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.Anordnung zur Erzielung einer gleichmäßigen Belastung mehrerer Teilstromrichter
Es ist bekannt, mehrphasige Stromrichter zur besseren Ausnutzung der Transformatoren,
Entladungsstrecken usw. in niedrigerphasige Teilstromrichter aufzulösen, die dann
gleichstromseitig parallel arbeiten und gegebenenfalls an verschiedene Phasen des
Drehstromnetzes angeschlossen sind. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Belastung
dieser Teilstromrichter verwendet man vielfach Saugtransformatoren, jedoch ist es
auch schon vorgeschlagen worden, das Parallelarbeiten dieser Teilstromrichter durch
geeignete Eingriffe in deren Steuerung zu erzielen oder (bei Verwendung von Saugtransformatoren)
zu unterstützen. Bei den zuletzt genannten Anordnungen ist es erforderlich, bei
einer Belastungsunregelmäßigkeit zwischen den einzelnen Teilstromrichtern jeweils
die Freigabe der Entladungsstrecken desjenigen Teilstromrichters vorzuverlegen,
dessen Stromanteil zu gering ist, der also mehr Strom übernehmen soll.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzielung einer
gleichmäßigen Belastung mehrerer mit dampf- oder gasgefüllten Entladungsstrecken
arbeitender Teilstromrichter, die gleichstromseitig gegebenenfalls unter Verwendung
von Saugtransformatoren parallel arbeiten, und ist gekennzeichnet durch Stromtransformatoren
in den Anodenkreisen der einzelnen Entladungsstrecken, mit deren Hilfe über gleichrichtende
Elemente und Glättungsmittel Gleichspannungen erzeugt werden, deren Höhe von der
Höhe der Belastung des betreffenden Teilstromrichters abhängig ist und die in die
Gitterkreise der Entladungsstrecken im Sinn einer Belastungsvergleichmäßigung eingefügt
werden.
Die Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
An einen Stromrichtertransformator 12 sind Entladungsstrecken 13 bis 18 angeschlossen,
die zur Energieübertragung zwischen dem Drehstromnetz 1o und dem Gleichstromnetz
i i dienen. Der Transformator 12 besitzt eine Primärwicklung i9 und drei Gruppen
von Sekundärwicklungen 2o, 21, 22, die elektrisch voneinander getrennt sind. In
dem Ausführungsbeispiel ist ein Dreimal-Zweiphasensystem gezeigt, bei dem die Mittelpunkte
der Sekundärwicklungen 2o, 21, 22 über einen beispielsweise in Zickzack geschalteten
Saugtransformator 23 an den einen Pol des Gleichstromnetzes i i angeschlossen sind.
Falls der Saugtransformator 23 aus drei Einphasenkernen besteht, wird man vorzugsweise
eine Zickzackschaltung verwenden, um eine Gleichstromkomponente des Flusses zu vermeiden.
An die Enden der Wicklungen 20, 21, 22 sind die Anoden der Entladungsstrecken 13
bis 18 angeschlossen, deren Kathoden zusammengefaßt und mit dem anderen Gleichstromleiter
verbunden sind. Die Entladungsstrecken 13 bis r8 sind vorzugsweise dampf- oder gasgefüllte
Entladungsstrecken, wobei selbstverständlich auch mehranodige Stromrichtergefäße
Verwendung finden können. Zu je zwei der Entladungsstrecken 13, 14 bzw. 15, 16 oder
17, 18 gehört ein Steuerkreis 27 bzw. 28 oder 29, um die entsprechenden Steuerelektroden
26 der Entladungsstrecken mit geeigneten Steuerspannungen zu versehen, wobei in
jedem Gitterkreis ein Widerstand 30 zur Begrenzung des Gitterstromes vorgesehen
ist. Um den Steuerelektroden der Entladungsstrecken Wechselspannungen zuzuführen,
die vorzugsweise gegenüber den Anodenspannungen in der Phase nacheilen, ist ein
Steuertransformator 31 vorgesehen reit einer dreiphasigen Primärwicklung 32 und,
entsprechend der Schaltung des Hauptkreises, drei Sekundärwicklungen 33, 34 und
35. Der Steuertransformator kann aus einem beliebigen Wechselstromnetz 36 gespeist
werden, dessen Phasenlage zur Phasenlage des Netzes 1o in einem bestimmten festen
Verhältnis steht, beispielsweise auch unmittelbar aus dem Drehstromnetz 1o. Die
Prirnärwicklungen 32 des Steuertransformators 31 sind so dargestellt, daß sie eine
Phasenverschiebung voll 9o° gegenüber den Wicklungen des zugehörigen Haupttransformators
12 besitzen. Eine solche nacheilende Phasenverschiebung von etwa 45 bis 9ö°' kann
beispielsweise durch Zickzackschaltung der Wicklungen des Steuertransformators 31
erzeugt werden oder durch Benutzung eitles Drehtransformators. Zur Einstellung der
gewünschten Zündzeitpunkte kann jetzt bei fester Phasenlage der Steuerwechselspannungen
eine Änderung der Gittergleichspannung benutzt werden. Den Mittelanzapfungen der
Sekundärwicklungen 33, 34= 35 des Steuertransformators wird zu diesem Zweck eine
Gleistromvorspannung zugeführt, mit deren Hilfe der Zündzeitpunkt der Entladungsstrecken
13 bis 18 verändert werden kann. Bei positiver Erhöhung der Gittervorspannung wird
der Zündzeitpunkt der Entladungsstrecken vorverlegt; umgekehrt werden die Entladungseinsätze
gegenüber den Anodenspannungen verzögert, wenn die Gittervorspannung im negativen
Sinn erhöht wird. Zur Einstellung dieser negativen Gittervorspannung ist ein Potentiometer
37 mit einem Schleifkontakt 38 vorgesehen, das über Widerstände 38a, 38b, 38c an
die Mittelanzapfüngen der Sekundär-Wicklungen 33 bis 35 des Steuertransformators
geführt ist, während der andere Pol des Gittervorspannungsgerätes an die Kathoden
der Entladungsstrecken angeschlossen ist. Natürlich kann auch in bekannter Weise
mit Hilfe des Potentiometers 37 eine selbsttätige Regelung des Stromrichters bewirkt
werden, z. B. indem die Höhe der Gittervorspannung durch einen geeigneten Spannungsregler
von der Ausgangsspannung des Stromrichters abhängig gemacht wird.
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Um nun Ungleichmäßigkeiten in der Belastung der einzelnen Teilstromrichter,
also der Wicklungen 2o, 21 und 22, auszugleichen, ist gemäß der Erfindung ein zusätzlicher
Steuerkreis 39 vorgesehen. In die Anodenkreise der Entladungsstrecken 13 bis 18
sind Stromtransformatoren 4o bis 45 eingefügt. Diese Stromtransformatoren 4o bis
45 werden benutzt, um die Gitterkreise der Entladungsstrecken zu beeinflussen. Die
Sekundärspannungen der Stromtransformatoren werden gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit Hilfe zweiatiodiger Hochvakuumröhren 46, 49, 52 gleichgerichtet,
die in Reihe mit den Kondensatoren 47, 50, 53 und Glättungsdrosseln 48, 51 und 54
liegen. Mit Hilfe dieser Anordnung wird z. B. am Kondensator 47 eine Gleichspannung
erzeugt, die abhängig ist von der Höhe des Stromes, der durch die Entladungsstrecken
13 und 14 fließt, und die damit abhängig ist von der Belastung des einen Teilstromrichters.
Entsprechend werden die Ausgangsspannungen der Stromtransformatoren 42 und 43, die
zu den Anodenkreisen der Röhren 15 und 16 gehören, mit Hilfe des Gleichrichters
49 gleichgerichtet und durch die Kapazität 5o und die Induktiv ität 51 geglättet,
so daß die Spannung an der Kapazität 50 wieder abhängig ist von dem Strom in dem
Teilstromrichter mit der Haupttransformatorwicklung 21. Die Gleichrichterröhren
46, 49 und 52 werden in bekannter Weise durch Transformatoren 58 bis 6o geheizt,
von denen nur die Sekundärwicklungen dargestellt sind. Die Mittelpunkte dieser Heiz-Wicklungen
sind zusammengefaßt und bilden das Kathodenpotential der genannten Gleichrichterröhren.
An den Kondensatoren 47, 50 und 53 liegen dann bei Betrieb der gesamten Anordnung
geglättete Gleichspannungen, deren Höhe von der Höhe der Belastung der einzelnen
Teilstromrichter abhängig ist. Die positiven Belege der Kondensatoren sind zusammengefaßt,während
ihre negativen Belege mit den Mittelpunkten der Steuertransformatorwicklungen 33,
34 und 35 verbunden sind. Solange die Belastung der Sekundärwicklungen 2o, 21 und
22 des Haupttransformators gleich ist, sind auch die Spannungen der Kapazitäten
47, 5o und 53 gleich, und es entsteht keine Spannungsdifferenz zwischen den Punkten
61, 62 und 63. Wenn dagegen die Belastung der Teilstromrichter
verschieden
ist, beispielsweise die Wicklung 2o höher belastet ist als die Wicklungen 21 und
22, so ist die Spannung des Kondensators 47 höher als die Spannungen der Kondensatoren
5o und 53, und damit hat der Punkt 61 eine stärker negative Spannung als die Punkte
62 und 63.
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Die Kondensatoren 47, 5o und 53 bilden eine Sternschaltung, die mit
den ebenfalls in Stern geschalteten Widerständen 38a, 38b und 38c eine Brückenschaltung
ergibt. Die Gittervorspannungen, die der Sekundärwicklung des Gittertransformators
aufgedrückt werden, setzen sich demnach aus der allen Entladungsstrecken gleichmäßig
zugeordneten Vorspannung des Potentiometers 37 und der jeder Gruppe von Entladungsstrecken
einzeln zugeordneten Spannung des zugehörigen Kondensators 47 bzw. 50 oder 53 zusammen.
Um eine genauere Einstellung der einzelnen Stromrichterkreise zu ermöglichen, kann
man die Mittelpunkte der Steuerwicklungen, also die Leiter 64, 65 und 66, nicht
an das Ende der Widerstände 38a, 38b, 38c anschließen, sondern an einstellbare Anzapfungen
dieser Widerstände, wozu man die genannten Widerstände als Potentiometer ausbildet.
Eine solche Anordnung ist in der Fig. 2 gezeigt.
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Die Polarität der Stromtransformatorwicklungen ist entsprechend dem
eingezeichneten Pfeil so gewählt, daß bei einem Stromfluß durch die Hauptentladungsstrecken
i3 bis 18 auch ein Stromfluß durch die Hilfsröhren 46, 49 und 52 erfolgt. Um die
hohe entgegengesetzt gerichtete Spannung, die beim Verlöschen einer jeden Hauptentladungsstrecke
an der Sekundärwicklung des zugehörigen Stromtransformators entstehen würde, zu
verringern, sind diesen Sekundärwicklungen Widerstände 67 bis 72 parallel geschaltet.
Diese Widerstände verringern auch etwaige hochfrequente Schwingungen, die in den
Sekundärwicklungen der Stromtransformatoren entstehen können. Diese Widerstände
67 bis 72 können aber auch durch geeignete Entladungsstrecken ersetzt werden, mit
deren Hilfe die Sekundärwicklungen der Stromtransformatoren immer dann kurzgeschlossen
werden, wenn diese unerwünschte hohe negative Spannung auftritt.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung diene die Fig. 2,
die schematisch die Schaltung der Widerstände 38a, 38b, 38c und die Spannungen an
den Kondensatoren 47, 5o und 53 zeigt. Wenn in der Anordnung nach Fig. i alle Sekundärwicklungen
21, 22, 23 des Haupttransformators gleich hoch belastet sind, sind die Spannungen
der Kondensatoren E47, E50, F_53 gleich hoch. Unter diesen Umständen entsteht
keine Gleichspannung zwischen den Punkten 61, 62 und 63, und den Gitterkreisen aller
Entladungsstrecken wird nur die Gittervorspannung des Potentiometers 37 zugeführt.
Wenn jedoch aus irgendeinem Grund der Strom in den Entladungsstrecken 13 und 14,
deren Anoden mit der Transformatorwicklung 20 verbunden sind, größer ist als der
Strom in den anderen Teilstromrichtern, steigt die Spannung E47 am Kondensator 47.
Dementsprechend fließt ein Strom durch die Widerstände 38a, 38b und 38c in solcher
Richtung, daß der Punkt 61 negativ wird gegenüber dem Gleitkontakt 38 des Potentiometers
37 und daß die Punkte 62 und 63 positiv gegenüber diesem Schleifkontakt werden.
Mit anderen Worten, den Steuerwicklungen' 34 und 35 wird eine positive Vorspannung
erteilt, während die Steuerwicklung 33 eine mehr negative Vorspannung erhält. Die
gegenüber dem vorherigen Betrieb positive Vorspannung, die den Gittern der Entladungsstrecken
15 bis 18 zugeführt wird, ruft eine Vorverlegung der Zündzeitpunkte dieser Entladungsstrecken
hervor und bewirkt damit eine Zunahme des Stromes in den beiden zugehörigen Teilstromrichtungen.
Der Zündzeitpunkt der Entladungsstrecken 13 und 14 wird dagegen durch die negative
Gittervorspannung verzögert, so daß der entsprechende Teilstromrichter weniger Strom
übernimmt, bis eine gleichmäßige Belastung aller Teilstromrichter wiederhergestellt
ist.
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In der vorstehenden Beschreibung war angenommen, daß die Ströme der
beiden Teilstromrichter mit den Transformatorwicklungen 21 und 22 einander gleichbleiben;
selbstverständlich wirkt die Anordnung nach der Erfindung auch in dem Fall, wenn
alle Teilstromrichter verschiedene Ströme führen. Es wird in allen Fällen die Vorspannung
der Entladungsstrecken derjenigen Teilstromrichter, die zu viel Strom führen, in
dem Sinn geändert, daß ihr Entladungseinsatz verzögert wird, und umgekehrt. Die
Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel, insbesondere nicht auf
eine Zweimal-Dreiphasenschaltung beschränkt, sondern kann für jede übliche Stromrichterschaltung
benutzt werden.