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Anordnung an Stromrichtern Stromrichter, seien esGleich-oder Wechselrichter,
sind oft zu zweien oder mehreren entweder in Reihe oder parallel mit einer gewissen
gegenseitigen Phasenverschiebung gestaltet, so daß sie je einen Stromrichter bilden,
der eine erhöhte Oberwellenfrequenz der Gleichspannung während jeder Wechselstromperiode,
im folgenden einfach Pulszahl genannt, aufweist, wodurch die Glättung des Gleichstromes
erleichtert und ,gleichzeitig die Wechselstromkurve genauer sinusförmg gemacht wird.
Die Parallelschaltung kann lediglich diesen Zweck verfolgen, während die Reihenschaltung
z. B. auch zur Verwendung des Stromrichters für eine hochgespannte Gleichstromübertragung
dienen kann. Beim Betrieb von Gleichrichtern verursacht eine derartige Verbindung
der Gleichrichter mit Phasenverschiebung keine Schwierigkeiten, obgleich; wie unten
näher beschrieben wird, die Kommutierung dadurch verzögert werden kann; aber bei
Wechselrichtern können, wie später beschrieben ist, gewisse Schwierigkeiten bei
der Durchführung der Kommutierung und der nachfolgenden Entionisierung einer soeben
erloschenen Funkenstrecke entstehen, und zwar infolge der Oberwellen, welche die
Kommutierung eines Teilstromrichters in die Spannungskurve eines oder mehrerer anderer
einführt. Die Erfindung betrifft Mittel zur (Beseitigung :dieser Schwierigkeiten.
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,In der Zeichnung zeigt Fig: r schematisch einen Zwölfpulsstromrichter
gemäß der Erfindung,
die Fig.2 bis B Spannungsdiagramme für eine
Ventilstrecke des genannten Stromrichter unter verschiedenen Bedingungen und Fig.
9 bis 2o vers c hiedene Ausführungsformen t) der Erfindung.
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Fing. i zeigt schematisch einen Stromrichter, der z. B. als Wechselrichter
arbeitet und zwei Transformatoren 1,:2 besitzt, .die parallel an einem Dreiphasennetz
angeschlossen sind: Von den an das NTetz angeschlossenen Transformatorwicklungen,
im folgenden als Netzwicklungen bezeichnet, da sie Primärwicklungen eines Gleichrichters
aber Sekundärwicklungen eines Wechselrichters sind, ist die zum Transfoimator i
gehörende in Dreieck und die :des Transformators 2 in Stern geschaltet, so daß eine
Phasenverschiebung von 30° zwischen den Spannungen der einzelnen Wicklungselemente
bei den Transformatoren a schaffen wird. Die anderen Wicklungen der zwei Transformatoren,
im folgenden Ventilwicklungen genannt, können; wie gezeigt, in Stern geschaltet
sein, und jede dieser Wicklungen ist in der gebräuchlichen Weise an sechs Richtventile
i z z, 112 angeschlossen, die zusummen einen sechspwlsigen Stromrichter bilden.
Gewisse Ventile können hierbei in einem gemeinsamen iGefäß mit gemeinsamer Kathode
angebracht sein. Die Stromrichter sind 'auf der Gleichstromseite in Reiche geschaltet,
und -da sie eine gegenseitige Phasenverschiebung von 3o° besitzen, bilden sie zusammen
einen zwölfpulsigen Stromrichter, ä: h. einen, in dem die durchgehende Leistung
zwölf Pulsationen während j eder,Wechselstromperiode unterworfen ist. Die Saugdrosseln
3, 4, durch welche die Transformatoren an das Dreiphasennetz angeschlossen sind,
sind unten näher beschrieben. Die Ventile haben Steuergitter 113, 114 oder
entsprechende Mittel zur Bestimmung ihrer Kommutierungszeitpunkte. Die Stromkreise
zur Steuerung der Gitter können von jeder bekannten Art sein und sind deshalb nicht
dargestellt. Auch können die Ventile irgendwelche bekannte oder vorher beschriebene
Mittel zum Schutz gegen Störungen, wie Überspannung, Überstrom oder Kömmutierungsfehler,
besitzen.
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Fig.2 zeigt das gewöhnliche Spannungsdiagramm für eine der Ventilstrecken
nach Fig. i z. B. unter der Voraussetzung; daß die Kommutierun,g 30° vor dem Schnittpunkt
der Spannungskurven eintritt und momentan vor sich geht; so daß sie die Spannungen
nicht beeinflußt. Die Kurven bezeichnen die Spannung zwischen der Anode und der
Kathode irgendeines der Ventile. Während eines Drittels einer Periode, wenn die
fragliche Ventilstrecke 'brennt, ist ;die Spannung darüber Null (Zeit A). Die folgende
Drittelperiode beginnt 30° vor dem Nulldurchgang der Spannung, und während der Zeit
.bis zum Nulldurchgang findet die Entionisierung ,und Sperrung der soeben brennenden
Ventilstrecke statt. Die Spannung über der Ventilstrecke wird dann positiv und wächst
längs einer Sinuskürve zu einem Höchstwert an entsprechend der Spannung zwischen
zwei Wechselstromphasen. 9o° nach dem Nulldurchgang wird die Spannung durch. die
Spannung zwischen der ursprünglich brennenden Phase und der .dritten ZVechselphase
abgelöst, welche Spannung während des dritten Drittels der Periode über der Ventilstrecke
liegt.
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Fig. 3 zeigt . die - Änderungen, welchen eine Spannungskurve nach
Fig. 2 für einen Sechspulsstromrichterdurch die Kommutierungen unterworfen wird,
vorausgesetzt, da ß jede Kommutierung i5° dauert. Die Spannung über der fraglichen
Ventilstrecke wird dann nach weiteren 15' Null entsprechend der Kommütierungszeit,
und nur i5° bleiben für die Entionisierung übrig. Nach einer Zeit von 6o°, vom Anfang
der genannten Kommutierung ab: gerechnet, und jeweils nach weiteren 6o° beginnen
die Kommutierungen in den anderen Phasen, die die gezeigten Zacken der Spannungskurve
verursachen. Die also abgeänderte Spannungskurve ist bekannt und hat keinen ungünstigen
Einfluß auf die Kommutierung und Entionisierung der Ventilstrecke, für welche die
Spannungskurve gilt, abgesehen von .der bereits genannten. Abkürzung der Entionisierungszeit
-uni eine der Kommutierung entsprechende Zeit: Fig. 4 zeigt eine entsprechende Spannungskurve
für einen Teilstromrichter eines Zwölfpulsstromrichters, z. B. für den in Fig. i
dargestellten. Wie erwähnt, sind,die zwei Sechspulsspannungendieses Wechiselrichters
um 30° zueinander phasenverschoben. Eine solche Phasenverschiebung kann selbstverständlich
bei verschiedenen anderen an sich wohlbekanntere Schaltungen als der in Fig. i dargestellten
zustande kommen, z. B. bei verschiedenen Arten von Zi.ckzäckverbindungen.
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In idiesem Fall findet bereits bei einem Zeitpunkt von 30° nach der
Kommutierung für die von der Spannungskurve betroffene Ventilstrecke eine Kommutierung
zwischen zwei in das andere Sechs, pulssystem eingehenden Ventilstecken statt, welche-
Kommutierung die fragliche. Spannungskurve wie durch die Zacke d gezeichnet beeinflußt:
In welchem Maße die fragliche Spannungskurve von dieser Kommutierung beeinflußt
wird, hängt von mehreren Umständen ab, und .der Einfluß ist natürlich nicht so genau
bestimmt wie der durch die in Fig. 3 gezeigten Spannungszacken gegebene, deren Höhe
ein für allemal bestimmt ist, während nur -ihre Länge von der Kommutierung abhängt.
Die Höhe dieser zusätzlichen, durch die Zwölfpulsverbindutgen, entstehenden Kommutierungszacken
beruht ihrerseits auf der induktiven Koppehing zwischen den zwei Sechspulesystemen,
da die Zacken durch diese Koppelung übertragen werden. Jedenfalls verursachen sie,
falls keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden, ein plötzliches Ansteigen der
Spannung, das unter den angenommenen Zeiträumen für die Kommutierung und Entionisierung
bereits am Ende der Entionisierüngszeit einsetzt, während nach Fig. 3 die Spannung
nur allmählich ansteigt. Falls die Koppelung ihren theoretischen Höchstwert hat,
wird die Höhe der Zacke ;der gestrichelten Linie d. in Fig. ¢ entsprechen. In ,der
Praxis hat sie immer einen niedrigeren Wert,. der z. $. dein der ausgezogenen
Zacke
d entspricht. Später erfolgende Kommutierungszacken, die von einem anderen Sechspulssystem
herrühren, sind von kleinerer Bedeutung, weshalb sie hier nicht in Betracht kommen.
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In einem Gleichrichter, bei dem die Spannung über einer Ventilstrecke
der in Fig. 5 dargestellten Kurve folgt, wirken nur die Kommutierungszacken störend,
die am Anfang des Brennzeitraumes 1l eintreffen. Durch diese Zacken e kann die Spannung
über der Ventilstrecke länger negativ gehalten werden, als es für eine Spannungskurve
ohne Kommutierungszacken der Fall ist, wodurch die Kommutierung im Verhältnis zu
der bei der Bestimmung der Gittersteuerung 'beabsichtigten verspätet wird, was eine
Erniedrigung des Leistungsfaktors und der Gleichspannung verursacht.
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Falls die Pulszahl höher als 12 ist, was z. B. durch Reihenschaltung
von mehr als zwei Teilstromrichtern mit weniger als 30° Phasenverschiebung zustande
kommen kann, wird die Anzahl der Kommutierungszacken größer, und sie treffen in
kleineren Zwischenräumen ein. Hierbei können besondere Maßnahmen für die Unterdrückung
der genannten Zacken noch dringender als in einer Zwölfpulsverbindung werden.
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Nach der Erfindung werden nun Maßnahmen getroffen, um den Einfluß
der gegenseitigen Induktanz zwischen .den Teilstromrichtern zugeordneten Wechselstromkreisen
auf die Spannungskurve einer Ventilstrecke eines Teilstromrichters bei der Kommutierung
eines anderen Tei.lstromrichters, welcher Einfloß sich durch eine Übertragung der
Kommutierungszacken geltend macht, mehr oder weniger zu kompensieren. Die Kompensierung
kann so weit getrieben werden, daß die übertragenen Kommutierungszacken vollkommen
verschwinden oder sogar ihren Sinn ändern; aber unter Umständen kann es genügen,
die Amplitude dieser Zacken zu vermindern.
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Eine Maßnahme zur Einführung einer Kompensation der eben genannten
Art kann die Einschaltung einer Kapazität in Reihe oder parallel mit dem Netz im
Verhältnis zum Stromrichter sein, die die Eigeninduktanz des Netzes mehr oder weniger
kompensiert. In der Praxis findet man jedoch, daß andere Schritte leichter zurr
Ziel führen, welche Schritte derart zusammengefaßt werden können, daß die Kurzschlußreaktanz
zwischen den Ventilwicklungen @derTransformatoren zweierTeilstromrichter größer
gemacht wird als die Summe der Kurzschlußreaktanzen zwischen den Ventilwicklungen
und dem Wechselstromnetz. In dieser Weise wird die sogenannte Dreiwicklungsreaktanz,
vom Netz aus gerechnet, negativ, und falls sie einen genügend hohen negativen 'Wert
erhält, d. h. numerisch gleich der Netzreaktanz, kann sie die letztere vollkommen
kompensieren. Da die algebraische Summe der Dreiwicklungsreaktanz und der Netzreaktanz
sich als maßgebend für die Übertragung der Kommutierungszacken von einem Teilstromrichter
zum anderen gezeigt hat, können die genannten Zacken hierdurch ganz eliminiert oder
sogar ihre Vorzeichen geändert werden. Eine einfache Weise zur Schaffung eines Verhältnisses
zwischen den Komponenten der Dreiwicklungsreaktanz, welche die genannte Recktanz
negativ macht, ist in Fig. i schematisch dargestellt. Zwischen den Netzwicklungen
i, 2 der beiden Transformatoren sind Drosselspulenwicklungen geschaltet, die für
jede Phase auf einem gemeinsamen Eisenkern 5 aufgebracht sind, während das Netz
6 an einen Punkt zwischen den genannten Drosselspulenwicklungen angeschlossen ist.
Diese Wicklungen magnetisieren den Kern in demselben Sinne wie in einer gewöhnlichen
Saugdrossel, aber die Eisenkerne unterscheiden sich von dem in solchen Drosseln
gewöhnlichen durch eine höhere Reluktanz, die z. B. durch einen Luftspalt zustande
kommt. Falls die Recktanz jeder solchen Spulenwicklung 3, q. mit X bezeichnet wird,
wird die zwischen zwei Ventilwicklungen gemessene Kurzschlußreaktanz infolge des
Zusammenwirkens der Wicklungen auf dem Eisenkern um vier X erhöht, während die zwischen
je=der Ventilwicklung und dem Netz gemessene Recktanz nur um X, also ihre Summe
um zwei X, erhöht wird. Falls X im Verhältnis zudeninnerenReaktanzengenügendhoch
ist, wird die Dreiwicklungsreaktanz dann negativ.
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Falls die Transformatoren zweier Teilstromrichter einen gemeinsamen
Eisenkern besitzen; auf dem ihre Wicklungen koaxial aufgebracht sind, soll vorzugsweise
ein kleines Joch zwischen den Wicklungen liegen, um den durch den Unterschied zwischen
ihren Spannungen entsprechend der Spannung über der Hilfsdrossel verursachten Streufloß
aufzunehmen.
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Falls mehr als zwei Teilstromrichter vorhanden sind, kann die Schaltung
der Saugdrosseln :gemäß Fig. i in der gewöhnlichen Weise abgeändert werden. Zusammengesetzte
Drosseln dieser Art können auch zwischen den Ventilwicklungen angebracht sein, obgleich
dies im allgemeinen komplizierter wird, da die Ventilwicklungen der beiden. Transformatoren
gegenseitig phasenverschobene Spannungen besitzen. Die Drosselwicklungen müssen
deshalb mit einer gewissen Phasenverschiebung zwischen den Spannungen bei Phasengleichheit
zwischen den Magnetflüssen angeordnet werden, z. B. durch eine Zickzackschaltung.
In einem Zwölfpulsstromrichter, bei dem nur eine Phasenverschiebung von 30° erforderlich
ist, bei ,dem also -die eine Ventilwicklung in Stern- und die andere in Dreieckschaltung
ausgeführt werden kann, können die Drosseln z. B. nach Fig. 9 geschaltet werden.
In Reihe mit jeder Phasenwicklung auf der Ventilseite des Transformators ist hier
eine Drossel ? bzw. 8 geschaltet, von denen nie zur Dreieckwicklung gehörigen, 8,
zwischen die Phasen der genannten Wicklung und die Außenklemmen geschaltet sind
und eine Windungszahl besitzen, die j/ 3 mal der Windungszahl der an die sterngeschaltete
Wicklung angeschlossenen Drossel 7 ist. Jedes Paar von Drosseln 7, 8 derselben Phase
hat einen gemeinsamen Kern 9. Die Anschlußleitüngen links und rechts gehören zum
zugehörigen Teilstromrichter.
Ein :anderer Weg zur Schaffung des
gewünschten Verhältnisses zwischen rden in die Dreiwicklungsreakt:änz eingehenden
Komponenten bei Zwölfpulsschaltung ist die konzentrische Anordnung der Ventilwicklungen
eines gemeinsamen Transformators zu beiden Seiten der Netzwicklung. Jede VentilvTicklung
ist an ihren Teilstromrichter angeschlossen. Ein Transformator dieser Art ist an
sieh bekannt, kommt aber sehr selten zur Anwendung, weshalb seine Verwendung für
die Zwecke der Erfindung ohne Kenntnis der Erfindung sehr unwahrscheinlich wäre.-
Die beabsichtigte Wirkung der Anordnung der Ventilwicklung wird weiter verstärkt,
falls auch die Netzwicklung auf zwei durch einen Zwischenraum getrennte konzentrische
Wicklungen aufgeteilt wird, wie in Fit: io dargestellt ist, wo die beiden in Reihe
geschalteten Hälften der Netzwicklung mit 1i, 12 und die der Ventilwicklun@g mit
13, 14 bezeichnet sind. Die beabsichtigte Wirkung hängt hier davon ab, daß in die
Kanalweite, die nach .der Streuflußtheärie den Streufluß zwischen den beiden Ventilwicklungen
bestimmt, auch die Weite der Netzwicklung (nebst der Weite des eventuellen Kanals
zwischen ihren beiden Hälften) eingeht, während, in die Kanalweiten, die ,den Streufluß
zwischen jeder Ventilwicklung und der Netzwicklung bestimmt, nur ein kleiner Teil
der Breite der Netzwicklung eingeht.
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Eine weitere Anordnung zu .demselben Zweck zeigt Fig. i i. Hier ist
die Netzwicklung in zwei in Reihe geschaltete Teile 21, 2e aufgeteilt, die nacheinander
auf demselben Kern, gegebenenfalls auf zwei :getrennten Kernen mit einem kleineren
Zwischenjoch auf dem gemeinsamen Kern zur Aufnahme von Streuflüssen liegen. Bei
Verwendung dreier Einphasentransforrnatoren können die Wicklungsteile 21, 22 auf
je einem Sch#-,nli:el dieser Transformatoren liegen. Jedem solchen Teil der Netzwicklung
entspricht eine Ventilwicklung 23, 24ä welche Wicklungen an je einen Teilstromrichter
angeschl'ossen sind. Außerdem kommen zwei auf der anderen Seite der Netzwicklung
(innenhalb der Netzwicklung, falls die Wicklungen 23, 24 außerhalb @derselben liegen,
und umgekehrt) angebrachte Wicklungen 25, 26 vor, die untereinander parallel geschaltet
sind und nur zum Ausgleich dienen. Zwischen diesen Wialelüngen kann gegebenenfalls
eine mit :gestrichelten Linien angedeutete Drossel 27 liegen.
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Die Wirkungsweise der in Fig. i i dargestellten Anordnung ist im wesentlichen
gleichartig mit der Wirkungsweise nach Fig. io. Die unmittelbare Streuung zwischen
den Wioldungen 23 und 24 kann im Vergleich mit der :dazu parallelen mittelbaren
Streuung durch die Wicklungen 25 und 26 als unendlich bezeichnet werden. Letztere
Streuung wird gleich der Summe .der Streuung zwischen 213 und 25 und der zwischen
26 und 24 gegebenenfalls um die Reaktanz der Drossel 27 vermehrt, also bei entsprechender
Bemessung wesentlich höher als in Fig: io. Die Streuung zwischen jeder Ventilwicklung
und .der Netzwicklung wind , dagegen in kleinerem Maße von :der Ausgleichswicklung
beeinflußt.
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Die Ausgleichswicklung kann gegebenenfalls mit der Netzwicklung in
Reihe geschaltet sein, entweder unmittelbar oder durch einen Re:ihentransformartor,
und kann in solchem Falle mit der oder gegen .die Netzwicklung geschaltet sein.
Falls man einen solchen Reihentransformator umschaltbar macht; kann man auch die
Ausgleichswicklung für Spannungsregelung benutzen.
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Bei der Anwendung der in Fig. z i :dargestellten Anordnung auf mehr
als zwei Teils.tromrichter schaltet man die Netzwicklungen sämtlicher Teilstromrichter
in Reihe und die entsprechenden Ausgleichswicklungen parallel. Eine der Drossel27
entsprechende Drossel kann .dann mit jeder Ausgleichsdrossel in Reihe liegen.
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Zwei oder mehrere der in Fig.i und 9 bis i i dargestellten Ausführungsformen,
können in der Regel miteinander kombiniert werden, um eine verstärkte Wirkung zu
schaffen.
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In den beschriebenen Ausführungsformen, die mit Ausgleichswicklungen
arbeiten, wurde gefunden, däß der praktische Wert dieser Ausführungsformen weiter
erhöht werden kann, falls die Ausgleichswicklungen so angeordnet sind, daß sie außer
dem Ausgleich auch - andere Aufgaben erfüllen können. Falls sie nur die Aufgabe
des. Ausgleichs haben, werden sie in normalem Betrieb nur eine kleine Leistung ausführen;
aber um imstande zu sein, die Anlage zufällig mit weniger als der ganzen Anzahl
von Teilstromrichtern betreiben zu können, sollen die Ausgleichswicklungen vorzugsweise
für eine wesentlich höhere Leistung, z. B. bei zwei Teilstromrichtern für etwa ein
Viertel der Gesemtleistung, bemessen werden. Da eine solche Arbeitsweise ziemlich
selten, vorkommt, ist es für die beste Ausnutzung .des Transformators vorteilhaft,
die Ausgleichswicklungen für eine höhere Leistung als die höchstmögliche Ausgleichsleistung
zu bemessen, so daß. sie auch für andere Zwecke ausgenutzt werden können. Die Fig.
i2 bis 2o zeigen schematisch verschiedene Schaltungen für diesen Zweck.-Die Fig.
12, bis 14 zeigen Schaltungen, bei denen die Ausgleichswicklungen gleichzeitig zur
Spannungsregelung .dienen, und unterscheiden sich voneinander -durch verschiedene
Beispiele der Anordnung der Transformatorkerne in dreiphasiger Schaltung. In Fig.
12, sind zwei dreiphasige Kerne 29, 30 vorhanden, die je drei dreiphasige
Wicklungen tragen, nämlich die Netzwicklungen3i bzw: 3.2, die Ventilwicklungen 33
bzw. 34 und die Ausgleichswicklungen 35 bzw. 3@6. Von den beiden Ventilwicklungen
ist die eine, 31 sterngeschaltet und die andere, 34, dreieokgeschaltet, um
die gewünschte Phasenverschiebung zwischen den Wechselspannungen der beiden Stromrichter
zu schaffen. Die Ausgleichswicklungen 35, 36 sind für jede Phase parallel :geschaltet,
aber sind außerdem in Reihe mit den Netzwicklungen 3 i, 32 ges haltet und mit mehreren
Anzapfungen versehen, die abwechselnd -mit dem gemeinsamen Nullpunkt 37
zwecks
Regelung der tfibersetzung verbunden werden können.
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Fig. 13 zeigt gegenüber Fig. i2 nur die Abänderung, daß ein
gemeinsamer Transformatorkern 38 mit einem Zwischenjoch 39 zur Verwendung kommt.
Die Wicklungen sind in derselben Weise wie in Fig. 12 angeordnet, geschaltet und
bezeichnet.
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In Fig. 14 wurde die dreiphasige Transformatorschaltung als auf drei
Einphasentransformätören aufgeteilt angenommen, von denen nur einer dargestellt
ist, @da die übrigen demselben genau gleichen. Der Kern 40 des genannten Transformators
hat einen unbewickelten Mittelschenkel 47, der dem Zwischenjoch nach Fig. 13 entspricht,
während die beiden in Reihe geschalteten Wicklungen 41, 42 der Netzwicklung auf
je einem Seitenschenkel liegen, wie auch die beiden entsprechenden Ventilwicklungen
43 und 44 und die beiden parallel geschalteten Teile 45 und 46 der gleichzeitig
als Regelwicklung dienenden Ausgleichswicklung.
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Bei besonders, hohen Netzspannungen kann es zur Erleichterung der
,Spannungsregelung zweckmäßig sein, eine Schaltung nach Fig. 15 zu verwenden, die
auch nur eine Phase zeigt, bei der ein besonderer Reihentransformator 48 primär
in Reihe mit den Netzwicklungen 41,-42 geschaltet und sekundär an die Wicklunfgen
45, 46 angeschlossen ist.
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öfters kann es zweckmäßig sein, die Ausgleichswicklung eine wichtigere
Aufgabe erfüllen zu lassen, als nur derÜbers.etzungsregelung zu dienen; die Fig.
16 bis, 2o zeigen verschiedene Beispiele davon. In sämtlichen Figuren sind die Transformatorwicklungen
ohne Kerne dargestellt, .da ihre Anordnung im Verhältnis zu -den Kernen sich ohne
weiteres aus .dem Vorhergehenden ergibt.
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Falls ein Wechselrichter ohne erzwungene Kommutierung betrieben wird,
bedarf er als Komplement eines Phasenkompensatorsgewöhnlich eines übererregten leer
laufenden Synchronmotors (Synchronkompensator). Da dieser Kompensator oft für eine
höhere kVA-Zahl als das vom Wechselrichter gespeiste Netz ausgeführt werden muß
und da vor allem seine für die Kommutierung bestimmende Reaktanz nur ein geringer
Teil des Mittelwertes der Netzreaktanz sein soll, wird der Kompensator zum Wechselrichter
eine wesentlich höhere Scheinleistung liefern, als das eigentfiche Netz davon zieht.
Es kann deshalb zweckmäßig sein, die in Fig. 12 bis #i5 als Netzwicklung bezeichnete
Wicklung mit dem Kompensator und statt dessen die Ausgleichswicklung mit dem eigentlichen
Netz zu verbinden. Drei Beispiele hierfür zeigen die Fig. 16 bis 18. Fig. 16 schließt
sich nahe an die Fig. i i an und zeigt gegenüber dieser nur den Unterschied, daß
die Wicklungen 21 und 22 mit dem Synchronkompensator 50 verbunden sind, während
die Ausgleichswicklungen 25, 26 an das äußere Netz und -die Wicklungen; ,2@3, 24
wie vorher an die Wechselrichterventile angeschlossen sind.
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Die bisher beschriebenen Ausführungsformen zeigen den Nachteil, daß
man bei einer Störung in einem Teilstromrichter nicht, wenigstens nicht ohne große
Schwierigkeiten, die Möglichkeit hat, diesen Teilstromrichter allein abzuschalten,
sondern die ganzeAnlage außer Betrieb setzen muß. Eine solche Abschaltung eines
einzelnen Teilstromrichters ohne Störung des übrigen Netzes ist sehr wünschenswert,
und hierbei ist es auch erwünscht, daß der Synchronkompensator eingeschaltet bleibt,
so da.ß er nicht außer Tritt fällt. Diese Wirkungsweise wird durch eine der in Fig.
17 und 18 dargestellten Schaltungen ermöglicht. In diesen sind die an den Synchronkompensator
angeschlossenen Wicklungen auf zwei getrennte Transformatoren bzw. Transformatorpaa,re
aufgeteilt, ,deren Kerne nicht -dargestellt sind.
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In Fig. 17 sind die an :den Synchronkompensator 5o angeschlossenen
Wicklungen des einem. Transformatorpaares mit 51 und 5a und die des anderen Transformatorpaares
mit -6i und 62 bezeichnet. Auf dem erstgenannten Transformatorpaar sind die Ventilwicklungen
53 und 54, auf dem anderen die zumAusgleich und zur Speisung des Netzes dienenden
Wicklungen 65 und 66 angebracht. Jedes Transformatorpaar kann in Analogie mit Fig.
13 als ein einziger Transformator mit Zwischenjoch ausgeführt oder auch auf drei
Einphasentransformatoren in Analogie mit Fi:g. 14 aufgeteilt werden. Die Wirkungsweise
wird in normalem Betrieb wesentlich gleich der für Fig. 16 geltenden. Bei einer
Störung in einem Teilstromrichter kann man letzteren durch den dreipoligen Schalter
67 oder 68 abschalten, während der Synchronkompensator an das Netz angeschlossen
bleibt. Durch die Querverbindungen 7o bleibt die untere Hälfte eines TransformatOrpaares
angeschlossen, selbst wenn die obere abgeschaltet wird.
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Fig. 18 zergt eine Vereinfachung der Schaltung nach Fig. 17 in der
Weise, daß die beiden Hälften des mit .dem Netz verbundenen Transformators oder
T'ransformatorpaares in einem einzigen Transformator vereinigt sind, der zwei in
Reihe geschaltete, mit dem Synchronkompensatbr 5o verbundene Wicklungsteile 71,
61 besitzt. Zwischen diesen Wicklungsteilen, geometrisch gesehen, ist die an das
Netz angeschlossene Wicklung 75 angebracht. Diese Wicklung ist hier keine Ausgleichswicklung
in @demselben Sinne wie in Fig. ü6 und 17, aber durch ihre Anbringung zwischen den
beiden Wicklungsteilen 71 nützt sie den großen Raum zwischen den Teilen aus,
der mit Rücksicht auf die erwünschte gegenseitige Reaktanz vorhanden sein soll.
Diese Reaktanz wirkt ihrerseits durch dlie Wicklungen 51, 52 des anderen
Transformatorpaares auf .die Reaktanz zwischen den Ventilwiek-Jungen 53, 54 derart
zurück, daß die gestellte Bedingung für letztere Reaktanz erfüllt wird. Allgemein
kann man in dieser Weise verfahren, wenn zu den einzelnen Teilstromrichtern gehörende,
in Reihe geschaltete Wicklungen auf .demselbenTransformatorkern angebracht sind.
Beispielsweise können Fig. i2 und 13 in dieser Weise abgeändert werden. Anstatt
eine Ausgleichswicklung für andere Zwecke auszunutzen, nutzt man dann den zur Schaffung
einer entsprechenden Streuung
erforderlichen Wicklungsabstand für
die Anbringang einer besonderen Wicklung aus, die in entsprechender Weise ;ausgenützt
wird.
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Auch in Fi.g. 18 kann eine Ventilwicklung durch den Schalter 67 oder
68 abgeschaltet werden, ohne den übrigen Betrieb zu stören. Hierzu tragen die Querverbindungen
7o bei.
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In Fig. i9 sind zwischen jedemPol des Synchronkompensätors 5u und
eines Nullpunktes. zwei Paare von parallel geschalteten, einer -Phase mgelhöreniden
und zwei in Reihe geschaltete, einer anderen Phase angehörende Wicklungen 81, 82
in Reihe geschaltet, wodurch eine Zickzackschaltungg erbalten wird. Die Wicklungen
85 und 86 zusammen und die Wicklungen 81 und 82 zusammen liegen auf getrennten dreiphasigen
Kernen, (die gegebenenfalls zu.sammenrgebaut =und nur durch in Zwischenjoch getrennt
sein können. Die Zickzackschaltung bezweckt hier zunächst eine kleine Phasenverschiebung
im Verhältnis zur äußeren Phasenlage beider Trarüsformatoren um beispielsweise 7,5°
in jedem Sinne zu schaffen, während die beiden an dass dargestellte System -angeschlossenen
Ventile eine: gegenseitige Phasenverschiebung von 30° durch Sternschaltung der einen
Ventilwicklung $3 und Dreieckschaltung der anderen, 84, in gewöhnlicher Weise erhalten.
Das Netz ist hier an dasselbe Wicklungssystem wie der Synchronkompensator angeschlossen..
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Fig. 2o unterscheidet sich von Fig. z9 in hauptsächlich ;derselben
Weise wie Fig. 18 von Fig. 16, nämlich so, daß eine Ventilwicklung ohne Betriebs.-störurig
deT anderen abschaltbar ist. Zu diesem Zwecke sind die Wicklungen auf drei getrennte
Transformatoren aufgeteilt. Ausgehend vom Synchronkompensator 5o und Odem damit
vgrbündenen Netz 98 enthält jede Phase zuerst eine-Widklung 9z auf dem rechten Transformator
und in Reihe damit eine ändere Wicklung 92 einer anderen Phase auf demselben Transformator,
wodurch eine Zickzackschaltüng entsteht. Parallel zur , letztgenannten Wi@klang
liegt eine Wicklung 93 des anderen (in der'Figur unteren) Stromrichtertransformators,
der außerdem eine Ventilwicklung 94 trägt. Eine dritte Wicklung 95 - des erstgenannten
Transformators liegt parallel zur Wicklung 92 (obgleich sie im dreiphasigen Diagramm
getrennte Nullpunkte haben) und weiter parallel zu einer Wicklung 96 der anderen
(oberen) Stramrichtertransformatörs, der außerdem eine Ventilwicklung 97 besitzt.
Hier wird die gestellte Reaktanzbedingung im wesentlichen durch: die von der gegenseitigen
Entfernung bestimmte große Streuung zwischen .den Wicklungen g2 und 95 erfüllt.
.Gleichzeitig dienen diese Wicklungen der Zickzackschaltung. Der eine Stromrichter
kann, wie in Fi#. 18, bei einer begrenzten Störung durch den Schalter 99 öder roo
abgeschaltet werden.
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Die erfindungsgemäß geschaffene Kompensation der von. anderen Teilstromrichtern
herrührenden Kommutierungszacken kann; wie früher erwähnt, so weit getrieben werden,
daß diese vollständig verschwinden oder sogar ihre Vorzeichen ändern. Oft kann es
jedoch - genügen, die genannten Zacken wesentlich zu vermindern, und :diese Maßnahme
kann in solchen Fällen mit einem Einleiten der Kommutierung zu einem früheren Zeitpunkt
vervollständigt werden. Beide Maßnahmen bedeuten einen Verbrauch von Blindleistung,
und man maß daher in jedem einzelnen Falle sie gegeneinander abgleichen. Hierbei
ist auch zu bemerken, @daß die gemeinsame Netzreaktanz nicht konstant ist, sondern
mit der Netzbelastung schwankt. Man kann in solchen Fällen die Kompensationsmittel
selbsttätig oder von Hand umstellen, so daß sie sich der Netzreaktanz anpassen,
beispielsweise durch einenÜbersetzttngsregler. Da es praktisch oft nicht zweckmäßig
ist, diese Anpassung vollständig zu machen, kann man beispielsweise die Kompensation
derart bemessen, daß spie bei höherer Belastung des Netzes, die in der Regel einer
niedrigen Reaktanz entspricht, hundertprozentig und bei niedriger Belestung unvollständig
wird, welche Belastung auch eine kürzere-Kommutierungszeit ermöglicht: Bei unvollständiger
Kompensation soll man darauf Rücksicht nehmen, daß die für die Entionisierung verfügbare
Zeit nicht ahne weiteres durch ein früheres Einleiten :der Kommutierung verlängert'wind.
Fig. 6 bis 8 sollen dieses Verhältnis darstellen, Fig. 6 zeigt in größerem Maßstäbe
als Fig. 4 die Spannungskurve während und unmittelbar nach der Kömmütierung von
einer soeben brennenden Ventilstrecke. Die Kommutierungszet is, mit a und die für
die Entonisierung verfügbare Zeit mit b bezeichnet. In der Figur wurde vorausgesetzt,
@daß die nächste Kommutierungszacke, die auf diese Ventilstrecke induktiv übertragen
wird, in demselben Augenblick :beginnt, wenn die von der Kommutierung ungestörte
Spannungskurve durch Null gehen würde. Im Dauerbetrieb verursacht die Kommutierungszacke
- deshalb keine Schwierigkeifen, aber falls man versucht; die für die Entionisierung
verfügbare Zeit durch eine verfrühte Einleitung der Kommutierung zu verlängern,
fin@dt man, .daß eine Verschiebung, beispielsweise nach Fig. 7, keinen Einfluß auf
die Länge der für die Entionisierüng verfügbaren Zeit b hat, weil diese-Zeit nach
von der steil aufsteigenden Kommutierungszacke begrenzt wird, die die Spannung über
.der Ventilstrecke nach einer kurzen Zeit, wie in Fig. 6, positiv macht. Erst- eine-
weitere Verschicbun@g an die in Fig. 8 dargestellte Lage öder etwas mehr verursacht
eine Verlängerung,der für die Entionisierung verfügbaren Zeit. Die Größe dieser
Verschiebung hängt von der Höhe der Kommutierungszacke ab, .d. h. von der Kompensation
der gegenseitigen Indük tanz, die gemäß der Erfindung geschaffen wird.
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Falls man aus irgendeinem Grunde einevolle Kompensation der übertragenen
Kommutierungszacken nicht durchführen will oder kann, ist es von besonderer Wichtigkeit,
auf das dbengenannte Verhältnis bei- der Schnellregelung eines '\7#Techselrichte@rs
Rücknicht zu nehmen. Eine derartige Regelung geht in vielen Fällen darauf aus, die
für die Kommutierang und Entionisierung verfügbare Zeit zu. verlängern, falls die
vorhandene Zeit sich unzureichend
zeigt und deshalb ,die Gefahr
des Fehlens der K.ommutierung verursacht. Hierbei muß doch beachtet werden, daß
bei Kommutierungen, die aufeinander so .dicht folgen, wie es bei einer Pulszahl
von zwölf oder mehr erfolgt, die Zeit .der bereits eingeleiteten Kommutierung mit
Entionisierung durch jede Maßnahme verkürzt werden kann, die .die Zeit für die folgenden
Kommutierungen verlängern soll, vorausgesetzt, daß die übertragenen Kommutierungszacken
nicht vollständig kompensiert wurden. Beispielsweise in Fig. 6 bedeutet dies, daß
während der Kommutierung von der Ventilstrecke ab, für welche das Diagramm gilt,
die von der zunächst folgenden Kommutierung verursachte Zacke nach links verschoben
und die Spannung also früher als dargestellt positiv wird, wodurch die gesamte Zeit
für die Kommutierung und Entionisierung verkürzt wird. Es ist deshalb von besonderer
Bedeutung, daß der Regeleingriff in diesem Falle nicht zu schnell erfolgt, so daß
die genannte Verkürzung nicht allzu groß wird. Die Regelgeschwindigkeit soll deshalb
vorzugsweise bei unvollständiger Kompensation kleiner sein, als bei vollständiger
möglich sein würde. Es kann auch zweckmäßig sein, die Regelgeschwindigkeit bei einer
Verschiebung im Sinne einer früheren Kommutierung kleiner als bei einer Verschiebung
in entgegengesetztem Sinne zu machen.
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Eine Verminderung oder Kompensation der gegenseitigen Induktanz zwischen
zwei mit gegenseitiger Phasenverschiebung arbeitenden Ventilwicklungen gemäß der
Erfindung hat außer dem günstigen Einfluß auf die Kommutierung auch den Vorteil,
daß eine Störung in dem an der einen Ventilwicklung angeschlossenen Wechselrichter
in kleinerem Maße -den anderen Wechselrichter beeinflußt, als wenn keine derartigen
Maßnahmen vorgenommen worden wären. .Man erhält so größere Möglichkeiten zur Begrenzung
des Umfanges einer eingetretenen Störung.