DE701407C - s bei gittergesteuerten Gleichrichtern - Google Patents

Description

• Anordnung zur Herabsetzung des Blindstromverbrauchs bei gittergesteuerten Gleichrichtern Mit Hilfe von gittergesteuerten Gleichrichtern ist es bekanntlich möglich, die Spannung an den daran .angeschlossenen Gleichstromverbrauchern von dem Höchstwert bis auf Null herunterzuregeln. Die Verwendung gittergesteuerter Gleichrichter ist daher besonders zweckmäßig für den Betrieb von Gleichstrommotoren, insbesondere der Fahrmotoren von elektrischen Lokomotiven. Beim Bahnbetrieb kann man mit ihrer Hilfe folgende wichtigen Vorteile gleichzeitig erreichen: Die Benutzung einer beliebigen Frequenz, beispielsweise der allgemeinen Landesversorgungsfrequenz für den Bahnbetrieb unter Wegfall besonderer Kraftwerke bzw. besonderer Frequenzumformer, die Verwendung von Gleichstrom für die Fahrmotoren, ein geringes Transformatorgewicht wegen der Verwendung der Frequenz von 5o Hz gegenüber der bisher üblichen Frequenz von 1622/3 Hz und schließlich ein sehr geringes Gewicht der Steuereinrichtung für das Regeln der Spannung.
• Durch die Ausnutzung dieser Vorteile wird das Lokomotivgewicht um einen recht beträchtlichen Betrag niedriger als das Gewicht der bisher bekanntgewordenen Fahrzeuge, und vor allen Dingen hat die an erster Stelle erwähnte Möglichkeit der Benutzung einer beliebigen Frequenz elektrizitätswirtschaftlich eine besonders hohe Bedeutung. Der überwiegende Teil der für den Bahnbetrieb angeführten Vorteile gilt auch bei der Speisung anderer Verbraucher, insbesondere bei der Speisung anderer elektrischer Antriebe. In jedem Fall mußte jedoch bisher bei der Verwendung gittergesteuerter Gleichrichter zum Regeln der Spannung ein wesentlicher Nachteil in Kauf genommen werden. Dieser Nachteil liegt darin, daß bei herabgesetzter Gleichspannung das Wechselstromnetz bzw. die Fahrleitung mit Blindstrom belastet wird. Dieser Nachteil ist um so störender, als im allgemeinen, beispielsweise beim Anfahren von Lokomotiven, gerade bei herabgesetzter Spannung die - größten Belastungsströme auftreten. Die Beseitigung dieses Nachteils ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
• Bei der Steuerung von Gleichrichtern liegen die Verhältnisse bekanntlich so, daß bei gegebenem Strom auf der Gleichstromseite die dem Gleichrichter über den Transformator zugeführte Scheinleistung praktisch unverändert bleibt, unabhängig davon, wie hoch die Gleichspannung eingeregelt ist. Ist dagegen der Gleichrichter voll ausgesteuert, gibt er also die höchste dem betreffenden Strom entsprechende Leistung ab, so ist der Unterschied zwischen der Wirkleistung und der Scheinleistung auf der Wechselstromseite sehr gering und der Leistungsfaktor hoch. Ist dagegen die Gleichspannung und damit die entnommene Wirkleistung infolge von Teilaussteuerung des Gleichrichters niedrig, so tritt der übrigbleibende größere Rest der unverändert bleibenden Scheinleistung als reine Blindleistung in Erscheinung. Gleichrichter-Iokomotiven werden aus diesem Grunde mit erheblich größerem Blindstrom anfahren müssen als die bisher bekannten elektrischen Lokomotiven.
