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Anordnung zur Erzielung einer Zwangskommutierung Zusatz zum Patent
644 083 Gegenstand des Patents 64q.083 ist eine Anordnung zur Erzielung einer Zwangskommutierung
bei beliebigem Leistungsfaktor für Umformungseinrichtungen mitgesteuertenEnt-. ladungsstrec'ken,
vorzugsweise gittergesteueriten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen in Gleich- oder
Wechselrichfierschaltung, und zwar ist eine durch den Belastungsstrom hinsichtlich
Größe und Phase gesteuerte Kommutierungsspannung vorgesehen. Hierdurch wird man,
in die Lage versetzt, Umformungen bei beliebigem Leistungsfaktor durchzuführen.
Nach dem Hauptpatent wird die vom Belastungsstrom gesteuerte Konumutierungssp,annung
@ von Stromtransform@atorjen mit parallel geschalteten Kommutierungskondensatoren
geliefert. Gemäß einer Weiterbildung des E@rfindungsgedankens des Hauptpatents ist
es bekanntgeworden (Patent 658 982), außerdem noch weitere stromabhängige, nicht
linear arbeitende Scheinwiderstände vorzusehen, die die Größe der Kommutierungsspannungen
den jeweiligen Belastungsverhältnissen angleichen.
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Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausbildung des
im Haluptpatent angegebenen Erfindungsgedankens. Erfindungsgemäß sind zwei Umformungseinrichtungen
vorgesehen, die je gemäß dem Hauptpatent, aber mit gegenseitiger Phasenverschiebung
gesteuert werden. Beide Umformungseinrichtungen können einen gemeinsamen Transformatoraufweisen.
Zweckmäßigerweisewird man die Stromkreise beider Umformungseinrichtungen durch einen
Zwischenphasentransformator derart miteinander koppeln, daß die Summe der Ströme
beider Umformungseinrichtungen im wesentlichen konstant ist. Man gibt dabei dem
Zwischenphasentransformator einen hinreichend großen Scheinwiderstand, damit ein
allmählicher übergang des Belastungsstromes von einer Umformungseinrichtung zur
anderen gewährleistet ist. Gemäß einer Weiterbildumg der Erfindung kann man einen
Resonanzkreis mit dem Zwischenphasentransformator koppeln und :erreicht dadurch
eine Erleichterung des Stromüberganges zwischen den beiden Umformungseinrichtungen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. i der Zeichnung
dargestellt und bezieht sich auf eine als zwölfphasiger Gleichrichter oder Wechselrichter
arbeitende Umformungseinrichtung, die an ein Gleichstrom: netz io und an ein Drehstromnetz
i i über die Transformatorwickl@ng 24 angeschlossen ist.
Die Umformungseinrichtung
besteht aus den beiden Teilumformungseinrichtungen A und B, für die je die
Verhältnisse gemäß dem älteren Patent 659 734 gelten. Jede Teilumformungseinrichtung
-enthält zwei Transformatorwicklungere I2a, 13- bzw. 12b, 13b, die über einen Stromtransformator
14a bzw. 14b mit parallel geschaltetem Kondensator 15a bzw. 151' verbunden
sind, und gesteuerte Entladungsstrecken 16a bis 21a bzw. 16b bis 21U, für die vorzugsweise
gittergesteuerte Dampf- oder Gas:entladungsgefäße verwendet werden sollen. Die Transformatorwicklungen
12a und 13a bzw. 12v und 13b sind um 6o° gegeneinander verschöben, und mit entsprechender,
zeitlich erfolgender Abwechslung führen die Entladungsstrecken 16a bis 21a bzw.
16U bis 2111 Strom. Zwischen die Mittelanzapfungen ,der beiden Stromtralisform:atoren
14a und I4b ist ein Zwischenphasentransformator 22 geschaltet, an dessen Mittelanzapfung
:die eine Gleichstromklemme über eine Drosselspule 23 herangeführt ist. Wie :ersichtlich
ist, enthält jede der beiden UmformungseinrichtungenA;undB zwei phasenverschobene
Transformatorteilwicklungen, und außerdem weisen die beiden Umformungseinrichtungen
unter sich einen Phasenabstand von 30° auf. Für die Steuerung der Umformungsvorgänge
und des Leistungsfaktors :erhalten. die Gitterkreise eine entsprechend gewählte
Steuerwechselspannung mittels eines Gittertransformators mit den Wicklungen 26 und
27, wobei die Wicklung 27 als kombinierte sechsphasige Stern-Viel:eck-Wicklung
mit zwölf Anzapfungen ausgeführt ist: Die Einstellung der genauen Phasenlage der
Steuerwechselspannung, wofür man vorteilhaft :eine Steuerwechselspannung spitzer
Wellenform verwenden wird, .erfolgt mittels einer phasendrehenden. Vorrichtung,
beispielsweise mittels des Drehtransformators 25, der zwischen den Gittertransformator
und das Wechselstromnetz I I geschaltet ist. Falls beim. Wechselrichterbetrieb das
Wechselstromnetz 1I keine taktgebende Spannung aufweist, -wird der Gittertransformator
unmittelbar mit der Steuerspannungsq'uelle verbunden. Zur Begrenzung der Steuerleistung
und, der Gitterströme -sind Widerstände 28 in den Gitterkreisen vorgesehen.
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Für die Erläuterung der Wirkungsweise wollen wir Gleichrichterbetrieb
zugrunde legen und annehmen, :daß zunächst das Entladungsgefäß 16a an der Stromführung
beteiligt ist. Es ergibt sich dann ein Stromverlauf über die linke Hälfte der Wicklung
22 und die linke Hälfte der Wicklung I4a. Etwa 3o° später wird das Entladungsgefäß
16b leitend. Legt man eine Phasenfolge entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn zugrunde,
so ergibt sich für das Gefäß 16b ein höheres j Anodenpotential als für das Gefäß
1611, so daß Strom durch das Gefäß 16b fließen wird, sobald das Gitter den Entladungseinsatz
bestimmt. Infolge des Einsetzens !der Entladung im Gefäß 16b wird der Strom allmählich
von der Umformungseinrichtung A auf die Umformungseinrichtung B überführt. Die Reaktanz
der Wicklung 22 wird vorzugsweise so gewählt, daß der Strom im Gefäß 16a annähernd
den Wert Null erreicht, wenn 3o' später das Gefäß 19a leitend wird: Wie nicht näher
erläutert zu werden braucht, wird in .der Zeit der Stromführung des Gefäßes 16a
der Kondensator 15a ,auf eine solche Spannung aufgeladen, :daß :der übergang des
Entladungsstromes vom Gefäß 16a auf das Gefäß i 9a in jedem Zeitpunkt der Wechselstromperiode
stattfinden kann, d. h. auch dann, wenn' ohne diese zusätzliche Kommutierungsspannung
eine Kommutierung nicht stattfinden könnte. Mit dem Einsetzen der Entladung im.
Gefäß 19a wird nunmehr der Strom im Gefäß I 6b abgebaut, bis :er nach weiteren 3o'
etwa den Wert Null erreicht bat. Es .ergibt sich einerseits, daß je ein Gefäß
von A und B gleichzeitig Strom führen, anderseits, daß die Kömmutierung zwischen
je zwei Gefäßen derselben Teilümformungseinrichtung nur stattfindet, wenn der Entladungsstrom
in :dem zu unterbrechenden Gefäß nahezu Null ist. Dadurch wird die Kommutierung
weitgehend erleichtert -und somit auch :die Beanspruchung der Entladungsgefäße während
des Kommutierungsvorganges verringert.
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Durch Einstellung des Drehtransformators 25 bann, wie nicht weiter
erläutert zu werden braucht,, der Leistungsfaktor bei der Umformung bzw. die Größenverhältnisse
zwischen den Gleichstrom- und Wechselstromkreis-Spannungen gesteuert werden. Man
kann dadurch ,einen Umformungsbetrieb selbst bei Leistungsfaktoren gleich Null,
voreilend oder nacheilend, durchführen.
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In Abb.2 der Zeichnung ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt,
dem eine sechsphasige Graetz-Schaltung zugrunde gelegt ist. Mit den Entladungsstrecken
ist eine kombinierte s,echsphasige Stern-Vieleck-Wicklung 29 verbunden, :die zwölf
Anzapfungen mit gleichem Phasenabstand aufweist. Die eine Teilumformungseinrichtungenthält
den Stromtransformator 3oa mit dem Kondensator 31a und die Entladungsgefäße 40a
bis 5 Ia, ferner einen zweiten Stromtransformatar 32a mit Kondensator 33a. In deranderen
Teilümformüngseinrichtung :sind entsprechende Schaltelemente vorhanden, die durch
den Index b gekennzeichnet sind. Die Mittelanzapfungen der Stromtraneformatoren
3oa und 30b sind an ,einen Zwischenphasentransformator 34 angeschlossen.. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
liegt parallel zu ihm ein Resonanzzweig, bestehend
aus einer Indulcivität 35 und einem Kondensator 36, dessen Werte so bemessen sind,
daß :der aus dem Zwischenphasentransformator und dem Resonanzzweig gebildete Schwingungskreis
gleiche Frequenz alufweist wie dis Frequenz der Spannung am Zwischenphasentransformator
34. Für die Stromtransformatoren 32a und 32v ist ein Zwischenphasentr:ansformator
37 mit einem Resonanzzweig, bestehend :aus Induktivität 38 'und Kondensator 39,
vorgesehen. Der Einfachheit halber sind die Steuerkreise für die Gitter der Entladungsgefäße
nichtangegeben. 23 ist die Gleichstromdrossel; mit «24 ist die an das Drehstromnetz
i i angeschlossene Transformatorwicklung bezeichnet, mit io das. Gleichstromnetz.
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Hinsichtlich der Wirkungswelse der SChaZ tung gemäß Abb.2 ergeben
:sich gegenüber der Ausführungsform nach Abb. i keine grundsätzlichen Besonderheiten..
Es;wird zum Schwingungskreis parallel zum Zwisch:enphasentransformator bemerkt,
daß er die ordnungsmäßige üb.erführung des Stromes zwischen den beiden Teilumformungseinrichtungen
unabhängig von der Größe des Leistungsfaktors unterstützt. Die an den Elementen
:des Schwingungskreises auftretende Wechselspannung wird versuchen, sehr große Werte
anzunehmen, jedoch ist es unmöglich, daß der in dem Schwingungskreis fließende Strom
Werte annimmt, die größer sind als der halbe Belastungsstrom.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Abb. 3 der Zeichnung dargestellt,
bei dem der Gleichstromkreis io durch eine Drosselspule 52 kurzgeschlossen ist.
Außerdem sind die Schwingungszweige parallel zu,,den Zwischen-phasentran@sformatoren
34 bzw. 37 fortgelassen. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denen der Abb. 2.
Mit einer Anordnung gemäß Abb. 3 kann man durch Verändernder Phase der Gitterspannung
in bezug auf die Anodenspannung und insbesondere durch Eins"ellung .einer Phasenverschiebung
von 9o° zwischen -den beiden Spannungen die Blindleistung im Wechselstromnetz i
i regeln, wobei man je nach Wunscheine voreilende oder nacheilende Blindleistung
erzeugen kann. Man kann ;also die Anordnung gemäß der Abb. 3 als ruhende Blindleistungsmaschine
bezeichnen und genau wie mit rotiefenden Phasenschiebern die Blindleistungsverhältnisse
im Wechselstromnetz i i regeln.