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Anordnung zum Kommutieren bei Umformungseinrichtungen mit gesteuerten
Entladungsstrecken Zusatz zum Patent 657 384 Gegenstand des Patents 657 384. ist
eine Anordnung zum Kommutieren bei Umformungseinrichtungen mit ,gesteuerten EntladungsstreclLen,
vorzugsweise gittergesteuerten Dampf- oder Gas:entladun,gsgefäßen, und zwar ist
eine Zusatzumformungseinrichtung mit gegehenenfalls gesteuerten Entladungsstrecken
vorgesehen, die eine solche, in Abhängigkeit von der Phasenlage der Ströme gesteuerte
Kommutierungsspannung liefert, daß der Kommut,ieru:n;gsvorg,ang in jedem gewünschten
Augenblick einer Wechs@elstromperiode stattfinden kann. Die Erfindung stellt eine
Weiterbildung des im genannten Patent an,gegebenen Erfindungsgedankens dar. Erfindungsgemäß
ist als Zusatzumformungseinrichtung ein primär- oder sekundärseitig in Reihe finit
oder parallel zu der Hauptumformungseinrichtung geschalteter Wechselrichter in Parallelanordnung
mit Kommutierungskondensator vorgesehen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb, i der Zeichnung
dargestellt. Eine als Gleichrichter oder Wechselrichter arbeitende Umformungseinrichtung
ist an ein Gleichstromnetz i o und an ein Wechselstr omn,etz i i angeschlossen.
Die Umformungseinrichtung enthält leinen Transformator 12 mit in die Entladungsstr
omkreiseeingefügter Wicklung 13 und gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsgefäße
14 und 15. Ferner ist eine Kommutierungswicklung 16 vorgesehen, die die Sekundärwicklung
eines Transformators 17 darstellt, der zu einem Wechselrichter in Parallelanordnung
,gehört, und zwar enthält der Wechselrichter außer der Transformatorwicklung 18
die gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäße i9 und 2o sowie einen Kommutierungsko;ndensator
z 1. Die Hauptumformungseinrichtung und die als Wechselrichter arbeitende Zusatzumformungs.einrichtung
liegen in Reihe an der Gleichspannung io. Zweckmäßigerweise schaltet man in den
Gleichstromkreis eine Drosselspule 22. Die Gitter der Gefäße sowohl der Haupt- als
auch der Zusatzumformu.n:gsei!nrichtung sind
über Strombegrenzungswiderstände
?.4 an die Sekundärwicklungen eines Gittertransformators angeschlossen, dessen Primärwicklung
über eine passende Phaseneinstellvorrichtung,;, beispielsweise .einen Drehtransformator
z6, in £. einer Wechselsp-annun:g 25 verbunden Weist das Wechselstromnetz i i einen
Talg ` geber auf, so liegt die phaseneinstellende Vorrichtung unmittelbar an der
Wechselspannung i i; andernfalls ist eine besondere Wechselspannungsquelle vorzusehen.
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Läßt man zunächst die Kommutier ungswicklung 16 und den als Zusatzeinrichtung
wirkenden Wechselrichter mit den Gefäßen i g und 2o außer Betracht; so arbeitet
die Umformungseinrichtung als Einphasengleichrichter oder -wechselrichter, wobei
mittels der Gittersteuerung eine Steuerung des Leistungsfaktors nur in beschränktem
Umfange möglich ist, d. h. bei Gleichrichterbetrieb ergäbe sich ein nacheilender
Leistungsfaktor im Wechselstromnetz, bei Wechselrichterbetrieb ein voreilender Leistungsfaktor.
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Die als Wechselrichter in Parallelanordnung ausgeführte Ztisatzumformungseinrichtung
kann hinsichtlich ihrer Wirkungsweise als bekannt gelten. Lediglich hinsichtlich
der Wirkungsweise des Kommutierungskondensators sei bemerkt, daß der Kondensator
sich jeweilig während des Stromdurchganges in einem Entladungsgefäß auf eine
Spannung aufladet, die angenähert doppelt so groß ist wie die Gleichspannung. Infolge
der abwechselnden Stromführung der beiden Gefäße 19 und 2o wird am Kondensator
z i eine Wechselspannung liegen. Diese Wechselspannung ist in. bezug auf die am
Transformator 12 der Hauptumformungseinrichtung liegende Wechselspannung unabhängig
in ihrer Phasenlage. Indern man die Gitter der Gefäße i q. und i g bzw.
