DE651122C

DE651122C - Einphasengleichrichtersteuerung

Info

Publication number: DE651122C
Application number: DES114774D
Authority: DE
Inventors: Fritz Rampacher
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1934-07-19
Filing date: 1934-07-19
Publication date: 1937-10-07

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AIH
7. OKTOBER 1937

• REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d 2 GRUPPE 12

Einphasengleichrichtersteuerung

Patentiert im Deutschen Reiche vom itj.Juli 1934 ab

Es ist bekannt, die Spannung in Gleichrichteranlagen in der Weise zu regeln, daß mit Hilfe von Gittersteuerungen der Anoden die einzelnen Halbwellen nur zu mehr oder weniger großen Bruchteilen ausgenutzt werden, wodurch sich eine entsprechende Verringerung des Strom- und Spannungsmittelwertes ergibt. Diese Steuerung hat jedoch den Nachteil, daß der Leistungsfaktor bei unvollständiger Aussteuerung erheblich verschlechtert wird, so daß in manchen Fällen im Hinblick auf das Netz die Anwendung nicht wünschenswert erscheint.

Man kann diesen Nachteil dadurch vermeiden, daß durch Gittersteuerung des Gleichrichters oder auf andere Weise, wie beispielsweise durch Gegenerregung mittels in die Anodenkreise eingeführter Gegenspannungen, einzelne Halbwellen vollständig unterdrückt werden. Auf diese Weise ist die Möglichkeit gegeben, die verwendeten Halbwellen voll auszusteuern. Die Spannungsregelung kann dabei in der Weise erfolgen, daß die Zahl der nicht ausgenutzten Halbst wellen verschieden groß gemacht wird. Diese Anordnung ist insofern nicht besonders günstig, als die Energieaufnahme aus dem Netz keine stetige ist. Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Einphasengleichrichter-Steuerung für mehrere parallel arbeitende .Stromverbraucher dieser Art, welche sich dadurch auszeichnet, daß den parallel geschalteten Verbrauchern die Halbwellen abwechselnd derart zugeleitet werden, daß primärseitig der Gleichrichter ohne Unterbrechung Leistung aufnimmt. Es kann hierbei eine positive und die dazugehörige negative Halbwelle als Einheit behandelt werden, so daß die ausgesteuerten bzw. nicht ausgenutzten Teile immer eine volle Periode darstellen. Unter Umständen kann jedoch die Speisung auch in der Weise vorgenommen werden, daß die Aussteuerung bzw. Abschaltung nur einzelne Halbwellen erfaßt. Auf diese Weise wird die Pause zwischen den einzelnen ausgenutzten Halbwellen auf den halben Wert herabgesetzt.

Als Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung der Fall eines viermotorigen elektrischen Antriebes, z. B. für eine Lokomotive, dargestellt. In Abb. 1 ist ein Schaltschema hierfür gezeichnet. Hierin stellt 1 die Hochspannungswicklung eines Einphasentransformators dar, 2 die der Motorzahl entsprechend in vier Teile unterteilte Niederspannungswicklung, von denen jeder Teil an je vier Anoden, zwei mit voller und zwei mit ungefähr halber Spannung, und eine Nullpunktsanode eines Gleichrichters 3 angeschlossen ist. Mit I bis IV sind die Antriebsmotoren

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

Frits Rampacher in Berlin-Charlottenburg.

bezeichnet, -die in üblicher Weise zwischen die Kathode des Gleichrichters und den Nullpunktsanzapfungen der Transformator» Sekundärwicklungen geschaltet sind. JLn\ Abb. 2 sind übereinander Diagramme den einzelnen Motoren zugeführten nungen angegeben, wie dies etwa den beiden ersten Anfahrstufen entspricht. Hierbei ist für den ersten Motor die erste Periode der

