DE668021C

DE668021C - Verfahren und Einrichtung zur Spannungs- bzw. Leistungsregelung bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom mittels gittergesteuerter, gasgefuellter Entladungsgefaesse

Info

Publication number: DE668021C
Application number: DE1930A0068530
Authority: DE
Inventors: Max Stoehr
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-10-31
Filing date: 1930-10-31
Publication date: 1938-11-24
Also published as: NL33393C; FR725423A

Description

Bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom mittels gittergesteuerter, gasgefüllter Entladungsgefäße wird die Parallelanordnung, wie sie in Abb. 1 dargestellt ist, gegenüber der Reihenanordnung im allgemeinen bevorzugt angewendet. Der dem Primärnetz ι entnommene Gleichstrom wird in Wechselstrom mittels der gittergesteuerten Entladungsgefäße 7 und 8 und der Primärwicklung 3 eines Transformators umgeformt, dessen Sekundärwicklung 4 den Wechselstromverbraucher 5 speist. In den Gleichstromkreis ist eine Drossel 2 und zwischen die Anoden der Entladungsgefäße ein Kondensator 6 geschaltet. Für die ordnungsmäßige Steuerung der Entladungsgefäße ist ein Gittertransformator mit den Wicklungen 10 und 11 vorgesehen, der von einer ge-. eigneten Wechselspannung 9 erregt wird, deren Frequenz stets gleich der Frequenz der erzeugten Wechselspannung ist. Diese kann aus der von der Umformungseinrichtung erzeugten Wechselspannung abgeleitet sein, was z. B. in Frage kommt, wenn das Wechselstromnetz bereits einen Taktgeber enthält. In vielen Fällen wird jedoch der Verbraucher nur von der Umformungseinrichtung gespeist werden, wobei man die Einrichtung in Selbsterregerschaltung betreiben oder auch die Gitter fremderregen kann. Man wird die Fremderregung vorzugsweise dann anwenden, wenn eine bequeme Einstellung der Frequenz erwünscht ist. Für den Betrieb ist es nun unerwünscht, daß bei konstanten Verhältnissen, d. h. bei. konstanter Frequenz, konstanter Gleichstromdrossel 2 und festem Kapazitätswert des Kondensators 6, die Spannung des erzeugten Wechselstromes von der Belastung abhängig ist.

Gemäß der Erfindung wird die Spannung bzw. die Leistung bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom geregelt, indem die Frequenz der Gitterspannung geändert wird. Die Erfindung wird nachstehend an mehreren Ausführungsb&ispielen erläutert.

Hält man bei der Abb. 1 die in der Schaltung vorkommenden Größen einschließlich des Belastungswiderstandes konstant und verändert man nur die Frequenz der den Gittern zugeführten Steuerspannung, so läßt sich nachweisen, daß von einer bestimmten Frequenz an die Spannung auf der Wechselstromseite rasch mit der Frequenz zunimmt. In Abb. 2 ist in Abhängigkeit von der Periodenlänge T = 1// die erzeugte Wechselspannung E in Kurvenform dangestellt. Wie man dem Schaubild entnehmen kann, ist die erzeugte Wechselspannung E bei Periodenlängen größer als T₀, d. h. bei Frequenzen kleiner als i//₀, praktisch konstant. Bei Frequenzen größer als i//₀ steigt die Größe der Wechselspannung, und zwar bei Verdoppelung der S teuer frequenz (1/Z₁ = 1/2/0) zunächst um etwa 18 %· Verdoppelt man nochmals die Steuerfrequenz (1//2= 1/2/1), ^so beträgt die weitere Vergrößerung etwa 57 %· Bei ^nocn

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden;

Max Stöhr in Berlin-Spandau.

weiterer Vergrößerung der S teuer frequenz wächst die erzeugte Wechselspannung noch stärker an. Entsprechend der mit wachsender Frequenz zunehmenden Wechselspann^^; steigt auch die umgeformte Leistung. Dis_6^ Ergebnis gibt die Möglichkeit, dort 'in *$$$. fächer Weise die Spannung bzw. die Leistung^', zu regeln, wo die Frequenz für den Verbraucher eine untergeordnete Rolle spielt, beispielsweise bei elektrischen Heizanlagen, wie sie bei elektrischen Bahnen verwendet werden. Die Bahn werde mit hochgespanntem Gleichstrom betrieben. Dann ist es erwünscht, daß die einzelnen Wagen elektrisch beheizt werden, wobei aber die hohe Gleichspannung unbedingt fernzuhalten ist. Man kann die notwendige Umformung des hochgespannten Gleichstroms in Heizstrom mittels umlaufender Umformer auf der Lokomotive durchführen, wobei dieLeistung in bekannter Weise durch Veränderung von Widerständen im Speise- bzw. Feldkreis geregelt werden kann.

Die Leistungsregelung gemäß der Erfindung ' hat aber den Vorteil, daß umlaufende Hochspannungsumformer vermieden werden und die Regelung im Gitterkreis, d. h. praktisch verlustlos, erfolgt. Die Gitter werden mittels Kommutatoren, Gittertransformatoren o. dgl. gesteuert. Die Leistungsregelung wird zweckmäßig entsprechend der Lufttemperatur erfolgen. Selbstverständlich kann man die in diesem Falle erzielten Vorteile der bequemen Regelung auch bei anderen Ausführungsmöglichkeiten ausnutzen, z. B. bei großen elektrischen Öfen.

Ein zweites Anwendungsbeispiel für die Spannungs- bzw. Leistungsregelung mittels veränderlicher S teuer frequenz bildet die Speisung von Wechselstrommotoren. Wechselstrommotoren, die zwecks Drehzahlregelung mit Wechselstrom veränderbarer Frequenz gespeist, werden, arbeiten am günstigsten, wenn man gleichzeitig mit der Frequenz auch die Spannung im selben Sinne ändert. Verwendet man für den zu regelnden Wechselstrommotor eine Umformeranlage gemäß der Erfindung, so wird man die Konstanten für den Kondensator 6 und die Drossel 2 so wählen, daß die Frequenzabhängigkeit der Wechsei spannung dem Bereich der Drehzahlregelung für den Motor annähernd entspricht.

Die Spannungs- bzw. Leistungsregelung gemäß der Erfindung soll jedoch nicht auf die ausschließliche Regelung durch Frequenzänderung beschränkt sein. Man kann zusätzlich die Drossel 2 und den Kondensator 6 den Betriebsverhältnissen entsprechend ändern. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Größe des zwischen den Anoden befindlichen Kondensators belastungsabhängig zu wählen. Bei dem obenerwähnten Beispiel der elektrischen

^Zugheizung wird es sich empfehlen, die Größe des Kondensators der Wagenzahl des Zuges anzupassen. Aber auch die Induktivität der

> Gleichstromdrossel kann veränderbar gewählt werden. Dies ka,nn in mannigfacher Weise geschehen, insbesondere durch Änderung der Gleichstromvormagnetisierung von Eisendrosseln. Man kann hierfür einen getrennten Gleichstromkreis verwenden oder den primären Gleichstrom selbst. Man kann somit jede gewünschte Änderung der Induktivität erreichen und die Regelung der Spannung bzw. der Leistung durch Frequenzänderung in der gewünschten Weise unterstützen oder den Bereich der Regelung begrenzen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Spannungs- bzw. Leistungsregelung bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom mittels gittergesteuerter, gasgefüllter Entladungsgefäße in Parallelanordnung, wobei die erzeugte Wechselspannung und die Gitterspannung stets gleiche Frequenz haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der S teuer spannung geändert wird.

2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet go durch einen die Anoden der gesteuerten Entladungsgefäße überbrückenden, belastungsabhängig gewählten Kommutierungskondensator (6).

3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahr ens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine veränderliche Drossel (2) im ■Gleichstromkreis.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Spule mit Eisenkern.

5. Einrichtung nach" Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet durch eine belastungsabhängig gewählte Drosselspule.

6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I oder folgenden, insbesondere für die Drehzahlregelung eines Wechselstrommotors, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Induktivität der Gleichstromdrossel (2) und der Kapazität des Kondensators (6), daß die Frequenzabhängigkeit der erzeugten Wechselspannung annähernd dem geforderten Regelbereich, insbesondere dem Bereich der Drehzahlregelung für den _11S Wechselstrommotor, entspricht.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

BERUN. GEDRUCKT IN UER