DE1801070C3 - Stromrichtermaschine für steuerbare Drehzahlen - Google Patents

Description

stromnetz normaler Frequenz. Um die Maschine mit Folge, daß sich über je zwei parallelgeschaltete Thy-Strom zu speisen, werden jeweils zwei parallelge- ristoren der beiden Thyristorbrücken 2 und 3 ein schaltete Thyristoren von Haupt- und Löschbrücke Wechselstrom ausbildet, der abwechselnd den einen freigegeben. Mit Hilfe des Löschumspanners kann der beiden Thyristoren mit dem vollen Strom belastet über die beiden parallelgeschalteten Thyristoren ein 5 und den anderen stromlos werden läßt. Wenn jetzt Wechselstrom getrieben werden, der während der der Strom von einem Wicklungsstrang auf den nächeinen Halbschwingung den Strom in einem Thyristor sten übergeschaltet werden soll, werden die beiden, erhöht und h. der anderen zu Null werden läßt und diesem Wicklungsstrang · zugehörigen, parallelgeumgekehrt in der nächsten Halbschwingung. Solange schalteten Thyristoren freigegeben und der Zündbedie Löschfrequenz gegenüber der Schaltfrequenz bzw. io fehl für die beiden bisher stromführenden Thyristoder Drehfrequenz der Stromrichtermaschine groß ist, ren gesperrt. Der eine dieser beiden Thyristoren wird können die Thyristoren, zuerst der eine und in der durch die eine Halbschwingung der Löschspannung anderen Halbschwingung der andere, jederzeit ge- stromlos und zündet bei der nächsten Halbschwinlöscht und der Strom auf die nächste Wickluugs- gung nicht mehr. Der andere, noch stromführende klemme weitergeschaltet werden. 15 Thyristor wird über den gerade stromführenden Thy-

Wenn die Stromrichtermaschine dann so große ristor des Nachbarstranges und über die beiden betei-Drehzahlen erreicht hat, daß die von der Maschine ligten Wicklungsstränge von der Löschspannung geerzeugten Spannungen für die Löschung ausreichen, löscht Der Strom ist damit von einem Strang auf den wird die Erstwicklung des Löschumspanners völlig anderen übergegangen. In gle :her Weise kann scstoßfrei abgeschaltet. Der Gesamtstrom verteilt sich 20 wohl der zufließende als auch der abfließende Strom nunmehr gleichmäßig auf die beiden Thyristorbrük- in dei richtigen Reihenfolge die einzelnen Stränge ken. Die gleichmäßige Verteilung wird durch die ge- durchströmen.

gensinnig durchflossenen Hälften der Zweitwicklun- F i g. 2 zeigt die Belastung der Thyristoren bei die-

gen erreicht, die hierbei als Stromteiler dienen. Somit ser Arbeitsweise / α bezeichnet den vollen, einer arbeiten die Löschthyristoren mit den Hauptthyristo- as Wicklungsklemme zufließenden Strom, der der Einren auch während des normalen Betriebes der Ma- fachheit halber als Gleichstromblock dargestellt schine parallel, so daß beide nur den halben Betriebs- ist.

strom zu führen brauchen und somit der für die An- Bei der üblichen Anordnung von Haupt- und

Ordnung erforderliche Gesamtaufwand kleiner Löschbrücke muß dieser Gleichstromblock von jewird. 30 dem Thyristor über die verhältnismäßig lang

An Hand des in F i g. 1 dargestellten Ausführungs- dauernde Halbschwingung der beim Anfahren sehr beispiels sei im folgenden der Erfindungsgedanke nä- niedrigen Frequenz geführt werden, z. B. auch über her erläutert. die Periodendauer T, die der vom Netz gespeiste

F i g. 1 zeigt eine Stromrichtermaschine 1 in syn- Löschumspanner aufweist.

chroner Bauart. Diese Stromrichtermaschine 1 wird 35 Die in der Zeit T im stromführenden Thyristor aufüber die Haupt-Thyristorbrücke (Hauptbrückc 2) tretenden Verluste sind dem Wert / α² verhältnis- und die Lösch-Thyristororücke (Löschbrücke 3) aus gleich. Unter der Wirkung der Spannung des Löscheinem Drehstromnetz 4 über die aus einem steuerba- Umspanners 6 erlischt der Strom I α in einem Thyren Gleichrichter bestehende Gleichstromquelle 5 ge- ristor der Hauptbrücke schon nach einer Zeit 772, speist. Weiterhin ist der Lösrtiumspanner 6 mit der 40 weil dann der Strom auf den parallelgeschalteten Erstwicklung 7 und den beiden Zweitwicklungen 8 Thyristor der Löschbrücke übergeht. Die Verluste im und 9 vorgesehen. Die Zweitwirklung 8 liegt zwi- Thyristor der Hauptbrücke sind dann nur noch halb sehen den positiven Klemmen der beiden Thyristor- so groß wie zuvor.

brücken 2 und 3, die Zweitwicklung 9 zwischen den · Wenn bei höherer Drehzahl von der synchronen negativen Klemmen. Über je eine Anzapfung in der 45 Stromrichtermaschine selbst ausreichende Lösch-Mitte der beiden Zweitwicklungen wird der Gleich- ' spannungen erzeugt werden, wird der Löschumspanstrom zu- bzw. abgeführt. Der Löschumspanner 6 hat ner abgeschaltet, und der Strom verteilt sich gleicheine normale Bauart ohne Luftspalt. Die synchrone mäßig auf dir beiden parallelgeschalteten Thyristoren. Stromiichtermaschine 1 wird über Schleifringe oder Jeder führt jetzt nur noch den Strom 0,5 · la, so daß auch über umlaufende Gleichrichter mit Gleichstrom 50 die Verluste gegenüber dem Ausgangszustand nur erregt. Mit Hilfe eines mit der Maschine gekuppelten noch ein Viertel betragen. Man kann daher die Thyri-Steuerkopfes 10, z. B. mit Hallgeneratoren, können stören für den halben Betriebsstrom bemessen. Ledie Thyristoren in der richtigen zeitlichen Reihen- diglich, wenn oft mit großen Momenten angefahren folge gezündet werden. und bei kleinen Drehzahlen gefahren wird, muß dies

Die Anordnung wirkt folgendermaßen: Zum An- 55 bei der Bemessung der Thyristoren berücksichtigt fahren der Stromrichtermaschine 1 wird die Wechsel- werden. Be^: Antrieben mit Lüftermoment ist dies jespannung des Netztes durch die Gleichstromquelle 5 doch nicht erforderlich; auch bei Antrieben, die nur auf einen für das Anfahren geeigneten Wert einge- selten angefahren werden, wird dies nicht nötig sein. ■ stellt und gleichgerichtet. Der über die Mittelanzap- Man kann daher den Aufwand für die Thyristoren fungen der beiden Zweitwicklungen 8 und 9 des Lösch- 60 beträchtlich verringern.

Umspanners 6 und die beiden Thyristorbrücken 2 Statt einer Zweitwicklung, deren Enden an je drei

und 3 zu- und abfließende Gleichstrom durchströmt, Thyristoren angeschlossen sind, könnte man auch je nachdem, welche Thyristoren gerade geöffnet sind, eine der Phasenzahl der Maschine entsprechende Andie zugehörigen Stränge der Ständerwicklung der zahl von Zweitwicklungen vorsehen, deren Enden Stromrichtermaschine 1. 65 nur zu je einem wechselstromseitig parallelgeschalte-

Mit dem Einschalten der Anordnung ist auch die ten Thyristor führen. Die Mittelanzapfungen dieser Erstwicklung 7 des Löschumspanners 6 an die Wech- Zweitwicklungen sind parallel geschaltet und mit dem selspannung des Netzes gelegt worden. Dies hat zur Pluspol bzw. Minuspol des Gleichstromzwischcnkrei-

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ses verbunden. Die Wirkungsweise der· Anordnung ist die gleiche wie bei der Schaltung nach Fig. 1.