ίο positiven und negativen Halbwelle voll ausgenutzt, während die darauffolgenden Perioden nicht in Anspruch genommen werden, so daß in der Energieentnahme des ersten Motors aus dem speisenden Netz eine Pause eintritt. Beim Motor II sind die zweiten beiden Halbwellen, beim Motor III die dritten beiden Halbwellen, beim Motor IV die vierten beiden Halbwellen ausgenutzt. Es tritt hierdurch trotz abwechselnder Belastung der einzelnen Sekundärwicklungsteile in der Oberspannungswicklung eine unterbrechungslose Belastung auf, wobei die einzelnen Halbwellen voll ausgenutzt sind, so daß sich keine Vergrößerung der Phasenverschiebung zwisehen Strom und Spannung über das durch die Induktivität des gesamten Kreises bedingte Maß hinaus ergibt. In der nächstfolgenden Schaltstufe wird für jeden Motor auch die darauffolgende Periode ausgenutzt, die in der Zeichnung durch die waagerecht schraffierten Halbwellen wiedergegeben ist, also die Pause um eine Periode verkürzt usw., bis' unter Ausnutzung der an der niederen Spannung liegenden Anoden sämtliche Halbwellen ausgenutzt sind. Hierauf können der Reihe nach die Anoden höherer Spannung in Anspruch genommen werden, wodurch eine weitere Erhöhung der Leistung eintritt. Alsdann kann wieder die Zahl der verwendeten Halbwellen stufenweise vergrößert werden, bis endlich eine volle Ausnutzung der Transformatorleistung erreicht ist.

Nach einem weiteren Vorschlag kann es unter Umständen eine Verbesserung hinsicht-Hch der Zahl der Regelstufen ergeben, wenn die einzelnen Sekundärwicklungen des Transformators unsymmetrisch ausgeführt werden, so daß die Spannung zwischen dem Nullpunkt des Transformators und den in der Zeichnung symmetrisch hierzu liegenden Anodenanzapfungen verschieden groß sind. Auf diese Weise entsprechen den positiven und den negativen Halbwellen verschieden große Spannungswerte, so daß es möglich ist, durch Ausnutzung verschiedener dieser Halbwellen verschieden große Mittelspannungswerte zusammenzusetzen.

Die Anwendung des Erfindungsgedahkens ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbei-,-spiel beschränkt, insbesondere ist es möglich, '-die neue Steuerungsart mit der bekannten "Gittersteuerung durch Verzögerung des Zünd-Jattgenblicks gegenüber dem Beginn der ein-'"z'elnen Halbwellen zu vereinigen. Auf diese Weise kann eine weitere Verfeinerung in der Abstufung _der vom Gleichrichter abgegebenen Spannung erreicht werden, durch die zwar eine gewisse Verschlechterung des Leistungsfaktors hervorgerufen wird, die jedoch mit Rücksicht darauf, daß die Aussteuerung der einzelnen Halbwellen hierbei doch in wesentlich größerem Umfange erfolgen kann, lange nicht so ungünstig ist wie bei reiner Gittersteuerung. Ebenso kann die neue Steuerung auch mit dem anderweitig gemachten Vorschlag vereinigt werden, bei dem durch Gegenerregung der Strom an den einzelnen Anoden vor dem Ablauf der entsprechenden Halbperioden gelöscht wird. Da dieser Art der Steuerung eine kapazitive Phasenverschiebung entspricht, kann'auf diese Weise unter Umständen ein Ausgleich der induktiven Phasenverschiebung erreicht werden, die sich im Hinblick auf die Induktivität der gesamten Anlage ergibt. "Ebenso kann die vorgeschlagene Steuerung nicht bloß bei Eisenbahnbetrieben, sondern auch bei beweglichen und ortsfesten Antrieben jeder Art Vorteile bringen.

Claims

Patentansprüche:

1. Einphasengleichrichtersteuerung, bei der eine Spannungsregelung durch Änderung der Einschaltdauer der einzelnen Anodenkreise erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Speisung mehrerer Verbraucher diesen abwechselnd einzelne Halbwellen so zugeleitet werden, daß der Gleichrichter primärseitig ohne Unterbrechung Leistung aufnimmt.

2. Einphasengleichrichtersteuerungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den positiven und negativen Halbwellen entsprechenden Anoden an voneinander verschiedene Spannungen angeschlossen sind, die von entsprechenden Anzapfungen des den Gleichrichter speisenden Transformators abgenommen werden.

3. Einphasengleichrichtersteuerungnach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Vereinigung mit der Gittersteuerung in Form einer unvollständigen Ausnutzung· der Halbwellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungeil