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Einrichtung zum selbsttätigen wechselseitigen Leistungsaustausch zwischen
zwei Drehstromnetzen über einen Gleichstromzwischenkreis Es ist bereits ein Energieübertragungssystem
von einem Drehstromnetz auf ein zweites unter Zwischenerzeugung von Gleichstrom
mit Hilfe von Entladungsgefäßen bekanntgeworden, bei welchem der Drehstrom des einen
Netzes über einen regelbaren Mehrphasentransformator einem System gewöhnlicher Gleichrichterzellen
zugeführt und so zunächst in Gleichstrom umgewandelt wird. Dieser Gleichstrom wird
nun durch ein System gesteuerter Zellen in einen einem zweiten mit dem Energie empfangenden
Netz verbundenen Mehrphasentransformator zugeführten Mehrphasenstrom umgeformt,
dessen Frequenz gleich oder verschieden von der Frequenz des gebenden Netzes sein
kann und durch eine taktgebende Maschine bestimmt wird. Bei der beschriebenen Einrichtung
ist jedoch die Richtung des Energieflusses nicht umkehrbar, weil der die Energieübertragung
vermittelnde Gleichstrom die -Ventilzellen nicht in umgekehrter Richtung, also von
Kathode zu Anode, durchfließen kann und eine Umkehr der Spannungsrichtung im ungesteuerten
Gleichrichter nicht möglich ist. Für die Kupplung zweier Netze ist es aber erforderlich,
auch den Richtungswechsel der Energie zu ermöglichen, und zwar unter Beibehaltung
der losen Kopplung der Netze. Dies kann in an sich bekannter Weise dadurch erreicht
werden, daß an jedes der beiden Netze eine Gruppe steuerbarer Entladungsgefäße über
je einen Mehrphasentransformator mit einer entsprechenden Anzahl von Sekundärwicklungen
angeschlossen wird und daß Einrichtungen vorgesehen werden, welche eine Vertausckung
der Rollen der den beiden Netzen zugeordneten Gefäßgruppen beim Wechsel der Richtung
der von Netz zu Netz fließenden Energie ermöglichen. In diesem Fall könnte eine
Umkehr der Energierichtung durch Änderung der Schaltung mit Hilfe mechanischer Schalteinrichtungen
erreicht werden. Diese müßten immer beim Wechsel der Energierichtung in Tätigkeit
treten. Im Gegensatz hierzu stellt der Gegenstand der Erfindung eine Gruppenschaltung
von Entladungsgefäßen dar, die stets eine solche Zündbereitschaft der zu jeder Gruppe
gehötigen Gefäße schafft, daß ohne äußeres Zutun lediglich als Folge der rein elektrischen
Vorgänge im System von den beiden einem jeden Netz zugeordneten, als Gleich- und
Wechselrichter arbeitenden Gefäßen beim Richtungswechsel der Energie das eine in
und das andere außer Betrieb tritt. Jede mechanische Einrichtung ist mit Trägheit
behaftet und erfordert eine gewisse Schaltzeit. Auch sind viele Störungsquellen
vorhanden, die leicht zu Versagern führen und das Netz und den Betrieb stören und
gefährden können, besonders wenn die Energie häufig und schnell die Richtung wechselt.
Die Schaltanordnung gemäß vorliegender Erfindung gestattet ohne
irgendwelche
mechanische Umschaltung und der damit verbundenen Verzögerung den Übergang einer
Gruppe vom Gleichrichterbetrieb in den Wechselrichterbetrieb.
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Nach der Erfindung soll jedem Netz eine Gruppe von zwei in Achterschaltung
verbundenen, aus je einer Mehrphasensekundärwicklung des zugehörigen Transformators
gespeisten Entladungsgefäßen zugeordnet sein. Unter Achterschaltung ist hier eine
Schaltung verstanden, bei der die Kathode des Gleichrichters an dem Sternpunkt der
mit dem Wechselrichter verbundenen Wicklung und die Kathode des Wechselrichters
an dem Sternpunkt der mit dem Gleichrichter verbundenen Wicklung liegt. Eine solche
Schaltung gibt einen Stromkreis, dessen Verlauf dem Bild einer liegenden 8 gleicht,
so daß die Schaltung zur Abkürzung mit Achterschaltung bezeichnet werden soll. Von
den Entladungsgefäßen dieser beiden Gruppen soll mindestens eins derjenigen Gruppe
gesteuert werden, welche dem jeweils Energie empfangenden Netz zugeordnet ist. Es.kann
aber auch gleichzeitig das entsprechende Gefäß der anderen Gruppe oder gar alle
Gefäße gesteuert werden. Nur ist es im letztgenannten Falle notwendig, daß in jeder
Gruppe mit der Phase des einen Entladungegefäßes gleichzeitig und gleichsinnig die
Gegenphase des anderen Gefäßes gesteuert wird. Dies ermöglicht jederzeit die Richtungsumkehr
des Gleichstromes ohne Umkehr einer Spannungsrichtung, also dfas Rückarbeiten eines
Netzes auf das andere.
