DE917919C - Verfahren zum wechselseitigen Energieaustausch zwischen einem Wechselstrom- und einem Gleichstromsystem mittels einer mehrphasigen, periodisch angetriebenen Schalteinrichtung - Google Patents

Verfahren zum wechselseitigen Energieaustausch zwischen einem Wechselstrom- und einem Gleichstromsystem mittels einer mehrphasigen, periodisch angetriebenen Schalteinrichtung

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DE917919C
DE917919C DES14378D DES0014378D DE917919C DE 917919 C DE917919 C DE 917919C DE S14378 D DES14378 D DE S14378D DE S0014378 D DES0014378 D DE S0014378D DE 917919 C DE917919 C DE 917919C
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DE
Germany
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switching
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DES14378D
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Inventor
Dr-Ing Floris Koppelmann
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/20Contact mechanisms of dynamic converters
    • H02M1/26Contact mechanisms of dynamic converters incorporating cam-operated contacts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

  • Verfahren zum wechselseitigen Energieaustausch zwischen einem Wechselstrom- und einem Gleichstromsystem mittels einer mehrphasigen, periodisch angetriebenen Schalteinrichtung Zum wechselseitigen Energieaustausch zwischen einem Wechselstromsystem und einem Gleichstromsystem dienen Motorgeneratoren, Einankerumformer, gesteuerte Entladungsstrecken mit und ohne Ventilwirkung sowie mechanische Schalteinrichtungen, deren Kontakte periodisch betätigt werden. Bei den zuerst genannten umlaufenden Maschinen oder Maschinensätzen wird der Energierichtungswechsel ohne weiteres durch Änderung der Maschinenerregungen erzielt, jedoch ist der Wirkungsgrad derartiger Einrichtungen infolge der Verluste in den Anker- und Erregerwicklungen sowie der Eisen-, Reibungs- und Übergangsverluste verhältnismäßig schlecht, ihre Anschaffungskosten sind verhältnismäßig hoch. Auch Funkenstrecken weisen große Verluste wegen des Spannungsabfalles im Entladungslichtbogen auf. Dazu kommt bei den Entladungsstrecken mit Ventilwirkung der Nachteil, daß zum Energierichtungswechsel eine Umschaltung im Nutzstromkreis erforderlich ist, wodurch die Stetigkeit des Vorgangs unterbrochen wird. Um dies zu vermeiden, hat man jeweils zwei Entladungseinrichtungen mit verschiedener Durchlaßrichtung der Ventilfunkenstrecken parallel geschaltet und durch Steuer- und Hilfszündeinrichtungen dafür gesorgt, daß in der einen Energierichtung das eine, in der anderen Energierichtung das andere Entladungsgefäß den Nutzstrom übernimmt. Dadurch wird aber die Anlage sehr verteuert. Die in beiden Richtungen betriebsfähigen Entladungsstrecken mit gesteuerter Hilfszündung haben sich bisher für große -Leistungen, insbesondere für höhere Ströme, wegen ihrer Verluste und wegen der durch den Entladungslichtbogen hervorgerufenen Schäden an den Kontakten nicht einführen lassen. Auch bei ihnen kann überdies ein stetiger Übergang bei Energierichtungswechsel nicht stattfinden, ebenso nicht bei gewöhnlichen periodisch betätigten Schalteinrichtungen mit metallischer Kontaktberührung. Dies soll an Hand der Fig. i erläutert werden, in der das Schaltungsschema einer derartigen Einrichtung wiedergegeben ist.
