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| Anordnung zur Regelung der mittleren Gleichspe.nnung |
| an einem Verbraucher, der über Thyristoren an ein |
| Weoheelsphnnungenetz angeschlossen ist |
| Die Gleichspannung an einem Verbraucher läßt eich mit Hilfe
von |
| Thyrietoren grundsätzlich auf zwei verschiedenen Wegen eteuernt |
| Man kann entweder Zeige des ßleichrohtere selbst mit Thyristoren |
| bestücken und durch Veränderung der Phasenlage der ihnen
zugeführ- |
| ten Zündimpulse bezogen auf die Speieewocheelspannung
den Gleich- |
strommittelwert steuern (Phasenanschnitt) oder den Gleichrichter
mit nicht steuerbaren Ventilen bestücken und zwischen Gleichrichter und Verbraucher
einen mit Thyristoren arbeitenden Gleichstromregler legen. Ein solcher besteht aus
mindestens zwei Thyristoren, die periodisch abwechselnd gezündet werden undzusätzlichen
Hilfsvorrichtungen, insbesondere Energiespeichern für die Löschung der "'hyri st
oren .
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In den meisten Anwendungsfäll-.en wird der Gleichrichter selbst mit
Thyristoren ausgerüstet und mit Hilfe der Anschnittsteuerung die Gleichspannung
verändert. Dabei ist jedoch ein verhältnismäßig hoher Aufwand für die Erzeugung
der Zündimpulse erforderlich. Das gilt vor allem bei Verwendung dreiphasiger Brückenschaltungen.
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Um diesen Aufwand in einem solchen Fall herabzusetzen, hat man bereits
vorgeschlagen, den Verbraucher einerseits unmittelbar an eine Klemme der dreiphasigen
Vlechselspannungsquelle und andererseits über einen einzigen Thyristor und zwei
Gleichrichter an die beiden übrigen Klemmen anzuschließen. An dem Thyristor bzw.
Verbraucher liegt in diesem Fall eine pulsierende Gleichspannung, die periodisch
während eines Zeitabschnittes von 12U0 Null ist. Während dieser Zeit erlischt der
Thyristor von selbst. Durch V erändern der Phasenlage des der Gleichspa.nnungshalbwellen
läßt sich der Gleichspannungsmittelwert verändern. Hierzu ist nur ein einfacher
Steuersatz erforderlich, der nur. im Abstand von 36E)0 einen Zündimpuls abzugeben
braucht, dessen Zage in einefn Bereich von 240° abhängig von einer Steuerspannung
verändert werden kann.
Diese äußerst billige Anordnung hat sich
in vielen Anwendungsfällen praktisch bewährt. Schwierigkeiten sind dabei jedoch
aufgetreten, wenn mit Hilfe einer solchen Anordnung die Spannung eines Dreiphasengenerators
geregelt werden sollte, wobei, seine Erregerwicklung die Stelle des Verbrauchers
einnimmt. Zur Ruferregung derartiger Generatoren wird nämlich die Remänenzspannung
der Maschine verwendet, die nomlerweise ausreicht, um einen kleinen Erregerstrom
hervorzurufen, durch den das Feld und damit die Klemmenspannung zunächst geringfügig
erhöht wird, was wiederum eine Erhöhung des Erregerstromes zur Folge hat, usw. Dieser
Vorgang wird jedoch durch die im Erregerkreis liegenden nicht steuerbaren Gleichrichter
erschwert, wenn nicht gar verhindert. Der Generator kann sich nämlich nur -dann
selbst erregen, wenn seine Remanenzspannung größer als die Schwellwertspannung der
Gleichrichter ist, eine Voraussetzung; die jedoch in sehr vielen Fällen nicht erfüllt
ist Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung der mittleren Gleichspannung
an einem Verbraucher mit Hilfe von Thyristoren, wobei die Verbraucherspannung von
einem dreiphasigen Weohselspannungsn etz abgeleitet wird.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher einerseits
unmittelbar an eine Klemme des dreiphasigen Wechselspannungsnetzes, andererseits
über einen ersten Thyrist or an die zweite und über einen zweiten Thyristor an die
dritte Klemme ange-. schlossen ist, daß ein Steuersatz vorgesehen ist, der im Abstand
von 360° Zündimpulse liefert, die in einem Bereich von 240o abhängig von der Steuerspannung
verändert und beiden Thyristoren gleichzeitig
zugeführt werden
und daß eine Hilfseinrichtung vorgesehen ist, durch die zusätzlich immer dann ein
Hilfszündimpuls ausgelöst wird, wenn die Spannung zwischen den Phasen, an die die
bei-
den Thyristoren angeschlossen sind, durch Xull geht und einer der beiden
Thyristoren noch Strom führt. ' .Besondere Vorteile lassen sich mit der Erfindung
erzielen, wenn mit ihrer Hilfe die Spannung eines.Dreiphasengenerators konstantgehalten
werden soll, wobei die Stelle des Verbrauchers die Errelerwicklung des Generators
einnimmt, der zusätzlich eine Nullanode parallelgeschaltet wird. Dieses Regelprinzip-bewährt
sich auch, dann, wenn der Generator mit stark wechselnder Drehzahl und unterschiedlichen
Drehrichtungen angetrieben wird, wie dies bei Generatoren auf Fahrzeugen z.B. Eisenbahnwagen
der Fall ist, wo diese Generatoren mit den Radachsen gekuppelt sind.
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Der Nulldurchgang läßt sich mit Hilfe eines Sättigungstransformators
erfassen. Man kann aber auch die Wechselspannung begrenzen und die so erhaltene,
nahezu rechteckförmige Spannung, differentieren. Man erhält auch dann Impulse, durch
die der Nulldurchgang markiert wird: Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
Figur 1- gezeigt. Der Verbraucher ist dort mit 1 bezeichnet und liegt -einerseits
unmittelbar an der Klemme R, anderereeite über einen Thyristor 2 an der Klemme S
und einen weiteren Thyristor 3 an der* Klemme T eines dreiphasigen Wechselspannunganetzes,
das beispielsweise von einem dreiphasigen Generator gespeist wird. Parallel z-u
dem V-erbraueherl
liegt eine Nullanode 4, die 1:ainer erforderlich
ist, wenn der Verbraucher eine: induktive Kodiponente aufweist.
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Die Zündimpulse für die Thyristoren 2 und 3 werden von einem Steuersitz
5 geliefert,-an dessen Ausgang ein Transformator 6 mit zwei Sekundärwicklungen 61
und 62 angeschlossen ist. An jede dieser Sekundärwicklungen ist die Steuerstrecke
eines Hilfsthyristors 21 bzw. 31 angeschlossen. Die Schaltstrecke dieser Hilfsthyristoren,
liegen in dem Steuerkreis der Hauptthyristoren und zwar der Hilfsthyristor 21 im
Steuerkreis des Hauptthyristors 2 und der Hilfsthyristor 31 in dem des Hauptthyristörs
3. Tritt an dem Ausgang des Steuersatzes 5 ein Zündimpuls auf, dann erhalten offensichtlich
die beiden Hauptthyristoren 2 und 3 gleichzeitig Zündstrom, , sofern in diesem Zeitpunkt
die Phase S bzw. T positiv gegenüber der Phase R ist. ' Zwischen den Klemmen S und
T liegt die Primärwicklung 71 eines Übertragers 7, dessen Sekundärwicklung,72 eine
Hilfseinrichtung 8 speist. Diese bat die Aufgabe über die Zeitung 81 immer dann
einen Impuls zu liefern, wenn die Spannung zwischen den Phasen S und T durch Null
geht. Dieser Impuls wird über den Steuersatz 5 unmittelbar beiden Hauptthyristoren
2 und 3 zugeführt, sofern in diesem Zeitpunkt einer der beiden Haäptthyristoren
2, 3 noch Strom führt. Die ee Bedingung wird z. H. mit Hilfe eines UND-Gatters ,
überwacht, über das die von der Hilfseinrichtung 8 gelieferten Impulse geführt werden,.
wobei einem zweiten Eingang dieses Gatters über Zeitung 9 eine Spannung zugeführt
wird, die nur dann so geo-P -'t ist, daß die Hilfsiapulse das Gatter passieren können,
wenn einer der beiden Hauptthyristoren durchlässig ist.
Der Steuersatz
5 liefert außerdem periodisch im Abstand von 360° e1 (bezogen auf die Wechselspannung
des Speisenetzes) Zündimpulse, die mit Hilfe einer über die Zeitung 51 zugeführten
Wechselspannung abhängig von@der Speisewechselspannung synchronisiert werden.
Die-
se Impulse lassen sieh mit Hilfe einer Steuerspannung in einem Bereich
von 240o verändern. Dieser Bereich wird für das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbeispiel
so gelegt, daß sein Anfang mit dem Zeitpunkt zusammenfällt, wo die Spannung der
Phase S - bezogen auf einen gemeinsamen Sternpunkt - größer als die Phasenspannung
R wird. Erst von diesem Zeitpunkt an liegt nämlich zwischen der Klemme S und der
Klemme R eine Spannung, die ein Zünden des Thyristors 2 ermöglicht.
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Um das Verständnis der Arbeitsweise der Erfindung zu erleichtern,
ist in Figur 2a der Verlauf der Phasenspannungen RST wiedergege-ben. Darunter
ist in Figur 2b der Verlauf der Spannungen zwischen den Klemmen SR, TR und TS aufgetragen.
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Wird ein Anschnittwinkel kleiner als 1200 eingestellt, dann wird -
wie ein Blick auf die in Figur 2a und 2b gezeigten Spannungsverläufe lehrt - der
Thy ristor 2 zünden und bis zum Zeitpunkt t3 durchgesteuert bleiben. Damit ließe
sich aber die Spannung an dem Verbraucher 1 nicht auf den maximal möglichen Wert
steuern. Hierzu ist es vielmehr erforderlich im Zeitpunkt t2, wo die Spannung der
Phase T bezogen auf R größer als die Spannung der Phase S wird, einen zusätzlichen
Impuls zu geben, durch den jetzt der Thyrietor 3 gezündet wird, der dann erst im
Zeitpunkt t4 erlischt. Dieser zusätzliche Impuls wird von der Hilfseinrichtung $
geliefert, die mit der Spannung U ST gespeist wird, die gerade im Zeit-
| punkt t2 durch Null geht. |
| Wird dagegen ein Anschnittwinkel eingestellt, der größer als
120o |
| ist, dann zündet der Thyrigtor 3, da die an ihm liegende
Spannung |
| in d ie sein erec h größer ist als die Spannung an dem Thyrietor
2 |
| rovie Pigdr 2b zeigt: |