-
Anordnung zur Dämpfung von Schwingungen beim Betrieb von Stromrichteranlagen
Es ist bekannt (vgl. A. Hochrainer-Micza, Die Auswirkung und die Bekämpfung von
Eigenschwingungen bei Hochspannungs-Gleichrichtern, VDE-Fachberichte 1939, S. 187
ff., H. v. Bertele und Th. Wasserab, Umschaltschwingungen in Stromrichteranlagen,
Elektrot. u. Masch.-Bau, 60 [1942], S. 332 ff., und A. Ho chrainer, Schwingungen
bei Gleichrichtern, Elektrot. u. Masch.-Bau, 61 [1943], S. 372 ff.), daß beim Betrieb
von Stromrichteranlagen, besonders solchen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken,
Schwingungen beispielsweise beim Erlöschen einer Anode auftreten und man sich bemüht,
durch Einbau von zusätzlichen Induktivitäten und/oder Kapazitäten, aber auch von
ohmschen Widerständen Störungen infolge dieser Schwingungen zu verringern bzw. sogar
ganz zu vermeiden. In einfacheren Fällen kann man eine Dämpfung der Schwingungen
durch eine Reihenschaltung von Kapazität und ohmschem Widerstand erreichen. Solche
Reihenschaltungen kann man parallel zu den Transformatorwicklungen oder zu den elektrischen
Ventilen der Stromrichteranlagen schalten.
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung von mit Reihenschaltungen
von Kapazität und ohmschem Widerstand ausgerüsteten Dämpfungsanordnungen bei aus
dreiphasigen Teilstromrichtern in Sternschaltung bestehenden Stromrichteranlagen.
-
Erfindungsgemäß ist außer den drei für jede Phase vorgesehenen Reihenschaltungen
von Kap azität und ohmschem Widerstand, die zu einem künstlichen Sternpunkt zusammengeschaltet
sind, eine weitere Reihenschaltung von Kapazität und ohmschem Widerstand vorgesehen,
die zwischen dem künstlichen Sternpunkt und dem Sternpunkt der elektrischen Ventile
liegt.
-
Ehe der Erfindungsgedanke erläutert wird, sei folgendes bemerkt Die
parallel zu den Sekundärwicklungen des Stromrichtertransformators geschalteten RC-Glieder
(Phasen-RC-Glieder) sind bei kleiner Kommutierungszeit praktisch unwirksam, und
zwar aus folgendem Grund: Die Kondensatoren im RC-Glied werden bei der Zündung auf
die Kommutierungsspannung umgeladen. Dies geschieht mit einer bestimmten Zeitkonstanten.
Falls die Kommutierungszeit so klein ist, daß der Kondensator bei der Löschung noch
nicht das Potential der Kommutierungsspannung erreicht hat, so ist der Kondensator
weitgehend unwirksam, und die Sprungspannung verläuft nicht mehr aperiodisch.
-
Um die Steilheit der Sprungspannung bei kleineren Kommutierungszeiten
zu verkleinern, wird im Sinne der Erfindung ein RC-Glied zwischen Sternpunkt und
Kathode geschaltet. Es ist dabei möglich, einen künstlichen Sternpunkt zu bilden
und die Verbindung zum Sternpunkt des Transformators zu unterlassen.
-
In Fig.1 der Zeichnung sind die beiden kommutierenden Phasen 1 und
2 mit den Phasen-RC-Gliedern dargestellt. Der Punkt K entspricht der Kathode; so
daß das RC-Glied (Rak, Csx) zwischen der Kathode und dem Sternpunkt liegt. Wenn
die Anode der Phase 1 brennt, ist der Schalter S1 zu und der Schalter S2 offen.
Wenn die Anode der Phase 2 brennt, ist der Schalter S1 offen und der Schalter S2
zu. In der Zeit, wo die Anode 1 brennt, ist das RC-Glied RC der Phase 1 mit Rsk,
Csk parallel geschaltet. Vor der Zündung der Anode 2 sind also die beiden Kondensatoren
C und Csk auf die Spannung der Anode 1 gegen Sternpunkt aufgeladen. Bei einer sehr
kleinen Kommutierungszeit angenähert Null geht der Lichtbogen von der Anode 1 zur
Anode 2 über. Dieser Vorgang entspricht einem gleichzeitigen Öffnen des Schalters
S1 und einem Schließen des Schalters S2.
-
Es wird also praktisch das Sternpunkt-Kathoden-RC-Glied der Phase
2 zugeschaltet. Die Kapazität Csk ist aber auf die Spannung der erlöschenden Anode
gegen Sternpunkt aufgeladen, so daß ein Ausgleichsvorgang zwischen dem Sternpunkt-Kathoden-RC-Glied
und der neu gezündeten Phase 2 entsteht. Wäre dieses RC-Glied zwischen Sternpunkt
und Kathode nicht vorhanden, so würde die Spannung der Phase 2 schlagartig ansteigen.
Mit dem Vorhandensein der Sternpunkt-Kathodenbedämpfung verläuft die Sprungspannung
nicht von Null aus aperiodisch, sondern hat bei t = 0 einen kleinen Sprung, der
durch das Verhältnis der Widerstände im Phasen-RC-Glied und Sternpunkt-Kathoden-RC-Glied
bedingt ist. Wenn Uspr die Sprungspannung ist, dann beträgt die Amplitude dieses
Sprunges
Um diesen Sprung klein zu halten, muß also der Widerstand Rsk kleiner als der Widerstand
R sein. Durch
die Verwendung eines spannungsabhängigen Widerstandes,
für den Widerstand Rsk im Sternpunkt-Kathoden-RC-Glied, entsteht kein steiles Ansteigen
der Sprungspannung bei t = 0.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Fig. 2 bis 4 der Zeichnung
veranschaulicht. Fig.2 bezieht sich auf eine dreiphasige Mittelpunktschaltung mit
den elektrischen Ventilen Th, V2 und V3. Für jede der drei Phasen ist eine Reihenschaltung
von Kapazität C und ohnnschem Widerstand R vorgesehen. Diese drei Reihenschaltungen
bilden einen künstlichen Sternpunkt, der auch - wie aus der gestrichelten Verbindung
hervorgeht - mit dem Sternpunkt der Transformatorwicklung verbunden sein kann. Man
wird dabei für C eine verhältnismäßig große Kapazität und für R einen verhältnismäßig
kleinen Widerstand wählen, damit eine nennenswerte Verringerung der Steilheit der
Sprungspannung erzielt wird. Wegen der Schwierigkeiten bei kleinerer Kommutierungszeit
ist zwischen dem künstlichen Sternpunkt und dem Sternpunkt der elektrischen Ventile
Vl, V2 und V3 eine weitere Reihenschaltung von Kapazität Csxund ohmschem Widerstand
Rat vorgesehen. Dabei ist Csk meistens größer als C, das bereits Werte
von etwa 1 p.F hat. Es ist vorteilhaft, für Rsk einen Widerstandswert kleiner als
den von R zu wählen (beispielsweise 3 bis 10 S2). Auch ist es vorteilhaft, Rsk als
spannungsabhängigen Widerstand derart auszubilden, daß mit zunehmender Spannung
sein Widerstandswert sinkt.
-
In Fig. 3 ist die Anwendung des Erfindungsgedankens bei einer Doppeldreiphasenschaltung
mit Saugtransformator S dargestellt. Es sind zwei dreiphasige Sternschaltungen mit
den elektrischen Ventilen Vi, V2 und V3 sowie V4, Tl, und V6 vorhanden. Jeder dreiphasige
Teilstromrichter enthält drei Reihenschaltungen C , R und eine weitere
Reihenschaltung Csk, Rsk.
-
In Fig.4 ist der Erfindungsgedanke an einer dreiphasigen Brückenschaltung
veranschaulicht. Bekanntlich kann man die dreiphasige Brückenschaltung als Reihenschaltung
zweier dreiphasiger Sternschaltungen betrachten. Man erkennt, daß die drei Reihenschaltungen
C, R einen künstlichen Sternpunkt bilden und daß je eine weitere Reihenschaltung
Csk, Rsx zwischen den künstlichen Sternpunkt und den Sternpunkt der elektrischen
Ventile Y1 bis V3 bzw. V4 bis V6 geschaltet ist. Durch die Verwendung dieser weiteren
Reihenschaltung, bestehend aus Kapazität Csk und Widerstand Rsk, wird eine Verbesserung
des Betriebes von Stromrichteranlagen erzielt, insbesondere dann, wenn bei kleiner
Kommutierungszeit die ursprünglich vorhandenen Reihenschaltungen, bestehend aus
Kapazität C
und Widerstand R, unwirksam werden.
-
Der Erfindungsgedanke hat hauptsächlich Bedeutung für Stromrichter
mit ausgesprochener Hochspannung. Jedoch hat er auch Bedeutung bei Anlagen mit einer
Gleichspannung von 600 bis 1500 V.