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Stromrichter mit einer Phasenzahl gleich einer Primzahl Es ist bei
Stromrichtern, und zwar sowohl bei solchen mit Entladungsstrecken als auch bei solchen
mit periodisch betätigten Kontakten, bekannt, ein gleichzeitiges Arbeiten mehrerer
Phasen durch Saugtransformatoren herbeizuführen. Dabei unterteilt der Saugtransformator
den Gesamtstromrichter in mehrere phasenverschobene Teilstromrichter, z. B. einen
sechsphasigen Stromrichter in zwei dreiphasige Teilstromrichter. Wegen dieser Teilbarkeitseigenschaft
hat man es bisher nicht für möglich gehalten, daß auch Stromrichter mit einer Phasenzahl
gleich einer Primzahl mit Saugtransformatoren ausgerüstet werden können. Gegenstand
der Erfindung ist ein Stromrichter mit einer Phasenzahl gleich einer Primzahl, der
mit einem Saugtransformator ausgerüstet ist und eine Welligkeit entsprechend einem
Betrieb mit vervielfachter Phasenzahl aufweist. In Fig. i der Zeichnung ist der
Erfindungsgedanke beispielsweise an einem dreiphasigen Gleichrichter veranschaulicht.
Der an das Drehstromnetz i über eine nicht bezeichnete Dreieckwicklung angeschlossene
Haupttransformator 2 weist zwei dreiphasige Sternwicklungen 3 und 4 gleicher Phasenlage
auf, an deren freie Enden die Anoden des mehranodigen Entladungsgefäßes 34 angeschlossen
sind. Zwischen die Sternpunkte der beiden Wicklungen 3 und 4 ist der Saugtransformator
7 geschaltet.
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Unter Bezugnahme auf Fig.2 soll die Wirkungsweise nachfolgend beschrieben
werden: Der durch den Saugtransformator gegebene Amperewindungszwang ergibt eine
gleichzeitige Beteiligung der in Fig. i mit 3 und 4 bezeichneten Systeme. Um zu
verhüten, daß von den beiden Systemen gleichsinnige Anoden sich an der Arbeit beteiligen,
wird
der Gleichrichter derartig gittergesteuert, daß immer nur verschiedene
Phasen der beiden Systeme gleichzeitig arbeiten können. So sei angenommen, daß im
Augenblick A der Fig. 2 Anode ia und 211 Strom führen (vgl. Fig. 3). Da die Saugdrosselspule
symmetrisch aufgebaut ist, führen beide Systeme je den halben Gleichstrom und legen
an den Verbraucher den Mittelwert der beiden am Arbeiten beteiligten Phasenspannungen.
Diese Spannung ist mit ug gekennzeichnet. Ihr Wert beträgt o,5 des Wertes der Phasenspannungen
im Augenblick .4. Nach der Erfindung sollen diese beiden Anoden bis zum Zeitpunkt
B, in welchem Anode ia negatives Potential erhält, gleichzeitig brennen. Im Augenblick
B geht der Strom von Anode ia auf oa über, so daß von B bis C die Anoden oa und
2b sich in die Stromführung teilen. Während dieser Zeit arbeitet die Saugdrosselspule
wie ein Spartransformator und teilt wieder die von der Phase 2b erzeugte Spannung
so auf, daß genau die Hälfte an dem Gleichstromverbraucher liegenbleibt. Im Kulminationspunkt
der Spannung 2b, in welchem diese den Wert i besitzt, wird wieder die Gleichspannung
o.5 wie im Augenblick A. Im Augenblick C erfolgt eine Kommutierung von oa auf 3a,
so daß von nun an die Anoden 2b und 3a die Gleichspannung bilden.
