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Mehrphasige Schalteinrichtung für periodisches Schalten Zusatz zum
Patent 709 656 Gegenstand des Patents 7o9 656 ist eine Schalteinrichtung für periodisches
Schalten in Stromrichtern, bei der in den Stromkreis veränderliche Impedanzen eingefügt
sind. Als veränderliche Impedanzen kommen vorzugsweise in Reihe mit den Schaltkontakten
liegende Drosselspulen, sogenannte Schaltdrosseln in Betracht, die sich bereits
bei einem sehr geringen Stromwert sprunghaft sättigen und deren Induktivität sich
infolgedessen bei Überschreitung dieses kritischen Stromwertes sprunghaft vermindert.
Für mehrphasige Schalteinrichtungen dieser Art ist bereits eine Ausführungsform
vorgeschlagen worden, bei der die Zahl der vorhandenen Schaltdrosseln nur so groß
zu sein braucht wie die Zahl der zu gleicher Zeit stromführenden Phasen. Bei einer
Sechsphasenschaltung ohne Stromteilung würden hierbei also nur zwei Schaltdrosseln
erforderlich sein.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Anzahl
der Schaltdrosseln noch weiter herabzusetzen. Gemäß der Erfindung ist nur eine Schaltdrossel
vorhanden, die derartig periodisch umgeschaltet wird, daß sie während des Kommutierungsvorganges
in dem dabei gebildeten Kurzschlußkreis jeweils in der Verbindung zwischen der abzulösenden
Phase und dem Gleichstromkreis liegt, während die Verbindung der ablösenden Phase
mit dem Gleichstromkreis unmittelbar
oder gegebenenfalls über Impedanzen
von etwa der gleichen Größe wie die Impedanz der gesättigten Schaltdrossel erfolgt.
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Die Erfindung möge an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele beziehen sich dabei auf Stromrichterschultungen,
bei denen die Schalteinrichtung nach Art eines umlaufenden Kommutators ausgebildet
ist. Fig. i zeigt eine sechsphasige Gleichrichterschaltung ohne Stromteilung. Die
sechs Phasen I bis VI des Transformators sind an die sechs Bürsten i bis 6 der Schalteinrichtung
angeschlossen. An dem Umfang der Kontaktwalze, die synchron mit der Spannung des
Wechselstromnetzes angetrieben wird; sind zwei gegeneinander isolierte Kontaktstücke
7. und 8 angeordnet, deren Gesamtbreite größer ist als der Abstand zweier benachbarter
Bürsten. Jedes der beiden Kontaktstücke ist mit je einem Schleifring 9 bzw. io verbunden.
Derjenige Schleifring, der an das in der Schaltfolge voraneilende Kontaktstück,
das ist in diesem Fall das Kontaktstück 8', angeschlossen ist, steht mit dem einen
Pol des Gleichstromkreises über die auf ihm schleifende Bürste unmittelbar, d. h.
ohne Zwischenschaltung einer Schaltdrossel in Verbindung, während in der Verbindung
zwischen diesem Pol des Gleichstromkreises und dem anderen Schleifring eine Schaltdrossel
i i liegt. Der andere Pol des Gleichstromkreises: 12 wird in der üblichen Weise
durch den Nullpunkt der Transformatorwicklung gebildet.
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Die Wirkungsweise der dargestellten Gleichrichteranordnung ist folgende:
Sobald der Kontakt g die Bürste der zuzuschaltenden Phase, beispielsweise die Bürste
3, berührt, entsteht über die Schleifringe und die Schaltdrossel ein in sich geschlossener
Stromkreis, in dem als treibende Spannung die Differenz zwischen den Spannungen
der Phasen III und II wirksam ist. Es entsteht infolgedessen in diesem Kurzschlußkreis
mit einer durch die vorhandenen Induktivitäten bestimmten Geschwindigkeit ein Strom,
der dem ursprünglich über die Schaltdrossel von der Phase II her fließenden Gleichstrom
entgegengesetzt gerichtet ist und diesen somit allmählich abbaut. Sobald der Strom
in der Schaltdrossel, d. h. also in der abzulösenden Phase, den Sättigungswert unterschritten
hat, steigt sprunghaft die Indukivität der Schaltdrossel, und die weitere Stromänderung
geht nunmehr nur noch sehr langsam vor sich, so daß für die funkenlose Unterbrechung
der abzulösenden Phase ein verhältnismäßig großes Zeitintervall zur Verfügung steht.
Die ablösende Phase ist nunmehr zunächst noch unmittelbar ohne Zwischenschaltung
einer Schaltdrossel mit dem Gleichstromkreis verbunden. Erst nach Ablauf einer gewissen
Zeit wird das voreilende Kontaktstück 8 durch das Kontaktstück 7 abgelöst und somit
die Schaltdrossel i i in den Stromkreis dieser Phase eingeschaltet, so daß sich
bei der nun folgenden Abschaltung dieser Phaseder oben erläuterte Vorgang wiederholen
kann.
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Eine gewisse Schwierigkeit bei der erfindungsgemäßen Schaltung kann
dadurch entstehen, daß in dem Augenblick, in. ,dem die Schaltdrossel in die stromführende
Phase eingeschaltet wird, durch den ablaufenden Kontakt der Spannungsabfall an der
gesättigten Schaltdrossel unterbrochen werden ruß. Wenn hierdurch ein unzulässiges
Feuern der Kontakte hervorgerufen werden sollte, so. kann man das in einfacher Weise
dadurch beheben, daß man in den Stromzweig; :der keine Schaltdrossel enthält, einen
Widerstand bzw. eine Impedanz einschaltet, deren Wert gleich der Impedanz der gesättigten
Schaltdrossel ist.
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In Fig. 2 ist ebenfalls eine sechsphasige Gleichrichterschaltung dargestellt,
die jedoch mit Stromteilung arbeitet. Zu diesem Zweck sind die Sternpunkte der beiden
Wicklungshälften des Transformators in bekannter Weise über eine Saugdrossel 13
miteinander verbunden, deren Mittelpunkt den einen Pol des Gleichstromkreises bildet.
Diese Schaltung unterscheidet sich hinsichtlich ihrer Wirkungsweise von der Schaltung
ohne Stromteilung grundsätzlich dadurch, daß zeitweise nicht nur zwei, sondern sogar
drei Phasen gleichzeitig Ström führen. Da hier durch die Wirkung der Saugdrossel
ein Absinken des Stroms in der jeweils mittleren stromführenden Phase auf den kritischen
Wert verhindert wird, so kann auch diese Phase unmittelbar ohne Schaltdrossel mit
dem Gleichstromkreis verbunden werden. Infolgedessen ist das in der Schaltfolge
voreilende Kontaktstück 15, das über den Schleifring 17 unmittelbar mit dem Gleichstromkreis
verbunden ist, so breit ausgeführt, daß es zwei Phasen zu gleicher Zeit überdeckt.
Das nacheilende Kontaktstück 1:I ist über den Schleifring i6 wiederum über eine
Schaltdrossel ii mit dem Gleichstromkreis verbunden.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Verwendung eines
Umschalters beschränkt, der als Kontaktwalze ausgebildet ist. Es kann vielmehr auch
irgendeine anders ausgestaltete Schalteinrichtung verwendet werden, beispielsweise
eine solche, bei der die einzelnen Schaltkontakte durch eine umlaufende Nockenwelle
angetrieben werden. Eine Spannungsregelung ist in jedem Falle durch die Veränderung
der Synchronlage der Schaltbewegung möglich.