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Stromrichter Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilstromrichter,
bei dem in bekannter Weise den Ventilstrecken ein nach Maßgabe der Frequenz der
Wechselspannung synchron umlaufender Unterbrecher vorgeschaltet ist. Bei diesem
Stromrichter wird die eigentliche Umformung des Stromes durch den Unterbrecher vorgenommen,
während die Ventile die Aufgabe haben, den Strom in der abzuschaltenden Phase längere
Zeit auf einem so niedrigen Betrag zu halten, daß ein funkenfreies Abschalten auch
dann erzielt werden kann, wenn der Abschaltzeitpunkt nicht ganz genau festgelegt
ist. Beim Einschalten der Folgephase (ablösende Phase) kann jedoch an dem Unterbrecher
eine Funkenbildung auftreten, insbesondere dann, wenn die vor der Kontaktberührung
zwischen den Kontakten herrschende Spannungsdifferenz verhältnismäßig groß ist.
Das ist z. B. dann der Fall, wenn durch Verschiebung der Synchronlage der Schaltbewegung
der Aussteuerungsgrad des Stromrichters herabgesetzt ist. Dann erfolgt nämlich die
Zuschaltung nicht mehr im Zeitpunkt der Spannungsgleichheit, in dem eine Spannungsdifferenz
zwischen den zu schließenden Kontakters noch nicht vorhanden ist, sondern in einem
Zeitpunkt, in dem die
Spannungen der abzulösenden Phase und der
ablösenden Phase bereits um einen gewissen Betrag voneinander verschieden sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Ventilstromrichtern
der genannten Art die Funkenbildung an den Kontakten beim Zuschalten der Folgephase
zu vermeiden. Dabei benutzt die- Erfindung Drosselspulen, die in an sich bekannter
Weise in die Ventilstro:nzweig, geschaltet sind. Gemäß der Erfindung werden zur
Erreichung funkenlosen Schließens der Unterbrecherkontakte diese Drosselspulen so
bemessen, daß sie bei normalen Belastungsströmen gesättigt sind und sich erst bei
Unterschreitung eines sehr kleinen Strotn,°s sprunghaft entsättigen. Solche Drosselspulen,
sogenannte Schaltdrosselspulen, sind bereits als Strombegrenzungseinrichtungen für
Schaltstromrichter vorgeschlagen worden. Ihre Wirkung beruht darauf, daß sie beim
normalen Betriebsstrom gesättigt sind und nur einen geringen Spannungsabfall verursachen,
daß aber beim Stromnulldurchgang, wenn sie nicht gesättigt sind, eine hohe Spannung
an ihnen auftritt, die so gerichtet ist, daß sie eine schnelle Änderung des Stromes
nicht zuläßt. Diese Kommutierungsspannung ist aber nur verhältnismäßig kurze Zeit
vorhanden, und es ist infolgedessen erforderlich, daß die abzulösende Phase innerhalb
dieses kurzen Zeitraumes abgeschaltet wird. Bei Schaltstromrichtern, die ausschließlich
mit Schaltdrosselspulen als Strombegrenzungseinrichtungen arbeiten, muß man infolgedessen
im allgemeinen bei Belastungsänderungen auch den Abschaltzeitpunkt regeln, und zwar
so, daß bei kleiner Belastung die Abschaltung früher erfolgt als bei großer Belastung.
Dieser achteil tritt bei dem Schaltstromrichter mit Ventilen als Strombegrenzungseinrichtungen
nicht auf. Den Ventilen gegenüber haben jedoch dia Schaltdrosselspulen den Vorteil,
daß sie auch die Spannung beim Zuschalten der Folgephase (ablösende Phase) herabs@°tzen,
da sich im Augenblick des Einschalten- bei geringen Strömen eine hohe Spannung an
sie legt, die erst beim weiteren Anwachsen des Stromes wieder auf einen sehr geringen
Wert zusammenbricht.
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Die Anordnung nach der Erfindung vereinigt nun die Vorteile beider
Stromrichterarten, ohne jedoch deren Nachteile aufzuweis,en. Beim Zuschalten sorgt
die Drosselspule für eine Herabsetzung der Kontaktspannung, und zwar auch bei Teilaussteuerung,
während heim Abschalten die Ventilstrecke das Auftreten eines Rückwärtsstromes verhindert,
so daß es auf eine ganz genaue Innehaltung des Abschaltzeitpunktes nicht ankommt.
Es ergibt sich dabei weiter noch der Vorteil, daß die Ventilstrecken nur dann in
der Sperrichtung beansprucht «-erden, wenn bei starken Belastungsänderungen die
von den Drosselspulen gelieferte Kommutierungsspannung nicht ausreicht bzw. nicht
die richtige zeitliche Lage besitzt. Die erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet
auch bei Kurzschlüssen funkenfreien Lauf, da man die LTberlappung ohne Schwierigkeiten
genügend lang machen kann. Bei besonders hohen Spannungen kann man auch durch Anordnung
von Kondensatoren oder Widerständen, die über Vorkontakte den Kommutierungsstrom
für die Drosselspulen liefern, ein funkenfreies Einschalten sicherstellen.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stromrichteranordnung
ist in Fig. i der Zeichnung dargestellt. Der Unterbrecher ist hier nach Art eines
umlaufenden Kommutators ausgebildet, doch kann hierfür auch jede andere Schalterkonstruktion,
beispielsweise eine durch Nockenwellen angetriebene Schalteinrichtung, Anwendung
finden. Die einzelnen Sekundärphasen des Transformators 7 sind an die Bürsten i
bis 6 des Unterbrechers bzw. Verteilers 8 angeschlossen, die einen Winkel von
360 elektrischen Graden bedecken. Auf den übrigen 36o elektrischen Graden
des Umfanges sind die Bürsten i' bis 6' untergebracht. Diese Bürstengruppe steht
mit dem einen Pol des Gleichstromkreises, beispielsweise mit dem Pluspol in Verbindung,
und zwar abwechselnd über zwei verschiedene Stromwege. In jedem dieser beiden Stromwege
liegt eine Reihenschaltung aus einer Schaltdrosselspule 14 bzw. 15 und einer
Ventilstrecke 1d bzw. i7. Der eigentliche Kommutatorkörper trägt an seinem Umfang
zwei Gruppen von je zwei Kontaktstücken io und ii bzw. 12 und i3, die sinngemäß
untereinander verbunden sind. Beim Umlauf des Kommutators, der von dem Synchronmotor
18 angetrieben wird, werden infolgedessen die einzelnen Phasen in zyklischer Reihenfolge
abwechselnd über den Stromweg mit der Schaltdrosselspule 14 und dem Ventil 16 oder
den Stromweg mit der Schaltdrosselspule 1 5
und dem Ventil 17 mit dem
einen Pol des Gleichstromkreises in Verbindung gebracht. Die Synchronlage der Schaltbewegung
und damit der Aussteuerungsgrad des Stromrichters bzw. die Größe der gleichgerichteten
Spannung läßt sich mit Hilfeeines Schneckengetriebes 9 verstellen, welches die Bürsten
verdreht. Ebensogut könnte man auch die Synchronlage des umlaufenden Teiles verändern,
beispielsweise mittels einer zweiachsigen Erregung des Synchronmotors 18.
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Es wurde schon erwähnt, daß man gegebenenfalls die Zuschaltung der
ablösenden Phase zunächst über einen Widerstand oder einen
Kondensator
vornehmen kann. Fig.2 zeigt, wie in diesem Fall die Kontaktsegmentanordnung an dem
Kommutatorumfang ausgestaltet werden kann. Das in der Schaltbewegung voraneilende
Kontaktstück ist hier in zwei Kontaktstücke 20 und 21 -aufgelöst, die miteinander
über den Widerstand 22 verbunden sind. Die Bürste der ablösenden Phase wird also
jeweils erst auf den Vorkontakt 21 auf--laufen, so daß jedesmal kurzzeitig der Widerstand
22 in den Stromkreis eingeschaltet wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die in dem Ausführungsbeispiel verwendete
Stromrichterschaltung beschränkt, sondern kann bei allen Stromrichteranordnungen
Verwendung finden, bei denen Ventilstrecken mit einem vorgeschalteten Verteiler
zusammenarbeiten.