-
Einrichtung zur Regelung eines an einen Wechselrichter angeschlossenen
Verbrauchers Zusatz zum Patent 721 135
Gegenstand des Hauptpatents
721 135 ist eine Anordnung zur Stabilisierung eines Wechselrichters, der betriebsmäßig
dauernd ohne takthaltende oTJaschine an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist,
wobei eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und: einer Induktiv ität mit
gesättigtem Eisenkern verwendet wird. Die Erfindung des Hauptpatents besteht darin,
daß die resultierende Kapazität und die gesättigte Induktiv ität bei gegebener Frequenz
und Spannung der Wechselstromseite des Wechselrichters derart bemessen sind, daß
die Strornkennlinie der Kapazität die Stromkennlinie der Induktivität in einem Punkt
schneidet, der wesentlich oberhalb des Knickpunktes der Kennlinie der Induktiv ität
liegt, wobei dieser Schnittpunkt dem Leerlaufbetriebspunkt des Wechselrichters entspricht.
In dem Hauptpatent ist ausgeführt, daß eine solche Wechselrichteranordnung mit Vorteil
zur Regelung eines wechselstromseitig an den Wechselrichter angeschlossenen Verbrauchers,
beispielsweise eines von dem Wechselrichter gespeisten Elektromotors, verwendet
werden kann.. Es wird dabei in dem Hauptpatent zwischen zwei Betriebsarten unterschieden:
Bei der einen Betriebsart wird die Steuerfrequenz. des Wechselrichters zu Regelzwecken
willkürlich geändert. Der Wechselrichter wird also im Gitterkreis von einer Spannungsquelle
aus gespeist, deren Frequenz unabhängig von dem
Wecliselstroninetz
des Wccliselricliter; willkürlich geändert «-erden kann. Die andere Betriebsart
bestellt darin, daß die Steuerspannung für den Wechselrichter dein Wechselstroinnetz
entnommen wird, welches von dein Wechselrichter selbst gespeist wird. In diesem
Falle ist die Frequenz des Wechselrichters nicht mehr %villlcürlich wählbar. Zum
Zwecke vier iZe"eltuig wird der Phasenwinkel -zwischen (c r Anodctispannung und
der Gitterspannung der zuni Wechselrichter ges licirigen Entladungsstrecke eingestellt
bz«-. geändert. Auch diese Art der Regelring kann verwendet werden, wenn an den
Wechselrichter ein Elektromotor, beispielsweise ein Drelistroininotor, angeschlossen
ist, dessen Drehzahl geregelt «'erden soll.
-
Für beide Arten der Regelung wird ini Hauptpatent vorgeschlagen, während
der Regelung die kapazitive Blindleistung zu ändern. Bei dein frequenzgeregelten
Wechselrichter wird beispielsweise finit zunehmender Frequenz die kapazitive Blindleistung
herabgesetzt, während bei durch Phasenänderung geregelten Wechselrichtern die kapazitive
Blindleistun; finit zunehmender Phasenvoreilung herabgesetzt werden soll. Bei dein
phasengesteuerten Wechselrichter kann auch die Frequenz durch Veränderung der Blindleistung
geregelt «-eiden. In jedem Falle handelt es sich also bei diesem Teil der Erfindung
des Hauptpatent: dartini, daß die kapazitive Blindleistung der Wechselrirhteranordnting,
d. 1i- die Blincileisttin.-, «-elche von den an Jen Wecliselri,hterwechselstromseitig
angeschhoss:enen Kondensatoren geliefert wird, während des Rc.-c,1vorgan-es "eqnclert
--erdet: soll.
-
Die Erfinching betrifft eine Verbesserung und weitere "@u;ge:staltung
dieses Teiles Ier Erfinden.- des Hauptpatents und bestellt darin, da(.# ' ' die
Iioli#len@atoren des Wechselricliters cyclisch nacheinander um je eine Stufe fortgeschaltet
werden. Das Wesen der Erfinclulig bestellt darin, daß bei der stufenweise erfolgenden
Umschaltung der Kon-(lensatoren nicht sämtliche Kondensatoren gleichiniihig symmetrisch
umgeschaltet werden. sondern symmetrisch unsymmetrisch geschaltet wird, indeii die
Kondensatoren nicht gleichzeitig, sondern nacheinander von Stille zti Stufe. fortgescha
ltet werden. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die bei dieser Art der
Umschaltung vorübergehend auftretende Unsymnierrie der Iiapazii<itsleisttiiien
für den Betrieb nicht störend ist. Die für die Konnnutieruii", n.Dtwendige kapazitive
Kopplung der Schaltstellen, insbesondere der Anoden bei Gasetitladtingsstrolnrichtern,
wird in keinein Augenblick völlig aufgehoben, so daß (Ire k@mscli;atung firn Betrieb
erfolgen kann, ohne da1.1 die Kominutierung gestört [ wird. Der atl den @V echselrichter
ange-;chlo;;une Verbraucher, beispielsweise ein liurzscliltil:iaiilcermotor, 1-13t
sich finit diesem 'erfahren feinstufig regeln, ohne dal:l eine _L'etriebsunterbrechting
ztt befürchten ist.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführung#-beispiel der Erfindung dargestellt.
Ein Kurzsclilutianl:erinotor i wird über einen @%-uciiselrichter = aus einem Gleichstroninelz
; gespeist. Der Wechselrichter 2 arbeitet finit gitterbesteuerten gas- oder dampfgefüllten
Entladuligs;trecl:cn, beispielsweise finit einuni sechsanocligen Entladungsgefäß
mit flüssiger ()uecksilberkathode. Nach dem Vorschlage des Hat:ptpateilts liegt
alt( vier Wcchselstr<»n-Seite des \%@echselrichters die ParalleIschaltung aas
einer liocai-esättigtr.n Eisenkerndrosselspule und einem Kondensat-)r, dereil rtistiltierende
Blindstronispannuiig#l:ennliniu einen mit «-achsender Spannung abnehmenden, voreilenden
Blindstrom ergibt. Die I?isenlzerndrosselsptile ist in vorliegendem Falle in den
Drelistrommotor i hineingenoinmen, dessen Eisenwege der Erfindung des 1-Iauptpatents
entsprechend gesättigt sind. Die kapazitive Blindleistung wird von Kondensatoren
geduckt. die an die Anoden des Wechselrichters z angeschlossen sind. Diese Kondensatoren
sind aufgeteilt in feste Kondensatoren ,l und ZiLisatzkondensatoren ;, welche all
verschiedene Polcgonspamitingen des -#;pannungss\-;tenis des Wechselrichtel-s angeschlossen
werden können. Darch Uni-;chalteinrichtungen 6 können die einzelnen "I'eilkondensarorei.
nacheinander mit verschiedenen Zuleitungen zu den sechs =? noelen cle@ ech;elrichtergetäl@e@-
-2 verbanden werden. Eründtlng;gem<iß sind die clci Isc-@nden@atoren _# zugeordneten
Umschalter 6 steticiungste,2liniscli derart miteinander,-erbun@le@i. ciaß die einzelnen
Koridensa,or,#n nicht gleichzeitig, sondern cyclisch nacheinander voll Stufe zu
Stufe foi-tgescllaltet werclerl. \Iall kann daut @G'alzcisclialter verwenden, wie
sie für ähnliche Zweck beispielsweise in Fahrschaltern elelctrisclier 7'riebfalirzeu=e
entwickelt wordull silicl. Die konstruktit-e bildung dieses Schalters ist für die
Erlindunl; an sich belanglos. Es kommt nur (laratif all, dal) die einzelnen Unischalter
6 die ihnen zugeordneten Kondensatoren evclisch n@cheinander all die einzelnen Anoden
des @\'ech@elrichters anschließen und dadurch all verscllieilene Spannungen legen
tind daß außer- , dein nicht #aiitliche Kondünsatoren -leichzeitig umgeschaltet
werden, sondern daLl sie nacbeinandergeselialtet «erden. Der Schaltvorgan- kann
dabei in an sich bekalmter U-eise jedesmal einem und denis,-llbcii Lei- i stinigsschalter
zugewie;; n werc'en, t@-ührel:@l die Kontakte der Schaltwalze (Aer eine;
anderen
`V ahlschaltgerätes strorn- bzw. spannungslos umschalten.
-
Wenn man annimmt, daß die Kondensatoren zunächst wie die Kondensatoren
.I in der Zeichnung zwischen benachbarten Punkten des Spannungspolygons liegen und
die Phasen des Wechselrichters mit I bis VI bezeichnet werden, so besteht die stufenweise
Umschaltung jedes einzelnen dieser Kondensatoren darin, daß ein Kondensator, der
zwischen den Phasen I und II liegt, in der ersten Stufe zwischen die Phasen I und
III, in der folgenden Stufe zwischen die Phasen I und IV usw. gelegt wirb. Der zwischen
den Phasen II und III liegende Kondensator wird in entsprechender Weise erst auf
die Phasen 1I bis IV und dann auf die Phasen II bis V geschaltet. Das Wesen der
Erfindung besteht null darin, daß dieses Fortschalten von Stufe zu Stufe nicht bei
allen Kondensatoren gleichzeitig geschieht, sondern daß beispielsw eise zuerst der
zwischen den Phasen I und I1 liegende Kondensator auf die Phasen I bis III umgeschaltet
wird und daß nach diesem Schaltvorgang der ?wischen den Phasen 1I und III liegende
Kondensator auf die Phasen 1I bis IV urigeschaltet wird. Wenn diese erste Schaltstufe
für sämtliche Kondensatoren des Polygons durchgeführt ist, so wird wieder für den
ersten Kondensator, der jetzt zwischen den Phasen I und III liegt, auf die nächstfolgende
Stufe, d. 1l. auf die Phasen I bis IV, umgeschaltet. Dann wird der zwischen den
Phasen II his IV liegende Kondensator auf II bis V umgeschaltet, und mit den anderen
Kondensatoren geschieht entsprechend das gleiche. Auf diese Weise wird die all den
Einzelkondensator en liegende Spannung allmählich erhöht und bei gleicher Kapazität
der einzelnen Kondensatoren ihre Blindleistung geändert. Zur Vermeidung voll Elltladestrornstölien
der umzuschaltenden Kondensatoren können in bekannter Weise Überschaltwiderstände
oder Über schaltdrosselspulen verwendet werden, die nach dem Umschalten des betreffenden
Kondensators an die neue Spannungsstufe wieder kurzgeschlossen werden können.
-
Es sei noch erwähnt, daß die Umschalteinrichtung, welche die Unischalter
6 der Kondensatoren 5 steuert, mit der Steuerungseinrichtung mechanisch gekuppelt
werden kann, welche den Phasenwinkel zwischen Anodenspannttng und Gitterspannung
des Wechselrichters bestimmt. Man erhält durch sinngemäße Vereinigung einer Stufenregelung
der Kondensatoren mit der Gitterregelung eine beliebig westgellende Feinregelung,
z. B. der Frequenz oder der Kondensatorspannung, bzw. man kann die Zuordnung von
Frequenz, Spannung und Drosselbiindstroni in «-enten Grenzers beliebig, z. P>. zur
besten Ausnutzung von _N@Iotoren, Kondensatoren usw., wählen.