DE637773C - Elastische Kupplung zweier Wechselstromnetze ueber Transformatoren und zwischengeschaltete gittergesteuerte Entladungszellen - Google Patents

Description

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Wechselstromnetze durch steuerbare Quecksilberdampfumformer zu kuppeln. Man .verwendet dazu zwei Quecksilberdampfventilapparate, wobei mit Hilfe des einen der dreiphasige Wechselstrom des einen Netzes in Gleichstrom und mit Hilfe des anderen dieser Gleichstrom in dreiphasigen Wechselstrom von der Frequenz des zweiten Netzes umgeformt wurde. Die Kupplung zweier Wechselstromnetze beliebiger Frequenz und Phasenzahl läßt sich aber beispielsweise nach der bekannten Schaltung der Fig. 1 auch mit Hilfe nur eines Gleichrichters G erreichen, der von zwei Gleichrichtergruppen A und B eines an das eine Netz N₁ angeschlossenen Transformators T₁ gespeist wird und dessen Anoden mit Steuergittern versehen sind. Entsprechend den zweifachen Sekundärteilen er-

ao geben sich auch zwei Sekundärstromkreise, von denen jeder einen Wellenstrom führt. Die beiden Wellenströme werden in verschiedener Richtung durch zwei ihnen zugeordnete Primärwicklungen eines Sekundärtransformators T₂ geführt, dessen Sekundärwicklung an das zweite Wechselstromnetz N₂ angeschlossen ist. Um in dem Sekundärtransformator T₂ eine der Frequenz des zweiten Netzes N₂ entsprechende Frequenz zu erzeugen, werden mit Hilfe der Gittersteuerung die Ströme der beiden Gleichrichtergruppen A und B abwechselnd, und zwar im Takt der Frequenz des zweiten Netzes 2V₂, gesperrt und freigegeben. Die Wellenströme erregen dann, da sie ihre zugeordneten Primärwicklungen in entgegengesetzter Richtung durchfließen, den Sekundärtransformator T₂ im Takt der Frequenz des zweiten NetzesJV₂.. Um die Anodengitter in dem erforderlichen Sinne zu steuern, ist bereits vorgeschlagen worden, sie von den Spannungen beider Netze N₁ und N₂ in Kombination zu erregen, derart, daß als die eine Komponente der Erregerspannung eine Spannung von der Frequenz des zweiten Netzes, als zweite Komponente jedoch eine Spannung von der Frequenz des ersten Netzes dient. Hierbei sind die den Anodengittern der beiden Gleichrichtergruppen' zugeführten Spannungen des zweiten Netzes gegeneinander um i8o° phasenverschoben. Dadurch wird erreicht, daß diese Komponente der Gitterspannung für die eine Gruppe^ die S teuer spannung über den zur Zündung der Anoden erforderlichen Wert hebt, während gleichzeitig die entsprechende Komponente der Gitter-Spannung für die andere Gruppe B die Steuerspannung unter den zur Zündung erforderlichen Wert senkt. Mit den beschriebenen Einrichtungen ist es wohl möglich, die beiden Netze N₁ und N₂ miteinander elektrisch zu· kuppeln, aber damit allein ist noch kein Mittel an die Hand gegeben, den Energiefluß von Netz zu Netz willkürlich zu steuern und seine Richtung eindeutig festzulegen. Daß

dies aber erreichbar ist, ergibt sich aus folgenden Überlegungen. Bei einer Wechselstrommaschine kann allgemein dadurch ihr Betrieb als Generator oder als Motor herbei^ geführt werden, daß man auf den Läufer eines beschleunigende bzw. verzögernde Kraft wir-_; ken läßt. Ist die Kraft beschleunigend, dann' eilt das Läuferfeld dem Ständerfeld um einen gewissen Winkel vor, und die Maschine gibt ίο generatorisch Energie an das Netz ab. Ist die Kraft verzögernd, dann bleibt das Läuferfeld hinter dem Ständerfeld um einen gewissen Winkel zurück, und Sie Maschine nimmt als Motor Energie vom Netz auf. Erfindungsgemäß soll nun mit Hilfe der Gittersteuerung die in den mit den Netzen nicht verbundenen Transformatorwicklungen induzierte Spannung gegen die Netzspannung stets so verschoben werden, daß sie im Transformator für das Energie abgebende Netz hinter der Netzspannung zurückbleibt, während sie in dem Transformator für das Energie empfangende Netz um den entsprechenden Winkel der Netzspannung voreilt. Diese Einstellung und Regelung der induzierten Spannungen erfordert besondere Einrichtungen, die elektrischer oder mechanischer Natur sein können. Sie kann z. B. dadurch erreicht werden, daß der Steuerspannung mit Hilfe eines Phasenschiebers eine Vor- oder Nacheilung gegenüber ihrem Netz erteilt wird. Diese Voreilung im Gitterkreis erzeugt eine Vor- oder Nacheilung im Häuptstromkreis, die maßgebend ist für die Größe und Richtung des Energieflusses,

Soll die übertragene Blindleistung eingestellt werden, so muß mit dieser Phasenregelung eine Spannungsregelung einhergehen, in der Weise, daß die Spannung des Umformers gegenüber der Spannung des Netzes gehoben oder gesenkt werden kann.

