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Einrichtung zur Umwandlung von niedriggespanntem Wechselstrom in hochgespannten
Gleichstrom und umgekehrt Die Wechselstrommaschinen besitzen gegenüber den Gleichstrommaschinen
vermöge ihres einfacheren und betriebssichereren Aufbaues, insbesondere des Fehlens
eines Kommutators, Vorteile, die es für gegeben erscheinen lassen, die .elektrische
Energie in den Kraftwerken in Form von Wechselstrom zu erzeugen. Soll nun die elektrische
Energie wegen der Vorteile des hochgespanntem Gleichstromes gegenüber dem hochgespannten
Wechselstrome in Form von hochgespanntem Gleichstrom übertragen werden, dann ist
die Umwandlung des niedriggespannten Wechselstromes bzw. Drehstromes in hochgespaninten
Gleichstrom notwendig, was in der Welse erfolgen kann, daß der niedrigges:pannte
Wechselstrom mit Hilfe eines Quecksilberdampfgleichrichters in niedriggespannten
Gleichstrom umgeformt bzw. gleichgerichtet wird, und daß sodann,lex niedriggespannte
Gleichstrom mit Hilfe des GleichstromtransformiatorsmachPatent 670007. auf hohe
Spannung umgespannt wird.
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Erfindungsgemäß, kann der Gleichs.tromkondensatorentransformator nach
Patent 670 007 so ausgeführt werden, daß er den niedriggespannten Wechselstrom
bzw. Drehstrom unmittelbar in hochgespannten Gleichstrom umwandelt, wodurch sich
die Auf-Stellung eines besonderen Gleichrichters für die Umformung des niedriggespannten
Wechselstromes bzw. Drehstromes in niedriggespannten Gleichstrom erübrigt. Es entfällt
auf diese Weise in der Auftranüformierungs.-anlage der schwere Wechselstromtransformator,
der durch die leichten Kondensatoren der neuen. Anordnung ersetzt wird. Die bautechnischen
Anlagen können infolgedessen leichter ausgeführt werden, was eine Erniedri; gung
der Anlagekosten zur Folge hat.
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Naturgemäß wird durch die neue Ausführung, d. h. durch den Ersatz
des Wechselstromtransformators und des Gleichrichters durch die neue Einrichtung
auch der rein elektrische Teil der Auftransformierungsanlage billiger. Die Kosten
der neuen Einrichtung sind sogar noch erheblich kleiner als die Kosten einer Auftransformierungs;-anlage,
bestehend ,aus ,einem Wechse;lstromtransformator und einem Gleichrichter, der den
hochgespannten Wechselstrom bzw. Drehstrom in hochgespannten Gleichstrom um: wandelt.
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Die neue Einrichtung besteht wie die Einrichtung nach Patent 670 007
aus zwei Hauptteilen, einem Vielfachl-,oinden;sator und einer Metallda mpfvakuumsch;alteinrichtun:g.DerVielfächkondensator
wird
hier in derselben Weise aufgebaut !und geschaltet wie in dem Patent 670
007. Die Schalteinrichtung unterscheidet sich indessen von der Schalteinrichtung
nach Patent 670 007. Erfindungsgemäß werden auf der Niederspannungsseite
der Transformatoreüirichtung mehrere Hauptanoden und Hauptkathoden angeordnet; die
den niedriggespannten Wechselstrom in die Metalldampfschalteinrichtungeinleiten.
Die Zahl der anzuordnenden Hauptanoden bzw. Hauptkathoden entspricht der Phasenzahl
des in dem Generator erzeugten Wechselstromes. Ist beispielsweise der Generator
für Drehstrom ausgeführt, dann kann beispielsweise der Generator in offener Schaltung
auf die Schalteinrichtung arbeiten, die in dieseln Falle drei Hauptanoden und drei
Hauptkathoden niederspannungsseitig erhält, so daß entsprechend den sechs Klemmen
am Generator auch sechs Niederspannungshauptelektroden an der Schalteinrichtung
vorhanden sind. Ist die Dreiphasenwicklung des Generators in Stern geschaltet, dann
erhält die Schalteinrichtung drei Hauptanoden und eine Hauptkathode, wobei die eine
Haiuptkathöde mit dem Sternpunkt des Generators und die drei Hauptanoden mit- den.
drei, Phasenklemmen des Generators verbunden sind. Besitzt der Generator eine offene
Zweiph.asenwicklung, dann verhält die Schalteinrichtung zwei Hauptanoden Bund zwei
Hauptkathoden: Sind die zwei Phasenwicklungen= des Generators. in einem ihrer Endpunkte
verkettet, dann .erhält die Schalteinrichtung zwei Hauptanoden und eine Hauptkathode,
wobei die Hauptkathode mit dem Sternpunkt des Zweiphasensystems und die beiden Hauptanoden
mit den beiden Phasenklemmen des Systems verbunden sind. Besitzt der Generator beispielsweise
eine Einphasenwicklu;ng, dann erhält die Schalteinrichtung zwei Hauptanoden und
eine Hauptkathode, wobei die Kathode mit dem Mittelpunkt der Einphasenwicklung verbunden
ist, während die beiden Hauptanoden mit den Enden der Wicklung verbunden sind. Für
größere Phasenzahlen der Generatoren wird die Schalteinrichtung entsprechend .ausgeführt.
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Im übrigen entspricht die Ausführung der Schalteinrichtung dem Patent
670 007. Vor jeder Anode und Kathode liegt eine Induktivität, die mit der
zu ladenden. Kapazität des Vielfachkondensators einen Schwingungskreis bildet zum
Zwecke der sinüsförmigen Aufladung des Vielfachköndensators.
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Da die Ladezeit eines Kondensatorel:ements des Vi.elfachkondensators
im Verhältnis zur Schwingungsdauer dos normalen, im Genorator erzeugten gewöhnlichen
5operiodischen Wech sel.stromes sehr klein ist, bei einer Ladezeit in der Größenordnung
von zo-6 Sek. etwa der Io4te Teil der Dauer einer Halbperiode des 5operiodischen
Wechselstromes ist, so kann für die Ladung eines Kondensatorelements des Vielfachkondensators
die Spannung des Wechselstromgenerators als konstant angesehen werden, so daß also
für jede Ladung eines Kondens.ätorelemonts die Verhältnisse so liegen wie bei der
Speisung des Vielfach-: kondensators durch eine Gl.eichspa,nizung. Dik Arbeitsweise
der neuen Schalteinrichtung ist also im wesentlichen dieselbe wie die der rein transformatorisch
wirkenden Einrichtung nach Patent 670 007. Sie unterscheidet sich von der
rein transformatorischen Arbeitsweise dadurch, daß hier die Gleichrichtorwirkung,
wie sie in den Metalldampfgleichrichtern bekannt ist, noch hinzukommt. Der Gegenstand
der Erfindung liegt also darin, daß die Ventilwirkurig der bereits bei der rein
transforinatörischen Arbeitsweise der Einrichtung nach Patent 670 007 zur
Anwendung kommenden Metalldanipfvakuumschalteinrichtung ausgenutzt wird, um gleichzeitig
den Wechselstrom des Generators gleichzurichten.
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In entsprechender Weise ist es naturgemäß möglich, mit derselben Einrichtung
hochgespannten Gleichstrom in niedriggespannten Wechselstrom zu verwandeln. Es ist
dabei notwendig, die Metalldampfschalteinrichtung mit z Hauptkathoden rund Hauptanoden
auszurüsten, wobei die Zahl z gleich er Phasenzah3. des zu liefernden Wechselstromes
ist. Die Hauptelektroden werden mit Gittern versehen, die die beiden Niederspannungslichtbögen
der Schalteinrichtung entsprechend .der bekannten Wechselrichterschaltung so steuern,
daß die Lichtbögen zyklisch von Hauptelektrode zu Hauptelektrode wandern. Der Takt
der Lichtbogem ,anderung entspricht dabei der Periodendauer des zu liefernden Wechselstromes
und wird entweder durch eine mechanische Schalteinrichtung beispielsweise mit Hilfe
eines Elektromotors oder mit Hilfe einer Resonanzschaltung .erzeugt.