  • An das Drehstromnetz RST ist die Primärwicklung PW eines Transformators angeschlossen, dessen Selkundärwicklung SW aus den drei Phasen i, 2, 3 besteht. Von diesen führen die Hauptstromleitungen zu den Kontaktsätzen K1, K.,, K3, deren jeder z. B. aus zwei festen Kontakten und einer beweglichen Brücke besteht. Die beweglichen Brücken werden gemeinsam von einer strichpunktiert angedeuteten Welle W aus über je ein in der Zeichnung nicht angegebenes Exzenter- oder Nockengetriebe od. dgl. betätigt. Hinter den Kontakten vereinigen sich die Nutzstromleitungen und führen über eine Glättungsdrossel DH zum Gleichstromsystem, dessen anderer Pol an den Sternpunkt der Sekundärwicklung SIV angeschlossen ist. Das Gleichstromsystem bestehe beispielsweise aus einer Akkumulatorenbatterie oder, wie dargestellt, aus einer Maschine mit dem Anker A und der Feldwicklung F. Der umlaufende Teil habe ein großes Schwungmoment, das seine Drehzahl aufrechtzuerhalten sucht. Der Anker t3. sei etwa mit einem Schwungrad gekuppelt, das in der Zeichnung nicht mit dargestellt ist. Die Welle W wird von einem Synchronmotor S111 angetrieben, der über einen Drehtransformator DT an das Wechselstromnetz angeschlossen ist. Durch Verdrehen der Phasenlage des Synchronmotors gegenüber der Phase der 'Wechselspannung können die Schaltzeitpunkte innerhalb der Wechselspannungsperiode verschieden eingestellt werden. Mit einer weiteren nicht dargestellten Einrichtung kann die Eingriffsdauer der Kontakte beispielsweise durch Verstellung der Getriebeexzentrizität oder durch Verlängerung oder Verkürzung der Antriebsstössel verstellt werden.
  • Die Hilfseinrichtungen R1, R2, R3, Trl, V2, F3 und N1, 11`2, 11T3 bleiben zunächst außer Betracht.
  • In Fig. 2 ist der Augenblicksverlauf der Spannungen atl und u2 der Phasen i und 2 in demjenigen Teil einer Periode angegeben, in welchem die Stromübertragung von der Phase i auf die Phase 2 übergehen soll. Der Zeitpunkt, in welchem sich die beiden Spannungskurven schneiden, ist mit to bezeichnet. t+1, t_1 und t_3 sind Punkte, die gegenüber to um eine Zeiteinheit, z. B. 1l20 Halbwelle gleich 0,0005 Sekunden bei einer Wechselstromfrequenz von 5o Perioden in der Sekunde, später bzw. eine und drei Zeiteinheiten früher liegen. Ist die Phasenlage des Antriebs so eingestellt, daß der Kontaktschluß (oder bei den erwähnten Entladungsstrecken ohne Ventilwirkung die Zündung durch die Hilfszündfunkenstrecke) in der Phase 2 im Augenblick to herbeigeführt wird, so hat die Gleichspannung bekanntlich ihren höchsten Wert; zu jedem früheren oder späteren Zeitpunkt der Kontaktgabe gehört eine niedrigere Gleichspannung. Der Mittelwert der abgegebenen Gleichspannung nimmt in Abhängigkeit vom Zeitpunkt der Kontaktschließung annähernd nach einer Cosinuskurve ab und sei in Fig. 2 beispielsweise durch die Kurve U== wiedergegeben. Außerdem ist eine konstante Gegenspannung Ufl eingezeichnet, die von einer Batterie oder vom Anker A bei einer bestimmten Drehzahl und einer bestimmten konstanten Erregung des Feldes F geliefert werden möge. Spannungsabfälle sind der Einfachheit halber vernachlässigt.
  • Werden die Kontakte des Kontaktsatzes KZ zur Zeit t. geschlossen, so entsteht in dem von den Phasen i und 2 über die Kontaktsätze K, und KZ gebildeten Kurzschluß- oder Kommutierungskreis eine Spannung d u, vom Werte Null aus beginnend, die der Differenz der Phasenspannung uz - u1 entspricht und in dem betrachteten Fall positiv gerechnet werde. Diese Spannung treibt einen Kurzschlußstrom i k in Richtung des eingezeichneten Pfeiles in Fig. i durch den Kommutierungskreis, also entgegen dem Strom il der abgebenden Phase i, und in Richtung des Stromes i2, der in der Phase 2 fließen soll. Der Kurzschlußstrom setzt sich mit den Phasenströmen zum Kommutietierungsstrom ikl bzw. i"2 zusammen.