Statt aus einem Drehstromnetz kann die Maschine auch aus einem Einphasenwechselstromnetz, z. B. einem Bahnnetz, gegebenenfalls über einen Hochspannungsstufenumspanner gespeist und als Bahnmotor betrieben werden.

Es empfiehlt sich, die Stromrichtermaschine in synchroner Bauart auszuführen, da die Spannung der Maschine nach dem Anlauf ohne weiteres ausreicht, um die Thyristoren zu löschen. Die Synchronmaschine kann dabei auch über Dauermagnetpole statt über gleichstromerregte Pole erregt werden.
Bildet man dagegen die Stromrichtermaschine als Asynchronmaschine entweder mit Schlupfstromcrregung oder mit gesteuerter Kondensatorerregung aus, so müssen die Haupt- und die Löschbrücke vom Drchfeld in der Maschine z. B. mit Hilfe eines der Maschine parallelgeschalteten kleinen Synchronmo-

o tors gesteuert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

schaltet werden kann. Die Stromrichtermaschinen Patentansprüche: können dabei sowohl synchroner als auch asynchro ner Bauart sein. Damit die Hauptthyristoren gelöscht

1. Stromrichtermaschine für steuerbare Dreh- werden können, ist bereits vorgeschlagen worden, zahlen, bestehend aus einer Mehrphasenmaschine 5 eine Löschbrücke mit der gleichen Anzahl von Teilmit in Stern oder Dreieck geschalteter Ständer- brücken vorzusehen, wie sie auch die Hauptbrücke wicklung, deren Wicklungsklemmen über eine aus . aufweist, wr'jei eine Teilbrücke der Löschbiücke und Thyristoren bestehende Menrphasenstromrichter- eine der Haup. Drücke über eine zugehörige Zweitbrücke (Hauptbriicke) und eine Löschbrücke glei- wicklung des Löschumspanners parallel geschaltet eher Phasenzahl wie die Hauptbriicke mit einer io sind. Da häufig bei derartigen Stromrichtermaschinen gegebenenfalls steuerbaren Gleichstromquelle bei höheren Drehzahlen die von der Maschine selbst verbunden sind, wobei die Hauptthyristoren mit erzeugten Spannungen, z. B. wenn diese als Syn-Hilfe eines fremdgespeisten Löschumspanners chronmaschine ausgebildet ist, ausreichend sind, um löschbar sind, dadurch gekennzeichnet, zum Löschen der Hauptthyrirtoren verwendet zu daß die Plus- und Minusklemmen von Haupt- (2) 15 werden, wird eine derartige Löscheinrichtung dann und Löschbrücke (3) jeweils gleichpolig über nur für den Anfahrbereich der Maschine eingesetzt Zweit wicklungen (8,9) des Löschumspanners (6) Während des weiteren Betriebes der Maschine sind miteinandt r verbunden sind, während auf der die Löschthyristoren dann stromlos und somit insge-Wechselstromseite der beiden Brücken (2, 3) je samt schlecht ausgenutzt.

eine Teilbrücke der Hauptbriicke (2) und je eine ao Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch in

Teilbrücke der Löschbrücke (3) parallel ge-chal- solchen Betriebsfällen, wo die von der Maschine bei

tet und mit einer Wicklungsklemme der Strom- höheren Drehzahlen erzeugten Spannungen für die

richtermaschine (1) verbunden sind, wobei die Löschung ausreichen und die Löschthyristoren dann

Zweitwicklungen (8,9) des Löschumspanners (6) nicht mehr ihren? eigentlichen Zweck dienen, diese

lerner je eine Mittelanzapfung haben, die zum 35 zur weiteren Stromführung auszunutzen,

entsprechenden Pol der Gleichstromquelle (S) Zur Lösung dieser Aufgate geht die Erfindung aus

führt, und daß die Erstwicklung (7) des Löschum- von einer Stromrichtermaschine für steuerbare Dreh-

ipanners (6) nur beim Anfahren und im Bereich zahlen, bestehend aus einer Mehrphasenmaschine mit

kleiner Drehzahlen eingeschaltet ist, wobei die in Stern oder Dreieck geschalteter Ständerwicklung,

freigegebenen Thyristoren .,er beiden Brücken 30 de-en Wicklungsklemmen über eine aus Thyristoren

