DE556085C - Einrichtung zur Konstanthaltung der Verbraucherspannung bei Anordnungen zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder umgekehrt mittels Entladungsgefaesse - Google Patents

Einrichtung zur Konstanthaltung der Verbraucherspannung bei Anordnungen zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder umgekehrt mittels Entladungsgefaesse

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DE556085C DEA45975D DEA0045975D DE556085C DE 556085 C DE556085 C DE 556085C DE A45975 D DEA45975 D DE A45975D DE A0045975 D DEA0045975 D DE A0045975D DE 556085 C DE556085 C DE 556085C
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    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/32Regulating 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
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Description

  • Einrichtung zur Konstanthaltung der Verbraucherspannung bei Anordnungen zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder umgekehrt mittels Entladungsgefäße Bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder umgekehrt ist es wünschenswert, die Verbraucherspannung unabhängig von der Belastung konstant zu halten.
  • Es sind Einrichtungen bekannt, bei welchen diese Regelung durch spannungsabhängig gesteuerte Regelschalter in Verbindung mit Regeltransformatoren bewirkt wird, ferner solche, bei welchen zur Spannungsregelung Drosselspulen oder Z.wischenphasentransformatoren dienen, deren magnetische Sättigung von Hand oder selbsttätig in Abhängigkeit vom Strom verändert wird, z. B. durch zusätzliche Eisenkerne und Spannungswicklungen, welche an der Gleichspannung liegen. Die ersten Anordnungen haben den Nachteil mechanischer Schwerfälligkeit, welche in der Massenträgheit des Regelschalters bedingt ist, die letzteren Anordnungen haben den Nachteil, daß der ausregelbare Spannungsbereich bei Belastungsschwankungen durch die Erreichung der Eisenkernsättigung zietnlich begrenzt ist.
  • Erfindungsgemäß wird zur Konstanthaltung der Verbraucherspannung eine zusätzliehe Schaltvorrichtung vorgesehen, welche abhängig von der Größe der Verbraucherspannung beim Unterschreiten einer vorbestimmten Belastung, etwa der halben Last, durch zusätzliche Gleichstromerregung auf dem dritten Schenkel im Falle der Wechselstrom-Gleichstrom-Umformung der. Sättigung entgegenwirkt, im Falle der Gleichstrom-Wechselstrom-Umformung sie unterstützt, und die beim Überschreiten einer vorbestimmten Belastung, etwa der halben Last, den ursprünglichen Magnetisierungszustand wieder herstellt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Abb. z zeigt eine Schaltanordnung zur Gleichrichtung von Wechselstrom und Abb. 2 eine Schaltanordnung zur Umformüng von Gleichstrom in Wechselstrom.
  • In Abb. r werden die in Dreieckschaltung miteinander verbundenen Primärwicklungen eines Transformators von den Leitungen 1,:2 und 3 mit Dreiphasenwechselstrom gespeist. Die Sekundärseite des Transformators besteht aus zwei in Sternschaltung geschalteten Windungssätzen 5 und 6, deren Nullpunkt über die Wicklungen 7 und 8 eines sogenannten Zwischenphasentransformators an den negativen Leiter 9 eines Gleichstromverbraucherkreises angeschlossen sind. Die Anschlüsse der einzelnen Phasen der Sekundä rwindungssätze 5 und 6 führen zu je einer Gleichrichterröhre io mit Glühkathode. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese besonderen Röhren, sondern es kann auch jede andere Art von Entladungsröhren benutzt werden. Die Kathoden dieser Röhren oder Gleichrichter sind zueinander parallel geschaltet und werden über einen Transformator i i von den Wechselstromleitern 2 und 3 mit Heizstrom versorgt. Der positive Leiter des Gleichstromverteilungsnetzes ist mit dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators i i verbunden.
  • Der Zwischenphasentransformator ist mit einem dritten Schenkel 13 versehen, der eine von dem Generator 16 über einen Widerstand 17 erregte Sättigungswicklung 15 trägt. Der Zwischenphasentransformator enthält noch einen Luftspalt 1q..
  • Ist die Wicklung 15 noch nicht an eine Spannungsquelle angeschlossen, so tritt folgendes ein.
  • Bei zunehmender Belastung nimmt die zwischen den Leitern 9 und 12 bestellende Spannung ab und der durch die Wicklungen 7, 8 des Zwischenphasentransfarmators fließende Strom zu, so daß der magnetische Fluß in jedem der beiden zugehörigen Schenkel steigt. Beide Flüsse überlagern sich im dritten Schenkel 13 in gleichem Sinne und rufen eine wachsende Eisensättigung im 7-wischenpliasentransformator hervor. Mit steigender Sättigung geht gleichzeitig die magnetische Verkettung der beiden Dreiphasensystenie 5, 6 zurück, so daß die Vorrichtung schließlich wie ein unverkettetes Sechsphasensystem mit nur einem Nullpunkt wirkt. Die Folge davon ist ein Anstieg der Gleichspannung, und zwar bei der Anordnung nach Abb. i im Verhältnis 0,955 : o,827. Dieser Spannungsanstieg tritt nicht augenblicklich ein, sondern nimmt allmählich mit steigendem Strom in den Wicklungen 7, 8 zu zwischen dem Zustand, in welchem der Zwischenphasentransformator noch voll wirkt, und dem Zustand, in welchem seine Wirkung vollständig ausgeschaltet ist. Diese Methode der Spannungsänderung hat den Nachteil eines kleinen Regelungsbereiches und des Absinkens der magnetischen Verkettung bei Vollast.