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Die Erfindung sei an Hand des Ausführungsbeispieles der Fig. z näher
erläutert. In dieser bedeutet: N1 ein Dreiphasennetz, das mit dem Netz N2 gekuppelt
werden doll. Diese Kupplung geschieht über dieTransformatorenTl und 7'2, welche
die Primärwicklungen F1 und P2 und die Sekundärwicklungen Ql' und Qi' bzw. Q2' und
Q2' besitzen. Die Sekundärwicklungen Q1 und Q;' speisen die Entladungsgefäße Gz'
und G1", dieSekundärwicklungenQ2 und Qz" .
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speisen die Entladungsgefäße G2 und G,". Die Gefäße Gi und G1' sowohl
als die Gefäße G2 und G2" sind unter sich in Achterschaltung verbunden. .Ferner
ist die Kathode von Gi mit der Kathode von G2" und die Kathode von GI'j mit der
Kathode von G2 leitend verbunden. Die. Gefäße Gi und G2" arbeiten als Wechselrichter
und sind deshalb mit Steuergittern versehen, welche im Takte der Frequenz des Netzes
N" bzw. N2 so gesteuert werden, daß sie in cyclischer Folge den Stromdurchgang für
die in der Phase aufeinanderfolgenden Anoden freigeben. Die Spannungsrichtung der
für den Stromdurchgang freigegebenen Phasen ist dabei aber stets der Stromrichtung
durch den Wechselrichter entgegengerichtet, so daß die gesteuerten Wechselrichter
nur unter der Wirkung einer ihnen zugeführten Gleichspannung Strom führen, die größer
ist als die in den Phasenwicklungen des zugehörigen Transformators induzierten EMKe,
die hier nur die Rolle der Gegen-EMK gegen die zugeführte Gleichspannung spielen.
Ist die Energie vom Netz JVl nach Netz N2 gerichtet, dann fließt sie über den nicht
gesteuerten Gleichrichter G1" dem Gleichstromnetz Ng zu. Die Gleichspannung dieses
Netzes liegt dann an dem gesteuerten Wechselrichter G,' und verursacht einen die
in Q2" induzierte Wechselspannung überwindenden Strom im Wechselrichter G,2". Dieser
Strom tritt in Q2' infolge der Gittersteuerung als Drehstrom in die Erscheinung,
der auf die Wicklung P2 induktiv übertragen ,vird und dem Netz N2 zufließt. Da er
gegen die Netzspannung gerichtet ist, überträgt er die Energie des Netzes Ni auf
das Netz N2. Bei umgekehrter Energierichtung fließt diese vom Netz N, über Q2',
G2', GI.', Q1 ; P1 dem Netz N1 zu: Da jede Gruppe aus zwei Entladungsgefäßen
besteht, also insgesamt vier Gefäße vorhanden sind, von denen die Kathoden je zweier
unmittelbar miteinander verbunden sind, ist es möglich, je zwei Gefäßen ein gemeinsames
Gehäuse zu geben. . Man erhält so an Stelle von vier Sechsanodengefäßen zwei Zwölfanodengefäße
gemäß Fig.2.
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In Fig. 2 ist die Bedeutung der Buchstaben dis gleiche wie in Fig.
z. Auch die Schaltung ist im Prinzip die gleiche. Der Gleichrichter G" geht aus
der Vereinigung der Gleichrichter G1" und G2' in einem Gehäuse hervor, der Wechselrichter
G' aus der Vereinigung der Wechselrichter Cri' und G.' in einem Gehäuse. Die so
in einem Gehäuse untergebrachten Entladungsgefäße enthalten eine gemeinsame Kathode
K" bzw. K'. In Fig. 2 ist der Zwölfanodengleichrichter G" nicht steuerbar. Dagegen
ist der Wechselrichter G' steuerbar. Die Gitter S1 der Anodengruppe A1 sind über
den Steuertransformator T3 an das Netz NI angeschlossen und die Gitter S2 der An-odengruppeA2'
über denSteuertransformatorT4an das Netz N2. Gleichzeitig sind die Sternpunkte der
Steuerwicklungen beider Transformatoren mit dem Minuspol einer Gleichstrombatterie
B verbunden, deren Pluspol an die Kathode K' angeschlossen ist. Ist der Energiefluß
von Nl nach N2 gerichtet, dann fließt Strom durch den Stromkreis Ist der Energiefluß
von N2 nach NL gerichtet, dann fließt Strom durch den Stromkreis QJ-A2 '-K"-Ql'-Ai
-K'-Q2'. Wichtig ist hierfür die richtige Wahl der Phasen der Gitterspannung für
die Steuerung des Wechselrichters G'.