  • Der Augenblicksverlauf der Ströme i und ik ist in Fig.3 dargestellt. Von den weiter hinzugefügten Indizes bezeichnet der erste den Zeitpunkt der Kontaktberührung und der zweite die Phase. Es ist vollkommene Glättung des Gleichstromes angenommen. Dann erreicht in dem Augenblick, wo die Differenz der gegenläufigen Ströme i"1 und iko, d. h. der Kommutierungsstrom ikol, Null wird, der Kommutierungsstrom iko2 den Wert io2 = iol. Genau in dem gleichen Augenblick muß die Unterbrechung erfolgen, die Trennstrecke des Kontaktsatzes k1 muß eine solche Länge erreicht haben, däß eine Rückzündung mit Sicherheit verhindert ist, dann tritt das geringstmögliche Schaltfeuer auf. Es ist natürlich sehr schwer, diesen Augenblick genau zu treffen, selbst wenn die Belastungsverhältnisse ideal konstant bleiben würden. Bei den praktisch vorkommenden Belastungsschwankungen ist eine genügend genaue Einstellung unmöglich. Die vorliegende Betrachtung gilt daher rein theoretisch.
  • Wird der Kontaktschluß in der Phase 2 erst um eine Zeiteinheit später im Augenblick t1 herbeigeführt, so ist die Gleichspannung U= und ihr Überschuß über die Gegenspannung U, geringer, somit auch der Strom il, bzw. i12 auf der Gleichstromseite entsprechend kleiner. Da im Augenblick der Kontaktschließung bereits eine positive Spannungsdifferenz cl u + 1 (Fig.) 2 vorhanden ist, so steigt der Kurzschlußstrom i.; + 11 bzw. ik + "bedeutend schneller an, seine Richtung gegenüber dem Phasenstrom ist jedoch die gleiche wie in dem vorher beschriebenen Fall; nämlich in der Phase i entgegengesetzt i" und in der Phase ä in Richtung von i12. Infolge des steileren Stromverlaufs ist die Kommutierungszeit kürzer. Der günstigste Unterbrechungsaugenblick liegt etwas später als derjenige bei voller Aussteuerung und Kontaktschließung im Augenblick to. Es sei nun der Fall betrachtet, daß die Kontaktschließung in der Phase 2 zum Zeitpunkt t_1, also vor dem Schnittpunkt der Spannungskurve u1 und -ac2 stattfindet. Die im Kommutierungskreis zunächst vorhandene Differenzspannung A u -, (Fig.2) treibt den Kurzschlußstrom in Richtung des Stromes i11, der in der abgebenden Phase i verschwinden soll, und entgegengesetzt dem Strom ih, der in der übernehmenden Phase 2 entstehen soll. Die Folge davon ist die Ausbildung eines höheren Kommutierungsstromes, dessen Verlauf durch die in Fig. 3 gestrichelt eingetragene Kurve i,-" bzw. il-12 wiedergegeben ist. Da aber die Differenzspannung abnimmt und im Zeitpunkt to Null wird und dann ihr Vorzeichen umkehrt und wieder im neuen Sinne anwächst, so folgt der Kommutierungsstrom i k _ 11 nicht der angedeuteten steilen Kurve, sondern verläuft flacher und sinkt, nachdem er zur Zeit t, sein Maximum erreicht hat, wieder ab, geht dann durch den Wert i11 bzw. durch den Nullwert und verläuft weiter im wesentlichen so, wie in dem vorher geschilderten Fall der Kontaktschließung zur Zeit t+1. Die Lage des günstigsten Unterbrechungsaugenblicks verändert sich also auch hierbei nur wenig gegenüber der Kontaktschließung im Zeitpunkt t+1. Entsprechendes gilt für alle diejenigen Fälle, in denen vor dem Zeitpunkt der Spannungsgleichheit die Kontakte geschlossen werden oder die Zündung mittels einer Hilfsfunkenstrecke erfolgt, bis zu der durch den Zeitpunkt t' in Fig. 2 gegebenen Grenze, wo die Gleichspannung U-_ an der Schalteinrichtung nicht mehr größer ist als die Gegenspannung U9.
