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Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung in einer n-phasigen 'Gleichrichterschaltung
Gleichrichterschaltungen haben . im- allgemeinen grundsätzlich den in Fig. r gezeigten
Aufbau. Die vom Netz N gelieferte Spannung wird über einen Gleichrichter Gl über
Siebmittel S dem Verbraucher R zugeführt. Infolge des inneren Widerstandes der Gleichrichter--und
Siebanordnung -ist die an dem Verbraucher auftretende Gleichspannung Ugl von dem-
Verbraucherstrom abhängig. Diese: Belastungsabhäng@gkeit ist für die meisten Anwendungszwecke
unerwünscht, und es sind daher-schon eine Reihe von Schaltungen bekanntgeworden,
die die Änderung-der Gleichspannung in Abhängigkeit von der Belastung ausgleichen
sollen. Die gebräuchlichste Schal= tüng besteht darin, daß ein Teil der Ausgangs=
spannung den Steuergittern der Gleichrichter als Regelimpuls derart zugeführt wird,
daß die Spannungsschwankungen am Verbraucher verkleinert werden. Diese Regulierung
hat den Nachteil; daß sie je nach der geforderten Regelgenauigkeit eine ziemlich
große Regelzeit benötigt. Außerdem ist ein beträchtlicher zusätzlicher Aufwand an
Schaltmitteln erforderlich, was im übrigen bei allen bisher bekannten Regelschaltungen
der Fall ist.
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Die Erfindung -beseitigt - diese Nachteile durch Mittel, welche die
überlappungsdauer der Halbwellen des Gleichrichterstromes und damit dessen resultierende
Größe im Sinne des Ausgleichs von durch Belastungsschwanklingen hervorgerufenen
Spannungsänderungen beeinflussen. Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß
eine im Aüsgängskreis des Gleichrichters liegende.. und gegehenenfalls mit
anderen Elementn kombinierte Induktivtät durch geeignete Ausbildung undioder Bemessung
von.den Schwanklingen des Belastungsstromes derart abhängig gemacht - ist, daß sich
die ÜberJappungsdauer
der Gleichstrflnzhalbwellen so ändert, daß
die dedurch herbeigeführte Anderüng der Größe des 'Gleichstromes die be-
lastungsabhängigen
Spannungsschwankungen" ausgleicht. Die gewünschte Belastungsabh,ax1 gigkeit der
Indüktivität kann beispielswerte durch geeignete Auswahl der Gleichstronx. und/oder
Wechselstrom-Amperewindung'szahlen herbeigeführt werden. -Auch die Anwendung von
Siebdrosseln mit kleinem Luftspalt führt zum Ziel. , Zur Ko:nstanthaltung der VerbraucheTspan--
nung ist bereits bekannt, - zwei drei- oder sechsphasige Gleichrichteranordnungen
über eine belastungsabhängig gesteuerte Induktivtat zusammenzuschalten. Dabei wird
die Induktivität so gesteuert, daß der Betrieb von einem dreiphasigen in einen sechsphasigen
bzw. von einem sechsphasigen in einen zwölfphasigen übergeht. Durch den Übergang
von einem n-phasigen Betrieb in einen Betrieb mit doppelter Phasenzahl kann die
Größe des resultierenden Gleichstromes erhöht werden.-Diese-Schaltung hat den Nachteil,
daß sie, da zwei Gleichrichtersysteme gleicher Phasenzahl Voraussetzung sind; einen
wesentlich höheren. Auf.. wand bedingt als die Schaltung gemäß der E_ rfindung.
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An Hand der -Fig. 2 bis 4 soll der Erfindungsgedanke näher erläutert
werden.
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Ein gittergesteuerter Gleichrichter.kann je nach seiner. Arbeitsgebiet
eine Gleichspannung abgeben, die durch die Kurve A bzw. B der Fig. 2 därgzstellt
ist: Die Kurven zeigen die Abhängigkeit der Gleichspannung Ugl von dem. Zündwinkel
a de Gleichrichterröhren Die Kurve A gilt für den überlappten und die Kurve B für
den unüberläppten Betrieb: Beim Zündwinkel Null sind beide Spannurgen gleich, während
-für größere Zündwinkel die resultierende Gleichspannung für den überlappten Betrieb
kleide" - ist. Dieser Zusammenhang ist aus den Kurvendarstellungen Fig.- 3 a, 3
b und 3c zu ersehen: Fig. 3 a zeigt die beiden Halbwellen der Gleichrichterspannung
U in Abhängigkeit von der Zeit t. Die zur Anwendung kommende Zündverzögerung a.