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Aus dieser Arbeitsweise erkennt man, daß zunächst eine vollkommen
symmetrische, einem Sechs-Phasensystem entsprechende Gleichspannung entsteht. Ferner
läßt sich ableiten, daß die Brenndauer der Anoden i8o°' beträgt, lediglich die Nullanode
hat eine Brenndauer von 6o°. Die Anodenströme folgen sich jede zweite Periode mit
Ausnahme der Nullanoden, die mit Pausen von 6o° abwechselnd brennen. Der Verlauf
sämtlicher Anodenströme ist in Fig. 3 dargestellt. Durch, die verhältnismäßig langen
Brenndauern der Anoden ergeben sich niedrigere Effektivwerte, die trotz der hohen
Phasenspannungen eine wirtschaftliche Bemessung des Transformators ermöglichen.
Auch die Spannung an dem Saugtransformator wird durch die Mitwirkung der Nullanoden
kleiner, als sie dem normalen Dreiphasensystem entspricht, so daß sie bei einer
Frequenz von 75 Hz (5o Hz im Haupttransformator vorausgesetzt) eine ebenfalls wirtschaftliche
Auslegung des Saugtransformators ergibt.
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Um die dargestellte Wirkungsweise zu ermöglichen, müssen die Anoden
des Gleichrichters mit Ausnahme der Nullanoden gesteuert werden. Für diese erübrigt
sich eine Steuerung, weil sie den Strom immer nur im richtigen Zeitpunkt übernehmen.
Die Steuerung der übrigen Anoden muß wie folgt eingerichtet «erden: Fig.4 zeigt
nochmals den Ablauf der Phasenspannungen ui, tz2 und 113, die Gleichspannung ug
und die Kommutierungsaugenblicke. Darunter sind die Brennweiten der einzelnen Artoden
dargestellt, wobei die einzelnen Anoden gleichzeitig in die Gruppen der beiden Systeme
a und b unterschieden sind. Bezüglich der Steuerung scheiden die Nullanoden,
wie bereits bemerkt, aus der Betrachtung aus. Infolgedessen ergibt sich zwischen
den Einsatzzeiten der Anodenströme und der ebenfalls in Fig. 4 dargestellten Spannung
der Saugdrossel ud eine einfache Beziehung, die die Lösung der Gittersteuerung in
einfachster Weise ermöglicht. Sorgt man dafür, daß bei positiven Werten der Saugdrosselspannung
stets nur die Anoden des Systems a gezündet werden und bei negativen Werten nur
stets die Anoden b, während gleichzeitig die Anoden der anderen Systeme gesperrt
werden, so ist der beabsichtigte Zweck bereits erreicht. Es genügt also eine gruppenweise
Steuerung in Abhängigkeit von der Spannung an der Saugdrosselspule.
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Geht man von der Voraussetzung aus; daß die Zahl der Entladungsgefäße
insbesondere mit Rücksicht auf die Verwendung einanodiger Gefäße keine ausschlaggebende
Rolle spielt, so läßt sich die angegebene Schaltung noch wesentlich vereinfachen.
Diese Vereinfachung ist in Fig. 5 dargestellt. Sie zeigt, daß für den Aufbau ein
Drehstromtransformator 2 mit einer primär geschalteten Dreieckwicklung und einer
einzigen sekundären Sternwicklung sowie eine einfache Saugdrossel ? genügt. Außerdem
sind acht Entladungsstrecken (in zwei Gruppen 3o und 40) mit der zugehörigen Gittersteuerung
erforderlich. Die Entladungsstrecken liegen in der Schaltung parallel zu der Sekundärwicklung
des Transformators. Die Gittersteuerung sorgt wieder für die abwechselnde Zündung
der einen oder anderen Gruppe, abhängig von der Spannung am Saugtransformator. Es
steht aber nichts im Wege, für die Gittersteuerung auch eine synchron zur Saugdrosselspannung
verlaufende Spannung zu verwenden, die mittels eines vom Netz i gespeisten Synchronumformers
erzeugt wird: Die Schaltung hat den Vorteil, daß die Effektivwerte der Phasenströme
weiter zurückgehen. Die Entladungsstrecken werden nach wie vor lediglich alle zwei
Perioden beansprucht, allein die Nullpunktanoden führen alle 6o- Ströme mit 6o°
Brenndauer.