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Parallelbetrieb elektrischer Maschinen mit Quecksilberdampf- oder
ähnlichen Gleichrichtern, die über Steuerelektroden durch Verändern der Phase der
Steuerspannung geregelt werden Die Erfindung bezieht sich auf den Parallelbetrieb
elektrischer Maschinen, wie Gleichstromerzeuger, Einankerumformer, Motorgeneratoren
u. dgl. mit Que,cksilberdampfgleichrichtern, Glühkathodengleichrichtern oder ähnlichen
Gleichrichtern. Der Wirkungsgrad einer "solchen Anlage hängt in hohem Maße von der
Verteilung der Belastung auf die Maschinen und Gleichrichter ab. Der Wirkungsgradeiner
elektrischen Maschine ist am günstigsten bei ihrer vollen Nennlast. Es ist daher
zweckmäßig - und dies bildet den Gegenstand der Erfindung -, die Einrichtung so
zu treffen, daß selbsttätig bei Belastungsschwankungen die elektrische Maschine,
z. B. ein Einankerumformer, konstant mit seiner Nennlast arbeitet, daß dagegen der
Quecksilberdampf- oder sonstige Gleichrichter die Belastungsspitzen aufnimmt. Da
letzterer auch bei verhältnismäßig geringen Belastungen einen hohen Wirkungsgrad
besitzt; so arbeitet die ganze Anlage mit dem günstigsten Gesamtwirkungsgrad.
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Gemäß der Erfindung werden also die Belastungsschwankungen ganz oder
zum größeren Teil durch den Quecksilberdampf- oder sonstigen Gleichrichter aufgenommen.
Die hierzu erforderlichen Mittel lehnen sich an diejenigen Mittel an, durch die
in bekannter Weise der Stromdurchgang durch- einen Quecksilberdampfgleichrichter
o. dgl. geregelt werden kann. Es sind dies Steuerelektroden, deren Spannung selbsttätig
bei Belastungsschwankungen geändert wird, und zwar kann dies am besten in Abhängigkeit
von dem Strom der mit dem Gleichrichter parallel arbeitenden Maschineneinheit geschehen.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. i und 3 zwei Ausführungsbeispiele und
in den Abb. a, q. und 5 zugehörige Diagramme.
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In der Abb. a stellt E" die einer Anode des Gleichrichters
zugeführte Wechselstromspannung dar und Eg die der zugehörigen Steuerelektrode zugeführte
Spannung, wobei als Spannungsnullpunkt das Potential der Kathode angenommen ist.
Auch wenn E" positiv ist, wird kein Lichtbogen nach der betreffenden Anode gezündet,
solange E, negativ ist, sondern die Zündung dieser Anode tritt erst ungefähr dann
ein, wenn E, vom negativen Wert aus zu Null wird, .also im Zeitpunkt T1 der Abb.
a. Wird dieser Zeitpunkt verschoben, so ändert sich der Betrag der positiven Halbwelle
von E", der gleichgerichtet wird und dadurch die mittlere gleichgerichtete Spannung
des Gleichrichters und in
letzterer Folge die Strommenge, die durch
den Gleichrichter hindurchfließt.
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In der Abb. i bezeichnet i eine Gleich.-stromquelle, die die Gleichstromsammelschienen
2 speist. Sie ist als der Anker einer umlaufenden Maschine dargestellt und kann
ein Einankerumformer, Motorgenerator, Gleichstromerzeuger o. dgl. sein. Diese Einheit
arbeitet parallel mit einem elektrischen Entladungsgefäß, beispielsweise einem einphasigen
Quecksilberdampfgleichrichter 3.
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Der Gleichrichter 3 wird in üblicher Weise von den Wechselstromhauptleitungen
7 aus über einen geeigneten Transformator ¢ mit Primärwicklung 5 und Sekundärwicklung
6 gespeist. Die Mittelmemme der letzteren und die Kathode 18 des Gleichrichters
sind in üblicher Weise mit der negativen und positiven Gleichstromhauptleitung 2,
unter Umständen unter Zwischenschaltung von nicht .dargestellten Drosselspulen oder
anderen Hilfsmitteln, verbunden. Außer der Kathode 18 weist der Gleichrichter 3
in bekannter Weise eine Zündelektrode 8 mit Schalter 9 und Batterie io auf, ferner
Anoden 12 und Steuerelektroden i i. Jede der letzteren ist mit der Kathode über
einen zugehörigen Widerstand 13, eine Hälfte der Sekundärwicklung 15 eines Transformators
14 und einen gemeinsamen Widerstand ig verbunden, der den Mittelpunkt der Sekundärwicklung
15 mit der Kathode 18 verbindet und zu dem gewünschten£alls ein Kondensator 2o-
zur Vergleichmäßigung parallel geschaltet sin kann. Die Primärwicklung 16 des Transformators
14 ist in bekannter Weise durch Leitungen 17 über einen in der Zeichnung nicht dargestellten
Phasenschieber, etwa einen Transformator oder Induktionsregler, an die Wechselstromhauptleitungen
7 angeschlossen. Hierdurch kann die Phase der Steuerspannung E, im. Verhältnis zur
Anodenspannung E" und der Zeitpunkt T1 entspre;-chend Abb. 2 geregelt werden.
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Die Steuerspannung wird auch durch ein Zwangspotential geregelt, das
von dem Spannungsabfall in dem Widerstand i g herrührt, durch den der Strom einer
Batterie 21 fließt. Im Stromkreis der letzteren ist auch eine Glühkathodenröhre
22 vorgesehen, dessen Glühkathode und Gitter über einen Widerstand 23 verbunden
sind, der in einer der ausgehenden Leitungen der Gleichstromquelle i liegen, und
zwar zwischen dieser und den Gleichstromhauptleitungen 2. Dieser Widerstand :erzeugt
entsprechend seinem Spannungsabfall eine bestimmte negative Gitterspannung. Diese
beeinflußt den von der Batterie 21 durch das Entladungsgefäß, 22 durchfließenden
Strom und dadurch den Spannungsabfall im Widerstand ig, wodurch den Steuerelektroden
i i des Gleichrichters 3 zwangsweise ein bestimmtes Potential gegenüber der Kathode
18 aufgedrückt wird. Dieses Zwangspotential bewirkt, daß, wie in dem Diagramm der
Abb. 2 dargestellt ist, die Null-Linie der Steuerspannung E, in positiver Richtung
um einen Betrag E6 verschoben wird, der dem Spannungsabfall im Widerstand 19
gleich
ist. Infolgedessen wird der Zeitpunkt, in dem die Steuerspannung vom Negativen aus
Null wird, von T1 etwa nach T2 verschoben. Steigt der Strom im Widerstand 23, so
steigt auch die negative Gitterspannung des Entladungsgefäßes 22, während der Strom
in diesem und daher der Spannungsabfall E6 am Widerstand 19 abnimmt. Dies hat die
Wirkung, daß der Gleichrichter 3 in einem früheren Zeitpunkt als T2 stromdurchlässig
wird, die Gleichstromspannung des Gleichrichters und sein Anteil an der Belastung
steigt. Umgekehrt wird beim Sinken des Stromes im Widerstand 23 der Zeitpunkt, in
dem der Gleichrichter 3 stromdurchlässig wird, über T2 hinaus verschoben, da -p6
wächst. Die Gleichstromspannung des Gleichrichters nimmt ab, und sein Anteil an
der Last wird geringer. Jede der beiden Wirkungen dient dazu, die Last der Maschineneinheit
i wieder auf einen vorausbestimmten Wert zu bringen.
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Die beschriebene Regelungseinrichtung ist in ihrer Wirkung unabhängig
von der Charakteristik der elektrischen Maschine. Sie ist daher auch anwendbar bei
Maschinen bzw. Einankerumformern mit Kompoundierung, ohne daß dabei die sonst beim
Parallelbetrieb solcher Maschinen vorhandenen Schwierigkeiten auftreten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb.3 wird die elektrische Einheit
durch einen Motorgenerator 35, bestehend aus einem Wechselstrommotor 33 und einem
Gleichstromerzeuger 34, gebildet. Zur Regelung des Stromdurchganges durch den Gleichrichter
3 wird hier die Wechselstromseite des Umformers herangezogen, indem in dessen Wechselstromleitung
24 die Primärspule 26 eines Stromwandlers 25 eingeschaltet ist. Die Sekundärwicklung
27 speist über einen Transformator 28 mit Primärwicklung 29 und Sekundärwicklung
3o einen in den Leitungen 17 liegenden Widerstand 31. Parallel zur Primärwicklung
29 kann ein Kondensatof 32 vorgesehen sein.. Die Leitungen 17 sollen wieder über
einen Phasenschieber aus den Wechselstromleitungen 7 gespeist werden. Im übrigen
ist die Einrichtung die gleiche wie bei Abb. 1.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Einrichtung dienen die Diagramme
der Abb. rl und 5. In Abb. q. bezeichnet E" die Anodenspannung -des Gleichrichters
3, E', die dem Phasenschieber entnommene Spannung, die
im Verhältnis
zu E" eingestellt werden kann, und Es den Spannungsabfall an- dem Widerstand
31, der durch den Stromwandler 25 erzeugt wird. Der Vektor E$ stellt dann die resultierende
Steuerspannung der Steuerelektroden i i dar. Steigt der Strom in den Leitungen 2q.,
so wird der Vektor Es vergrößert. Der Vektor E, wandert also entgegen der Richtung
des Uhrzeigers, d. h. der Winkel, um den E8 gegen E" in der Phase verschoben war,
wird kleiner, so daß der Gleicluichter 3 in einem früheren Zeitpunkt stromdurchlässig
wird; es wird demnach hierdurch in der gleichen früher beschriebenen Weise der Stromdurchgang
durch den Gleichrichter 3 und die Belastungsverteilung zwischen ihm und dem Motorgenerator
geregelt.
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Statt die Sekundärspannung des Transformators 28 an den Widerstand
31 anzulegen, könnte sie auch an den Widerstand i g angelegt werden. In diesem Fall
erhielten die Steuerelektroden wieder ein Zwangspotential Eb, welches aber abweichend
von dem Ausführungsbeispiel der Abb. i und 2 kein Gleichpotential, sondern ein Wechselpotential
ist, dessen Einfluß auf den Stromdurchgang aus der Abb. 5 sich ergibt.