• Ein anderer Weg zur Spannungsregelung von Gleichrichtern als die Gittersteuerung ist die Verwendung mehrerer Anodensätze, die an verschiedene Transformatoranzapfungen angeschlossen sind. Derartige Anordnungen sind an sich bereits bekanntgeworden. Beiden bekannten Anordnungen sind die Anoden mit Schaltgittern ausgerüstet, denen zu gewünschten Zeiten ein Sperrpotential aufgedrückt wird, so daß der Stromdurchgang durch sie entsprechend verriegelt wird. Mit einer solchen Anordnung ist jedoch eine stetige Regelung der dem Gleichrichter entnommenen Spannung nicht möglich, da mit Hilfe der Schaltgitter die einzelnen Anodensätze lediglich nacheinander eingeschaltet werden können, wobei dann die Spannung um mindestens eine Transfor matorstufe springt. Um die Belastungsstöße auf das Netz bzw. die Fahrleitung herabzusetzen, wäre es dann erforderlich, eine sehr große Anzahl von Transformatoranzapfungen und Anoden zu verwenden, was schließlich zu einem wirtschaftlich nicht mehr vertretbaren Aufwand und einem erheblichen Platzbedarf führen würde.
• Gemäß der Erfindung wird nun die Anordnung bei Verwendung eines gittergesteuerten Gleichrichters mit nur einem Anodensatz so getroffen, daß der durch die Gittersteuerung beherrschte Spannungsregelbereich nur einen Teil des gesamten Spannungsregelbereichs umfaßt und daß der Gesamtregelbereich aus mehreren durch Umschalten des Anodensatzes auf verschiedene Transformatoranzapfungen erreichbaren Teilregelbereichen zusammengesetzt ist. Hierdurch werden alle die oben geschilderten Schwierigkeiten auf einfache Weise mit geringem Aufwand an Schaltmitteln und Platzbedarf überwunden. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine vollkommen stetige Spannungsregelung von Null bis zum Höchstwert, ohne daß dabei auf allzu geringe Aussteuerungswerte des Gleichrichters herabgegangen werden muß. Wenn man die Transformatorabstufung nicht allzu grob wählt, so arbeitet man mit der Gittersteuerung stets in einem Regelbereich, bei dem sich noch ein verhältnismäßig guter Leistungsfaktor auf der Wechselstromseite ergibt. Es muß zwar eine Umschalteinrichtung vorgesehen werden, um den Anodensatz von der einen Anzapfung auf ` die andere umschalten zu können, jedoch braucht diese Umschalteinrichtung nicht imstande zu sein, Leistungen zu schalten, da ja die Möglichkeit besteht, die Anoden während des Umschaltvorganges mit Hilfe der Steuergitter zu sperren.
• Im Mindestfall wird man mit zwei Transformatoranzapfungen auskommen. Die eine Anzapfung, die beispielsweise an einem Drittel der vollen Transformatorspannung liegt, kann dann zum Anfahren benutzt werden, die andere, die volle Spannung liefernde Anzapfung dagegen für den normalen Betrieb. Der Anfahrstrom und die Anfahrspannung sind durch die motorischen Verhältnisse des Antriebs bzw. der Lokomotive gegeben. Entnimmt man diese Größen beim Anfahren nur dem dritten Teil der Transformatorwindungen, so wird zwar der volle Strom mit der gewünschten Anfahrspannung in die Motoren hineinfließen, jedoch wird im Transformator nicht der volle Strom auf die Primärwicklung übersetzt, sondern nur ein Drittel davon. Das Anfahren wird also mit einem wesentlich kleineren Strom auf der Wechselstromseite vor sich gehen, als das der Fall wäre, wenn die entsprechende Spannungsherabsetzung nur mit Hilfe der Gittersteuerung erfolgen würde. Das Hochregeln der Spannung geht in jedem Fall so vor sich, daß die Aussteuerung der Anoden bei einer bestimmten Transformatorstufe allmählich erhöht wird, bis die volle Aussteuerung erreicht ist, worauf dann die Umschaltung der Anoden auf die nächsthöhere Anzapfung erfolgt und die Aussteuerung um ein entsprechendes Maß wieder herabgesetzt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Anordnung zur Herabsetzung des Blindstromverbrauchs bei gittergesteuerten Gleichrichtern mit einem Anodensatz, insbesondere bei solchen, die zur Speisung elektrischer Triebfahrzeuge dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Gittersteuerung beherrschte Spannungsregelbereich nur einen Teil des gesamten Spannungsregelbereiches umfaßt und daß der Gesamtregelbereich aus mehreren durch Umschalten des Anodensatzes auf verschiedene Transformatoranzapfungen erreichbaren Teilregelbereichen zusammengesetzt ist.