  • Erfindungsgemäß wird zur Beseitigung dieses Nachteiles eine zusätzliche Schalteinrichtung vorgesehen, deren Regelvorgang im Zusammenhang mit der eben beschriebenen Spannungsregelung durch den Anstieg der Magnetisierung im Transformatorkern im folgenden dargetan werden soll.
  • Für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom ist der Wicklungssinn und die Stromrichtung der Spule 15 auf dein Kern 13 so getroffen, daß das durch sie erzeugte Feld dem vom gleichgerichteten Strom erzeugten Feld entgegenwirkt. Beim Ansteigen der Gleichspannung im Netz 9, 12 infolge sinkender Last wird der Kern i9 angezogen, der Schalter 18 geschlossen und das Feld im Schenkel 13 geschwächt. Dieses bedeutet für die ganze Drossel eine resultierende Feldschwächung und ein Zurückfallen in den ungesättigten Zustand und damit einen Rückgang der Gleichspannung im Netz 12, 9. Bei Zunahme der Belastung fällt der Anker i9 infolge Abnahme der Verbraucherspannung ab und setzt damit das Gegenfeld der Zusatzwicklung 15 auf einen durch den Widerstand 17 bestimmten Wert herab.
  • Steigt jetzt die Last weiter im Netz 9, 12, so fällt zunächst die Gleichspannung. Das Relais 18, i9 spricht nicht an, dafür steigt aber das Feld im Schenkel 13 der Drossel durch den Stromanstieg in den Spulen 7, 8, und durch allmählich eintretende Eisensättigung nimmt trotz steigender Last die Gleichspannung des Netzes zu.
  • Bei der beschriebenen Anordnung verhindert also die zusätzliche Schaltvorrichtung den Spannungsanstieg über eine bestimmte Größe durch Herabsetzen der Feldstärke bei Unterschreiten einer vorbestimmten Belastung, etwa der halben Last.
  • Durch die Verknüpfung beider Regelungsinethoden, d. h. der Spannungsregelung mittels der Sättigung des Zwischenphasentransformators in dem Bereich für höhere Belastung (bei erniedrigter Verbraucherspannung) und mittels der Feldänderung durch die zusätzliche Schaltvorrichtung in dem Bereich für kleinere Belastung (bei erhöhter Verbraucherspannung), wird es ermöglicht, die Verbraucherspannung über einen sehr großen Belastungsbereich annähernd konstant zu halten.
  • Eine ähnliche Anordnung kann auch bei einem Dreifach-Zweiweggleichrichter oder bei einem Vierphasengleichrichter erreicht werden. Bei der Dreifach-Zweiweggleichrichteranordnung entspricht der durch die Sättigung des Zwischenphasentransformators hervorgerufene Spannungsanstieg dem Verhältnis 0955 : 0,637, bei einem Vierphasengleichrichter dem Verhältnis o,9oo : o,637.
  • In Abb. 2 ist eine Anordnung dargestellt, bei der Gleichstrom in Wechselstrom umgeformt wird. Der positive Leiter 2o des Gleichstromnetzes ist über die Windungen 2 und 25 eines Zwischenphasentransformators mit den Nullpunkten der Primärwicklungen -2-2 und -23 verbunden. Die freien Windungsenden der Wicklungen--2 und 23 stehen in leitender Verbindung mit je einer Anode mehrerer Dreielektrodenröhren. Die sekundären, in Dreieck geschalteten Wicklungen -27 geben an das Verteilungsnetz 28 Wechselstrom ab.
  • Der zwischen die Nullpunkte der Wicklungen 2-2 und 23 geschaltete Zwischenphasentransforniator ist mit einem eine Wicklung 2c) tragenden dritten Schenkel versehen. Ebenso trägt ein in den Gitterkreis zwischen die die Gitterspannung liefernden Wicklungssätze 34., 35 eingeschalteter Zwischenphasentransformator auf seinem mittleren Schenkel eine Sättigungsspule 32. Die SättigungssPulen 29 und 32 «-erden von einer Stromquelle 31 gespeist. Die einzelnen Wicklungen der Wicklungssätze 3d. und 35 sind an die Gitter der Dreielektrodenröhren 26 angeschlossen. Die Gittererregung wird durch induktive Kopplung der Wicklungen 34 und 35 mit den Primär-,v icklungen 22 und 23 eines Transformators erhalten, dessen Sekundärwid:lung -27 an ein taktgebendes. Wechselstromnetz angeschlossen ist.
