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Anordnung zur Verbesserung der Kommutierungsverhältnisse bei Umformungseinrichtungen
mit gesteuerten Entladungsstrecken Bekanntlich ergeben sich bei Umformungseinrichtungen
mit gesteuerten Entladungsstrecken, bei denen die Steuerung nur das Einsetzen der
Entladung bestimmt, vorzugsweise gittergesteuerten Dampf- oder Gasientladumgsstrecken,
betriebliche Schwierigkeiten, wenn mittels der Steuerung, insbesondere der Gittersteuerung,
die Spannung geregelt wird oder der Verbraucher eine stark induktive Komponente
aufweist. Letzteres gilt besonders für den Wechs.elrichterbetrieb, denn hierbei
war bisher eine Spannungsregelung nur bei kapazitiver Belastung und auch dann nur
in beschränktem Umfang möglich. Außerdem sei noch erwähnt, daß man bei Gleichrichtern
bisher nicht mit Phasenvoreilung gegenüber dem Spannungsschnittpunkt kommutieren
konnte. Es ist ,nun bereits vorgeschlagen worden, die Kommutierungsverhältnisse
bei Umformungseinrichtungen mit derartigen gesteuerten Entladungsstrecken dadurch
zu verbessern, daß man zusätzliche Energieträger bereitstellt. Mit Hilfe @dieser
zusätzlichen Energieträger ist es möglich, die Kommutierung in jedem beliebigen
Zeitpunkt der Wechselstromperiode durchzuführen. Zu diesein Zweck hat man vorgeschlagen,
die Kommutierungsspannungen,_fdurch Hilfsstromrichter zu erzeugen. Vorliegende Erfindung
stellt eine Weiterbildung dieser Möglichkeit der Verbesserung,der Kommutierungsverhältnisse
dar, und zwar wird, unter Zugrundelegung eines Gleichrichters oder Wechselrichters
mit einer von 'den Entladungsströmen durchflossenen, in Stern geschalteten Wicklung
des Haupttransformators, der Sternpunkt an eine Reihenschaltung eines Kondensators
mit einer Drosselangeschlossen, wobei ,der Kondensator über die Drossel rund zwei
weitere gesteuerte Entladungsstrecken :nach Art eines Wechselrichters in Reihenanordnung
geladen und entladen wird.
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.In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
das sich auf einen dreiphasigen Gleichrichter oder Wechselrichter in Graetzschaltung
bezieht, der das Gleichstromnetz i o mit dem Drehstromnetz i i verbindet und die
Entladungsstrecken 17 bis 2z enthält, die im vorliegenden Falle gittergesteuerte
Dampf- oder Gasentladungsstrecken sind. Der Haupttransformator weist zwei in Stern
geschaltete Wicklungen i a und 13 auf, von denen die letztere den Entladungsstrecken
zugeordnet ist. Im Sinne vorliegender Erfindung besteht nun ein besonderer Kommutierungskreis,
der nach Art eines Wechselrichters
in Reihenanordnung ;ausgebildet
ist und eine Reihenschaltung eines Kondensators 23 mit einer Drossel2q. aufweist,
die zwischen den Sternpunkt der Wicklung 13 und die Verbindung zweier in Reihe liegender
zusätzlicher Entladungsstrecken 25 und 26 geschaltet ist. Die beiden in Reihe liegenden
Entladungsstrecken sind an die Klemmen des Gleichstromnetzes i o angeschlossen.
Zweckmäßigerweise wird in den Gleichstromkreis noch eine Glättungsdrossel27geschaltet.
Für die Steuerung :der Gitterkreise der einzelnen Entladungsstrecken, und zmar zunächst
der eigentlichen Hauptentladungsstrecken, dient ein Gittertransformator mit den
Wicklungen 30 und 3 i, dem eine Wechselspannung veränderlicher Phasenlage mittels
eines Dnehtransformators 32 aus dem Drehstromnetz i i zugeführt wird. Vorzugsweise
wird man den Gitterkreisen eine Steuerwechselspannung spitzer Wellenform zuführen.
Die Umbildung der normalerweise sinusfärmig vom Netz.i i dargebotenen. Wechselspannung
kann man vorteilhaft im Gittertransformator vornehmen, indem man ihn als gesättigten
Transformator ausbildet. Die zusätzlichen Entladungsstrecken 25 und z6 müssen bei
jedem Kommutierungsvorgang, und zwar abwechselnd, wirksam sein. Infolgedessen ergibt
sich, daß diese Entladungsstrecken mit einer Frequenz gesteuert werden, die :ein
Vielfaches der Arbeitsfrequenz .der Hauptentladungsstrecken ist. Im vorliegenden
Falle ist die Frequenz dreimal so groß als die des Netzes i i. Für die Steuerung
der zusätzlichen Entladungsstrecken 25 und 26 ist ein Gittertransformator 33 in
Verbindung mit Strombegrenzungswiderständen 28 und Vorspannungsb:atterien.29 vorgesehen.
Die Primärwicklung es Gittertransformators ist über einen Synchronumformer 34 zu
dem Netz i i in eine feste Beziehung gebracht.
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Bei der Erläuterung der Wirkungsweise der dargestellten Umformungseinrichtung
wollen wir zunächst annehmen, daß die Schaltung als Wechselrichter arbeitet. Es
mögen zunächst die Entladungsstrecken 18 und a2 Strom führen. Legt man eine Phasenfolge
im Drehstromnetz zugrunde, wie sie durch den Pfeil angedeutet ist, so wird die Entladungsstrecke
22 durch die Entladungsstrecke 2o, und zwar nach 60°, abgelöst werden. Nach weiteren
6o° wird die Entladungsstrecke i9 die Entladungsstrecke 18 zum Erlöschen bringen.
Der weitere Kommutierungs-,erlauf innerhalb jeder der beiden Entladungsstreckengruppen
17 bis i9 und 2o bis 22 dürfte ohne weiteres verständlich sein.
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In manchen Fällen, beispielsweise bei Speisung eines Wechselstromverbrauchernetzes
mit stark induktivem Verbraucher ,durch einen Wechselrichter, ist eine Verbesserung
.der -Leistungsfaktorverhältnisse bzw. eine Anpassung ,an die Betriebsverhältnisse
erwünscht. Dann ergibt sich die Notwendigkeit, daß man von einer Entladungsstrecke
mit höherem Anodenpotential auf eine solche mit niedrigerem Anodenpotential kommutieren
inuß, was mit .den natürlichen Kominutierungsmitteln des zugehörigen Drehstromnetzes
nicht möglich ist. Will man mm beispielsweise in dieser Art von der Entladungsstrecke
22 auf die Entladungsstrecke 2o übergehen, so wird die Entladungsstrecke 25 ungefähr
in derselben Phasenlage leitend wie die Entladungsstrecke 22, -und es wird der Kondensator
23 über die Entladungsstrecke z5 auf eine Spannung geladen, die ;angenähert gleich
der Spannungsdifferenz zwischen dem positiven Gleichstromleiter und :dem Sternpunkt
der Transformatorwicklung 13 ist. Wird nun die Entladungsstrecke 26 gleichzeitig
mit der Hauptentladungsstrecke 20 leitend oder auch kurz davor, so ist die Spannung
am Kondensator 23 in der Läge, den Strom in der Entln:dungsstrecke 2a zu unterbrechen.
Die Gleichstromdrossel a7 unterstützt ,diesen Vorgang, da sie ja das Bestreben hat,
die Belastung konstant zu halten. Der Kondensator 23 wird nach seiner Entladung
alsbald auf eine solche Spannung aufgeladen, daß die Gegen-EMK des Kondensatorkreises
größer ist als die Spannung des Kreises mit der Wicklung l q. und der Entladungsstrecke
2o. Die Spannung des Kondensators ist nach der erneuten Ladung so gerichtet, daß
an der linken Klemme negatives -und an der rechten Klemme positives Potential besteht.
Nach Verlauf voiZ 6o e1. Grad kann der Strom von der Entladungsstrecke 18 auf die
Entladungsstrecke i9 überführt werden. Das abwechselnde Arbeiten der zusätz- i liehen
Entladungsstrecken 25 und 26 sowie das entsprechende Arbeiten des Kondensators 23
,dürfte nunmehr verständlich- sein. Die Drosselspule 2q., .die in- Reihe mit dem
Kondensator 23 liegt, verhindert das Auftreten von überspannungen und bewirkt gleichzeitig,
daß der Kommutierungsvorgang nicht zu kurzzeitig erfolgt. Man ist nunmehr in der
Lage; durch Einstellung des Drehtransformators 32 die gewünschten Leistungsfaktorverhältnisse
zu erzielen, und zwar sowohl bei Gleichrichterbetrieb als auch bei Wechselrichterbetrieb.
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Wenn auchder Erfindungsgedanke in erster Linie für Gleichrichter und
Wechselrichter.: Bedeutung hat, so steht doch nichts im Wege, die Erfindung auch
bei Umrichtern anzuwenden: Dann ist es nur erforderlich, daß eine gleiche Anzahl
von Entladungsstrecken vorgesehen wird, die im wesentlichen mit umgekehrtem Vorzeichen
zu den bereits vorhandenen Entladungsstrecken geschaltet ist.