bei     alleiniger    Verwendung der  magnetischen     Beeinflussung    der Schaltdros  seln mit abnehmender Gleichspannung zu,  während sie bei den früher üblichen Ein  schaltdrosseln mit abnehmender Gleichspan  nung abnahm und daher so     kurz    wurde, dass  sie nicht mehr ausreichend war.  



  Man kann die     Kupplung    des magnetischen  und mechanischen Steuerverfahrens so auf  mittlere Verhältnisse festlegen, dass sie bei       Änderung    der     Spannung    des     Regelumspan-          ners        ungeändert    beibehalten werden     kann.     Dies ist besonders dann zulässig, wenn die  Stufen der Schaltdrosseln verhältnismässig  gross gewählt werden, so dass kleine Abwei  chungen von der idealen     Kupplung    der beiden       Regelverfahren    zugelassen werden können.

    Die bei     Herabregelung    der Spannung mit dem         Regelumspanner    an sich notwendige Verlän  gerung der     Kontaktschliessdauern        kann    dann  durch einen besonderen Eingriff von Hand  oder automatisch erfolgen, ohne dass an der  Kupplung der beiden andern Regelverfahren  miteinander etwas geändert würde. Dies führt  zu besonders     einfachen    Regelgetrieben.  



  In manchen Fällen     wird    es möglich sein,  bei     Verwendung    des     Erfindungsgedankens     mit Kontaktgeräten     auszukommen,    deren       Kontaktschliessdauern    überhaupt nicht ver  änderlich sind. Derartige Kontaktgeräte zeich  nen sich     durch    besondere Einfachheit aus.  Verwendet man sie, so kann man nach der  Erfindung die drei Elemente der     Erfindung     derart miteinander kombinieren, dass in allen  Betriebszuständen und bei allen Gleichspan  nungen mit ein     und    derselben     Kontaktschliess-          dauer    ausgekommen werden kann.  



  In der     Zeichnung    ist die Erfindung sche  matisch an einem Ausführungsbeispiel erläu  tert. 1, 2, 3 sind die sekundären Wicklungen  eines     Gleiehrichterumspanners    in     sechsphasi-          ger        Brückenschalti.ng,    4, 5, 6 sind die Schalt  drosseln, 7, 8, 9, 10, 11, 12 die Kontakte,  13 der Antriebsmotor für die Kontakte. 14  ist die Primärwicklung des     Gleichrichterum-          spanners,    die über einen     Stiüentransforma-          tor    15 an ein Drehstromnetz U, V, W ange  schlossen ist. Der     Synchronmotor    13 wird  über einen Drehtransformator 14' gespeist.

    Die Schaltdrossel 4 (5, 6) hat eine     Vorerre-          gerwicklung    15', deren     Speisestromkreis    nicht  gezeichnet ist und eine     Vorerregerwickhmg     16, die zur Regelung dient. Die Wicklung 16       wird    über eine Sättigungsdrossel 17 und eine  regelbare     Induktivität    18 gespeist. 19, 20 und  21 sind Nebenwege, welche im Zusammenwir  ken mit den Schaltdrosseln das     lichtbogenfreie     Öffnen der Kontakte ermöglichen.  



  Nach der     Erfindung    werden zur     Steiie-          rimg    bzw.     Regelung    der Gleichspannung in  erster Linie gleichzeitig der Drehtransfor  mator 14' und die regelbare     Induktivität    18  herangezogen. Die     Verstellung    dieser beiden  Geräte kann durch einen Regler erfolgen, wo  bei sie untereinander mechanisch gekuppelt  sein können. Es kann auch jedes Regelorgan      für sich durch einen Regler bedient werden.

    Der Stufentransformator 15 wächst mit der  Leistung des Gleichrichters: Er ist also kost  spielig, -während die     .Regelorgane    14'. und 18  nur für die kleine     Antriebsleistung    des Syn  chronmotors 13 bzw. zur Speisung der Vor  erregerwicklung 16 ausgelegt zu werden brau  chen. Der Grundgedanke der Erfindung,  nämlich die drei Möglichkeiten der Span  nungsregelung mit dem Drehtransformator  14' (mechanische Verstellung), mit der Regel  induktivität 18 (magnetische Steuerung) und  mit dem Stufentransformator 15 praktisch  gleichzeitig in bestimmter Weise miteinander  zu kuppeln, ist in der Zeichnung durch die       punktierte    Linie 22 schematisch angedeutet.

    Statt des Drehtransformators 14' kann auch  der     Stator    des Antriebsmotors 13 oder eine  andere mechanische oder elektrische Einrich  tung, welche die Schaltzeitpunkte zeitlich ver  schiebt, benutzt werden.



  Process for control respectively. Control of the DC voltage of a contact rectifier with switching chokes Mechanical rectifiers with switching chokes can be controlled or regulated in three different ways with regard to their voltage. First of all, the level of the three-phase supply voltage can be changed using a step transformer. This open-loop or closed-loop control has the advantage that it only slightly adversely affects the power factor, but it has the disadvantage that, at high powers, step transformers are only designed as step regulators, so that fine control is not possible or difficult.



  The second possibility, similar to the grid control of mercury vapor rectifiers, is to delay the switch-on time of a phase. With this possibility, the contact closing times must be shortened with decreasing DC voltage, since with decreasing DC voltage the commutation takes place with larger instantaneous values of the commutation voltage and therefore faster. This possibility has the general disadvantage that the power factor is greatly reduced as the DC voltage decreases.

   It also has the particular disadvantage that with decreasing DC voltage, the contacts are not voltage-free when switched on, and that they therefore tend to; fire when switched on. or at least cause material migration. Similar to switching throttles, switching throttles are used against this migration of substances. built-in, which at the moment of switch-on increases the load current for a time of the order of 10-4 sec. delay so that the contact is only loaded with current when it is already closed under full pressure.

   It has been shown that these switch-on chokes do not work completely properly in many cases, because it is difficult for various reasons to track the rise in current through a saturation choke for as short a time as 10-4 sec. to delay.



  For this reason, a third option has been used, which consists in the fact that the switch-on times of the contacts always coincide with the intersection of the phase voltages that are being replaced, but the transfer of the current to the new phase is delayed by the switching chokes at the moment are more or less negatively pre-excited when switching on,

   so that the increase in the load current is delayed in a predetermined manner by the pre-excitation current and the direct voltage can thus be controlled or regulated (so-called magnetic control). This last possibility makes it possible, depending on the size of the switching chokes, to regulate the voltage up to 50, 1 / o or more without the contacts being voltage when switched on, that is, without the risk of material migration. With this control resp.

   Control, the contact closure times must be lengthened with decreasing DC voltage, in contrast to the mechanical control method mentioned above, in which the contact closure times have to be shortened with decreasing DC voltage.

   In practical operation, extending the contact closing times has the disadvantage that if there is a fault in the three-phase voltage or the counter voltage on the direct current side, there is an increased risk of flashback, since with longer contact time the overlap of the contact closing times of successive contacts, i.e. the The time during which two phases are short-circuited is increased.

   If, for example, the pre-excitation current fails completely or partially because the three-phase supply voltage fails or is reduced, the voltage-controlling effect disappears, i.e. the current stage shortly after switching on a phase and the extended contact closing time set for normal, undisturbed operation to be too large, so that there is a risk of flashbacks.

   The magnetic Steuerver drive also has the disadvantage that it cannot understeer the DC voltage as far as desired, but rather only by about 30 to 50%, depending on the size of the switching chokes. If the DC voltage is to be reduced further, the mechanical control method, i.e. the time delay of the switch-on times, must be used, since the voltage regulation with the control transformer is also subject to lower limits, which are related to the fact that the reduced AC voltage supplied Levels of the switching throttle may become so large that proper operation is no longer possible.

   If the magnetic control method is used in addition to the control transformer, then the magnetic control method must be abandoned for voltage control down to very low DC voltage values and the time delay of the closing times used instead.



  According to the invention, the disadvantages mentioned are overcome in that the control of the DC voltage practically at the same time by a step transformer, a time shift of the switch-on points of the contacts and a magne tables influencing the switching chokes he follows. It is advantageous that the step transformer is used to switch the voltage in steps, and that within the steps the control takes place simultaneously by shifting the switch-on times of the contacts and by influencing the switching reactors magnetically.

   In exceptional cases, for example when starting up a DC load, can. however, they are also used to regulate the voltage far beyond the level of the regulating transformer to zero. The combination of the two control methods has the advantage that the contact closing times do not need to be extended or extended at all with decreasing DC voltage. It also has the advantage that the magnetic influence of the switching throttle enables a switch-on level to be generated which is reliably sufficient to control the switch-on voltage at the contacts, which increases with increasing mechanical delay in the switch-on times of the contacts, without endangering the contacts through material migration .

   In principle it would be possible to do without the step transformer entirely and to cover the entire voltage range with the combination of mechanical and magnetic control; However, this has the disadvantage that the power factor of the system becomes too small at low voltages. It also has the disadvantage that direct voltage and direct current would contain a relatively large number of harmonics, and that with a small counter voltage, the contacts have to switch on relatively high voltages.

   However, if the combination of mechanical and magnetic control is essentially limited to the step range of a control transformer, for example to 10 lo of the nominal voltage, then the power factor remains bearable, the harmonics are still small and the switch-on voltage at the contacts too in the case of high DC voltages, so small that it can be safely controlled. The idea of the invention is particularly suitable for six-phase bridge circuits in which the switch-on voltage at the contacts is already quite small in itself with a mechanical delay in the contact closure times.

   With this circuit, rectifiers for voltages above 400 V can also be built using the inventive concept. The magnetic influence of the switching chokes occurs most simply by a pre-excitation current. So that this current does not have any undesirable effects at the moment the contact is opened, it must be as zero as possible at this point in time. This means that the pre-excitation current deviates from the sinusoidal shape, namely must itself have currentless steps.

   Such a current can be generated by introducing saturation chokes in the pre-excitation circuit. The magnetic influence of the switching chokes, - that is to say the influence of their magnetization at the switch-on point of the main contacts, can then take place through the fact that the size of the stepped pre-excitation current z. B. is changed by an adjustable inductance.

    Compared to regulating the current through resistors, this has the advantage that fewer losses occur and that an inductance can be regulated without parts sliding mechanically on one another (such as sliding resistors or collectors), for example by using two coils that are spatially opposed to one another be twisted. The adjustment of this controllable inductance can be mechanically coupled with the adjustment of the phase position of the drive for the contacts, for example the drive motor itself or a phase rotator connected in front of it.

    This coupling can take place in various ways, for example in such a way that the contact closing time can remain unchanged within the level of the Uegelumspanners. This is achieved through an appropriate coupling of the two control methods in such a way that the extension of the contact closing time that the magnetic control entails is just canceled out by the shortening of the contact closing time that the mechanical control requires. However, it is not necessary to couple the two control methods with one another in such a way that the contact closing times can remain constant.

    Rather, the contact closure periods can also be set at the same time as the regulation or they can be adjusted to the most favorable values by a self-acting facility. The coupling of the two control methods can also take place in such a way that the voltage regulation takes place depending on the mechanical rotation angle of the contact drive with an approximately constant regulating speed, which means that a proportional voltage change belongs to each rotation angle of the drive. In this case, control and regulation tasks can be fulfilled most precisely and most reliably.

   The three elements of the invention can be connected to one another in such a way that the switching of the stages of the regulating transformer takes place automatically when the two other regulating methods coupled to one another exceed a certain limit of the voltage regulation.

   In this way a rectifier is obtained; to regulate the voltage down to zero. and which, depending on the circumstances, automatically executes about half of this regulation through the control transformer, while the other half takes place through the combination of the other two control methods, with a maximum of operational reliability with regard to short overlapping of the contact closing times and less A switching voltage of the contacts has been reached.



  If a regulator is used, instead of regulating the contact closing times, it can also be used to automatically adjust either the magnetic or the mechanical adjustment of the drive of the contacts, if the other control option is carried out manually or by a load regulator. The invention has a particular advantage for such scarf lines in which the switching throttles are traversed by alternating current, in which the effort for the switching throttles is relatively small.

   These circuits have the disadvantage that, under certain circumstances, the magnetic control alone cannot easily be used within wide limits, since the time to influence the magnetization state of the switching reactors is short.

   In these cases, the combination of the different control methods according to the invention has the advantage that the magnetic control of the switching throttles can be fully utilized, since the delay in the switch-on time, as is the case with the mechanical control method, results in the time to Influence of the magnetization state of the switching chokes. increases.



  The advantage of the invention is ultimately based on the fact that the main switching throttle is used as a switching throttle when the DC voltage is reduced, but the switch-on stage can be ten times or even greater than with the previously common switching throttles. The switch-on stage increases with the sole use of the magnetic influence of the switching throttles with decreasing DC voltage, while it decreased with the previously common switching throttles with decreasing DC voltage and therefore became so short that it was no longer sufficient.



  The coupling of the magnetic and mechanical control method can be set to medium ratios so that it can be maintained unchanged when the voltage of the regulating transformer changes. This is particularly permissible if the stages of the switching throttle are chosen to be relatively large, so that small deviations from the ideal coupling of the two control methods can be permitted.

    The extension of the contact closing times, which is necessary when the voltage is reduced with the control transformer, can then be carried out by a special manual intervention or automatically, without anything being changed in the coupling of the other two control methods. This leads to particularly simple variable speed drives.



  In some cases it will be possible, when using the inventive concept, to get by with contact devices whose contact closing times cannot be changed at all. Such contact devices are distinguished by their particular simplicity. If they are used, according to the invention, the three elements of the invention can be combined with one another in such a way that one and the same contact closing time can be managed in all operating states and with all DC voltages.



  In the drawing, the invention is cally tert erläu using an embodiment. 1, 2, 3 are the secondary windings of a rectifier converter in a six-phase bridge circuit, 4, 5, 6 are the switching throttles, 7, 8, 9, 10, 11, 12 are the contacts, 13 the drive motor for the contacts. 14 is the primary winding of the rectifier converter, which is connected to a three-phase network U, V, W via a step transformer 15. The synchronous motor 13 is fed via a rotary transformer 14 '.

    The switching throttle 4 (5, 6) has a pre-exciter winding 15 ', the feed circuit of which is not shown, and a pre-exciter winding 16 which is used for regulation. The winding 16 is fed via a saturable inductor 17 and a controllable inductance 18. 19, 20 and 21 are bypasses which, in conjunction with the switching reactors, enable the contacts to open without arcing.



  According to the invention, the rotary transformer 14 'and the controllable inductance 18 are primarily used simultaneously to increase or regulate the direct voltage. These two devices can be adjusted by a controller, where they can be mechanically coupled to one another. Each control element can also be operated by a controller.

    The step transformer 15 grows with the performance of the rectifier: it is therefore costly, while the .Regelorgane 14 '. and 18 only for the small drive power of the Syn chronmotors 13 or to supply the pre-exciter winding 16 need to be designed. The basic idea of the invention, namely the three ways of voltage control with the rotary transformer 14 '(mechanical adjustment), with the rule inductance 18 (magnetic control) and with the step transformer 15 practically at the same time in a certain way, is shown in the drawing the dotted line 22 indicated schematically.

    Instead of the rotary transformer 14 ', the stator of the drive motor 13 or some other mechanical or electrical device that shifts the switching times ver can be used.

 

Claims (1)

