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Anordnung zur Gittersteuerung bei mit dampf- oder gasgefüllten Entlastungsstrecken
arbeitenden Umrichtern Umrichter dienen zur unmittelbaren Umformung von Wechselstrom
seiner Frequenz in Wechselstrom ariderer Frequenz. Am meisten kommen sie für die
Umformung von Mehrphas-enstrom von 5o Hz in Einphasienstro@m von 162/, Hz in Betracht.
Die vom Umrichter- gelieferte Spannungskurve kann in verschiedenartiger Weise bestimmt
sein. Eine besonders einfache Möglichkeit besteht darin, daß der Aufbau der erzeugten
Spannungskurve allein durch die Gittersteuerung sichergestellt wird, und - diese
Möglichkeit kommt insbesondere für elastische Frequenz-' umformungen in Betracht.
Es ist hierbei bekannt, dem Gitterkreis jeder Entladungsstrecke zwei Teilsteuer
spannungen zuzuführen, von denen die eine aus dem Primärnetz, die andere ,aus dein
Sekundärnetz abgeleitet ist. Dabei kommt es zwecks Erzielung einer möglichst guten
Spannungskurve, d. h. ;einer Kurve, die möglichst wenig von dem Sollwert abweicht,
auf die Erfassung der Augenblickswerte an. Infolgedessen werden bei der bekannten
Anordnung sinusfö.rmige Teilsteuerspannungen verwendet.
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Es ist nun weiter von der Gittersteuerung von dampf- oder gasgefüllten
Entladungsstrecken bekannt, daß die Zündkennlinie nicht unveränderlich ist, sondern
sich -im- Betriebe innerhalb gewisser Grenzen ändert. Zur Behebung dieser Schwierigkeit
ist bereits vargeschlagen worden, im, gewünschten Zündzeitpunkt die Gitterspannung
steil. von negativen zu positiven Werben ,ansteigen und dadurch den Bereich der
möglichen Zündspannunbswerbe praktisch zeitlos durchlaufen zu lassen. Besonders
vorteilhaft ist es, eine Steuerspannung spitzer Wellenform zu verwenden, - da diese
steil ansteigt, steil abfällt und nur wälirend weniger elektrischer Grade das Zünden
gestattet. Derartige Steuerspannungen kann man beispielsweise mittels gesättigter
Transformatorien erzeugen. Im Gegensatz zu Gleichrichtern und Wechselrichtern kann
man derartige, gesättigte Transfarmatoren bzw. derartige. Steuerspa.nnung:en spitzer
Wellenform nicht ohne weiteres bei Umrichtern anwenden. Verwendet man beispielsweise
für jede Teilsteuerspannung einen gesättigten Transformator, so liefert auch jeder
der beiden Transformatoren unabhängig vom anderen Transformator Steuerspannungen
spitzer Wellenform, die mit den gestellten Beti-iebsbedin:gungen nicht in übereinstimmung
zu bringen sind.
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Die Erfindung bezweckt einerseits, die Nachteile der Steuerung mit
sinusförmigen Teilsteuerspanntmjen zu vermeiden, andererseits
die
Vorteile der Steuerung mittels Stcac rspannung spitzer Wellenform nutzbar zti machen.
Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, da.ß die beiden, aus den primären und sekundären
Netzspannungen abgeleiteten Teilsteuerspannungen einem als stark gesättigten Transformator
ausgebildeten Gitt@ertransform.ator zugeführt werden.
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In Fig. i der Zeichnung ist ein Umrichter dargestellt, der einen an
das höherfrequenbe Primärnetz io angeschlossenen Haupttransformator 12 mit der Primärwicklung
13 und den beiden Sekundär«zcklungen 14 und 14' @enthält. Der Umrichter umfaßt ferner
die beiden Gruppen von gittergesteuerten Entladungsstrecken 15, 16 und 17, 18 mit
Dampf- oder Gasfüllung. Beide Gruppen von Entladungsstrecken sind in Kreuzschaltung
angeordnet und speisen ohne Zwischenschaltung eines Transformators das niederfrequente
Verbrauchernetz i i. Zur Begrenzung etwaiger innerer Kurzschlüsse sind zwei Wicklungen
i 9 und i g' vorgesehen, die derart miteinander verkettet sind, daß feine resultierende
Gleichstrommagnetisieru,ng entsteht. Für den Gitterkreis jeder Entladungsstrecke
ist je einer der -Gittertransformatoren 26 . . . 29 vorgesehen. Jeder dieser Gittertransformatoren
weist zwei Primärwicklungen auf, von denen die eine über eine passende Phaseneinstellvori-ichtung
30 an das Primärnetz, die andere über eine passende Phaseneinstellvorrichtung
32 und einen Anzapftransformator 33 an das Sekundärnetz i i angeschlossen ist, wobei
zw eckmäßigerweise Scheinividrerständle 31 bzw. 34 vorgesehen sind. Die Gittertransformatoren
sind stark gesättigt und liefern Steuerspannungen spitzer Wellenform. In de Gitterkreise
sind außerdem Vorspannungsquellen 36 und, Stro,mbegrenzu.ngswiderstände 25 @eingeschaltet.
Für den Fall, daß Energie von dein niederfrequenten Netz i i ,an das höherfrequente
Netz io geliefert wird und das Netz io keine taktgehende Wechselspannung aufweist,
sind Ko@mmutierungskondensatoren 35 und 35' erforderlich, die in ähnlicher Weise
wie beim Wechselrichter zwischen die Klemmen der Transformatorwicklungen 14 und
14' C c lesc 'haltet sind. Zwecks -einfacher Darstellung ist das Ausführungsbeispiel
auf die Umformung von Einphas,enstram in Einphasenstrom :abgestellt worden. Handelt
es sich um eine Umformung von Mehrphasenstr am in Einphasenstrom und wählt man dabei,
wie meist üblich ist, die Sechsphasenfschaltung, sa besteht jede Gefäßgruppe aus
sechs Entladungsstrecken und der Haupttransformator 12 aus einer dreiphasigen Primärwicklung
und zwei sekundären sechsphasigen Sternwickhiagen; im übrigen bleiben die Hauptstro:mkreise
ungeänd:ert, und hinsichtlich der Gitterkreise ist zu bemerken, dar nunmehr ncölf
Gittertraäsforinatoren an Sielle von vier erforderlich sind.
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Die Arbeitsweise des Umrichters o11 an I-hind der Fig. 2 der Zeichnung
erläutert werden., und zwar unter Annahme einer sechsphasigen Schaltung für jede
Gruppe von Entla dungsstrecken. Dargestellt sind zunächst die den sechs Entladungsstrecken
zugeordneten primären Phasenspannungen n1 ... cr;. Die geforderte sekundäre
Sollspannung sei e, bei einem beispielsweise angenommenen Frequenzverhäl.tnis 3:
i. Dann wird jedem Gittertransformator ein aus dem Sekundärnetz entnommener Strom
zugeführt, der beispielsweise gleiche Phasenlage wie ei hat. Außerdem erhält jeder
Gittertransformator einen aus dem Primärnetz entnommenen Strom, der beispielsweise
annähernd 18o' der zugehörigen. Phasenspannung nacheilt. Zur Zeit 10 heben sich
die von 1s und i,; hervorgerufenen Magnetisierun:gen in dem der Phasenspannung e
zugeordneten Gittertransformator auf, d.h. dieser Transformator ist gerade entsättigt
und liefert somit eine positive, .dem Gitterkreis zugeführte Spannungsspitzee";.
Entsprechend tritt zur Zeit t1 die positive Spannungsspitze e", auf. Die Phasenspannunge
es übernimmt im Zeitpunkt 1s erneut den Strom, da ,wiederum eine positive Spannungsspitze
er; auftritt. Zwischendurch treten auch noch negative Spannungsspitzen auf; diese
sind jedoch für die Steuerung der betreffenden Entladungsstrecke unbeachtlich und
daher in der Darstellung der Fig. 2 nicht enthalten. An Hand der Fig. 2 kann man
auch erkennen, daß reine Regelung der Energie durch Beeinflussung der dem niederfrequenten
Netz zugeordneten Teilstetuerspannung möglich ist. Hierfür ist u. a. auch der Anzapftransformator
33 in Fig. i der Zeichnung vorgesehen. Indem man Größe und Phase der niederfrequenten
Teilsteuerspannung res ändert, ändert man die Lage der die Zündspannungen bewirkenden
positiven Spannungsspitzen und damit den Leistungsfaktor im Sekundärnetz i i und
die Größe der gelieferten Energie.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich auf eine mehrphasige Umformung
bezieht, ist in Fig.3 veranschaulicht. Diese- Anordnung enthält einen dreiphasigen
Tranformator 42, 43, der an das eine Netz 4o angeschlossen ist und über die Entladungsgefäße
5o bis 67 und einen Sekundärtransformator 44, 45 das niedrigerfrequenteNetz 4i speist.
Den drei Phasen sind je entsprechende Gruppen von Entl.adun:gsgefären zugeordnet
und ebenso auch entsprechende -Drosseln 68. Die Gitterkreise der einzelnen Entladungsgefäße
werden wie bei der Anordnung gemäß Fig. i durch gesättigte Transformatoren 5o' bis
67' gespeist.
Die die Gitterspannung liefernde magnetische Feldstärke
des Gittertransformators erhält .je eine Komponente sowohl von .dem höherfrequenten
als auch von dem niederfrequenten Netz, und zwar durch besondere Wicklungen. Zur
Einstellung der richtigen Phasenlage sind beispielsweise Drehtransformatoren 46
und 48 vorgesehen. Dabei. ist der Drehtransformator 46 an das Netz 40 angeschlossen.
Drehtranstormator 48 wird von einem Hilfsnetz 47, das synchron zum Netz 41 arbeitet,
gespeist und speist selbst über einen regelbaren: Autotransformator 49 die Gittertransformatoren.
Es empfiehlt. sich, de negativen Impulse der Transformatoren kurzzuschließen., wofür
man vorzugsweise Trockengleichrichter 69 an .die Klemmen der Sekundärwicklungen
der verschiedenen Gittertransformatoren anschließen kann. Ferner enthält jeder Gitterkreis
einen Stramhegrenzungswiderstand 70 und eine negative Vorspannung 7 i.
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Hinsichtlich der Wirkungsweise ergibt sieh gegenüber Fig. i kein wesentlicher
Unterschied. Es ist nur zu beachten., daß entsprechend den drei Phasen A, B und
C die einzelnen Entladungsgefäße mit Phasienverschiebung zueinander gesteuert werden
müssen. So arbeitet die Transformatoxwicklung 43 in Verbindung mit den Gefäßen 50,
53, 56 und den Gefäßen 6 i, 64 und 67 auf die Phase A während der positiven Halbwelle
der niederfrequenten Spannung. Dabei wird die Spannung in, ähnlicher Weise wie in
Fig.2 aus den vom. diesen Entladungsgefäßen gelieferten Teilstücken aufgebaut. Entsprechendes
ergibt sich für die negative Halbwelle dieser Spannung und für die beiden anderen
Phasen.