  • Wird die Kontaktgabe noch weiter vorverlegt, beispielsweise auf den Zeitpunkt t_3, so wird U- kleiner als U9. Die Richtung des Gleichstromes muß daher umgekehrt sein, als in den vorhergehenden Fällen, wie Fig. 3 zeigt. Die Schalteinrichtung, die vorher als Gleichrichter arbeitete, würde jetzt als Wechselrichter arbeiten. Der Betrag des Gleichstromes ist sehr klein entsprechend dem geringen Spannungsunterschied zwischen U- und U, (bei dem angenommenen Aüssteuerungsgrad). Die Differenzspannung du-, (Fig. 2) ist dagegen beträchtlich, sie treibt einen steil ansteigenden Kurzschlußstrom i,--, in der gleichen Richtung wie im vorher geschilderten Falle durch den Kommutierungskreis. Diese Richtung stimmt aber jetzt mit der des entstehenden Stromes i._;12 überein und ist derjenigen des verschwindenden Stromes i_31 entgegengesetzt. Der Kommutierungsstrom i,-" erreicht daher fast sofort den Nullwert und muß unterbrochen werden, weil sonst nach dem Nulldurchgang ein entgegengesetzter Kurzschlußstrom fließen und einen riesenhaften Betrag annehmen würde, der zu Abweichungen in der Symmetrie der drei Wechselstromphasen und infolgedessen zu Störungen bei der Unterbrechung der Folgekontakte führen würde.
  • Es zeigt sich also, daß bei einer gewöhnlichen Schalteinrichtung ohne besondere Hilfsmittel bzw. bei einer durch Hilfsfunkenstrecken gesteuerten Entladungseinrichtung beim Übergang aus dem Gleichrichter- ins Wechselrichtergebiet mittels stetiger Verlagerung des Einschalt- oder Zündzeitpunktes eine plötzliche Verlagerung des Ausschalt- oder Löschzeitpunktes vorgenommen werden müßte. Dadurch wird das Getriebe bzw. die Steuereinrichtung außerordentlich umständlich und teuer und, was das Wesentlichste ist, unsicher im Betriebe, also praktisch weder ausführbar noch anwendbar. Außerdem treten die durch die hohen Kommutierungsströme verursachten zusätzlichen Verluste und Elektrodenbeanspruchungen (bei Entladungsstrecken) auf.
  • Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß zur Durchführung des Verfahrens zum wechselseitigen Energieübergang zwischen einem Wechselstromsystem und einem Gleichstromsystem eine anschließend näher beschriebene mehrphasige Schalteinrichtung nach dem Hauptpatent verwendet und das Verfahren so durchgeführt wird, daß die Phasenlage der Einschaltzeitpunkte zur Phasenlage der Wechselspannung in dem Übergangsgebiet zwischen Gleich- und Wechselrichterbetrieb und durch dieses hindurch stetig verstellt wird, ohne daß sonst eine plötzliche Umschaltung im Nutzstromkreise stattfindet.
  • Zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der Erfindung dienen die Fig. 4 bis 6 unter Zugrundelegung des vervollständigten Schaltschemas gemäß Fig. i.
