DE647008C - Anordnung zur unmittelbaren Umformung von Wechselstrom einer Frequenz in solcher anderer Frequenz - Google Patents

Description

. Gegenstand des Patents 642 804 ist eine Anordnung zur unmittelbaren Umformung von Wechselstrom ieiner Frequenz in solchen anderer Frequenz, insbesondere zur Umformung von Drehstnom der Frequenz/ in Einphasenstrom der Fnequenz//3, mittels zweier wechselweise stromführender Gruppen von gesteuerten. Entladungsstrecken mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung, vorzugsweise gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit im wesentlichen lichthogenförmiger Entladung, bei der die Selcundärspannung aus 'einer im wesentlichen trapezförmigen Grundspannung und mindestens einer weiteren Spannung (Teilspannung) sich zusammensetzt, wobei wenigstens eine der Tcilspannungen mittels besonderer, an ein eigenes, vom Primärnetz abgeleitetes Spannungssystem angeschlossener Entladungsstrecken hinsichtlich.

der Phasenlage frei wählbar erzeugt wird, und zwar erfolgt die Zusammensetzung· der einzelnen Teilspannungen mit der Grundspannung transformatorisch auf der Seite des Sekundärnetzes. Die Ausbildung der Teilspannungen kann nach den verschiedenartig·- sten Gesichtspunkten erfolgen. So ist es möglich, daß die Teilspannungen eine Frequenz haben, die ein Vielfaches der Frequenz der Grundspannung ist. Es ist aber auch', möglich, daß die Teilspannungen gleiche Frequenz wie die Grundspannung haben.

Vorliegende Erfindung bezweckt eine vorteilhafte Weiterbildung solcher Anordnungen, bei denen wenigstens eine Teilspannung gleiche Frequenz wie die Grundspannung· hat. Erfindungsgemäß sind zwei gleichartige Schaltungen vorgesehen, die gleichfrequente Grundspannungen liefern, von denen die eine die im wesentlichen trapezfönnige Grundspannung, die andere 'eine Spannung liefert, denen Kurve während vorbestimmter Zeitteilchen am Anfang und Ende ihrer Halbwelle den Wert Null hat. Durch die Erfindung läßt sich gegenüber dem Hauptpatent eine wesentlich bessere Kurvienform erzielen. Vorteilhaft ist les, wenn man die

*) Von dem Patetitsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Gustav Reinhardt in Berlin-Frohnau.

Schaltungen für die Grundspannung und die gleichfrequenten Teilspannungen gleichartig wählt, damit die Schaltungen in ihrer Arbeitsweise sich ablösen, können.

In Abb. ι der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das sich auf den Fall einer unmittelbaren. Frequenzumformung im Verhältnis 3: ι — also beispielsweise 50 Hz : i6²/₃Hz —■ bezieht und bei dem drei Spannungen zusammenwirken, die je durch gesteuerte Entladungsstrecken mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung erzeugt werden. Zunächst sind zwei gleichartige Schaltungen vorhanden, die gleichfrequente Spannungen liefern. Die eine Schaltung.4 enthält den dem Sekundärnetz zugeordneten Transformator T₁₁, ferner die beiden dreiphasigen Sternwicklungen 1, 3, 5 und 1', 3', 5' des dem höherfrequenten Drehstromnetz zugeordneten Transformators T₁,, dessen Primärwicklung als Dreieckwicklung ausgebildet und an das Primärnetz angeschlossen sein möge. An diese beiden Sternwicklnngen sind eine Anzahl Anoden eines mehranodigen Entladungsgefäßes G herangeführt. Diese Schaltung und ihre Arbeitsweise ist für sich allein hinreichend bekannt. Die Steuerung der Gitter der Darnpfentladungsstrecken erfolgt nach einer der zahlreichen Steuerungen, wie sie für unmittelbare Frequenzumformungen bereits angegeben sind, und ist nicht dargestellt. Die Schaltung B enthält den dem Sekundärnetz zugeordneten Transformator Tb, die beiden Sternwicklungen 2, 4, 6 und 2', 4', 6' und ebenfalls eine Anzahl gittergesteuerte Dampfentladungsstrecken. Es ist zu beachten, daß beide Schaltungen grundsätzlich gleichartig aufgebaut sind. Hinsichtlich der Schaltung besteht jedoch der Unterschied, daß die einander entsprechenden Sternwicklungen der beiden Schaltungen — also beispielsweise I₃ 3, S und 2, 4, 6 — verschiedenartige Phasenlage aufweisen. Bezüglich der Arbeitsweise ergibt sich der Unterschied, daß die eine Schaltung die im wesentlichen trapezförmige Grundspannung liefert, die andere Schaltung eine gleichfrequente Teilspannung, an deren Erzeugung auch die Sternpunktentladungsstrecken beteiligt sind. Die sechsphasigen Sternwicklungen 11 bis 16 und 11' bis 16' der Schaltung C liefern mit den zugehörigen Entladungsstrecken und dem Transformator T_d zusammen eine Spannung dreifacher Frequenz, die zur Kompensation der dritten Harmonischen in der erzeugten Spannung dient. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. 2 der Zeichnung dargestellt und bezieht sich auf eine starre Fnequenzumformung. In diesem Falle liefert die Schaltung mit dem Bezugszeichen a dauernd die trapezförmige Grundspannung, die Schaltung mit dem Bezugszeichen b eine gleichfrequente Teil spannung unter Beteiligung der beiden Sternpunktentladungsstrecken. Die dritte Harmonische .kann man in diesem Falle in bekannter Weise transformatorisch dem Primärnetz entnehmen.

Die Art der Zusammensetzung der drei Spannungen soll noch kurz an Hand der Abb. 3 der Zeichnung erläutert werden, und zwar für eine Halbwelle bei einer starren Umformung mit einer Frequenzuntersetzung 3 :1 gemäß Abb. 2. Die Schaltung .4 liefert die trapezförmige Grundspannung U'_u, die Schaltungß eine gleichfrequente Teilspannung Ub, die am Anfang und Ende jeder Halbwelle ein gewisses Stück gleich Null ist. Während dieser Zeitteilehen führen die Sternpunktentiadungsstrecken den Strom. Die besondere Wicklung 10 des an das Primärnetz angeschlossenen Transformators T_n liefert eine Spannung C₁₀, die im Falle der Abb. 1 die Spannung U_c wäre. U₁₀ bzw. U_c hat eine. Amplitude von etwa 0,4 der Amplitude der Phasenspannungen der vier Sternwicklungen unter der Voraussetzung, daß T₁₁ und Ti, ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 aufweisen. Die dem Sekundärnetz zugeführte Summenspannung ist Uns- Bei elastischer Umformung erfolgt die Zusammensetzung der von den Schaltungen A, B und C gelieferten Spannungen in gleicher Weise wie in Abb. 3, nur vertauschen entsprechend dem Frequenzschlupf die beiden Schaltungen ,4 und B von Zeit zu Zeit ihre Rollen. Beim Vergleich der Abb. 3 mit der bekannten starren Umformung, bei der transformatorisch eine Kompensationsspannung dreifacher Frequenz eingefügt wird, zeigt sich, daß die Amplitude der Kompensationsspannung im vorliegenden Falle kleiner ist als bei dem bekannten Umrichter, und zwar beträgt sie nur etwa 70 o/_o. Eine Analyse der Spannungskurve zeigt ferner, daß auch die höheren Harmonischen erheblich kleinere Werte annehmen. So beträgt die Amplitude der fünften Harmonischen nur etwa 1 u/o der Amplitude der Einphasenspannung. Die geschilderte Zusammensetzung unter Verwendung von dreiphasigen Sternwicklungen hat weiterhin den Vorteil, daß die Brenndauer der Entladungsstrecken länger ist als bei sechsphasigen Sternwicklungen. Somit sind Entladungsstrecken und Transformatorwicklungen günstig ausgenutzt.

Bemerkt wird noch, daß man bezüglich der Transformatoren T„ und Tb in Abb. 2 konstruktive Vereinfachungen durchführen kann. So kann man beispielsweise (vgl. Abb. 4) die Wicklungen auf einem gemeinsamen Kern mit freiem magnetischem Rückschluß

anordnen. Dieselbe Schaltungsweise kann man auch bei 'einer Umformungseinrichtung gemäß Abb. ι durchführen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur unmittelbaren Umformung von Wechselstrom leiner Frequenz in solchen anderer Frequenz, insbesondere zur Umformung von Drehstrom der Frequenz/ in Einphasenstrom der Frequenz //3, bei der sowohl die Grundspannung als auch mindestens eine weitere Spannung (Teilspannung) je mittels besonderer gesteuerter Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungastrecken, erzeugt und nach Patent 642 804 transformatorisch auf der Seite des Sekundärnetzes zusammengesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichartige Schaltungen vorgesehen sind, die gleichfrequente Grundspannungen liefern, von denen die eine die im wesentlichen trapezförmige Grundspannung, die andere eine Spamrang liefert, deren Kurve während vorbestimmter Zeitteilchen am Anfang und Ende ihrer Halbwelle den Wert Null hat.
2. 2. Abänderung der Anordnung nach Anspruch 1 für starre Umrichter, dadurch .gekennzeichnet, daß nur die zur Erzeugung einer Teilspannung mit Nullstücken bestimmte SchaltungSternpunktentiladung-sstrecken erhält. "
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Spannung als Oberwellankompensationsspannung transformatorisch aus dem Primärnetz entnommen und in den Stromkreis des Sekundärnetzes'eingefügt ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Spannungen zugeordneten Sekundärtransformatoonen (T„, Ti₁) auf einem Kern mit freiem magnetischem Rückschluß angeordnet sind (Abb. 4).
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Entladungsstrecken in einem mehranodigen Ent- ladungsgefäß mit gemeinsamer Kathode» zusammengefaßt sind (Abb. 1).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen