DE860513C

DE860513C - Controllable device for converting, in particular regulating alternating current

Info

Publication number: DE860513C
Application number: DES22960A
Authority: DE
Inventors: Georg Dr-Ing Sichling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-04-29
Filing date: 1951-04-29
Publication date: 1952-12-22

Description

Steuerbare Einrichtung zur Umformung, insbesondere Regelung von Wechselstrom-Die Erfindung ,betrifft eine Einrichtung, die se= wohl zur Umformung, insbesondere Regelung von Wechselstrom als auch zur Regelung und Steuerung von elektrischen Maschinen geeignet ist. Mit der neuen Einrichtung läßt .sich, ähnlich wie mit einem steuenbaren elektrischen Ventil, z. B. mit einem gittergesteuerten !gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäß, arbeiten. Es ist z. B. möglich, mit ihr einen Wechselstrom gleichzurichten und dabei gleichzeitig ,die Höhe der erzielten Gleichspannung bzw.,des Stromes verlustlos zu regeln, ferner einen Wechselstrom hinsichtlich seiner Höhe oder Frequenz zu ändern. Es: ist ferner möglich, die Einrichtung nach der Erfindung, ähnlich wie gittergesteuerte Entladungsgefäße, zur Verstärkung zu benutzen.Controllable device for reshaping, especially regulation of alternating current dies Invention, relates to a device that is probably used for reshaping, in particular regulation of alternating current as well as for regulating and controlling electrical machines suitable is. With the new device, you can, similar to a controllable electric valve, e.g. B. with a grid-controlled! Gas or steam-filled Discharge vessel, work. It is Z. B. possible to rectify an alternating current with her and at the same time, the level of the DC voltage achieved or the current without loss to regulate, also to change an alternating current with regard to its level or frequency. It: is also possible the device according to the invention, similar to grid-controlled Discharge vessels, to be used for reinforcement.

Erfindungsgemäß enthält die steuerbare Einrichtung zur Umformung, insbesondere Regelung von Wechselstrom ein nicht steuerbares elektrisches Ventil, beispielsweise einem Trockengleichrichter, das mit einem .in ,der Sperrphase des Ventils selbsttätig öffnenden Sohaltkiontakteines Relais. in Reihe liegt, dessen Schließen zu einem wählbaren Zeitpunkt während der Durchlaßphase des Ventils (Anschnittregelurig) in Abhängigkeit von einer Steuergröße erfolgt.According to the invention, the controllable device for forming, in particular regulation of alternating current a non-controllable electric valve, For example, a dry rectifier, which with a .in, the blocking phase of the Valve automatically opening sohaltkiontakta relay. is in series, whose Closing at a selectable time during the valve's open phase (regular gate) takes place as a function of a control variable.

-Der Hauptvorzug der neuen Einrichtung ist vor allem darin zu sehen"daß sie eine wesentlich größere Lebensdauer hat als die bekannten steuerbaren Einrichtungen zur Umformung von Wechselstrom. Verwendet man als elektrisches Ventil einen Trockengleichrichter, so ist die Lebensdauer der neuen Einrichtung praktisch uribegrenzt, zumal sich der Schaltkontakt auch nicht abnutzt, weil er nie unter Belastung geschaltet wird. Im Gegensatz zu sogenannten hontalktumformern, bei denen das Öffnen der Kontakte in, einem sehr knapp bemessenen Zeitraum, nämlich dem Nulldurchgang eines Wechselstromes erfolgen muß, steht bei der neuen Einrichtung für das Öffnen des Kontaktes theoretisch .die Dauer einer ganzen Halbperiode des umzuformenden Wechselstromes zur Verfügung, nämlich die Zeit, in der das elektrische Ventil sperrt. Praktisch wird man jedoch möglichst im ersten. Teil der Halbperiode einschalten, da der Rückstrom 'besonders bei größeren Anlagen -doch erheblich groß werden kann.-The main advantage of the new facility is to be seen in the "that she a much bigger one Has lifespan than the known controllable Devices for converting alternating current. Used as an electric valve a dry rectifier, the life of the new facility is practical uri-limited, especially since the switching contact does not wear out because it is never under Load is switched. In contrast to so-called hot converters, where the opening of the contacts in a very short period of time, namely the zero crossing an alternating current has to take place, stands in the new device for opening of contact theoretically. the duration of a full half-cycle of the to be transformed Alternating current available, namely the time in which the electric valve blocks. However, one becomes practical as far as possible in the first one. Switch on part of the half-period, because the reverse current can be considerably large, especially in larger systems.

Die an sich bekannte, beider neuen Einrichtung zur Regelung benutzte Anscchn:ittsteuerung arbeitet in der Weise, daß das Schließen des Kontaktes zu einem wählbaren Zeitpunkt der durchgelassenen Halbwelle des Wechselstromes erfolgt. Um zu verhindern, @daß Bim Einschaltmoment eine Schädigung ,des Schaltkontaktes auftreten kann, da die Einschaltung ja unter Last erfolgt, kann bei der neuen Einrichtung eine Schaltdrossel oder eine andere Drossel vorgesehen werden, die auf Grund ihrer Induktivität eine Feinwanderung vermeidet.The well-known, both new device used for regulation Anscchn: itt control works in such a way that the closing of the contact to one selectable time of the let through half-wave of the alternating current takes place. Around to prevent @ that the switching contact is damaged at the moment of switch-on can, since it is switched on under load, can with the new facility a switching throttle or another throttle can be provided due to their Inductance avoids fine migration.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und ihrer - Wirkungsweise sei auf die in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele verwiesen. Es zeigt Fig. i ein Schaltbild, aus lern der grundsätzliche Aufbau hervorgeht, Fig.2 eine graphische Darstellung des Stromverlaufes, F ig. 3 -eine Schaltung mit einer Schaltdrossel zur Steuerung des Schaltkontaktes, Fig. q. und 5 die Anwentdung der Erfindung in verschiedenen Gleichrichtersohaltungen, Fig. 6 ein Schaltbild zur Regelung eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung.To further explain the invention and its - mode of operation reference is made to the exemplary embodiments illustrated in the figures of the drawing. It shows Fig. I a circuit diagram, from learning the basic structure emerges, Fig.2 a graphical representation of the current curve, Fig. 3 -a circuit with a Switching throttle for controlling the switching contact, Fig. Q. and 5 the application of the Invention in different rectifier settings, FIG. 6 is a circuit diagram for regulation an alternating current or an alternating voltage.

In Fig. i ist eine Einrichtung nach der Erfindung in einer Doppelweggleidh:richterschaltung dargestellt. Die Stromquelle i speist einen Transiformator 5. In jedem C3leichrichtungsweg des Transformators ist je ein elektrisches Ventile bzw. 2' und ein Kontakt 3 bzw. 3' angeordnet. Zwischen -den Schaltkontakten 3 bzw. 3' und der Mi.ttelanzapfung -des Transformators 5 liegt ein Verbraucher q..In Fig. I is a device according to the invention in a Doppelweggleidh: Richter circuit shown. The current source i feeds a transformer 5. In each rectification path of the transformer is an electrical valve or 2 'and a contact 3 or 3 'arranged. Between the switching contacts 3 or 3 'and the center tap -the transformer 5 is a consumer q ..

In Fig. 2 ist der Stromlaufp:lan in einem Gleichrichtungsweg der Einrichtung nach Fig. i dar= gestellt. Die gestrichelte Kurve zeigt den Verlauf des Weahiselstromes ohne Gleichrichtung, die ausgezogene Kurve dessen wirklichen Verlauf. Wie ersichtlich, ist zu Beginn einer Halbperiode der Kontakt 3 noch geöffnet, so daß zunächst kein Strom fließt. Im Zeitpunkt t1 wird der Kontakt geschlossen, ünd der Strom fließt bis zur Vollendung der Halbwelle in :dem Zeitpunkt t2. In der darauf folgenden, vom Gleichrichter nicht durchgelassenen negativen Halbwelle fließt praktisch kein Strom. Im Zeitpunkt t3 während der folgenden positiven Halbwelle wird der Schaltkontakt 3 wieder geschlossen usw.In Fig. 2, the circuit diagram is in a rectification path of the device according to Fig. i represents = provided. The dashed curve shows the course of the Weahiselstrom without rectification, the solid curve its real course. As can be seen contact 3 is still open at the beginning of a half cycle, so that initially no Electricity flows. At time t1 the contact is closed and the current flows until the half-wave is completed in: the time t2. In the following, The negative half-wave not let through by the rectifier practically does not flow Current. At time t3 during the following positive half-wave, the switching contact is 3 closed again etc.

In Fig. 3 ist gezeigt, wie die Steuerung der Kontakte 3, 3' (Fig. i) erfolgen kann. 6 ist eine Schaltdrossel, die vor das Ventil :2 und den Schaltkontakt 3 geschaltet ist. Der Schaltkontakt 3 ist einem Relais 12 zugeordnet, das die Wicklungen 8, i o und i i hat, von denen die letztere i i an die Impulswicklung 6' der Schalt-drossel6angeschlossen ist. Ein Gleichrichter g bildet mit einem Widerstand 7 und der Wicklung 8 des Relais i2 einen Hilfsstromkreis. Die Wicklung io -des Relais 12 liegt über ein Potentiometer 13 an einer liier nicht -dargestellten Spannungsquelle mit den Klemmen 14 und 15.In Fig. 3 it is shown how the control of the contacts 3, 3 '(Fig. i) can be done. 6 is a switching throttle in front of the valve: 2 and the switching contact 3 is switched. The switching contact 3 is assigned to a relay 12 that controls the windings 8, i o and i i, of which the latter i i is connected to the pulse winding 6 'of the switching choke 6 is. A rectifier g forms with a resistor 7 and the winding 8 of the relay i2 an auxiliary circuit. The winding io -des relay 12 is via a potentiometer 13 to a voltage source (not shown here) with terminals 14 and 15.

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 3 ist wie folgt: Es sei angenommen, @daß der durch ,das Ventil e fließende Wechselstrom :seine Durchlaßph:ase hat und der Schaltkontakt 3 zunächst geschlossen ist. Die Schaltdrossel 6 hat einen Eisenkern, der bereits bei .sehr geringem Stromgesättigt ist. Im Augenblick des Nulldurchganges; wenn also der Gleichrichter von der Durchlaßrichtung auf ,die Sperrichtung beansprucht wird, entsteht durch plötzliche Magnetisierungsänderung in der Impulswicklung 6' der Schaltdrossel 6 ein Impuls, der über die Wicklung i i das Relais. 12 betätigt, so daß der Schaltkontakt 3 in praktisch stromlosen Zustand öffnet (Zeitpunkt t2', Fig. 2). Die Einschaltung des Kontaktes 3 erfolgt über den Gleichrichter g und die Wicklung 8, sobald der hier fließende Strom in der sich nun wieder anschließenden Durchlaßphase des Wechselstromes stark genug ist (Zeitpunkt t3, Fig. 2). Zur Regelung des Verbrauchergleichstromes kann in der Weise verfahren wenden, daß der Strom in der Wicklung 8 so eingestellt wird, beispielsweise durch Veränderung des Widerstandes 7, daß sich ,der gewünschte Zeitpunkt für,das Ventilwiederein.-schalten des Schaltkontaktes 3 ergibt. Eine Regelung kann aber aüch über die Wicklung io erfolgen mittels des Potentiometers 13. In diesem Fall wind eine Gegenmagnetisdorung auf @da§ Relais 12 ge- geben, die einen bestimmten Widerstand gegen, das Einschaltmoment durch die Wicklung 8 ergibt. Von ,der Stellung des Potentiometers 13 oder auch von der Höhe der an die Klemmen 1q., 15 angelegten Spannring ist somit die Höhe des gleichgerichteten Stromes abhängig.The mode of operation of the device according to FIG. 3 is as follows: It is assumed that the alternating current flowing through the valve e: has its Durchlaßph: ase and the switching contact 3 is initially closed. The switching inductor 6 has an iron core which is already saturated when the current is very low. At the moment of the zero crossing; So if the rectifier is claimed from the forward direction, the reverse direction, a sudden change in magnetization in the pulse winding 6 'of the switching inductor 6 creates a pulse that passes through the winding ii the relay. 12 actuated so that the switching contact 3 opens in a practically currentless state (time t2 ', FIG. 2). The contact 3 is switched on via the rectifier g and the winding 8 as soon as the current flowing here is strong enough in the subsequent phase of the alternating current (time t3, FIG. 2). To regulate the consumer direct current, the procedure can be that the current in the winding 8 is set, for example by changing the resistor 7, so that the desired time for the valve reconnection of the switching contact 3 results. However, a control can take place via the winding aüch io by the potentiometer 13. In this case, a wind Gegenmagnetisdorung to @ da§ relays give overall 12, which gives a certain resistance, the switch-on through the winding. 8 The level of the rectified current is thus dependent on the position of the potentiometer 13 or also on the height of the clamping ring applied to the terminals 1q., 15.

Soll die Einrichtung nach der Fig. 3 zur Vereärkung verwendet werden, so wird der zu verstärkende Strom den Klemmen 14 und 15 zugeführt. Das Potentiometer 13 bleibt in diesem Fall fest eingestellt oder kann gegebenenfalls entfallen.If the device according to Fig. 3 is to be used for reinforcement, so the current to be amplified is fed to terminals 14 and 15. The potentiometer 13 remains permanently set in this case or can be omitted if necessary.

Die Einrichtung nach ,der Erfindung iot außer bei den .in Fig. i bis 3 dargestellten Gleichrichtersaialtungen auch in anderen beliebigen Gleich- und Stromrichterschaltungen anwendbar. In Fig. q. ist z. B. eine Gleichriohterschsltung in Grätzschaltung dargestellt. Mit 16 ist ein Transformator bezeichnet, mit 17 ein Verbraucher, zwei Schaltkontakte mit 18 und 18', und vier Gleichrichter sind mit 1g, iga, i9 und igä bezeichnet. In Fig. 5 ist eine Dreiphasengleiehrichterschaltungdargestellt mit einem Drehs@tromtransf ormator 2o, einem Verbraucher 21 sowie drei Ventilen 22, 22' und. 22", die jeweils mit drei Schaltkontakten 23 bzw. 23' @bzw. 23" in Reihe an den Sekundärwicklungen des Drehstromtransformators 2o liegen.The device according to the invention except for the. In Fig. I to 3 shown Richtersaialtungen also in any other rectification and Converter circuits applicable. In Fig. Q. is z. B. a Gleichriohterschsltung shown in Graetz circuit. With a transformer 16 is designated, with 17 a Consumers, two switching contacts with 18 and 18 ', and four rectifiers are with 1g, iga, i9 and igä. In Fig. 5 a three phase rectifier circuit is shown with a rotary transformer 2o, a consumer 21 and three valves 22, 22 'and. 22 ", each with three switching contacts 23 or 23 '@ or 23" in Row on the secondary windings of the three-phase transformer 2o.

Soll mit einer Einrichtung nach der Erfindung ein Wechselstrom (geregelt werden, oder eine Wechselspannung, so kann dies mit einer Einriehtung ;nach Fig. 6 erfolgen. Der zu regelnde Wechselstrom fließt an den Klemmen 2q. und 25 zu und an den Klemmen 26 und 27 ab. In den Zweig der Leituilg 2q.-26 sind zwei Ventile 28 und 29 in. Antiparallelschaltung in Reihe mit je einem Schaltkontakt 30 bzw. 31 eingeschaltet. Die Regelung der Wechselspannung erfolgt hier ebenfalls als Anschnittregelung zu einem wählbaren Zeitpunkt während der Durchlaßphase der Ventile.If with a device according to the invention an alternating current (regulated , or an alternating voltage, this can be done with a device; according to Fig. 6 take place. The alternating current to be regulated flows at terminals 2q. and 25 to and at terminals 26 and 27. In the branch of Leituilg 2q.-26 are two valves 28 and 29 in. Antiparallel connection in series with one switching contact 30 resp. 31 switched on. The regulation of the alternating voltage also takes place here as a gate regulation at a selectable point in time during the passage phase of the valves.

Die Umformung von Wechselstrom in einen solohen anderer Frequenz läßt sich mit .der Erfindung in ähnlicher Weise erreichen, wie .mit denbekannten Umrichtern, die mit gittergesteuerten Entl@adegefäßen arbeiten. An Stellender Steuerung der Gitter wird bei der neuen Einrichtung eine Steuerung der Schaltkontakte vorgenommen.The conversion of alternating current into a single other frequency lets can be achieved with .the invention in a similar way as .with the known converters, who work with grid-controlled discharge vessels. Instead of controlling the The switch contacts are controlled in the new facility.

Die Erfindung ist hinsichtlich der Steuerung des Kontaktes 3 nicht auf das in :der Fig. .3 dargestellte Beispiel beschränkt. Es können vielmehr alle bekannten, ähnlich wirkenden Einrichtungen .benutzt «-erden.The invention is not related to the control of the contact 3 limited to the example shown in: Fig. 3. Rather, everyone can do it known, similarly acting facilities "are used".

Claims

PATENT CLAIMS: i. Controllable device for forming, in particular Regulation of alternating current, characterized in that it is a non-controllable contains an electric valve, for example a dry-type rectifier, which is connected to a switching contact of a relay that opens automatically in the blocking phase of the valve is in series and its closing at a selectable point in time during the duration phase of the valve (Aneohni, ttregelumg) takes place depending on a control variable.

2. Device according to claim i, characterized in that the switching contact is a Sehaludroslsel is connected upstream.

3. Device according to claim 2, characterized in that that for the automatic opening of the switching contact in the blocking phase this valve .the switching choke is provided with a pulse winding, which at the time: the zero crossing of the alternating current to be transformed gives a pulse to Idas relay, so that the switching contact is opened. q ..

Device according to claim i to 3, characterized by that to close the switching contact during the Du.rchlaßphase the valve Auxiliary circuit is provided, which is preferably parallel to the series connection of the Valve with the switching contact and the switching throttle is located, and @ that in the auxiliary circuit another valve with a second winding of the relay and possibly one Series resistor is in series.

5. Device according to claim 4, characterized in that @ that the series resistor serves as a control element for the control of the current.

6. Device according to claim 4, characterized in that: that the approach control by The relay is premagnetized via a third winding.

7. Use: the Device according to claim i or one of the following claims as. Amplifier. ,