  • Nach dieser Figur sind in Übereinstimmung mit dem Hauptpatent in Reihe mit den Trennstrecken der Kontaktsätze K1, K2, K3 die Schaltdrosseln R1, R2, R3 und parallel zu den Trennstrecken die Nebenpfade NI, N2, N3 geschaltet. Die an sich bekannten Schaltdrosseln besitzen einen geschlossenen Kern aus magnetisch hochwertigem Werkstoff, der sich nur bei sehr kleinen Stromwerten in der Nähe des Nulldurchgangs entsättigt, so daß die Wicklung eine hohe Induktivität annimmt, der sich jedoch bei Überschreitung eines Bruchteils des Effektivwertes des hindurchfließenden Stromes, beispielsweise bei einem Stromwert o,5 oder i Ampere, plötzlich sättigt, wobei die Induktivität der Wicklung auf einen den Stromfluß praktisch nicht mehr behindernden Bruchteil herabsinkt: Die ebenfalls an sich bekannten Nebenpfade besitzen vorzugsweise eine kapazitive Komponente. Durch die gleichzeitige Anwendung der Reihenwicklungen und Nebenpfade wird gemäß dem Hauptpatent eine gleichzeitige selbsttätige periodische Beeinflussung des Stromes und der Spannung an der Trennstrecke erzielt, dergestalt, daß eine praktisch stromlose Pause von einer oder einigen Millisekunden Dauer entsteht, während welcher die Kontakte leicht unterbrochen werden können, ohne daß eine übermäßige mechanische Genauigkeit erforderlich ist, und daß gleichzeitig die Spannung an der Trennstrecke zu Beginn der Kontaktöffnung nur allmählich ansteigt, da mindestens ein Teil des Stromes über den Nebenpfad aufrechterhalten wird. Dieser Strom fließt auch über die im ungesättigten Zustand befindliche Schaltdrossel, die gerade einen hohen Widerstandswert hat, so daß der überwiegende Anteil der in dem Stromkreis entstehenden Spannungen an der Schaltdrossel liegt, für die Trennstrecke dagegen nur ein kleiner Rest übrig bleibt. Dadurch wird die wiederkehrende Spannung an der Trennstrecke während des ganzen Unterbrechungsvorgangs unterhalb der Durchschlagsspannung der sich ausbildenden Trennstrecke gehalten und somit eine Unterbrechung ohne für die Kontakte schädliches Schaltfetter erzielt. Die Schaltdrosseln können mit einer weiteren Wicklung V1, V2, V3 versehen sein, durch die sie von einer besonderen Stromduelle oder auch aus dem angeschlossenen Gleichstrom- oder Wechselstromsystem zusätzlich vormagnetisiert werden können. Die Wicklungen V1, V2, V3 werden zu diesem Zweck bei Gleichstromerregung vorteilhaft hintereinandergeschaltet. Eine ebenfalls in Reihe damit liegende Drossel DV soll das Eindringen von Strompulsationen in den speisenden Teil des Vormagnetisierungskreises verhindern.
  • Durch Veränderung der Vormagnetisierung oder durch Veränderung der Impedanz des Parallelpfades oder durch beide Regelarten gemeinsam kann erreicht werden, daß sich die Schaltdrossel in einem gewünschten Magnetisierungszustand befindet, wenn durch Schließung der Kontakte in der übernehmenden Phase der Kommutierungskreis gebildet wird.
