DE680713C - Anordnung zum wechselseitigen Leistungsaustausch zwischen zwei Wechselstromnetzen gleicher oder verschiedener Frequenz - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zum wechselseitigen Leistungsaustausch zwischen zwei Wechselstromnetzen gleicher oder verschiedener Frequenz mittels einer Gleichspannungsleitung und in der Gleichspannungsleitung gleichsinnig in Reihe geschalteter gittergesteuerter Entladungsstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerwechselspannung zuführenden Gittertransformatoren (17, 18) je zwei Primärwicklungen aufweisen, von denen jeweils nur eine gespeist wird, und daß 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.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der richtigen Phasenlage der Gitterwechselspannung mittels vor die Primärwicklungen der Gittertransformatoren geschalteter Scheinwiderstände (ig, 2o, 22 und 23) erfolgt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Richtungswechsel der Leistungsübertragung erfolgende Umschaltung der Primärwicklungen der Gittertransformatoren mittels Umschalter (21, 24.) erfolgt, die von einem gemeinsamen Steuerschalter (25) betätigt werden. ,1..
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Steuerschalters (25) selbsttätig, vorzugsweise unter Verwendung eines Differenzspannungsmessers, in Abhängigkeit von den Spannungen der beiden Netze (1, 2) erfolgt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 3 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalter (21, 24.) und der Steuerschalter (25) drei mögliche Stellungen haben, wobei zwei Stellungen den beiden Energierichtungen entsprechen, während in der dritten Stellung die Gitterkreise der Entladungsstrecken keine Steuerwechselspannung erhalten, so daß die Entladungsstrecken gesperrt sind.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Verzögerungsschaltungen vorgesehen sind, bei denen das Anlassen der einzelnen Entladungsstrecken in vorbestimmter Reihenfolge geschieht.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß -die Zeitkonstanten und die mechanischen Trägheiten der Steuerstromkreise derart gewählt werden, daß die Inbetriebnahme der jeweils als Gleichrichter arbeitenden Gruppe von Entladungsstrecken zeitlich etwas früher stattfindet als die Inbetriebnahme der jeweils als Wechselrichter arbeitenden Gruppe von Entladungsstrecken.