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Drehstrom-Umformer in Verbindung mit Gleichrichtern Zur Speisung von
Gleichstromantriebsmotoren von Fördermaschinen, Reversierwalzmotoren und durchlaufenden
Walzenzugsmotoren werden seit Jahren auch gittergesteuerte Gleichrichter verwendet.
Die bei, Herabregelung der Drehzahl durch die Teilaussteuerung der Gleichrichter
auftretende Blindleistung kann den Betrieb dies Drehstromnetzes wegen der auftretenden
Spannungsschwankungen stark stören, wenn das Drehstromnetz keine genügend große
Leistungsfähigkeit hat. Es ist außerdem auch keine Pufferung der Wirklastschwankungen
möglich, wie es der Ilgner-Betrieb bei Verwendung von Leonard-Umformern mit Schwungrad
gestattet.
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Diese Schwierigkeiten können vermieden werden, wenn der Gleichrichter
nicht über einen Transformator, sondern über einen Umformersatz an das Drehstromnetz
angeschlossen wird.
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Gemäß der Erfindung wird bei einer derartigen Anordnung -zur Speisttng
von Gleichstrommotoren aus einem Wechselstromnetz mittels eines über einen Umformer
an das Drehstromnetz angeschlossenen gittergesteuerten Gleichrichters der Umformer
in Form einer einzigen Maschine mit zwei getrennten Wicklungssystemen ausgebildet,
wobei sich die Polpaarzahlen der beiden Systeme wie z : 21 n verhalten, worin
n eine ganze Zahl bedeutet. Die Erfindung bietet gegenüber den üblichen aus getrenntem
Steuermotor und Steuergenerator zusammengesetzten Umformern :dieser Art den Vorteil
wesentlich geringeren Aufwandes und geringerer Verluste. Falls bei einer solchen
Anordnung Ilgner-Betrieb mit Schwungrad vorgesehen werden soll, erhält die Maschine
im Ständer. eine an das Drehstromnetz angeschlossene Dreiphasen-Wicklung und eine
entsprechende dreiphasige Läuferwicklung, die über Schleifringe mit dem Schlupfwiderstand
verbunden wird, der in bekannter Weise vom Wirkstrom über einen Regler beeinflußt
wird. Dieses Wicklungssystem der
Maschine entspricht dem Steuermotor
des üblichen Umformersatzes. Aißerdern erhält gemäß der' Erfindung die Maschine
ein zweites getrenntes Wicklungssystem; das dem Steuergenerator entspricht. Dieses
Wicklungssystem -besteht aus- einer mehrphasigen Ständerw icklung, an die in an
sich bekannter Weise ein mehranodiger oder eine der-Phasenzahl entsprechende Zahl
einanodiger Gleichrichter -angeschlossen werden, die den erzeugten Mehrphasenstrom
in Gleichstrom für die Speisung der angeschlossenen Triebmotoren umwandeln, und
einer zugehörigen Erregerwicklung im Läufer. Die Polpaarzahlen der beiden Wicklungssysteme
für den Motor und Generatorteil müssen sich dabei zur Verhinderung einer gegenseitigen
Beeinflussung wie i : 2 n verhalten, wobei n. eine ganze Zähl bedeutet.
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Die Regelung ider abgegebenen Wechselspannung und damit der über die
Gleichrichter abgegebenen Gleichspannung erfolgt durch den Erregergleichstrom in
der Läuferwicklung des Generätorteils. Der Gleichrichter bleibt deshalb immer voll
ausgesteuert. Nur beim Abbremsen, wenn also Rückarbeiten des Stromrichters notwendig
ist, muß durch Anlegen einer entsprechenden Gittervorsp@annüng dafür gesorgt wenden,
da-ß` der Gleichrichter mit Berücksichtigung eines entsprechenden Respektabstandes
während der negativen Halbwellen, den Stromfluß freigibt. Außerdem muß . l beim
Stromnulldurchgang in bekannter Weise eine Umschaltung der Gleichrichterpolarität
erfolgen. Aber auch bei Wechselrichterbetrieb erfolgt die Regelung der Gegenspannung
am Stromrichter und :damit seines Stromes nicht (durch Verlegung des Zündzeitpunktes,
sondern über -die Gleichstromerregung des Umformerteils, der die Wechsel-Spannung
für den Gleichrichter liefert. Die Gittersteuerung ist also :immer nur für volle
Aussteuerung im Gleichrichterbetrieb oder für volle Aussteuerung (mit Berücksichtigung
des Respektabstandes) im Wechselrichterbetrieb .auszulegen.
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Der Beitrieb .des Stromrichters wird damit wesentlich einfacher, weil
weder im Gleichrichternoch im Wechselrichterbetrieb eine Regeltang -des Zündzeitpunktes
erforderlich wird, sondern nur positive Zündimpulse nötig sind, die für Gleichrichterbetrieb
auf den positiven Halbwellen -der Anodenspannung und für Wechselrichterbetrieb auf
den negativen Halbwellen der Anodenspannung fest eingestellt bleiben.
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Zur Erläuterung oder Erfindung dient die Zeichnung; die ein Schaltbild
für den Ilgner-Betrieb des Umformers gemäß der Erfindung zeugt.
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Der Umformer besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus
einer Maschine, die eine beispielsweise vierpolige, an das Drehstromnetz angeschlossene
dreiphasige Ständerwickluag i und eine ebenfalls vierpolige .dreiphasige Läuferwicklung
a besitzt. Die Läuferwicklung a ist über-Schleifringe 3 mit dem Schlupfwiderstand
4 verbunden. Außerdem besitzt diie Maschine im Ständer eine zweite beispielsweise
achtpolige mehrphasige Ständerwicklung 5, die in an sich bekannter Weise so geschaltet
ist, daß der in ihr erzeugte Mehrphäsenstrom über (den Sechs-Anoden-Stromrichter6
und die Saugdrossel? gleichgerichtet wird. Der Läufer besitzt ebenfalls eine zweite
achtpolige dreisträngige Läuferwicklung 8, die als Erregerwicklung dient, wobei
zwei parallel geschaltete Stränge in Reihe mit dem dritten Strang in bekanater Weise
über die Schleifringe g mit Gleichstrom gespeist werden. Der vom Stromrichter 6
gelieferte Gleichstrom dient über einen zweipoligen Umschalter i& zur Speisung
der Arbeitsmaschine ii. Die; Gitter des Stromrichters 6 werden bei Gleichrichterbetrieb
während der positiven Halbwellen und bei, Wechselrich erbetrieb während der negativen
Halbwellen mit fest eingestellten Zündzeitpunkten betrieben. Der Übergang von Gleichrichter-
auf Wechselrichterbetrieb und die Um-Schaltung des Schalters io erfolgt nach einer
der bekannten Methoden in Verbindung mit dem Steuergerät für die Erregung der Wicklung
8 bei Strom o im Stromrichterkreis.
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Die Erfindung ist nicht an das (dargestellte und beschriebene - Ausführungsbeispiel
gebunden. So kann z. B, an Stelle des Schlupfwiderstandes q. in an sich bekannter
Weise eine Kombination von Drosselspule und Ohmschen Widerständen oder ein Drehstromregelsätz
angeschlossen werden.
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Beil leistungsfähigen Drehstromnetzen kann man auf den Ausgleich der
Lastschwankungen durch ein Schwungrad verzichten und auch eine synchrone Bauart,des
Doppelfeld-Drehstrom-Gleichstrom-Urnformers wählen.
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Es werden dann die Läuferwicklungen nicht als verteilte Drehstromwicklungen
ausgeführt, sondern ausgeprägte Pole vorgesehen und die kleinere Polzahl durch magnetische
Parallelschaltung je zweier aufeinanderfo.lgender Pole ausgeführt. Der Erregerstrom
in- jeder Erregerwicklung kann für sich geregelt und damit der Leistungsfaktor des
motorischen Teils beliebig eingestellt werden.. Für den Anlauf des Synchronumformers
wird man zweckmäßig eine Dampferwicklung an den Polschuhen vorsehen.
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Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades eines Umformers gemäß
der Erfindung kann durch Anwendung einer Wasserstoffkühlung erreicht werden. Bei
Il,gner-Betrieb wird man zweckmäßig das Schwungrad im Umformergehäuse unterbringen,
um Ventilationsverluste des Rades zu vermeiden und die Wellendurchführung einzusparen.
Infolge des Wegfalls solcher gasdiichter Wellendurchführungen kann man dann auch
mit erhöhtem Wasserstoffüberdruck von mehr als i at arbeiten, wodurch eine besonders
hohe Modellausnutzung erzielt werden kann.