PATENTAXSPRUCH Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung der Gleichspannung eines Kontaktgleichrich ters mit Schaltdrosseln, dadurch gekennzeich net, dass die Steuerung der Gleichspannung praktisch gleichzeitig durch einen Stufen transformator, eine zeitliche Verschiebung der Einschaltzeitpunkte der Kontakte und durch eine magnetische Beeinflussung der Schaltdrosseln erfolgt. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mit dem Stufen transformator die Spannung in Stufen ge schaltet wird, und dass innerhalb der Stufen die Steuerung gleichzeitig durch zeitliche Verschiebung der Einschaltzeitpunkte der Kontakte und durch magnetische Beeinflus sung der Schaltdrosseln erfolgt. 2. PATENTAL APPLICATION A method for controlling or regulating the DC voltage of a contact rectifier with switching chokes, characterized in that the control of the DC voltage is carried out practically simultaneously by a step transformer, a time shift in the switch-on times of the contacts and by a magnetic influence on the switching chokes. SUBClaims 1. Method according to claim, characterized in that the voltage is switched in stages with the stage transformer, and that within the stages the control takes place at the same time by temporal shifting of the switch-on times of the contacts and by magnetic influence on the switching chokes. 2. Verfahren. nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die zeitliche Ver schiebung der Einschaltzeitpunkte und die magnetische Beeinflussung der Schaltdrosseln derart miteinander gekuppelt sind, dass in jeder Regelstellung ton der Schaltdrossel eine so grosse Einschaltstufe erzeugt wird, dass keine Stoffwanderung an den Kontakten auf treten kann. 3. Procedure. according to patent claim, characterized in that the time shift of the switch-on times and the magnetic influence of the switching throttles are coupled with one another in such a way that in every control position ton of the switching throttle a switch-on level is generated so large that no material migration can occur at the contacts. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, däss die Steuerung der Einschaltzeitpunkte der Kontakte und die magnetische Beeinflussung der Schaltdrosseln derart zwangläufig miteinander gekuppelt sind, dass die Kontaktschliessdauern innerhalb einer Stufe des Regelumspanners wenigstens angenähert konstant sind. 4. Method according to patent claim, characterized in that the control of the switch-on times of the contacts and the magnetic influence of the switching chokes are necessarily coupled to one another in such a way that the contact closing times are at least approximately constant within one stage of the control transformer. 4th Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass bei der Verringe rung der Spannung durch den Stufentrans formator die magnetische Beeinflussung der Schaltdrosseln derart - gegenüber der zeit lichen Verschiebung der Einschaltzeitpunkte verstärkt wird; dass die Kontaktschliesszeit unverändert bleiben kann. 5. Method according to claim, characterized in that when the voltage is reduced by the step transformer, the magnetic influence of the switching reactors is increased in comparison to the time shift in the switch-on times; that the contact closing time can remain unchanged. 5. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die magnetische Beeinflussung der Schaltdrosseln durch einen V orerregerstrom erfolgt, dessen zeitlicher Verlauf von der Sinusform derart abweicht, dass er während des Ausschaltens der Haupt kontakte praktisch Null ist, und dass seine Grösse durch einen veränderlichen Schein widerstand im Vorerregerkreis geregelt wird. 6. Verfahren nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass als veränderlicher Scheinwiderstand eine veränderliche Gegen induktivität dient. 7. Method according to patent claim, characterized in that the magnetic influence of the switching chokes is effected by a pre-excitation current, the timing of which deviates from the sinusoidal shape in such a way that it is practically zero when the main contacts are switched off, and that its size was resisted by a variable appearance is regulated in the pre-excitation circuit. 6. The method according to dependent claim 5, characterized in that a variable counter-inductance is used as the variable impedance. 7th Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die magnetische Beeinflussung der Schaltdrosseln durch einen Vorerregerstrom erfolgt, dessen zeitlicher Verlauf von der Sinusform derart abweicht, dass er während des Ausschaltens der Haupt kontakte praktisch Null ist, und dass seine Grösse durch veränderliche Grösse der trei benden Spannung im Vorerregerkreis gere gelt wird. B. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Verstellung des Vorerregerkreises mit der Verstellung des Stators des Antriebsmotors mechanisch ge kuppelt ist. 9. A method according to claim, characterized in that the magnetic influence of the switching chokes is carried out by a pre-excitation current, the time course of which deviates from the sinusoidal shape in such a way that it is practically zero when the main contacts are switched off, and that its size is due to the variable size of the driving Voltage in the pre-excitation circuit is regulated. B. The method according to claim, characterized in that the adjustment of the pre-excitation circuit with the adjustment of the stator of the drive motor is mechanically coupled GE. 9. Verfahren nach Patentansprueh, da durch gekennzeichnet, dass mit zunehmender Verzögerung der Einschaltzeitpunkte, das heisst zunehmender Einschaltspannung, die Einschaltstufe, die den Anstieg des Stromes der neuen Phase verzögert, zumindest in ihrer Länge aufrechterhalten wird. - Method according to patent claim, characterized in that with increasing delay of the switch-on times, that is to say increasing switch-on voltage, the switch-on stage, which delays the rise in the current of the new phase, is maintained at least in its length. -
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