(2,3) abwechselnd stiomführend und stromlos bestehende Mehrphasenstromrichterbrücke (Haupt-

iind jederzeit löschbar sind, /ährend von einer brücke) und eine Löschbrücke gleicher Phasenzahl

gewissen Drehzahl ab die Erstwicklung (7) des wie die Hauptbrücke mit einer gegebenenfalls steuer-

Löschumspanners (6) abgeschaltet ist, die freige- baren Gleichstromquelle verbunden sind, wobei die

gebenen und paralklgeschalteten Thyristoren der 35 Hauptthyristoren mit Hilfe eines fremdgespeisten

beiden Brücken (2,3) je den halben Maschinen- Löschumspanners iöschbar sind. G^mäß der Erfindung

strom übernehmen und durch die von der Ma- ist diese Stromrichtermaschine so ausgebildet, daß die

schine (1) bei höheren Drehzahlen erzeugten Plus- und Minusklemmen von Haupt- und Lösch-

Spannungen löschbar sind. brücke jeweils gleichpolig über Zweitwicklungen des

2. Stromrichtermaschine nach Anspruch I, da- 40 Löschumspanners miteinander verbunden sind, wähdurch gekennzeichnet, daß die Stromrichterma- rend auf der Wcchselstromseite der beiden Brücken «chine (1) als Synchronmaschine ausgeführt ist. je eine Teilbrücke der Hauptbriicke und je eine Teil-

3. Stromrichtermaschine nach Anspruch 1, da- brücke der Löschbrücke parallel geschaltet und mit durch gekennzeichnet, daß die Stromrichterma- einer Wicklungsklemme der Stromrichtermaschine ichine (1) als Asynchronmaschine ausgeführt ist 45 verbunden sind, wobei die ZweitwicL'.ungen des Löschend die beiden Stromrichterbrücken vom Dreh- Umspanners ferner je eine Mittelanzapfung haben, feld in der Maschine steuerbar sind. die zum entsprechenden Pol der Gleichstromquelle

4. Stromrichtermaschine nach Anspruch 1, da- führt, und daß die Erstwicklung des Löschumspandurch gekennzeichnet, daß der Löschumspanner ners nur beim Anfahren und im Bereich kleiner (6) eine der Phasenzahl der Maschine (1) entspre- 50 Drehzahlen eingeschaltet ist, wobei die freigegebenen chende Anzahl von mit Mittelanzapfungen verse- Thyristoren der beiden Brücken abwechselnd stromhenen Zweitwicklungen enthält, wobei die An- führend und stromlos und jederzeit löschbar siqd, tapfungen aller zusammengehörigen Zweitwick- während von einer gewissen Drehzahl ab die Erstlungen gemeinsam an den zugehörigen Pol der wicklung des Löschumspanners abgeschaltet ist, die Gleichstromquelle angeschlossen sind, und daß 55 freigegebenen und parallelgeschalteten Thyristoren die beiden Enden jeder Zweitwickiung mit einem der beiden Brücken je den halben Maschinenstrom Thyristor verbunden und über die Wechselstrom- übernehmen und durch die von der Maschine bei höseiten der beiden Brücken parallel geschaltet heren Drehzahlen erzeugten Spannungen löschbar sind. sind. Die Thyristoren der Haupt- und Löschbrücke

60 sind also auf der Gleichstromseite untereinander über die Zweitwicklungen des Löschumspanners verbunden, während auf der Wechselstromseite jeweils je eine Teilbrücke der Hauptbriicke und je eine Teilbrücke der Löschbrücke parallel geschaltet und mit

Es sind Stromrichtermaschinen für steuerbare 65 einer Wicklungsklemme der Stromrichtermaschine Drehzahlen bekannt, bei denen mit Hilfe von Lösch- verbunden sind. Beim Anfahren der Stromrichtermathyristorcn und Löschumspannern der Strom von schine und im Bereich kleiner Drehzahlen liegt nun einem Wicklungsstrang auf den anderen weiterge- die Erstwicklung des Löschumspanners am Wechsel-