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Einrichtung zur statischen Gittersteuerung von Stromrichtern In Anlagen
mit gesteuerten Stromrichtern wird neuerdings der für die Gittersteuerung bekannte
Kontaktapparat mit rotierenden Bürsten durch eine statische Einrichtung mit Drosselspulen
einstellbarer Vormagnetisierung in (den Gitterzuleitungen ersetzt, wie beispielsweise
schematisch in Fig. i angegeben, worin t den Gittertransformator darstellt, der
die Steuerspannung für das Gitter li des Strornrichters i liefert; Wi ist der Steuer-,viderstand
und W, der Gitterwiderstand. Die Drosselspulen wandeln in an sich bekannter Weise
die sinusförmig ansteigende Front der ihnen vom Gittertransformator zugeführten
Spannung in eine Steilfront (Fig. i a) um, wobei,die Lage der steilen Front (KnickpunktX,)
innerhalb gewisser Grenzen beliebig eingestellt werden kann. Eine solche statische
Gittersteuerung besitzt aber iden Nachteil, daß die Grenzen für die Verschiebung
der Steilfront der Gittersteuerspannung verhältnismäßig eng gind. Dieser Mangel
ist besonders dann Z>
störend, wenn die Spannung des Strornrichters mit Hilfe
der Gittersteuerung hochreguliert oder wenn vom Wechselstrom-Gleichstrom-Betrieb
auf den entgegengesetzten Betrieb umgeschaltet werden soll. Ein weiterer Nachteil
der bekannten statischen Gittersteuerung liegt darin, daß die Höhe der Steilfront
der Gittersteuerspannung veränderlich und nicht konstant ist, wie bei der Gitterstenerung
mit rotierendem Kontaktapparat. Ferner sind Einrichtungen zur Erzeugung von Gitterspannungen
mit angenähert rechteckförmigem Verlauf bekannt, bei welchen der Zeitpunkt der Entladung
durch Änderung der Breite der rechteckförrniolen Gitterspannung unter Erhaltung
deren Höhe und der Phasenlage des Kurvenschwerpunktes herbel-geführt wird. Es ist
weiter bekannt, demdie Gittersteuerspannung liefernden Transformator auf der Primärseite
Drosselspulen vorzuschalten, welche die sinusförmige Spannung in ebenfalls in an
sich bekannter Weise in eine solche von Rechteckform umwandeln.
Fig.
2 zeigt eine Transfornfatoranordnung dieser Art, welche eine rechteckförmige Spannung
mit einer Breite von i 8o' el. (Fig. 2 a) ergibt.
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In Fig. :2 bedeutet wieder t den Gittertransformator mit der Primärwicklung
a, den dieser vor-Creschalteten Drosselspulen b und der Sekundärwicklung
c. Die Sekundärwicklung c speist über Ventilzellen eine Biatterie. Der Batteriestrom
wird erhalten durch Überlagerung der gleichgerichteten Stromwellen, die von der
Sekundärwicklung über die Ventilpaare der Batterie zugeleitet werden. Dieser Summenstrom
ist in erster Nä-herung konstant. Wird daher die Batterie durch einen Widerstand
ersetzt, so bleiben die Sekundärspannungen praktisch rechteckförmig.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur statischen Gittersteuerung
von Stromrichtern unter Verwendung einer zeitlich rechteckförmigen Hilfswechselspannung
mit unveränderlichem Ab-
stand ihrer Vorder- von der Rückfront, die mittels
der Primärwicklung des Gittertransformators vorgeschalteter Drosselspulen erzeugt
wird, wobei erfindungsgemäß der Gittertransformator eine Sekundär- und eine Tertiärwicklung
besitzt,- von denen die Sekundärwicklung über Hilfsgleichrichter eine Gleichspannung
erzeugt, welche erstens als Gitterspannungskomponente dient und zweitens zur Erzeugung
eines Sättigungsgleich-stromes für Drosselspulen mit scharfem Knick in der Magnetisierungskurve
benutzt wird, die in den von der Tertiärwicklung gespeisten Gitterkreisen liegen,
und daß durch Regelung des Sättigungsgleichstromes dieser Drosselspulen die zeitlich
rechteckförmige Spannung der Tertiärwicklung in. eine ebenfalls zeitlich rechteckförmige
Spannung, je#doch mit einer innerhalbdes zeitlichen Bereichs zwischen Vorder- und
Rückfront der Tertiärwicklungsspannung verschiebbaren Vorderfront umgewandelt wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
in Fig. 3 bis 6 dargestellt. In Fig. 3 bedeutet a die
Primärwicklung des Gittersteuertransformators mii den primärseitigen Drosselspulen
b. Die offen geschaltete -Sekundärwicklung des Transformators ist mit c bezeichnet;
sie speist über Hilfszellen d einen Widerstand e. Die an den drei Sekundärwicklungen
des Transformators auftretenden rechteckförmigen Wechselspannungtn werden auf (die
in Sechsphasenschaltung verbundene Tertiärwicklung f des Transformators transformiert.
Von letzterer führen Verbindungsleitungen ü-ber die gesättigten Drosselspulen
g, und Vorwiderstände zu den Gittern h des Stromrichters i. Die Drosselspulen
gl sind in bekannter Weise mit von Gleichstrom durchflossenen Regulierwicklungen
g2 ausgerüstet.
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Die in der Tertiärwicklung des Gittersteuertransformators auftretende
Rechteckspannung gestrichelter Form in Fig. 3 a wird mit Hilfe der gesättigten
Drosselspulen g,. in die stark ausge zogene Kurve der Fig. 3 a umgeformt.
Dieser umgeformten Wechselspannung wird eine am Widerstand e abgegriffene Gleichspannung
E über-ZD lagert. Die aus der Wechsel- und überlagerten Gleichspannung resultierende
Rechteckspannung ist die Gittersteuerspannung. Durch Änderung des den Regulierwicklunggen
g2 der Drosseln g, zugeführten Gleichstromes kann die steile Spannungsfront
der rechteckförmigen Gittersteuerspannung innerhalb des Bereiches bi (Fig.
3 a) verändert werden, wobei zur Erzielungeiner sicheren Steuerun- der Wert
b (Fig. 3 a) einen bestimmten zi 2 Kleinstwert nicht überschreiten
darf.
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Bei Anwendung der Einrichtung nach Fig. 3 erel gibt CY sich
ein Steuerbereich gleich der Halbperiode der primären Drehstromspannung,
d. h. i8o' el. Es besteht indessen die Möglichkeit, den Steuerbereich kleiner
zu wählen. Wird beispielsweise die Sekundärwicklung des Steuertransformators ge-mäß
Fig. 4 in Dreieck geschaltet, dann ergibt sich ein Steuerbereich von I?-0' el.,
wie Fig,. 4a zeigt. Die Sekundärwicklung des Steuertransformators kann auch in Polygon
geschaltet sein, wie in Fig. 5
dargestellt, wobei der Steuerbereich bzw. die
Breite der rechteckförmigen Gittersteuerspannung 6o' el. beträgt. Daß der Steuerbereich
bei den Schaltungen nach Fig. 4 und 5 i2o bzw. 6o' beträgt, folgt aus der
Bedingung, daß in diesen Schaltungen sinusförmig verlaufende, verkettete Ströme
erzwungen werden, und zwar in Fig. 4 drei um i2o' verschobene und in Fig.
5 sechs um 6o' verschobene Ströme. Damit übernehmen die betreffenden Sekundärwicklungen
die Batteriespannungen während i:2o -bzw. 6o' wechselweise in der einen, dann in
der anderen Richtung.
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Will man eine Einrichtung gemäß der Erfindung bei Stromrichtern fürdie
Umschaltung von Gleichrichter- auf Wechselrichterbetrieb, z. B. in Sendeanlagen,
anwenden, dann muß dafür gesorgt werden, daß die in den Steuerdrosseln vorhandene
magnetische Energie in sehr kurzer Zeit in den der neuen Betriebsart entsprechenden
Wert übergeht. In Fig. 6 ist ein Beispiel zur Erzielung idieses Zweckes dargestellt.
In dieser Figur bedeutet wieder a die Primärwicklung des Steuertransformators für
die Gitter h des Gleichrichters i, dessen Anoden aus dem Netz n über den Transformator
t gespeist werden. Auf der Primärseite des Gittertransformators lieg gen die Drosselspulen
b, auf der Tertiärseite die gesättigten Drosselspulengl. Die Sehundärwicklung c
des Gittertransformators speist über Hilfszellen d den Widerstand e, welcher
die der Gitterwechselspannung überlagerte Gleichspannung liefert. Am Widerstand
e ist auch die Gleichspannung zur Speisung der Regulierwicklungen g. der
Drosseln g, abgegriffen. Mit k ist ein Relais für den Kurzschlußschutz
des Gleichrichters i bezeichnet, welches in Abhängigkeit vom Strom im Speisenetz
n über Stromwandler m durch die Spule q sowie in Abhängigkeit von der Spannung an
der Glättungsdrossel o im Kat-hodenkreis des Stromrichters über die Funkenstrecke
p durch die Spule r gesteuert wird.
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Spricht bei einem Kurzschluß das Relais k an, dann wird der
Strom in den Regulierwicklungen g2
der Drossel gl und, die Nullpunktverbindung
der zz
Tertiärwicklung f des Gittertransformators unterbrochen,
wodurch die steile Front der Gittersteilerspannung augenblicklich aus rder dem Gleichrichterb
el betrieb entsprechenden Lage in die den Wechselrichterbetrieb erzwingende Lage
verschoben wird. Der Strom in den Regulierwicklungen g. kann betriebsmäßig
durch Veränderndes Abgriffpunktes am Widerstand e beliebig eingestellt werden, so
daß auf diese Weise die Gleichspannung des Stromrichters i in weiten Grenzen geregelt
werden kann. Um die Gleichspannung des Stromrichters nach Verschwinden eines Kurzschlusses
und Wiederabfallen des Relais k allmählich hochzuregulieren, ist in Serie
zu den Regulierwicklungen g. eine Drosselspule s geschaltet. Diedie Regulierwicklung
t) el speisende Spannung wird am Abgriff des Widerstandes ei abgenommen, der seinerseits
wieder seine Spannung über die Abgriffe des Widerstandes e erhält. Durch entsprechende
Einstellung der Ab-
griffe läßt sich die Zeitkonstante des Reguliervorganges
in weiten Grenzen ändern. Damit seKwohl beim betriebsmäßigen Re-ulieren als auch
beim ZD selbsttätigen Nachregulieren der Gleichspannung nach einem Kurzschluß zuf
olge der an-der Kathodendrossel o vorhandenen steilen Spannung die Spule r des Kurzschlußrelais
k keinen Impuls erhält, kann der'Arbeitsstromkreis der Spule r durch Kontakte
eines Hilfsrelais u so lange offen gehalten werden, bis die Hochregulierung beendet
ist. Um diese Bedingungen zu erfüllen, wirddie Spule des Relais it über einen am
Widerstand e angebrachten Schleifkontakt, welcher erst bei hoher Gleichspannung
geschlossen ist, sowie über einen Hilfskontakt des Relais k gespeist und ist mit
Zeitverzögerung beim Anziehen ausgerüstet. Ohne besondere Vorrichtung würde bei
einem mit automatischer Zünd- und Erregervorr-ichtung versehenen Stromrichter nach
. A,-b reißen der Erregung b die Gleichspannung ZD auf den vollen Wert eingeschaltet.
Damit die Gleichspannung nicht plötzlich, sondern allmählich hochreguliert wird,
kann das Kurzschlußrelais k noch in Abhängigkeit vom Strom im Erregerkreis
durch ein Relais v gesteuert werden.