Damit nun der Umformer den Blindstrom tatsächlich übertragen kann, muß dafür gesorgt werden, daß die Anoden auch dann freigegeben werden, wenn sie unter negativer Spannung stehen. Mit der weiter unten beschriebenen Steuereinrichtung wird diese Bedingung erfüllt.

Eine verhältnismäßig einfache Ausführung ergibt sich bei Verwendung mechanischer Steuerapparate, wie sie in den Fig. 2, 4, 6 dargestellt sind.

In Fig. 2 ist der Mittelpunkt der BatterieM

mit der Kathode K des Quecksilberdampf-Umformers G (Fig, 1) verbunden, der negative Pol der Batterie steht über Widerständen mit den Anodengittern beider Gleichrichtergruppeh A und B in dauernder Verbindung.

Die Gitter der Anoden der Gruppe A sind mit den im Kreis angeordneten Kontakten des Kontaktapparates a, die Gitter der Anoden der Gruppe J5 mit den ebenfalls im Kreis angeordneten Kontakten des -Kontaktapparates b verbunden. Auf jedem dieser Kontaktappafäta" schleift eine mit der Frequenz des ersten i-.'tiPperiodischen) Netzes JV₁ umlaufende Bürste ~%'und h_b. Die Bürsten h_a und h_b stehen in Verbindung mit den beiden Segmenten e und / eines weiteren Kontaktapparates c, auf dem ebenfalls eine Bürste h_c schleift, welche mit der Frequenz des zweiten (i6²/₃periodischen) Netzes N₂ umläuft und welche mit dem Pluspol der Batterie M verbunden ist. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist zunächst folgende: Die Lamellen e und / sind abwechselnd mit dem Pluspol der Batterie verbunden. Diejenige der beiden Bürsten h_a und h_b, welche gerade mit der Lamelle e bzw. / in Verbindung steht, welche über die Bürste h_c mit dem Pluspol der Batterie M verbunden ist, erteilt den Kontakten ihres zugehörigen Kontaktapparates ein positives Potential. Dieses Potential erhalten auch die Gitter der gleichen Gruppe in zyklischer Folge bei Umlauf der betreffenden Bürste h_a bzw. h_b, so lange bis die Bürste h_c die betreffende Lamelle e bzw. / verläßt und die andere Lamelle berührt. Dann erhalten die Gitter der anderen Gleichrichtergruppe in gleicher Weise das positive Potential, welches die Zündung ihrer Anoden bewirkt. und den Stromdurchgang freigibt. Die beiden Gleichrichtergruppen führen also abwechselnd Strom im Takt der Drehung der Bürste h_c. Der zeitliche Stramverlauf in den beiden Gruppen ist aus Fig. 3 ersichtlich. A stellt die Stromkurve des in A erzeugten, B die Stromkurve des in B erzeugten Wellenstromes dar. Die Phase dieser Ströme, also die Lage ihrer Nullwerte in der Zeit, hängt von der Stellung der Lamellen e und f zur augenblicklichen Lage der Bürste h_c ab. Durch Drehung der Lamellen e und / können die Kurven A und B auf der Zeitlinie (Abszisse) verschoben werden. In dieser Verstellung der Lamellen e und f ist also ein Mittel gegeben, die Lage der Ströme bzw. der induzierten Spannungen in den Transformatoren in dem einen oder anderen Sinne gegenüber der Netzspannung zu verschieben und damit dem Energienuß die gewollte Richtung zu geben. Durch Verdrehen der Kontakte α und b kann die Größe der erzeugten i6²/₃~Hertz-Spannung geregelt werden, was somit einer Einstellung der Blindleistung entspricht, Damit dieser LTmformer die Blindleistung übertragen kann, müssen Ablösungskontakte angebracht werden zur Steuerung der Anoden während der negativen Spannungshalbwelle, Diese Kontakte können auf den Kontaktgebern α und b angebracht werden, und zwar sind die Ablösungskontakte der Gruppe^! auf dem Kon-

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Elastische Kupplung zweier Wechselstromnetze über Transformatoren und zwischengeschaltete gitbergesteuerte Entladungszellen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der durchgehenden Energie nach Größe und Richtung an mindestens einer Netzseite die durch das Transformatorfeld in der an diesem Netz angeschlossenen Transformatorwicklung induzierte Spannung eine wählbare Phasenverschiebung gegen die dem Transformator vom zugehörigen Netz zugeführte Spannung dadurch erhält, daß die Phase der Gittersteuerspannung um einen der gewünschten Durchgangslast entsprechenden Winkel gegen die Phase der Netzspannung gedreht wird.
2. 2. Elastische Kupplung zweier Wechselstromnetze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Blindleistung zusätzlich die Größe der induzierten Spannung gegenüber der Größe der Netzspannung verändert wird.
3. 3. Elastische Kupplung zweier Wechselstromnetze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe doppelt wirkender Steuerungseinrichtungen die Stromführung der Anoden auch bei negativer Phasenspannung freigegeben wird.
4. 4. Elastische Kupplung zweier Wechsel-Stromnetze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der induzierten Spannung gegen die Netzspannung selbsttätig in Abhängigkeit von der Richtung und Größe der übertragenen Leistung erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen