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Anordnung zum wechselseitigen Leistungsaustausch zwischen zwei Wechselstromnetzen
gleicher oder verschiedener Frequenz Es sind bereits Anordnungen zum wechselseitigen
Leistungsaustausch zwischen Wechselstromnetzen gleicher oder verschiedener Frequenz
mittels einer Gleichspannungsleitung und gittergesteuerter Entladungsstrecken vorgeschlagen
worden, bei denen die den verschiedenen Wechselstromnetzen zugeordneten Entladungsstrecken
bzw. Gruppen von Entladungsstrecken in der Gleichspannungsleitung gleichsinnig in
Reihe geschaltet sind und .derart gesteuert werden, daß der Strom in der Gleichspannungsleitung,
unabhängig von der Richtung der Leistungsübertragung, stets nur in ein und derselben
Richtung fließt, während die Polarität der Spannung der Gleichspannungsleitung bei
jedesmaligem Richtungswechsel der Leistungsübertragung umgekehrt wird.
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Als bevorzugtes Anwendungsgebiet kam hierbei die Kupplung entfernter
Netze in Frage. Man kann jedoch auf diese Weise auch eng zusammenliegende oder ineinander
übergreifende Netze miteinander kuppeln. Dies trifft beispielsweise zu für ein bahneigenes
Netz, das z. B. mit 16z/3 oder 2,5 Hz arbeitet, und für ein Landesversorgungsnetz,
das z. B. mit So Hz arbeitet. Eine Kupplung solcher Netze bereitet, wenn sie mit
umlaufenden Maschinen durchgeführt wird, erhebliche Schwierigkeiten, wenn die Netze
nicht starr gekuppelt sind. Man wird jedoch trotzdem bemüht sein, eine starre Kupplung
zu vermeiden, da sie der Betriebssicherheit abträglich ist. Man hat daher auch schon
mit gittergesteuerten Entladungsstrecken arbeitende Anordnungen vorgeschlagen, die
die Nachteile der starren Kupplungen ohne erhebliche Aufwendungen vermeiden. Dabei
erfolgt zweckmäßigerweise die Änderung der Phase der beiden Gruppen von Entladungsstrecken
bei Umkehrung der Richtung der Leistungsübertragung gleichzeitig in entgegengesetztem
Sinne. Man verwendete hierzu bisher normälerweise Drehtransformatoren, und zwar
je einen für die beiden Gruppen von Entladungsstrecken, die aber mit Hilfe eines
Getriebes gekuppelt werden mußten, um eine gleichzeitige Änderung der Phase der
Gitterwechselspannungen in den beiden Gruppen bewirken zu können. Die Drehtransformatoren
mit dem Getriebe haben jedoch den Nachteil, daß sie verhältnismäßig teuer sind.
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Gemäß der Erfindung werden deshalb zur Steuerung der beiden Gruppen
von Entladungsstrecken andere, wesentlich billigere Steuereinrichtungen verwendet,
die aus Gittertransformatoren mit je zwei Primärwick-
Lungen bestehen,
von denen jeweils nur eine gespeist wird, und bei denen die eine Primärwicklung
eingeschaltet ist, wenn die betreffende Gruppe von Entladungsstrecken als Gleichrichter
arbeitet, während die andere Primärwicklung eingeschaltet ist, wenn die: betreffende
Gruppe von Entladungsstrecken als Wechselrichter arbeitet.
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Der Erfindungsgedanke sei im folgenden an Hand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Zwei Wechselstromnetze i und
2 sind über eine Gleichspannungsleitung 3 gekuppelt. Zur Umformung dienen die Transformatoren
4 und 7 und die gittergesteuerten Entladungsstrecken 5, 6, 8 und g. Ferner ist in
die Gleichspannungsleitung eine Glättungsdrossel io eingefügt. Der Vereinfachung
wegen sind .die Wechselstromnetze i und 2 als Ein-@pliasenwechelstromnetze dargestellt,
obwohl es durchaus im Rahmen der Erfindung liegt, die bei dem Ausführungsbeispiel
angewendeten Maßnahmen auch bei Kupplungen mehrphasiger Wechselstromnetze vorzusehen.
Den Gitterkreisen der gittergesteuerten Entladungsgefäße, vorzugsweise Dampf- oder
Gasentladungsgefäße, wird eine aus einer Gleichspannung und einer Wechselspannung
zusammengesetzte Steuerspannung zugeführt. Die Gleichspannung, vorzugsweise eine
negative Vorspannung, ist so bemessen, daß sie zur Verhütung des Zündens der Entladungsgefäße
ausreicht. In die Gitterkreise der Entladungsstrecken 5 und 6 ist eine Gleichspannung
i5, in die Gitterkreise der Entladungsstrecken 8 und g eine Gleichspannung 16 eingefügt.
Die Wechselspannung wird den Gitterkreisen mittels eines Transformators 17 bzw.
i8 zugeführt, der zwei Primärwicklungen hat, von - denen jeweils nur eine gespeist
wird. Die Primärwicklungen des Transformators 17 werden über Scheinwiderstände ig
bzw. 2o und einen Umschalter 21 vom Netz i erregt; entsprechend werden die Primärwicklungen
des Transformators 18 über Scheinwiderstände 22 bzw. 23 und einen Umschalter 2,4
vom Netz 2 gespeist. Die Schalter 21 und 2.4 werden elektromagnetisch gesteuert,
und zwar ist ihre Stellung abhängig von der Lage eines Steuerschalters 25, der mittels
einer Steuerspannung 26 die Schalter 21 und 24 betätigt.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung soll nachstehend erläutert
werden In einem bestimmten Zeitpunkt möge der Schalter 25 in seiner oberen Stellung
stehen. Dann sind auch die Schalter 21 und 24 in ihrer oberen Stellung festgehalten.
Die Anordnung möge dabei derartig arbeiten, daß die linke Umformergruppe als Gleichrichter
die rechte Umformergruppe als Wechselrichter wirkt. Die richtige Phasenlage der
Gitterwechselspannung wird mittels der Scheinwiderstände ig bzw. 22 eingestellt,
und zwar muß die Steuerwechselspannung der
| ;-ei,i#@1K#hrichtergruppe eine kleine Phasennach- |
| ' il@i-iig, die Wechselrichtergruppe eine Phasen- |
| nächeilung von annähernd i 8o° haben. Soll die |
| Richtung der Leistungsübertragung umgekehrt |
werden, so wird der Schalter 25 nach unten umgelegt. Dies hat zur Folge, daß die
Schalter 21 und 24 ebenfalls nach unten umgelegt werden, wodurch die Phasenlage
der Steuerwechselspannungen so geändert wird, daß die bisher als Gleichrichter arbeitende
Gruppe nunmehr als Wechselrichter arbeitet, und umgekehrt.
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Der Schalter 25 kann von Hand betätigt oder auch ferngesteuert werden.
Die Einstellung des Schalters 25 kann auch selbsttätig erfolgen, beispielsweise
in Abhängigkeit von den beiden Spannungen der beiden Netze i und 2. Dabei kann man
sich eines Differenzspannungsmessers bedienen. Ein derartiges Instrument besitzt
bekanntlich zwei voneinander getrennte Systeme, die gemeinsam auf eine Kontaktgebeeinrichtung,
beispielsweise den Schalter 25, arbeiten. Überwiegt die Spannung des einen Netzes,
so wird der Schalter 25 die eine Stellung einnehmen; überwiegt die Spannung des
anderen Netzes, so wird der Schalter 25 die andere Stellung einnehmen. Zweckmäßig
wird man die beiden Systeme durch Wicklungen speisen, die auf den Kernen der zugehörigen
Transformatoren 4. und 7 angeordnet sind. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn
zwecks Regelung der-zu übertragenden Leistung die an dem Netz i und 2 liegenden
Transformatorwicklungen mit Anzapfungen versehen sind.
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Ferner kann es sowohl bei der als Gleichrichter als auch bei der als
Wechselrichter arbeitenden Umformergruppe vorteilhaft sein, die Phase der Steuerwechselspannung
lastabhängig einzustellen. Eine lastabhängige Einstellung der Zündung kann man aber
auch dadurch erreichen, daß die Steuergleichspannung lastabhängig verändert wird.
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Weiter kann es empfehlenswert sein, zur Steuerung der Umformergruppe
eine Wechselspannung spitzer Wellenform zu verwenden. Wie bereits an anderer Stelle
beschrieben worden ist, bietet eine Wechselspannung spitzer Wellenform mancherlei
Vorteile, insbesondere beim Anlassen und Umschalten. Auch kann es zweckmäßig sein,
solche Verzögerungsschaltungen anzuwenden, bei denen das Anlassen der einzelnen
Entladungsstrecken in vorbestimmter Reihenfolge geschieht. Dies kann man selbstverständlich
auch für die beiden Umformergruppen als
solche durchführen, wobei
es zweckmäßig ist, die Zeitkonstanten und die mechanischen Trägheiten der Steuerstromkreise
so zu wählen, daß die Inbetriebnahme der jeweils als Gleichrichter arbeitenden Umformergruppe
zeitlich etwas früher stattfindet, als die Inbetriebnahme der jeweils als Wechselrichter
arbeitenden Umformergruppe. Sollten für die zeitlich genau innezuhaltenden Inbetriebnahmen
mechanische Schalter nicht ausreichen, so wird man rein elektrische Steuerungen
verwenden, bei denen weitere gittergesteuerte Entladungsgefäße vorgesehen sein können.
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Man kann auch die Schalter 21, 2q. und 25 mit drei möglichen Stellungen
versehen, von denen die beiden bereits beschriebenen Stellungen den beiden möglichen
Energierichtungen entsprechen, während in der dritten Stellung die Gitterkreise
der Entladungsstrecken keine Steuerwechselspannung erhalten, so daß die Entladungsstrecken
gesperrt sind und eine Energielieferung nicht möglich ist.