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Einrichtung zur Regelung von steuerbaren Lichtbogengleichrichtern
in Abhängigkeit von dem Leistungsfaktor eines Drehstromnetzes Die Erfindung bezieht
sich auf die Regelung von Lichtbogengleichrichtern, die mit steuerbaren Gas- oder
Dampfentladungsstrekken arbeiten. Die Erfindung ist besonders wichtig für gittergesteuerte
Lichtbogengleichrichter, sie kann aber auch für Gleichrichter angewendet werden,
die durch Zündelektroden gesteuert werden, wobei diese Zündelektroden aus schlecht
leitendem Material bestehen und in eine flüssige Quecksilberkathodeeintauchen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Regeleinrichtung, durch die solche
Gleichrichter in Abhängigkeit von dem Leistungsfaktor eines Drehstromnetzes geregelt
werden können. Erfindungsgemäß wird die .den Steuerelektroden des Gleichrichters
zugeführte Regelspannung einer Widerstandsanordnung entnommen, die im wesentlichen
aus zwei Widerständen besteht. Der erste Widerstand ist mit seinen beiden Enden
an .die Sekundärwicklung eines Spannungswandlers angeschlossen, dessen Primärwicklung
mit zwei Leitungen eines Drehstromnetzes verbunden ist, dessen Leistungsfaktor für
die Regelung des Gleichrichters maßgebend sein soll. Die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung
dieses Spannungswandlers ist über einen zweiten Widerstand mit einer Anzapfung des
erstgenannten Widerstandes verbunden. Der zweite Widerstand ist außerdem in zwei
Teilwiderstände aufgeteilt, von denen jeder an einen Stromwandler angeschlossen
ist. Die Stromwandler liegen in denjenigen Leitungen, an die der Spannungswandler
angeschlossen ist. Die Spannungen in den beiden Teilen des ersten Widerstandes werden
zweckmäßig Hilfsgleichrichtern, beispielsweise Trockengleichrichtern, zugeführt,
und dieGleichspannungen dieser Gleichrichter werden benutzt, um das Steuerpotential
der Steuerelektroden des Gleichrichters derart zu verändern, daß der Zündzeitpunkt
der Entladungsstrecken des Gleichrichters und :daher auch die von dem Gleichrichter
abgegebene mittlere Gleichspannung sich ändern, sobald derLeistungsfaktor des Wechselstromnetzes
sich ändert. Durch Änderung der Lage der Anzapfpunkte :der Widerstandsanordnung
kann .der Sollwert des Leistungsfaktors verschieden eingestellt werden.
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In der Zeichnung ist in Fig. z die Schaltung für die Widerstandsanordnung
dargestellt, welche gemäß der Erfindung zur Regelung .der Abhängigkeit von dem Leistungsfaktor
dient. An die beiden Leitungen Rund T eines Drehstromnetzes r mit den Leitungen
R, S, T ist ein Spannungswandler :2 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung mit einem
Widerstand 3 verbunden ist, der aus zwei in Reihe geschalteten Teilen besteht. Der
Anzapfpunkt dieses Widerstandes 3 bzw. der
Verbindungspunkt zwischen
seinen beiden Teilen ist über einen zweiten Widerstand t. mit der Mittelänzapfung
der Sekundärwicklung des Spannungswandlers 2 verbünden.
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In die Leitungen -R und T des Drehstroan @j`, netzes i sind zwei Stromwandler
5 und 6 e 4,, schaltet, von denen jeder für sich mit einem Teil des Widerstandes
.4 verbunden ist. In der Zeichnung ist angedeutet, daß das Verhältnis der beiden
Teile des Widerstandes 4 veränderbar ist (verschiebbarer Abgriff).
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Die beiden Teile des Widerstandes 3 sind an zwei Gleichrichteranordnungen
7 und 8 angeschlossen, beispielsweise an Trockengleichrichtern in der sogenannten
Gr aetzschaltung. Die von diesen Gleichrichtern abgenommenen Gleichspannungen können
je nach Art der für die Steuerung des Lichtbogengleichrichters verwendeten Steuerschaltung
benutzt werden, um das Potential der Steuerelektroden zu ändern. Man kann die beiden
Gleichspannungen. beispielsweise gegeneinanderschalten und erhält dadurch eine resultierende
Gleichspannung, die von dem Leistungsfaktor des Wechselstromnetzes t abhängig ist.
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Die Wirkungsweise .der aus den Widerständen 3 und 4 bestehenden Regelanordnung
ist folgende: Die Spannung jedes der beiden Teile des Widerstandes 3 setzt sich
aus der halben Spannung des Spannungswandlers 2 und der Summenspannung der beiden
Stromwandler 5 und 6 zusammen. Aus den bekannten Gesetzen über die Phasenbeziehungen
in einem Drehstromnetz folgt, daß ,die resultierende Spannung dieser beiden Stromwandler
auf der Spannung des Spannungswandlers 2 senkrecht steht, wobei vorausgesetzt ist,
daß der Leistungsfaktor des Wechselstromnetzes, gleich i ist und daß außerdem der
Anzapfpunkt des Widerstandes 4 in dessen Mitte liegt. Die an dem Widerstand 3 abgenommenen
Wechselspannungen sind in diesem Falle untereinander gleich, und somit sind auch
die Spannungen der beiden Gleichrichteranordnungen 7 und 8 gleich groß. Ändert sich
der Leistungsfaktor des Wechselstromnetzes i, so sind die beiden Teilspannungen
des Widerstandes 4 untereinander nicht mehr gleich, und es sind daher auch die Spannungen
der Teile des Widerstandes 3 verschieden groß. Je nachdem der Phasenwinkel zwischen
Strom und Spannung des Wechselstromnetzes i sich in dem einen oder anderen Sinne
ändert, wird die Spannung an einem der beiden Teile des Widerstandes 3 größer oder
kleiner als die Spannung des anderen Teilwiderstandes: Die Erfindung ist von besonderer
Bedeutung für die Regelung von Lichtbogengleichrichtern, die den Erregerstrom von
Wechselstromgeneratoren liefern. Bei diesen Gleich- . richtern spielt die Regelung
in Abhängigkeit von dem Leistungsfaktor eines Wechselstromnetzes eine besondere
Rolle, wenn es sich ';--darum handelt, die Erregung mehrerer par-,>#llel arbeitenden
Wechselstromgeneratoren zu ".@ kegeln.
