DE682466C - Verwendung eines an sich bekannten, unipolar erregten und asymmetrische Spannungen erzeugenden Generators zur gleichzeitigen Lieferung der Gittersteuerspannungen und derZwangskommutierungsspannungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Umformungseinrichtungen zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom, oder umgekehrt, oder von Wechselstrom in solchen anderer Frequenz, die mit gittergesteuerten Dampf- oder, Gasentladungsstrecken arbeiten. Es war bereits bekannt, gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken Steuerspannungen mit ausgeprägter Spitze und entsprechend steilem Anstieg sowohl nach positiven wie nach negativen Werten zuzuführen. Derartige Spannungen wurden bisher sowohl durch rein elektrische Steuermittel wie auch mit Hilfe von Generatoren erzeugt, wobei diese Spannungen im allgemeinen nach positiven wie nach negativen Werten symmetrisch verliefen, so daß in zahlreichen Anwendungsfällen die negativen Steuerspannungsspitzen durch besondere Mittel unterdrückt werden mußten. Es ist nun allerdings auch bekanntgeworden, daß man asymmetrische Spannungen mit Hilfe von gleichpolig erregten Generatoren erzeugen kann, ohne daß dabei irgendwelche zusätzliehen Mittel benötigt werden.

Gemäß vorliegender Erfindung sollen nun derartige, von einem an sich bekannten gleichpolig erregten Generator erzeugte asymmetrische Spannungen gleichzeitig zur Steuerung gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken wie auch durch Einfügung in die Hauptstromkreise zur -willkürlichen Erzwingung der Kommutierung in jedem beliebigen Zeitpunkt der Anodenspannungshalbwelle dienen. Dies erweist sich als sehr vorteilhaft, da auf diese Weise sowohl die Anlagekosten als auch die räumliche Ausdehnung für die Zwangskommutierungs- und Gitterspannungserzeugeranordnungen wesentlich verringert werden können, was bei der stets wachsenden Vergrößerung der allgemein üblichen Steuerungs- und Zwangskommutierungseinrichtungen von außerordentlicher Bedeutung ist. Es ist hierbei sogar möglich, einen Generator zu verwenden, dessen Bemessung nicht oder nur wenig über den eines normalen Kommutierungsgenerators oder eines normalen Steuergenerators hinausgeht. Der Erfindungsgedanke möge an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Die Abb. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung, wie sie von einem an sich bekannten Steuerspannungsgenerator ohne Zuhilfenahme weiterer Spannungs-

") Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Karl Schmer in Berlin-Mariendorf.

quellen geliefert wird. Die Spannung weist kurz dauernde, relativ hohe Spannungsspitzen E₁ mit steil verläufenden Flanken und lang andauernde, sehr flach verlaufende negative Halbwellen E₂ auf, die sich beinahe über die ganze Dauer der Periode der erzeugten Spannung erstrecken.

Gemäß der Erfindung läßt sich nun diese dargestellte Kurvenform gleichzeitig als ίο Gittersteuerspannung und als zusätzliche Spannung für die erzwungene Kommutierung benutzen. Als Gitterspannung muß dabei die negative Spannungshalbwelle Werte aufweisen, die unterhalb der kritischen Zündspannung der Entladungsstrecke für alle während dieses Zeitraumes in Betracht kommenden Anodenspannungswerte liegen, während die positiven Spannungsspitzen zu so hohen Werten ansteigen, daß die kritische Zündspannung überschritten wird. In gewissen Sonderfällen, in denen eine blockartige Gitterspannung erforderlich ist (Graetzschaltungen, Umrichter), kann die vom Generator gelieferte Spannung mit umgekehrter Polarität in den Gitterkreis eingefügt werden. Als Zusatzspannung für die erzwungene Kommutierung wird die Spannung mit derartiger Polarität in den Anodenkreis der Entladungsstrecke eingefügt, daß die kurz andauernde Spannungsspitze -B₁ zusammen mit der augenblicklichen Anodenspannung, welche vom Umformungstransformator herrührt, der Anode für die Dauer der Spannungsspitze ein negatives Potential gegenüber der Kathode erteilt.