#-x bewirkt, daß die Spannung nicht sofort zu Beginn der Halbwelle; sondern erst
später einsetzt: Dies hat zur Folge, daß die- beiden Halbwellen sich: mit einem
gewissen Abstand (lückenhaft) aneinanderreihen. Ein derartiger Betrieb ist beispielsweise
bei rein Ohmscher Belastung des Gleichrichters vorhanden. Der zugehörige Mittelwert
der Gleichspannung Ugll ergibt sich aus der Größe der schraffierten Flächen.
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In Fig. 3 b sind die Spannungskurven für den sogenannten überlappten
Betrieb dargestellt. Die Überläppung kann durch die induktive Belastung des -Gleichrichters,
bei- J spielsweise durch die nachgeschaltete Siebdrossel, herbeigeführt werden.
Die unter der Zeitlinie liegende Fläche 0 F verkleinert den :`Qleichspännungsmittelweit
gegenüber dem urüberlappten Betrieb auf den Betrag Ugl, ' ;emälf der @Er'findung
wird nun die Zeitdau r der tberlappung beeinfiußt. Hält man beispielsweise die Üb@erlappüng
nicht bis zum erneuten Zünden aufrecht, wie dies in Fig. 3 c dargesteIlt ist, so
erhält man unterhalb der Zeitlinie ein kleineres Flächenstück Ö F und damit
gegenüber dem durch Fig. 3 b veranschaulichten Betrieb einen höheren Gleichspännungsnlittelwert.
Dieser ist U913 - U912 ,+, A Ugl.
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Im Höchstfalle kann die Vergrößerung für den Gleichstrommittelwert
gleich der: Strecke D-E in Fig. 2 werden: Ändert man daher gemäß der Erfindung die
Zeitdauer der überläppung in Abhängigkeit von den Belastungsschwankungen, so besteht
die Möglichkeit; einen inneren Spannungsabfall von der Größe D-E auszugleichen:
Da die Überlappung durch die im Gleichrichterkreis -liegenden Induktivitäten; also.
in erster Linie durch die Siebdrossel bedingt wird, wird deren Induktivität gemäß
eines besonderen Ausführungsbeispiels der Erfindung in der Art belastungsabhängig
gemacht, daß der gewünschte Ausgleich der Gleichrichterspannung herbeigeführt wird.
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Wie schon erwähnt, kann die gewünschte Belastungsabhängigkeit der
Induktivität durch eine Drosselspule rilit kleinem. Luftspalt oder durch geeignete
Wahl der Axnperewindungszählen erzielt werden. Fig. 4 veranschaulicht die Abhängigkeit
der Induktivität L von der Amperewindungszahl AW=. Die Kurven gelten für verschiedene
Werte der überlagerten Wechselstromamperewindungszahl AW-. Die Kurven lassen erkennen,
daß die- Möglichkeit besteht; die Induktivität in sehr weiteh Grenzen belastungsabhängig
zu machen und damit die gewünschte Regelung herbeizuführen. Der durch die Erfindung
herbeigeführte Vorteil ist insofern besonders bedeutungsvoll, als keine zusätzlichen
Schaltmittel, sondern lediglich eine geeignete Ausbildung vorhandener Schaltmittel
erforderlich sind. ` in. Fig. 5 ist :ein Ausführungsbeispiel dargestellt, aus dem
die Einschaltung der die -Überlappungsdauer -beeinflussenden Induktivität ersichtlich
ist. An die Gleichrichter-Schaltung GL wird die gleichzurichtende Netz-Spannung
N.angeschlos sen. In Reihe mit dem Verbraucherwiderstand R, an dem die Gleich-Spannung
Ugl auftritt, liegt die Induktivität L;
während der Beruhigungskondensator
G zum Verbraucherwiderstand R parallel geschaltet
ist. Die Induktivität
L ist mit verschiedenen Anzapfungen versehen, um ihren wirksamen Wert gegebenenfalls
ändern zu können. Parallel zur Induktivität ist eine Impedanz I vorgesehen, die
aus Kapazitäten, Ohm schen Widerständen oder Induktivitäten bestehen kann.
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Die Amperewindüngszahl und/oder - der Luftspalt der Indüktivität L
sind so gewählt, däß bei Änderungen des durch die Induktivität hindurchfließenden
Belastungsausglei.chstromes derartige Induktivitätsänderüngen auftreten, dä.ß die
Ü berlappungsdauer der Gleichstro#mhalbwellen sich in dem gewünschten Sinne ändert,
d. h. die durch die Änderung der Überlappungsdauer herbeigeführte Änderung der Größe
des Gleichstro mes gleicht die belastungsabhängigen Spannungsschwan-` kungen aus.
In welchem Maße durch Ändern des Gleichstromes und damit durch Ändern der Amperewindungszahl
die. Induktivität L beeinflüßt wird, ist aus Fig. q: ersichtlich. Den Einfluß der
Induktivität L äuf -die Überläppungsdauer und damit auf die Größe des Gleichstromes
zeigen die Fig. 3 a bis 3 c und die zugehörige Beschreibung.