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v .x@ . Bei der Parallelarbeit mehrerer Wechselstromgeneratoren werden
an die Regelung besondere Anforderungen gestellt, wenn eine einwandfreie Betriebsführung
unter Vermeidung von Ausgleichsströmen zwischen den einzelnen parallel arbeitenden
Maschinen erreicht werden soll. Eine astatische Spannungsregelung aller Generatoren
gleichzeitig kann nicht vorgenommen werden. Regelt man dagegen einen Generator mittels
astatischen Spannungsreglers zur Festhaltung einer Sollspannung und betreibt die
übrigen mit konstantem Feldstrom, so muß unter Voraussetzung konstanter Wirkleistung
die geregelte Maschine die gesamte Blindleistungsschwankung des Netzes übernehmen,
während die ungeregelten Maschinen praktisch einen konstanten Blindleistungsbetrag
liefern. Bei Wirkleistungsschwankungen im Netz dagegen übernimmt der spannungsgeregelte
Generator unter Annahme gleichmäßiger Verteilung der Wirklast auf alle parallel
arbeitenden Generatoren einen noch viel- größeren Blind-Leistungsanteil; da sich
die ungeregelten Generatoren beim Zunehmen der Wirklast von Blindleistung entlasten,
unter Voraussetzung konstanter Erregung und konstanter Netzspannurig. Es kann also
leicht der Fall eintreten, d;aß die Erregung des spannungsgeregelten Generators
nicht mehr ausreicht, so daß die verlangte Spannung nicht mehr aufrechterhalten
werden kann.
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Es wird deshalb in großen Kraftzentralen meist so gefahren, daB ein
Generator auf konstante Spannung geregelt wird, während alle mit diesem parallel
arbeitenden Maschinen durch cos -Regler beeinflußt werden. Die cos -Regler werden
auf den zu jeder Betriebszeit ungefähr bekannten Leistungsfaktor des Netzes eingestellt,
so daß sich bei Lastschwankungen alle Generatoren ungefähr gleichmäßig an der Blindleistungslieferung
beteiligen.
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Mit der Regelanordnung nach der Erfindung gelingt es, die Erregung
der parallel arbeitenden Wechselstromgeneratoren in Abhängigkeit von dem cos V des
von ihnen gespeisten Wechselstromnetzes ohne Zuhilfenahme von mechanischen Reglern
zu steuern.
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In Fig.2 ist eine Ausführungsform für diese Regelung dargestellt.
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Ein Drehstromgenerator io, welcher ein Wechselstromnetz i i speist
und mit mehreren i anderen Generatoren parallel arbeitet, wird durch einen Lichtbogengleichrichter
12 geregelt,
der den Erregerstrom für den Generator über den Transformator
13 dem Wechselstromnetz i i entnimmt. Im Gitterkreis des als gittergesteuerter Quecksilberdampfgleichrichter
ausgebildeten Gleichrichters 12 liegt eine Steuereinrichtung 1q., die das Potential
der Steuergitter der einzelnen Entladungsstrecken des Gleichrichters r2 bestimmt.
Die Steuerspannungen der Steuereinrichtung 14 werden einer Feinregelanordnung 15
entnommen, die mit Hochvakuumelektronenrohren arbeitet. Der Eingangsseite dieser
Hilfsregelanordnung 15 wird eine Steuerspannung zugeführt, die sich aus einer unveränderlichen
Gleichspannung 16 und einer veränderlichen Gleichspannung zusammensetzt. Die letztere
Spannung wird an einem Widerstand 17 abgenommen, der von einer Regelanordnung
18 gespeist wird. Die Regelanordnung 18 ist so geschaltet, wie es in Fig. i im einzelnen
dargestellt ist. Durch die Verbindungsleitungen zwischen der Regelanordnung 18 und
dem Drehstromnetz i i ist angedeutet, daß die Steuerspannungen für die Regelanordnung
18 über Strom- und Spannungswandler dem Drehstromnetz i i entnommen werden.
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Als Beispiel für die Ausbildung der im Gitterkreis des Gleichrichters
ia liegenden Steuereinrichtung 1q. sei eine Regelanordnung erwähnt, bei der Gittertransformatoren
mit hochgesättigten Eisenkernen verwendet sind und bei der die Zündzeitpunkte der
Entladungsstrecken dadurch geändert werden, daß eine Gleichstromerregung dieser
Gittertransformatoren in Abhängigkeit von der für die Regelung maßgebenden Bestimmungsgröße
verändert wird. Eine andere Möglich-]zeit für die Regelung besteht darin, daß Gleichspannungen,
die für die Regelung zur Verfügung stehen, einem Synchronmotor zu-' geführt werden,
der einen umlaufenden Kontaktapparat im Gitterkreis des Lichtbogengleichrichters
antreibt und der mit mehreren in der Phase gegeneinander versetzten Erregungen ausgerüstet
ist, deren Erregerstrom .mittelbar oder unmittelbar von den für die Regelung zur
Verfügung stehenden Gleich-`spannungen abhängig ist.