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Anordnung zur Steuerung von Umrichtern Zusatz zum Patent
671450 In dem Patent 671 q.5o ist ein Verfahren zur Umformung von Wechselströmen
gegebener Frequenz in solche anderer Frequenz vermittels gesteuerter gas- oder dampfgefüllterEntladungsstrecken
mit eindeutiger Durchlaßrichtung beschrieben, bei dem den Steuerorganen der einzelnen
von Bleichgroßen Phasenspannungen gespeisten Entladungsstrecken zwei einander überlagerte
Steuerspannungen zugeführt werden. Dabei ist die eine dieser Steuerspannungen der
im speisenden Stromnetz vorhandenen Wechselspannung und die andere der zu erzeugenden
Wechselspannung proportional. Es hat sich gezeigt, daß die erzeugte Wechselspannung
ein getreues Abbild der zweiten, also sekundären Steuerspannung ist, so daß der
Erzeugung der sekundären Steuerspannungskomponente besondere Beachtung zu widmen
ist.
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Besonders wichtig ist es, daß das Verhältnis aus primärer und sekundärer
Steuerspannung konstant gehalten wird. Würde die primäre Steuerspannung, die beispielsweise
über einen Transformator einem speisenden Drehstromnetz entnommen wird, unter ein
vorgeschriebenes Maß abfallen, während die sekundäre Steuerspannung ihren Wert beibehält,
so würde, dies zu einer Zündzeitpunktverlegung führen, die eine falsche Aussteuerung
der einzelnen Entladungsstrecken, ja unter Umständen sogar ein vollkommenes Versagen
der Steuerung `zur Folge haben kann. Das gleiche gilt, wenn die sekundäre Steuerspannung
sich über ein vorgeschriebenes Maß hinaus ändert, ohne daß die primäre Steuerspannung
eine gleiche Änderung erfährt.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung
der im Hauptpatent beschriebenen -Steueranordnungen und besteht darin, daß als Wechselstromerzeuger
für die sekundäre Steuerspannung ein asynchroner Einankerumformer dient, in dessen
Ständerwicklung zum Zwecke der Frequenzreglung veränderliche Widerstände geschaltet
sind, und dessen Bürsten zum Zwecke der Wirklastreglung verschiebbar angeordnet
sind.
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Die Erfindung erfüllt hiermit für Steueranordnungen von Umrichtern,
deren gittergesteuerten Entladungsstrecken zwei sich überlagernde Steuerspannungen
zugeführt werden, mit hohem Sicherheitsgrad und in besonders einfacher Weise jene
Bedingung, die sich auf die Konstanthaltung des Verhältnisses von primärer und sekundärer
Steuerspannung bezieht. Mit der Erfüllung dieser Bedingung schafft sie eine unbedingte
Sicherheit
gegen solche Fehlsteuerungen undAussetzungen der Steuerung, die sich aus Schwankungen
des genannten Steuerspannungsverhalt ` nisses ergeben. In der Einschaltung veränder.>
licher Widerstände in die Ständerwicklung von der Primärseite des Umrichters her
erregtezi und der Erzeugung der sekundären Steuerspan-` nung dienenden Asynchroneinankerumformers
stellt sie ferner eine überaus einfache und leicht zu handhabende Möglichkeit zur
Feinreglung der Frequenz der sekundären Steuerspannung bereit. Ein weiterer Vorteil
der Erfindung liegt darin, daß sie mittels Bürstenverstellung des asynchronen Einankerumformers
eine ebenfalls sehr einfache und zweckmäßige Möglichkeit der Wirklastreglung des
Umrichters zur Verfügung stellt. Schließlich tritt noch zu diesen Vorteilen ein
weiterer Vorteil, der darin liegt, daß die in die Ständerwicklung des Einankerumformers
eingeschalteten veränderlichen Widerstände eine Möglichkeit der Wirklastreglung
des Umrichters bieten, wenn der Einankerumformer beim Parallelbetrieb des Umrichters
mit anderen im sekundären Netz arbeitenden Wechselstromquellen synchronisiert worden
ist. In diesem Falle kann die Bürstenverstellung als Grob- und die Widerstandsveränderung
als Feinreglung der Umrichterwirklast dienen.
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EinAusführungsbeispiel derErfindungist Inder beiliegenden Abbildung
wiedergegeben. In dieser bedeutet i ein Drehstromnetz, das über einen Transformator
2 die Entladungsgefäße 3 und 4 speist. Der Transformator 2 ist mit zwei getrennten
Sekundärwicklungen versehen, und der Sternpunkt der die Anoden 5 des Entladungsgefäßes
3 speisenden Sekundärwicklung ist mit der Kathode desEntladungsgefäßes 4 verbunden.
In gleicher Weise ist der Sternpunkt der anderen Sekundärwicklung an die Kathode
6 des Entladungsgefäßes 3 angeschlossen. Ferner ist zwischen die Kathoden der Entladungsgefäße
der Transformator 7 geschaltet, dessen Sekundärwicklung 8 das sekundäre Wechselstromnetz,
meistens ein Einphasennetz, speist. Die Steuergitter 9 der Entladungsgefäße werden
aus einem Transformator =o mit Steuerspannungen beaufschlagt. Der Transformator
=o wird primärseitig von dem speisenden Drehstromnetz erregt und seiner Sekundärwicklung
eine zweite Wechselspannung zugeführt, die der asynchrone Einankerumformer =i liefert
Dieser wird über seine Schleifringe und einen Transformator 12 aus dem Drehstromnetz
erregt. Von den Bürsten wird dann die sekundäre Steuerspannung abgenommen. Indem
die Bürsten auf dem Kollektor der Maschine mit Hilfe eines Reglers 14 verstellbar
angeordnet sind, kommt man zu einer Phasenänderung der sekundären Steuerspannung
und damit zu der schon oben hervorgehobenen sehr einfachen Regelungsmöglichkeit
der Umrichterwirklast. Der Ständerkreis des asynchronen Einankerumformers enthält
die regelbaren Widerstände 17, mit deren Änderung man ein höchst zweckmäßiges und
eben-*jalls sehr einfaches Verfahren. zur Freqüenzrege-'I'ng der sekundären Steuerspannung
in derHand -ät. Gemäß der Abbildung ist ferner in der die sekundäre Steuerspannung
in die Gitterkreise einführenden Leitung ein Regler 13 (Potentiometer, Regeltransformator
o. dgl.) vorgesehen. Schließlich ist in der Figur eine Kopplung des Ausgangskreises
des Einankerformers, bestehend aus dem Transformator 15 und dem Widerstand 16, mit
dem sekundären Wechselstromnetz gestrichelt angedeutet. . Diese Kopplung dient,
wie noch weiter unten näher ausgeführt werden soll, der Synchronisierung des Einankerumformers
beim Parallelbetrieb des Umrichters mit anderen im sekundären Netz enthaltenen Wechselstromquellen.
Wird sie durchgeführt, so bietet sich nach erfolgter Synchronisierung die oben schon
erwähnte zweite Möglichkeit der Umrichterwirklastreglung.
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Der Betrieb der Anordnung geht, in folgender Weise vor sich: Zunächst
wird der asynchrone Einankerumformer angelassen, und zwar entweder mit Hilfe eines
gekuppelten Gleichstrommotors (nicht gezeichnet) oder in einfacher Weise durch Veränderung
der Widerstände 17 im Stromkreis der Ständerwicklung. Um beispielsweise bei 5operiodiger
Speisung dem Einankerumformer eine Steuerfrequenz von 16 2/3 Per. entnehmen zu können,
ist es erforderlich, die Drehzahl des Apparates auf 2/3 der synchronen Drehzahl
zu bringen. Bei Einzelbetrieb des Umrichters ist damit eine ausreichende Taktgabe
erzielt. Für den Fall, daß eine Abweichung von Frequenz 16'/, gewünscht wird, kann
dies in einfacher Weise durch Feinverstellung der Widerstände 17 durchgeführt werden.
Die Regelung der Spannung des Umrichters kann dadurch erfolgen, daß die von dem
Kollektor des Umformers =i abgenommene Spannung über Regler 13 geführt wird.
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Um zum Parallelbetrieb des Umrichters mit anderen im sekundären Netz
arbeitenden Wechselstromquellen zu gelangen, ist zunächst die vom Einankerumformer
abgegebene Frequenz in Übereinstimmung mit der Frequenz des Sekundärnetzes zu bringen:
Zugleich ist auch die. Steuerspannung auf eine der sekundären Netzspannung entsprechende
Höhe zu bringen. Hierauf kann die in der Abbildung gestrichelt gezeichnete Verbindung
über den Transformator 15 und den Widerstand 16 hergestellt werden. Diese Schaltung
erfolgt also nach den üblichen Synchronisierungsregeln. Die Drehzahl des Einankerumformers
ist durch die Verbindung mit dem Sekundärnetz festgelegt, so daß bei einer Änderung
der Einstellung der Widerstände 17 die Drehzahl der Einankerumformers trotzdem erhalten
bleibt. Was mit der Widerstandsänderung
in diesem Falle eintritt,
ist allein eine Abweichung von der synchronen Lage im vor- oder nacheilenden Sinne.
Damit ist aber eine zweite Möglichkeit zur Wirklastregelung des Umrichters gegeben..
Die erste bestand, wie schon oben ausgeführt, in einer Verschiebung der Bürsten
mit Hilfe des Reglers 1q.. Die Blindleistungsregelung kann dadurch erfolgen, daß
mittels des Regelapparates 13 die Höhe der Steuerspannung unter Beibehaltung der
Phasenlage verändert wird.
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Es ist ferner möglich, daß die Kollektorspannung des Einankerumformers
mit dessen Ständerspannung durch Reihen- oder Parallelschaltung verkoppelt wird,
so daß eine bestimmte Abhängigkeit zwischen Steuerspannung und Steuerfrequenz erzielt
und hierdurch eine gleichzeitige Wirk- und Blindlastregelung ermöglicht wird.