15 und 2o gleichsinnig steuert, kann man den während einer Halbwelle durch
gleichliegende Wicklungsteile 16 und i 8 fließenden Strom unter Zuhilfenahme des
Kondensators z i ohne Rücksicht auf die Phasenlage der Wechselspannung in der Wicklung
13 kommutieren. Bemerkt sei, daß nur die Streureaktanz des Transformators
17 dem StromfluP) entgegenwirkt. Die Spannung am Kondensator 21 wird dem
Strom um annähernd 9o° nacheilen, so daß der Scheitelwert der K ommutierungswechselspannung
stets im Augenblick der Kömmutierung zur Verfügung steht. Nimmt man z. B. an, daß
der Strom vom Gefäß i q. auf das Gefäß 15 überführt werden soll, wenn die
rechte Klemme der Wicklung 13 positiv ist in bezug auf die linke Klemme, so wirkt
die Wechselspannung an der Wicklung 13 dem Kommutierungsvorgangentgegen.
Dieser wird jedoch, wie bereits gesagt, durch den Kondensator 2 1 im Zusammenwirleen
mit dem Transformator 17 bewirkt. Dabei wird mittels der Wicklung 16 in die
Stromkreise der Gefäße 14 und 15 eine solche- Spannung eingeführt, daß das Gefäß
i leitend wird und die Entladung im Gefäß 'erlischt, d. h. die Anode dieses Gefäßes
:#i 'bezug auf die Kathode negativ wird. Die `an der Wicklung 13 liegende
Wechselspannung wirkt bei Wech s,elrichterbetrieb finit nach@eilendeni Leistungsfaktor
und bei Gleichrichterbetrieb mit vorliegendem Leistungsfaktor der Kommutierung entgegen,
und zwar erreicht diese Spannung ihren Größtwert im Scheitelwert der Kommutierungsspännung.
Allgemein ist die der Kommutierung entgegenwirkende Spannung gleich dem Scheitelwert
dieser Wechselspannung multipliziert finit dein Sinus des Winkels des Leistungsfaktors,
so daß für nicht stark von i abweichende Leistungsfaktoren der Transformator
17 nur für einen Bruchteil der Spannung des Transformators z z ausgelegt
zu werden braucht. Soll jedoch die Umformungseinrichtung auch bei dein Leistungsfaktor
o arbeiten, in, welchem Falle die Umformungseinrichtung wie ein Phasenschieber wirkt,
so muß der Transformator 17 ein Spannungsverhältnis größer als i gegenüber dem Transformator
12 haben. Hat der Transformator 17 ein. Spannüngsverhältnis gegenüber dem Transformator
12, das ein wenig größer ist als i, so wird der durch die eine Wicklungshälfte von
16 fließende Strom nicht vollständig durch den durch den entsprechenden Wicklungsteil
18 fließenden Strom kompensiert; vielmehr muß ein zusätzlicher Ström durch den anderen
Teil der Wicklung 18 fließen, und dieser ladet den Kondensator 2i. Mithin liegt
der Kondensator 2 i in Reihe mit einem Teil des Belastungsstromkreises. Bei einer
solchen Anordnung besteht die Kommutierungsspannung aus einer verbraucherspannungsabhängigen,
hinsichtlich ihrer Größe im wesentlichen konstanten und einer mit dem Belastungsstrom
wachsenden Spannungskomponente, d. h. die Kommutierungsspannung ändert sich entsprechend
dem Belastungsstrom und ermöglicht dadurch eineinwandfreies Kommutieren innerhalb
der in Frage kommenden Belastungsbereiche.
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Wie wohl nicht näher erläutert zu werden braucht, ergeben sich keine
grundsätzlichen Unterschiede zwischen Gleichrichter- und Wecliselrichterbetrieb.
Bei beiden Betriebsmöglichkeiten wird durch die Anwendung des Erfindungs ,edankens
,eine bequeme Steuerung des Leistungsfaktors erreicht.
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Eine weitere _Ausführungsforin der Erfindung ist in Abb. 2 der Zeichnung
veranschaulicht. Die Hauptumformun,gseinrichtung ist diesmal in Graetzschaltung
ausgeführt und
enthält die in Reihe angeordneten Gefäßpaare 14 und
14.a sowie 15 und i 5a, ferner Kommutierungswicklung en 16 und 16a. Die Zusatzumformungseinrichtung
enthält die Gefäße icg und 2o, den Gittertransformator 23 sowie einen Kommutierungskondensator
a i und eine Wicklung 18, die mit den Wicklungen 16 und 16a der Hauptuniformungseinrichtung
verkettet ist. Die übrigen Schaltungselemente entsprechen denen der Abb. i. Im vorliegenden
Falle ergibt sich also, daß der als Zusatzeinrichtung ausgebildete Wechselrichter
in Parallelanordnung parallel zur Hauptumforinungseinrichtung, bezogen auf das Gleichstromnetz,
liegt, während bei der Ausführungsform gemäß Abb. i beide Einrichtungen in Reihe
geschaltet waren. Ein grundsätzlicher Unterschied hinsichtlich der Wirkungsweise
ergibt sich jedoch nicfit: lediglich weist die Kommutierungsspannung bei der Ausführungsform
gemäß Abb. ? eine stromabhängige Komponente nicht auf.