  • In dem zwischen den Primärnullpunkten liegenden Zwischenphasentransforniator sind Luftspalte 30 von solcher -Größe vorgesehen, (laß die Anordnung bei leichter Last so wirkt, wie wenn kein Zwischenphasentransformator vorhanden wäre, d. h. als Sechsphasensystem, dessen Phasenwicklungen sämtlich in einem einzigen Nullpunkt unmittelbar zusammengeschlossen sind. Der Zwischenphasentransforinator wird erst bei größerer Belastung wirksaiii, und das System gibt dann als doppeltes Dreipliasensy stein sekundär eine entsprechend höhere Spannung ab. Denn bei der Gleichstrom - Wechselstrom - Umformung gelten grundsätzlich dieselben Zahlenverhältnissezwischen Wechselspannung und Gleichspannung wie beim Gleichrichterbetrieb, so daß beim t"bergang vom sechsphasigen zum doppeltdreipliasigen Wechselrichterbetrieb eine Erhöliung derWechselspannung imVerliältniso,955 0,827 eintritt. Hierzu kommt noch, daß der Strom in der Sättigungswicklung 29 in einer solchen Richtung fließt, daß der über die Wicklungen 2 1, und 25 fließende Strom die Sättigung des Kernes unterstützt. Ist die abgegebene Spannung niedrig, dann wird der Kontakt bei 33 unterbrochen, wodurch der Widerstand 36 in den Sättigungsstromkreis eingeschaltet und der Sättigungsstrom verringert wird. Infolge der Verringerung des Sättigungsstromes wird der Zwischenphasentransformator wirksam, und zwar steigt die Wirksamkeit mit zunehmender Belastung. Die Anordnung wirkt dann etwa bei Nennlast wie ein doppeltes Dreiphasensystem mit entsprechend höherer Sekundärspannung. Die beiden sich gegenseitig unterstützenden Effekte des Regelungssystems können auch einzeln benutzt werden.
  • Wenn der Anodenstrom von der Drei- auf die Sechsphasenwirkung übergeführt wird, muß gleichzeitig auch der Gitterstromkreis eine ähnliche Veränderung mitmachen. Dies wird durch die Sättigungserscheinungen des im Gitterkreis liegenden Zwischenphasentransformators erreicht. Der Gitterstrom hat das Bestreben, bei schwachen Belastungen größer zu sein als bei schweren Belastungen. Dieser größere Gitterstrom sättigt über den mittleren Schenkel den von ihm durchflossenen Phasentransformator, wodurch dieser außer Tätigkeit tritt und die Gitter in der Sechsphasenschaltung ähnlich den Anoden wirksam werden. In demselben Zeitpunkt, in welchem durch Spannungsvergrößerung der Kontakt 33 den Widerstand 36 kurzschließt und den Sättigungsstrom des Anodenzwischenphasentransformators vergrößert, wird gleichzeitig der Gitterzwischenphasentransformator gesättigt. Diese Veränderung des Gitterstromkreises wirkt gleichfalls im Sinne einer Überführung in unmittelbare Sechsphasenschaltung in Übereinstimmung mit der Änderung im Anodenstromkreis.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Konstanthaltung der Verbraucherspannung bei Anordnungen zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder umgekehrt mittels Entladungsgefäße durch Regelung der Sättigung eines zwischen die Nullpunkte zweier drei- oder mehrphasiger Trans'-formatorsekundärwicklungen geschalteten Zwischenphasentransformators mit einem dritten Schenkel, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Schaltvorrichtung, welche abhängig von der Größe der Verbraucherspannung bei Unterschreiten einer vorbestimmten Belastung, etwa der halben Last, durch zusätzliche Geichstrommagnetisierung auf den dritten Schenkel im Falle der Wechselstrom -Gleichstrom--Umformung der Sättigung entgegenwirkt, im Falle der Gleichstrom-Wechselstrom-Uniformung sie unterstützt, und welche bei Überschreiten dieses Belastungswertes den ursprünglichen Magnetisierungszustand durch Unterbrechung der zusätzlichen Gleichstrommagnetisierung wieder herstellt. Einrichtung nach Anspruch i zur Umformung von Gleich- in Wechselstrom mittels Dreielektrodengefäße, gekennzeichnet durch einen im Gitterkreis liegenden Zwischenphasentransförmator gleicher Bauart und Wirkungsweise wie derjenige im Hauptkreis. 3. Einrichtung nach Anspruch a, gekennzeichnet durch eine einzige, den Sättigungsstrom sowohl der Zwischenphasentransformatoren des Anodenkreises wie der des Gitterkreises selbsttätig in Abhängigkeit von der abgegebenen Spannung regelnde Schaltvorrichtung.
DEA45975D 1924-09-23 1925-09-23 Einrichtung zur Konstanthaltung der Verbraucherspannung bei Anordnungen zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder umgekehrt mittels Entladungsgefaesse Expired DE556085C (de)

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