Lediglich zur Veranschaulichung sind in den Abb. 2, 3 und 4 Ausführungen von an sich bekannten Spannungsgeneratoren dargestellt, die die oben beschriebenen Spannungen erzeugen. Abb. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen vierpoligen gleichpolig erregten Generator, bei dem zur Erzeugung der asymmetrischen Spannung am Umfang des Ständers ι wenige (im Ausführungsbeispiel 4.) große Nuten N gleichmäßig verteilt angeordnet sind, zwischen denen eine größere Anzahl kleiner Nuten η vorgesehen ist. Es sind jeweils die Wicklungen einer Polteilung mit ihrer einen Seite sämtlich in der großen Nut N verlegt, während die zweite Seite jeder Spule in einer gesonderten kleinen Nut η liegt. Dabei geht der Fluß des Läufers 2 über vier schmale Polschuhe zum Ständer über, so daß bei Drehung des Läufers in den hintereinandergeschalteten Wicklungen des Ständers immer dann, wenn die Läuferpole an der großen Nut vorbeiwandern, eine hohe Spannungsspitze nach der-einen Seite entsteht, während in den däzwischenliegenden Zeiträumen in den Wicklungen eine praktisch fast gleichbleibende negative Spannung ■ geringerer Höhe mit umgekehrter Polarität erzeugt wird. Abb. 3 zeigt die Anordnung :. der gleichpolig erregten Maschine im Axialschnitt, bei der die Erregerwicklung durch die Wicklung 3 dargestellt ist. Die Abb. 3 läßt erkennen, daß sowohl der Ständer wie der Läufer des Steuerspannungsgenerators durch die Motoren 4 bzw. 5 getrennt angetrieben werden können, und zwar mit gleieher oder auch verschiedener Drehrichtung. So kann gemäß der Erfindung zur Steuerung von Umrichtern in einfachster Weise eine Steuerspannung erhalten werden, deren Frequenz je nach dem relativen Drehsinn von Ständer und Läufer entweder gleich der Summe oder gleich der Differenz der Frequenz/^ des Primärnetzes und der Frequenz f₂ des Sekundärnetzes ist. Hiermit läßt sich in denkbar einfachster Weise eine Steuerung für elektrischen Umrichterbetrieb erzielen. Es ist dabei allerdings vorauszusetzen, daß entsprechend der Steuerung durch Vorsehung zusätzlicher Schaltmittel jeweils die Kommutierung in den Hauptstromkreisen ermöglicht wird, was aber durch die erfindungsgemäße Anwendung eines asymmetrischen Spannungsgenerators zur gleichzeitigen Lieferung von Gittersteuerspannungen und zusätzlichen Kommutierungsspannungen leicht bewirkt werden kann, da ja die Zusammenfassung sowohl der Gittersteuerspannungen wie der zusätzlichen Kommutierungsspannungen in einer einzigen Spannungsquelle eine besonders einfache und übersichtliche Regelung derartiger Umformungseinrichtungen gestattet.

Der in den Abb. 2 und 3 dargestellte gleichpolig erregte Generator liefert nur einphasige Spannungen, die für viele Umformungseinrichtungen ausreichen. Zur Lieferung von mehrphasigen asymmetrischen Spannungen verwendet man einen ebenfalls an sich bekannten Generator, wie er in Abb. 4 dargestellt ist, bei dem ein zweipoliger Laufer 2 mit einer auf dem Ständer 1 in den Nuten N und ti untergebrachten, geschlossenen Ringwicklung¹ vorgesehen ist, die an mehreren Stellen des Umfangs angezapft ist, und zwar in verschiedener Länge, je nach der Höhe, Zeitdauer und Richtung des gewünschten Spannungsstoßes. An entsprechend gegeneinander versetzten Anzapfungen können dann jeweils mehrphasige asymmetrische Spannungen der Kurvenform der Abb. 1 entnommen werden. Durch verschiedene Wahl der Wicklungsdichte und der Abstände dieser Anzapfungen können sowohl zur Gittersteuerung als auch zu Zwangskommutierungen Spannungen mit beliebiger gegenseitiger Phasenlage und beliebigem Asymmetriegrad entnommen werden.

Die beschriebene gleichzeitige Verwendung ein und derselben asymmetrischen Spannung sowohl als Gitterspannung wie auch als zusätzliche Kommutierungsspannung ermöglicht es, den Raumbedarf und die Anlagekosten der Steuerungseinrichtung sehr viel kleiner als bei den bisher bekannten Einrichtungen zu halten, da diese Spannung nur einem einzigen Generator entnommen wird.

ίο Außerdem hat die Verwendung dieser asymmetrischen Spannung zur Löschung des Lichtbogens den Vorteil, daß man mit verhältnismäßig geringen Energiemengen auskommt, da die von der Maschine gelieferte zusätzliche Stoßspannung im Kommutierungskreis nur sehr kurzzeitig wirksam ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Verwendung eines an sich bekannten, unipolar erregten und asymmetrische Spannungen erzeugenden Generators zur gleichzeitigen Lieferung der Gittersteuerspannungen und der Zwangskommutierungsspannungen in den Stromkreisen gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit im wesentlichen lichtbogenförmiger Entladung.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrphasige Anordnungen ein ebenfalls an sich bekannter Generator mit asymmetrisch ausgebildetem Läufer und einem Ständer mit geschlossener Ringwicklung Verwendung findet, dem sowohl zur Gittersteuerung als auch zur Kommutierungssteuerung Spannungen mit beliebiger gegenseitiger Phasenverschiebung und beliebigem Asymmetriegrad entnommen werden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 zur Steuerung von Umrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer des Unipolargenerators von einem Synchronmotor mit einer Drehzahl entsprechend der des Primärnetzes und der Ständer von einem weiteren Synchronmotor mit einer Drehzahl entsprechend der Frequenz des sekundären Netzes angetrieben wird, oder umgekehrt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen