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Einrichtung zur Steuerung von Stromrichtern in Kreuzschaltung Es sind
Steueranordnungen für zündpunktgesteuerte Entladungsstrecken mit lichtbogenartiger
Entladung, insbesondere für gittergesteuerte Quecksilberdampfgleichrichter, bekanntgeworden,
bei denen in den Gitterbreis ein Transformator geschaltet ist, der mit mehreren
Erregerwicklungen ausgerüstet ist. Von der Größe, dem zeitlichen Verlauf und der
Phase der von den einzelnen Wicklungen erzeugten Durchflutungen hängt der "Zündzeitpunkt
der Entladungsstrecken bzw. dessen zu Steuerzwecken geforderte Änderung ab. Der
Transformator erhält zweckmäßig einen hochgesättigten Magnetkreis, um an den Steuerelektroden
der Entladungsgefäße kurzzeitige Spannungsstöße zu erzeugen. Diese kurzzeitigen
Spannungsstöße werden wegen der hohen Sättigung des Magnetkreises nur in dem Augenblick
induziert, in dem die resultierende Erregung des Transformators durch Null hindurchgeht,
da nur ;lann eine Änderung des Magnetflusses auftritt. Eine besonders zweckmäßige
Ausfiihrungsform einer solchen Steuerungsanordnung besteht darin, daß der Transformator
mit zwei Erregerwicklungen ausgerüstet ist, von denen die eine von einem Wechselstrom,
die andere von einem Gleichstrom durchflossen wird. Dabei wird der Wechselstromerregerwicklung
vorteilhaft ein Wechselstrom von dreieckförmigem zeitlichem Verlauf zugeführt. Bei
festliegender Phase der Wechselstroindurchflutung hängt dann die zeitliche Lage
des Nulldurchganges der resultierenden Erregung und damit der Zündzeitpunkt der
Entladungsstrecke von der Größe und dem Vorzeichen der Gleichstromdurchflutung ab.
Die Regelung des Nulldurchganges der resultierenden Erregung kann man auch auf andere
Weise durchführen, z. B. dadurch, daß man beiden Erregerwicklungen Wechselströme
zuführt, von denen mindestens der eine in der Phase regelbar ist oder von denen
-der eine bei fester gegenseitiger Phasenlage in der Amplitude verändert werden
kann.
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Die Erfindung betrifft eine Vervollkotnm-.iung und weitere Ausgestaltung
der vorstehend beschriebenen Gittersteüerungseinrichtungen und löst die Aufgabe,
diese Steuerungseinrichtungen den besonderen Anforderungen anzupassen, die bei der
sog. Kreuzschaltung von Stromrichtern auftreten. Unter Kreuzschaltung wird dabei
eine Stromrichteranordnung verstanden, die aus zwei Gruppen von Entladungsstrecken
gebildet ist, welche wechselstromseitig an ein und demselben
Netz
liegen, jedoch in entgegengesetztem Sinn an den Gleichstromverbraucher bzw. an ein
Gleichstromnetz angeschlossen sind. Die Schaltung wird im besonderen verwendet,
um Gleichstrommotoren ohne Umschaltung für Rechts- und Linkslauf betreiben und außerdem
unter Rücklieferung von Energie an das Wechselstromnetz abbremsen zu können.
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Gemäß der Erfindung erhalten die Gittertransformatoren beider Entladungsstreckengruppen
zur Lieferung einer dritten Erregungskomponente je noch eine zusätzliche Gleichstromerregerwicklung.
Diese Zusatzerregerwicklungen werden so geschaltet, daß unter der Einwirkung der
von ihnen gelieferten Erregungen die Zündzeitpunkte sowohl des Gleichrichters als
auch des Wechselrichters verzögert werden. Bei den Entladungsstrecken der beiden
Stromrichter der Kreuzschaltung, die einander zugeordnet sind, d. h. zu entsprechenden
Phasen gehören; werden zweckmäßig diese zusätzlichen Gleichstromerregerwicklungen
in Hintereinanderschaltung an eine Gleichstromquelle angeschlossen, so daß die dadurch
entstehenden zusätzlichen Gleichstromdurchflutungen voneinander entsprechenden Gittertransformatoren
nach Größe und Richtung einander gleich sind.
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Durch die Erfindung wird, wie im einzelnen noch erläutert werden soll,
in Verbindung mit den bekannten Erregerwicklungen der Gittertransformatoren erreicht,
daß drei für den Betrieb der Kreuzschaltung notwendige Forderungen in sicherer und
außerordentlich einfacher Weise erfüllt werden. Die Zündwinkel der .als Gleichrichter
und als Wechselrichter arbeitenden Entladungsstrekken erhalten gleiche; aber gegenläufige
Änderungen bei der Aussteuerung der Entladungsstrecken. Der Spannungsabfall der
Entladungsstrecken wird durch entsprechende Verschiebung der Steüerungskennlinien
berücksichtigt, und schließlich wird die Forderung des sog. Respektabstandes öder
Steuerabstandes erfüllt, um unzulässigeKurzschlußströme innerhalb der Stromrichteranordnung
zu vermeiden. . ' Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig.
i zeigt den bekannten Aufbau der -Kreuzschaltung; in Fig. a ist die Schaltung von
zwei einander zugehörigen Gittertransformatoren angegeben, und in Fg. 3 ist der
zeitliche Verlauf der für, den Steuerungsvorgang wichtigen Betriebsgrößen - Anodenspannung,
Gitterspannung bzw. Gleich- und Wechselströmdurchflutungen der Gittertransformatoren
- dargestellt.
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In Fig. i sind I und II zwei Stromrichter mit steuerbarenEntladungsstrecken,
beispielsweise gittergesteuerten Ouecksilberdampfentladungsstrecken. Bei jedem Stromrichter
sind die Kathoden mit dem Nullpunkt des Transformators des anderen Stromrichters
verbunden, und zwischen den beiden Kathotlen liegt als Stromverbraucher ein Gleich-.p'trommotor
IIII.
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In Fig. 2 sind die Erregerwicklungen von zwei Gittertransformatoren
T1 und T2 dargestellt. Die die Wicklungen umschließende punktierte Linie soll den
allen Wicklungen gemeinsamen Eisenkern, darstellen. Der Gittertransformator TI gehört
zu einer Anode des Stromrichters I, der Gittertransformator T2 zu der der gleichen
Phase zuggeordneten Anode des Stromrichters II. Auf jedem der beiden Transformatoren
sind vier Wicklungen angeordnet. Die Wicklungen i sind an die Steuergitter angeschlossen.
Die Wicklungen 2 erhalten die Wechselstromerregung, welche, wie oben erwähnt, zweckmäßig
zeitlich dreieckförmigen Verlauf erhält. Die Wicklungen 3 und 4. sind Gleichstromerregerwicklungen,
deren Funktionen an Hand des Diagramms der Fig. 3 im folgenden erläutert werden
sollen.
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In Fig. 3 bedeutet U die Wechselspannung einer Anode. IW ist die dreieckförmige
Wechselstromdurchflutung,welche von den Wicklungen z der Gittertransformatoren T1
und T2 geliefert wird: Die Gleichstromdurchflutüngen sind durch horizontale Linien
eingezeichnet. Die unterhalb der Nullinie liegenden Horizontalen gelten -für Gleichrichterbetrieb.
Die Linie Ig ergibt mit der Wechselstromdurchflutung I,v den unterhalb der Nullinien
liegenden Schnittpunkt A' für den Gleichrichter und den oberhalb der Nullinien liegenden
Schnittpunkt B' für den Wechselrichter. Die Dürchflutungen 1, werden dabei
von .den Gleichstromerregerwicklungen q. der Trans-" formatoren T, und T2 geliefert.
Aus der Schaltung der Fig. 2 geht hervor, daß die beiden Wicklungen in entgegengesetztem
Sinne auf die zugehörigen Gittertransformatoren einwirken, wodurch die für den Betrieb
der Kreuzschaltung erforderliche gegenläufige Aussteuerung der beiden Gruppen von
Entladungsstrecken, d. h. die gegenläufige Aussteuerung des Gleichrichters und des
Wechselrichters, entsteht.
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Außer der von den Wicklungen 4 erzeugten Gleichstromdurchflutung wirken
erfindungsgemäß auf die beiden Transformatoren noch die Durchflutungen der zusätzlichen
Gleichstromwicklungen 3. Infolge der Hintereinanderschaltung der beiden Wicklungen
wird die Gleichstromdurchflutung des Gittertransformators für den Gleichrichter
verkleinert, die Gleichstromdur chflutung . des Gittertransformators für den Wechselrichter
dagegen vergrößert. Für den Gleichrichte.rbetrieb ergibt sich dadurch 'der Schnittpunkt
zwischen
Gleichstromdurchflutung und Wechselstromdurchflutung von
dein PunktA' zum Punkt.-!, und der wirkliche Aussteuerungswinkel des Gleichrichters
erhält die Größe 2g. Beim Wechselrichterbetrieb verschiebt sich entsprechend vier
Punkt B' nach dem Punkt B, und der Aussteuerungswinkel für Wechselrichterbetrieb
erhält die Größe a",. Der Ausgangspunkt der Steuerwinkel ist .in dem Diagramm der
Fig. 3 unter der Voraussetzung sechsphasiger Stromrichter eingezeichnet.
