DE652209C - Anordnung fuer Umrichter zur Speisung von Wechselstrommotoren und Wechselstromnetzen - Google Patents

Description

Gegenstand des Patents 643 691 bildet eine Anordnung an gittergesteuerten Entladungsgefäßen mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung in Umrichterschaltung, insbesondere zur Speisung von Wechselstrommotoren und Wechselstromnetzen. Die zu einer Halbwelle des erzeugten Stromes gehörenden Teilströme magnetisieren eine Drosselspule, die in die Entladungsstromkreise eingeschaltet ist. Dabei werden die Wicklungen, die den einzelnen Stromkreisen zugeordnet sind, in vorbestimmter Weise miteinander verkettet und auf einem gemeinsamen Kern angeordnet, so daß dieser Kern von sämtlichen Teilentladungsströmen mit gleichem Vorzeichen magnetisiert wird. Es kann auch ein mehrschenkliger Transformatorkern mit einer der Phasenzahl des Verbrauchers entsprechenden Schenkelzahl vorgesehen sein, von denen jeder Schenkel von den Teilentladungsströmen der zugehörigen Phase magnetisiert wird, und bei dem die in einem Schenkel erzeugten Flüsse denen in den anderen Schenkeln entgegenwirken. Diese Maßnahmen reichen jedoch nicht aus, wenn sich, wie z. B. bei einer Anordnung gemäß Abb. 2 des Hauptpatents 643 691, eine Rückzündung innerhalb eines Teilumrichters einstellt. Im Sinne vorliegender Erfindung kann man nun eine Verbesserung des Betriebes von Umrichtern erreichen, indem erfindungsgemäß zwischen die Entladungsstrecken, die Vorzugsweise in Graetzschaltung angeordnet sind, und jedes der beiden Netze ein Transformator gemäß dem Hauptpatent geschaltet ist. Dieser Transformator verkettet die Stromkreise miteinander und unterstützt die Kommutierung. Diese mehrphasigen Transformatoren, die zwecks Veränderung des Streuflusses mit einem unbewickelten Schenkel mit Luftspalt versehen sein können, haben gleichzeitig die Wirkung, daß sie zufolge ihrer Reaktenz auch die beim Versagen einer Entladungsstrecke und bei Kurzschlüssen in bisher nicht geschützten inneren Stromkreisen entstehenden Kurzschlußströme begrenzen. Außerdem zeigt es sich, daß im allgemeinen zufolge der Verkettung der Stromkreise eine bessere Ausnutzung der Entladungsstrecken erzielt wird.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke an einem Umrichter erläutert, der an ein Wechselstromnetz konstanter Frequenz 10 angeschlossen ist und einem Motor 11 mit den Wicklungen 12 bis 15 einen Wechselstrom veränder-

licher Frequenz zuführt. Jede der Phasenwicklungen 12 bis 14 des Motors erhält Energie aus dem Netz 10 über die gesteuerten Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäße. Beispiels-' weise ist die Wicklung 12 mit den Phasen des Netzes 10 über die Gruppe von Entladungsstrecken 16 bis 18 und über die Gruppe von Entladungsstrecken 19 bis 21, die den Strom

ία entgegengesetzt zur ersten Gruppe durchlassen, verbunden. In ähnlicher Weise sind den Phasenwicklungen 13 und 14 die Gruppen 22

• bis 24 und 25 bis 27 bzw. 28 bis 30 und 31 bis 33 zugeordnet. Zwischen die Phäsenwicklungen und die Entladungsstrecken sind Wicklungen 34, 35 und 36 eingeschaltet, die auf einem mehrschenkligen Transformatorkern 37 angeordnet sind, der vorzugsweise einen vierten Schenkel mit Luftspalt 37° hat. Dieser mehrphasige Transformator bewirkt gleichzeitig eine Glättung der den Phasenwicklungen des Motors 11 zugeführten Spannungen. Es wird noch bemerkt, daß es erwünscht sein kann, parallel zu den Wicklungen 34 bis 36 Kondensatoren 38 bis 40 zu schalten, die die Kommutierung zwischen den einzelnen Gefäßgruppen unterstützen, besonders in solchen Fällen, wo der Umrichter einen . induktiven Verbraucherkreis speist. Die Gleichstromwicklung 15 der Synchronmaschine 11 kann mit einer passenden Gleichstromquelle

verbunden sein. Jedoch ist dies nicht wesentlich für vorliegende Erfindung.

Für die Steuerung der einzelnen Gefäße in 'Abhängigkeit von den beiden Netzspannungen dient eine Schaltwalze (Kommutator) 59 in Verbindung mit einem Drehtransformator 60, der an das Netz 10 angeschlossen ist. Die grundsätzliche Ausbildung der Gitterkreise ist für die Gefäßgruppen 25 bis 27 und 28 bis 30 angegeben. Hierzu werden Gittertransformatoren 41 bis 46 und Ohmsche Widerstände 47 bis 52 verwendet. Auf der Achse des ventilgesteuerten, Motors 11 sind Verteilerscheiben 53 bis 58 angeordnet, die die' phasenrichtigen Impulse den Gitterkre-isen aufdrücken. In den Gitterkreisen selbst können ferner Strombegrenzungswiderstände 61 und negative Vorspannungen 62 vorgesehen sein. Außerdem ist zwischen die Klemmen 10 und die Entladungsstrecken ein Transformator 63 mit den Wicklungen 64 bis 66 und einem unbewickelten Schenkel 37¹^ mit Luftspalt geschaltet.

Die Kontaktstücke auf den Verteilerscheiben 53 bis 58 werden derart bemessen, daß die einzelnen Gruppen von Entladungsstrecken in bezug auf eine volle sekundäre Periode gemäß der folgenden Tabelle leitend werden, wobei zunächst einmal die Verhältnisse so betrachtet werden, als ob der Transformator 63 nicht vorhanden wäre.

0-60	—	22-23-24	28-29-30	19-20-21	25-26-27	—
60-120	I6-I7-I8	—	28-29-30	19-20-21	25-26-27	—
120-180	I6-I7-I8	—	28-29-30	—	25-26-27	31-32-33
180-240	I6-I7-I8	22-23-24	—	—	25-26-27	31-32-33
240-300	I6-I7-I8	22-23-24	—	19-20-21	—	31-32-33
300-360	—	22-23-24	28-29-30	19-20-21	—	31-32-33

Wie der Tabelle zu entnehmen ist, sind jeweils vier der sechs rriöglichen Gruppen von Entladungsstrecken an der Strombildung beteiligt.

Für den Stromverlauf ergibt sich, daß jede

der Phasenwicklungen 12 bis 14 mit jeder Phase des Netzes 10 durch zwei Entladungsgefäße und getrennte Wicklungsabschnitte der beiden Transformatoren verbunden ist. Diese beiden Transformatoren versuchen, ihren magnetischen Zustand aufrechtzuerhalten, der durch die Summe der einzelnen Entladungsströme gegeben ist. Ein derartiger stabiler Zustand in bezug auf die Magnetisierung sowohl aller Wicklungen als auch jeder einzelnen Wicklung kann, wie aus der weiter oben angeführten Tabelle zu ersehen ist, nur bestehen, wenn in einem gegebenen Zeitteilchen vier Entladungsstrecken leitend sind, d.h. je eine Entladungsstrecke der vier Gruppen 16 bis 18, 19 bis 21 usw. Wie ebenfalls der Tabelle zu entnehmen ist, führt jede Entladungsstrecke dieser Gruppe, wenn man zunächst Gleichstromverhältnisse voraussetzt, während 240 ° der Wechselstromperiode Strom und ist während 120 ° gesperrt. Diese Brenndauern ergeben sich zufolge der Verkettung der einzelnen Entladungsstrecken im no Hinblick auf den Transformator 37. In gleicher Weise erfolgt eine Verkettung der Entladungsstrecken mit Rücksicht auf den Transformator 63, der eine Parallelarbeit von vier Entladungsstrecken der Gruppen 16-22-28, 19-25-31 usw. sicherstellt. Da jede Gruppe von Entladungsstrecken, wenn man die Aufteilung in bezug auf einen Stromtransformator berücksichtigt, während ²/₃ der Periode Strom führt und fernerhin jede der Entladungsstrecken einer Gruppe in bezug auf den anderen' Stromtransformator ebenfalls während ²/₃ der Periode

Strom führt, so ergibt sich eine Gesamtbrenndauer der Entladungsstrecken von ⁴/₉ der Periode gegenüber nur ¹Z₉ bzw. ²/₃ Brenndauer wie in ähnlichen bekannten Anordnungen bzw. wie in dem Hauptpatent.

Betrachtet man nun die Lage der Stromtransformatoren und der Entladungsstrecken genauer, so zeigt sich, daß die Graetzschaltung verwendet ist, d. h. an jede Phase ist für jede

ίο Stromrichtung je ein Entladungsgefäß angeschlossen. Diese Betrachtungsweise gilt für beide Wechselstromnetze.

Wie bereits bemerkt wurde, bewirken die beiden Transformatoren 37 und 63 eine derartige Aufteilung der Ströme, daß der magnetische Zustand möglichst aufrechterhalten wird. Tritt nun infolge Versagens einer Entladungsstrecke (Rückzündung oder unvorschriftsmäßige Vorwärtszündung) ein Kurzschluß ein, so wird der Kurzschlußstrom, der sich auszubilden versucht, den magnetischen Zustand der Transformatoren ändern. Dabei begrenzen die Transformatoren auf Grund der ihnen innewohnenden magnetischen Energie die Kurzschlußströme.

Beim Anlassen des Motors wird man vorteilhaft* nicht die volle Spannung den Phasenwicklungen des Motors zuführen, sondern nur einen Teil. In bequemer Weise gelingt dies, indem man die Spannungsregelung in ähnlicher Weise wie beim Gleichrichter mittels des Drehreglers 60 durchführt. "Hierdurch hat man ebenfalls die Möglichkeit, betriebsmäßig die Geschwindigkeit des ventilgesteuerten Motors zu regeln.

Wenn der Erfindungsgedanke vorzugsweise für ventilgesteuerte Wechselstrommotoren in Frage kommt, so bereitet es dennoch keine Schwierigkeiten, den Erfmdungsgedanken auch bei solchen Umrichtern anzuwenden, die ein größeres Netz speisen. In solchen Fällen empfiehlt es sich, nicht die Gittersteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel zu verwenden, sondern auf solche Steuerungen zurückzugreifen, die im wesentlichen rein elektrisch wirken und bereits. mehrfach vorgeschlagen worden sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH :

   ■ Anordnung an gittergesteuerten Entladungsgefäßen mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung in Umrichterschaltung, insbesondere zur Speisung von Wechselstrommotoren und Wechselstromnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß in jede der Verbindungsleitungen der Entladungsstrecken mit den beiden Netzen ein Transformator gemäß Patent 643 691 geschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen