DE664452C

DE664452C - Switching arrangement to avoid the rise in open circuit voltage in controlled rectifiers with suction throttle

Info

Publication number: DE664452C
Application number: DES119231D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernst Roder
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1935-07-31
Filing date: 1935-07-31
Publication date: 1938-09-01

Description

Schaltanordnung zur Vermeidung des Leerlaufspannungsanstiegs bei gesteuerten Gleichrichtern mit Saugdrossel Bei mit gesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Gleichrichteranlagen mit Saugdrosselspule tritt bei Entlastung in der Nähe des Leerlaufes ein erheblicher Spannungsanstieg auf, der normalerweise etwa 15 °/o der Nennspannung ausmacht. Der Lastbereich, in dem sich dieser Spannungsanstieg bemerkbar macht, reicht vom Leerlauf bis zu einer Belastung von etwa i °%. Der Grund für diesen Spannungsanstieg ist darin zu sehen, daß im Bereich des Leerlaufs der die Saugdrossel durchfließende Strom nicht' ausreicht, um sie vollständig zu magnetisieren, so daß der bei größerenLasten an der Saugdrossel vorhandene Spannungsabfall dreifacher Grundfrequenz in der Nähe des Leerlaufes geringer wird bzw. im Leerlauf vollständig verschwindet. In sehr vielen Fällen ist dieser Spannungsanstieg bei Leerlauf in hohem Grad unerwünscht. Es sind deshalb auch bereits Maßnahmen vorgeschlagen worden, die darauf abzielen, bei Leerlauf in der Saugdrossel künstlich einen Spannungsabfall zu erzeugen, um auf diese Weise ein Ansteigen der Gleichrichterspannung zu vermeiden. Zu diesen Maßnahmen gehört beispielsweise das Einschalten eines Belastungswiderstandes auf der Gleichstromseite oder die Verbindung von Anoden, deren Spannungen um z8o° gegeneinanderphasenverschoben sind, über Drosselspulen. Beide Mittel bedeuten eine merkliche Verteuerung der Anlage, wozu bei der Verwendung von Widerständen noch ein ständiger Energieverlust tritt, falls nicht zusätzliche Schalteinrichtungen aufgestellt werden. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, beim Unterschreiten der kritischen Belastungsgrenze, unterhalb deren der Leerlaufspannungsanstieg auftreten würde, einen Teil der Anoden unwirksam zu machen, d. h. also die Gleichrichtung mit geringerer Phasenzahl durchzuführen. Bei Abschalten der Anoden tritt jedoch zwangsläufig ein Spannungssprung auf, der in vielen Fällen, beispielsweise beim Betrieb von Regelmotoren, sehr störend sein kann. Außerdem ergibt sich unterhalb der kritischen Belastungsgrenze eine erhöhte Welligkeit, die um so mehr ins Gewicht fällt, als bei geringen Belastungen die Wirksamkeit der Glättungsdrosseln ohnehin schon geringer wird.Switching arrangement to avoid the increase in open circuit voltage with controlled Rectifiers with suction throttle For with controlled vapor or gas discharge paths working rectifier systems with suction inductor occurs when discharge occurs in the Near idle there is a significant increase in voltage, which is normally around 15% of the nominal voltage. The load range in which this voltage rise occurs noticeable ranges from idling to a load of about i °%. The reason for this voltage increase it can be seen that in the no-load area the the current flowing through the suction throttle is not sufficient to completely magnetize it, so that the voltage drop present at the suction throttle at higher loads is three times as high The base frequency becomes lower in the vicinity of the idle or completely in the idle disappears. In many cases this voltage rise is in no-load highly undesirable. Measures have therefore already been proposed to which aim at artificially a voltage drop in the suction throttle when idling to generate in order to avoid an increase in the rectifier voltage in this way. These measures include, for example, switching on a load resistor on the direct current side or the connection of anodes, their voltages by z8o ° are out of phase with each other, via inductors. Both means mean one noticeable increase in the cost of the system, including when using resistors a constant loss of energy occurs, unless additional switching devices be set up. It has also already been suggested when falling below the critical load limit below which the no-load voltage rise occurs would render part of the anodes inoperative, d. H. so the rectification to be carried out with a lower number of phases. When switching off the anodes occurs however inevitably a voltage jump, which in many cases, for example with Operation of variable speed motors, can be very disruptive. It also results below the critical load limit an increased ripple, which is all the more significant drops than the effectiveness of the smoothing chokes anyway at low loads is already getting lower.

Die Erfindung erreicht die Aufhebung des Spannungsanstiegs bei Leerlauf ohne zusätzlichen Leistungsverlust und mit wesentlich einfacheren und billigeren Mitteln als die bekannten Einrichtungen. Auch wird eine Zunahme der Welligkeit vermieden. Erfindungsgemäß wird die Spannung an der Saugdrossel, vorzugsweise über eine Gleichrichteranordnung, derart auf die Steuermittel, beispielsweise auf die Erregerwicklung des zur Erzeugung der Zündspannungsimpulse dienenden hochgesättigten Transformators, zur Einwirkunggebracht, daß die Spannung des Stromrichters bei geringerer Belastung durch Verkleinerung des Aussteuerungsgrades auf die bei Belastung auftretende Größe herabgesetzt wird.The invention achieves the cancellation of the voltage rise at idle without additional loss of performance and with much simpler and cheaper ones Means than the known bodies. Also there will be an increase the Avoided ripple. According to the invention, the voltage across the suction throttle is preferred Via a rectifier arrangement, in such a way on the control means, for example the excitation winding of the highly saturated one used to generate the ignition voltage pulses Transformer, brought about that the voltage of the converter at lower Load by reducing the level of modulation to that occurring under load Size is reduced.

Nun ändert sich bei gesteuerten Gleichrichteranlagen die Spannung an der Saugdrossel im umgekehrten Verhältnis wie der Aüssteuerungsgräd. Damit bei allen Aussteuerungen immer eine vollständige Aufhebung des Leerlaufspannungsanstieges selbsttätig erfolgt; ist es deshalb erforderlich, den Grad der Abhängigkeit zwischen der Aussteuerung des Gleichrichters und der Spannung an der Saugdrossel je nach der Größe der eingestellten Aussteuerung zu verändern. Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird daher ein Organ, mit Hilfe dessen der Grad der Abhängigkeit der Aussteuereng von der Saugdrosselspannung geregelt werden kann, mit dem zur willkürlichen Einstellung der Aussteuerung dienenden Regelorgan in geeigneter Weise gekuppelt. Durch diese Kupplung läßt es sich erreichen, daß bei willkürlicher Veränderung der Aussteuerung der Einfluß der Saugdrosselspannung auf die Aussteuerung gleichzeitig derart verändert wird, daß der Spannungsanstieg bei Leerlauf in allen Fällen selbsttätig ausgeregelt wird.Now the voltage changes in controlled rectifier systems at the suction throttle in the opposite proportion to the degree of control. So with all modulation always a complete cancellation of the no-load voltage rise takes place automatically; it is therefore necessary to determine the degree of dependence between the modulation of the rectifier and the voltage at the suction throttle depending on to change the size of the set level. According to another characteristic the invention therefore becomes an organ by means of which the degree of dependence of the Modulation can be regulated by the suction throttle voltage, with the arbitrary Adjustment of the modulation serving control element coupled in a suitable manner. By this coupling it can be achieved that with an arbitrary change of Control of the influence of the suction throttle voltage on the control at the same time is changed in such a way that the voltage increase when idling is automatic in all cases is regulated.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung einer Gleichrichteranlage mit Saugdrossel dargestellt. Das das Gleichstromnetz 7 speisende Entladungsgefäß i ist mit seinen Anoden an die Sekundärwicklungen 5 des Haupttransformators 2 angeschaltet. Der Transformator 2, dessen Primärwicklung q, am Wechselstromnetz liegt, ist auf der Sekundärseite im Doppelstern mit getrennten Sternpunkten geschaltet, und die Sternpunkte der Sekundärwicklung sind über die Saugdrossel 3 miteinander verbunden. Das Gleichstromnetz 7 liegt in bekannter Weise an der Kathode des Entladungsgefäßes i und dem Mittelpunkt der Saugdrossel 3. Um den Steuergittern 6 des Entladungsgefäßes die zur Zündung erforderlichen Spannungsimpulse zuzuführen, ist ein hochgesättigter Transformator 8 vorgesehen, an dessen eine Wicklung g die Gitter 6 angeschlossen sind. Die Erregung dieses Transformators setzt sich zusammen aus einer in der Phasenlage gegenüber der Anodenspannung des Entladungsgefäßes festliegenden Wechselstromerregung sowie einer veränderlichen Gleichstromerregung. Zur Wechselstromerregung dient die an eine geeignete Wechselspannungsquelle angeschlossene Wicklung iö. In der dargestellten Schaltung wird die Gleichstromerregung von zwei getrennten Erregerwicklungen i i und i#l- hervorgerufen, deren eine i i von einem mittels des Reglers 16 willkürlich einstellbaren Strom durchflossen wird, während die andere 12 über einen Hilfsregler 15 an eine Gleichspannung angeschlossen ist, deren Größe von der Größe der Spannung an der Saugdrossel abhängt: Zu diesem Zweck ist die Saugdrossel über einen Zwischentransformator 13 sowie einen Hilfsgleichrichter 1,4, zweckmäßig eineTrockengleichrichteranordnung in Graetzscher Schaltung, an die Erregerwicklung 12 angeschaltet.In the drawing, the circuit is an embodiment of the invention a rectifier system with suction throttle shown. The direct current network 7 feeding discharge vessel i is connected with its anodes to the secondary windings 5 of the Main transformer 2 switched on. The transformer 2, whose primary winding q, is on the alternating current network, is on the secondary side in a double star with separated Star points switched, and the star points of the secondary winding are via the Suction throttle 3 interconnected. The direct current network 7 is in a known manner at the cathode of the discharge vessel i and the center of the suction throttle 3. Um the control grid 6 of the discharge vessel receives the voltage pulses required for ignition feed, a highly saturated transformer 8 is provided, on whose one winding g the grids 6 are connected. The excitation of this transformer continues together from one in the phase position with respect to the anode voltage of the discharge vessel fixed alternating current excitation as well as a variable direct current excitation. The one connected to a suitable alternating voltage source is used for alternating current excitation Winding ok In the circuit shown, the DC excitation of two separate excitation windings i i and i # l- caused, one of which i i from a arbitrarily adjustable current is flowed through by means of the controller 16, while the other 12 is connected to a DC voltage via an auxiliary regulator 15, whose size depends on the size of the voltage on the suction throttle: For this purpose is the suction throttle via an intermediate transformer 13 and an auxiliary rectifier 1.4, expediently a dry rectifier arrangement in a Graetzsch circuit to the Excitation winding 12 switched on.

Solange nun an das Gleichstromnetz 7 kein Verbraucher angeschlossen ist, führen auch die Anoden des Entladungsgefäßes keinen Strom, und in der Saugdrossel3 ist infolgedessen kein magnetischer Fluß vorhanden, es wird also in ihr auch keine Spannung induziert. Sobald jedoch die Anoden Strom führen, wird in der Saugdrossel ein magnetischer Fluß von dreifacher Primärfrequenz erregt, und in der Wicklung der Saugdrossel wird dementsprechend eine Spannung dreifacher Grundfrequenz induziert. Diese Spannung macht sich auf der Gleichstromseite des Gleichrichters als Spannungsabfall bemerkbar.As long as no consumer is connected to the direct current network 7 the anodes of the discharge vessel do not carry any current either, and in the suction throttle3 consequently there is no magnetic flux, so there will be none in it Voltage induced. However, as soon as the anodes carry current, the suction throttle is activated a magnetic flux of three times the primary frequency is excited, and in the winding the suction throttle is accordingly induced a voltage of three times the basic frequency. This voltage makes up on the DC side of the rectifier as a voltage drop noticeable.

Wenn nun infolge Absinkens bzw. Fortfalls der Gleichstrombelastung des Gleichrichters die Spannung an der Saugdrossel ebenfalls abzusinken beginnt, so sinkt dementsprechend der Gleichstrom in der Erregerwicklung 12 des Gittertransformators. Die Verhältnisse müssen so gewählt sein, daß dadurch der Aussteuerungsgrad des Gleichrichters durch Zündpunktverzögerung herabgesetzt wird, und zwar in solchem Maße, daß das Absinken der Gleichspannung infolge Verminderung der Aussteuerung den Anstieg der Gleichspannung infolge Verminderung der Spannung an der Saugdrossel wieder ausgleicht.If now as a result of a drop or cessation of the direct current load of the rectifier, the voltage at the suction throttle also begins to drop, so the direct current in the field winding 12 of the grid transformer decreases accordingly. The ratios must be chosen so that the modulation level of the rectifier is reduced by ignition point delay to such an extent that the Decrease in DC voltage as a result of a reduction in the modulation, the increase in DC voltage balances out again as a result of a reduction in the voltage at the suction throttle.

Da die Spannung an der Saugdrossel von dem Aussteuerungsgräd des Gleichrichters abhängt, so muß die Abhängigkeit zwischen Saugdrosselspannung und Aussteuerung des Gleichrichters, d. h. die Abhängigkeit zwischen Saugdrosselspannung und Strom in der Erregerwicklung i2,veränderbar sein. Zu diesein Zweck ist im Stromkreis der Wicklung 12 noch ein Hilfsregler 15 vorgesehen. Damit bei allen an dem Hauptregler willkürlich einstellbaren Aussteuerungsgraden stets ein vollständiger Ausgleich des Spannungsanstiegs bei Leerlauf gewährleistet ist, ohne daß eine besondere Abgleichung nötig ist, ist der Hilfsregler 15 mit dem Hauptregler 16 gemeinsam verstellbar gekuppelt. Anstatt auf dem Gittertransformator eine besondere Erregerwicklung 12 vorzusehen, ist es auch möglich, die von dem. Gleichrichter 1q. abgenommene Gleichspannung unmittelbar in den' Stromkreis der Erregerwicklung i i einzuschalten.Because the voltage at the suction throttle depends on the modulation level of the rectifier depends, the dependency between the suction throttle voltage and the modulation of the Rectifier, d. H. the dependency between suction throttle voltage and current in the excitation winding i2, can be changed. For this one purpose is in the circuit of the Winding 12 an auxiliary regulator 15 is also provided. So for everyone on the main controller arbitrarily adjustable modulation levels always a complete compensation of the voltage rise at no-load is guaranteed without that one If special adjustment is necessary, the auxiliary controller 15 is common to the main controller 16 adjustable coupled. Instead of a special field winding on the grid transformer 12, it is also possible to use the. Rectifier 1q. removed DC voltage to be switched directly into the 'circuit of the excitation winding i i.

Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht beschränkt auf Spannungsstoßsteuerungen mit Hilfe hochgesättigter Gittertransformatoren, wie in dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, sondern kann bei anderen Steuerungsarten in analoger Weise Verwendung finden. So ist es z. B. möglich, bei einer Kontaktapparatsteuerung in dem den Kontaktapparat antreibenden Synchronmotor eine besondere Erregerwicklung anzuordnen, die von der Spannung am Hilfsgleichrichter 1d. gespeist wird und eine Veränderung der relativen Phasenlage des Läufers zu bewirken imstande ist. Eine weitere Möglichkeit besteht beispielsweise darin, daß man in dem Steuerstromkreis eine Drosselspule verwendet, die in Abhängigkeit von der Spannung an der Saugdrossel veränderlich vormagnetisiert wird.The application of the inventive concept is not limited to voltage surge controls with the help of highly saturated grid transformers, as in the one shown in the drawing Embodiment, but can be used in an analogous manner for other types of control Find use. So it is z. B. possible with a contact apparatus control in the synchronous motor driving the contact apparatus has a special field winding to arrange that of the voltage at the auxiliary rectifier 1d. is fed and one Is able to change the relative phase position of the rotor. One Another possibility is, for example, that one is in the control circuit a choke coil is used, which depends on the voltage at the suction throttle is variably premagnetized.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Switching arrangement to avoid the increase in open circuit voltage in the case of controlled rectifiers with suction throttle, characterized in that the Voltage at the suction throttle, preferably via a rectifier arrangement, such on the control means, for example on an additional field winding of the for Generation of the ignition voltage pulses serving highly saturated transformer, acts, that the voltage of the converter at a lower load by reducing the size the level of modulation is reduced to the size occurring under load.

2. Switching arrangement according to claim i, characterized in that a the degree of Dependency of the modulation on the voltage at the suction throttle regulating organ, in particular one located in the connection between the suction throttle and the control means Variable resistor, with one used for arbitrary adjustment of the modulation Control element is coupled in such a way that the automatic compensation of the no-load voltage occurs at all levels.