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Die in dein Diagramm der Fig. 3 noch eingezeichneteWechselstroinclurchflutungI",
gibt diePhasenlage dieserDurchflutung an, welche eingestellt sein müßte, wenn die
Entladungsstrecken ohne Spannungsabfall arbeiten. Um jedoch den in Wirklichkeit
vorhandenen endlichen Lichtbogenspannungsabfall auch bei der Aussteuerung zu berücksichtigen,
wird die Wechselstrorndurchflutung in ihrer Phase um ein bestimmtes Maß vorverschoben
und nimmt die Lage der Dreieckkurve I", ein.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß trotz der
außerordentlich einfachen Schaltung der verschiedenen Erregerwicklungen der Gittertransformatoren
die Betriebsberlingungen der Kreuzschaltung, d. h. die Bedingungen des Gleichrichter-
und Wechselrichterbetriebes beider Gruppen von Entladungsstrecken, erfüllt sind,
unabhängig davon, ob der an die Kreuzschaltung angeschlossene Gleichstrommotor mit
Rechtslauf oder Linkslauf arbeitet, d. h. unabhängig davon, ob einer der Stromrichter
als Gleichrichter oder als Wechselrichter betrieben wird. In jedem Falle bedeutet
eine Änderung der Gleichstromerregung I.., d. h. eine Änderung des Stromes der Gleichstromerregerwicklungen
3 der beiden Transformatoren T, und T2, eine gleiche, jedoch gegenläufige Änderung
des Zündwinkels des Gleichrichters und des Wechselrichters, und für beide Betriebsarten
wird durch die zusätzliche Gleichstromdurchfltitung der Wicklungen 3 der beiden
Gittertransformatoren die resultierende Gleichstron ldurchflutung des Gittertransformators
für den Gleichrichter verkleinert, die resultierende Gleichstromdurchflutung des
Gittertransformators für den Wechselrichter dagegen vergrößert. Ohne daß irgendwelche
Umschaltungen vorgenommen werden müssen, kann demnach lediglich durch Änderung der
Gleichstromdurchflutung der Wicklungen 3 beliebig von Wechselrichter- auf Gleichrichterbetrieb
bzw. vor Rechtslauf auf Linkslauf des Motors übergegangen werden.
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Die Erfindung läßt sich noch dadurch verbessern, daß die Größe der
von den Wicklungen 3 erzeugten zusätzlichen Gleichstrom-Z, von der Aussteuerung
der Stromrichter abhängig gemacht wird, und zwar derart, daß bei kleinen Aussteuerungen,
cl. h. bei großer Stromrichterbelastung, diese Gleichgtromdurchflutung größer gewählt
wird als bei großen Aussteuerungen bzw. kleiner Stromrichterbelastung. Der Respektabstand
zwischen den Steuerkennlinien des Gleichrichters und Wechselrichters wird dann mit
der Stromrichterbelastung vergrößert.
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Es sei noch erwähnt, daß das Diagramm der Fig. 3 unter der Annahme
gezeichnet ist, daß der Aufbau der beiden Gittertransformatoren T1 und T2 vollkommen
gleichartig ist, daß also die Wicklungen dieser Transformatoren mit gleicher Windungszahl
ausgeführt sind. Die Erfindung läßt sich aber auch für verschiedene Windungszahlen
ausführen, es muß nur dafür gesorgt werden, daß die Verhältniswerte der Fig. 3 erhalten
bleiben.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß die in den Zeichnungen wiedergegebene
Steuerungsart nur als Beispiel für die -Anwendbarkeit des Erfindungsgedankens zu
betrachten ist. Es kommt nicht darauf an, in welcher Weise und mit welchen Mitteln
der Nulldurchgang der resultierenden Erregung der Gittertransformatoren in seiner
zeitlichen Lage verschoben wird. Stets wird durch die gemäß der Erfindung vorzusehende
zusätzliche Gleichstromerregung eine Verzögerung der Zündpunkte beiderEntladungsstreckengruppen
erzieltwerden, so daß die oben beschriebene Wirkung in jedem Fall eintritt.