  • In den Fig. .4 bis 6 sind für die drei Fälle der Kontaktgabe E im Zeitpunkt to, t-, und t_.. neben dem Stromverlauf il bzw. i2 die Kurven f1 bzw. f. des Mägnetisierungszustandes (Induktion oder Kraftfluß im Eisen) der im Kommutierungskreis liegenden Schaltdrosseln R1 und R2 in Abhängigkeit von der Zeit wiedergegeben. Gemäß Fig.4 kann sich vom Einschaltaugenblick E ab der volle Kurzschlußstrom zunächst nicht ungehindert ausbilden, weil die Schaltdrossel R2 ungesättigt ist und somit einen sehr hohen Widerstandswert hat. Erst nachdem die Kurve f, die obere Sättigungsgrenze erreicht hat, setzt der eigentliche Kommutierungsvorgang ein. In der Nähe des Nulldurchganges der Stromkurve il, und zwar beispielsweise infolge einer geringen Vorerregung kurz vorher, gelangt die Schaltdrossel R1 in den ungesättigten Zustand. Es tritt daher eine praktisch stromlose Pause ein, die bei geschlossenen Kontakten so lange dauern würde, bis die Kurve f1 die Sättigungsgrenze in entgegengesetzter Richtung erreicht haben würde. Bevor dies eintritt, ist der Strom durch Öffnung der Kontakte in der Phase z zu unterbrechen, beispielsweise im Zeitpunkt A. Die Überlappungsdauer u, das ist die Zeit, während der die Kontakte beider Phasen, der abgebenden und der übernehmenden, gleichzeitig geschlossen sind, ist dann verhältnismäßig lang. Da während der stromlosen Pause eine verhältnismäßig große Zeitspanne zur Verfügung steht, kommt es auf eine genaue zeitliche Lage des Ausschaltzeitpunktes nicht an. Die Unterbrechung kann aber z. B. auch bereits zur Zeit A' stattfinden, es genügt also die kürzere Überlappungsdauer u'. Durch die Überlappungsdauer ist die Länge der stromlosen Pause und damit die Größe der Schaltdrosseln bestimmt. Letztere kann um so kleiner sein, je kürzer die mechanische Über-Iappungsdauer der Kontakte gemacht werden kann.
  • Wenn die Schaltvorrichtung nach Fig. 5 so ausgesteuert wird, daß der Einschaltzeitpunkt E vor dem Zeitpunkt der Spannungsgleichheit to liegt, etwa bei t-1, so strebt der Magnetisierungsverlauf der Schaltdrossel R2 nicht der Sättigungsgrenze in Durchlaßrichtung, sondern infolge der zunächst negativen Richtung der Spannungsdifferenz Au-, der entgegengesetzten Sättigungsgrenze zu. Die Schaltdrossel bleibt aber ungesättigt, wenn sie sich, was ohne weiteres mit Hilfe geeigneter Bemessung des Nebenpfades 1\# erreichbar und auch für jeden anderen Aussteuerungsgrad zulässig ist, beim Einschalten nicht allzuweit entfernt von der Sättigungsgrenze in Richtung des entstehenden Stromes i, befindet, wie die Kurve f2 in Fig. 5 angibt. Durch den hohen Widerstand der ungesättigten Schaltdrossel R2 wird die Ausbildung eines erhöhten Kurzschlußstromes, wie i..-11 und i1,1, 12 in Fig. 3, unterbunden, die Kommutierung verläuft infolgedessen hinsichtlich der Stromwerte unter etwa den gleichen Bedingungen wie beim Einschalten im Zeitpunkt t+1. Der Verlauf der Kurve f1 kurz vor, während und kurz nach der Kommutierung ist im wesentlichen ähnlich dem Verlauf gemäß Fig. q.. Dagegen muß die Überlappungsdauer u gemäß Fig. 5 groß sein. Der Strom werde also im Zeitpunkte A unterbrochen. Die Zeit u ist in dem angegebenen Beispiel so lang gewählt, daß auch bei noch geringeren: Aussteuerungsgraden, und zwar mindestens bis zur Kontaktschließung im Zeitpunkt t', der Ausschaltzeitpunkt A stets in die Zeit fällt, in der die Schaltdrossel R1 schon aus dem Sättigungszustand heraus ist und daher der Strom in der Phase r einen praktisch vernachlässigbar kleinen Wert hat.
  • In dem in Fig. 6 wiedergegebenen Falle der Kontaktgabe im Zeitpunkt t_3 gelangt die Schaltdrossel R2 kurz nach denn Einschaltzeitpunkt F_ infolge der hohen Differenzspannung Au-, in den entgegengesetztenSättigungszustandentsprechendderKurve f2. Erst dann findet die eigentliche Kommutierung statt, also später als ohne Hilfseinrichtung gemäß Fig. 3. Am Ende der Kommutierung nach Fig. 6 wird die Schaltdrossel R1 entsättigt, ihr Magnetisierungszustand folgt unter dem Einfluß der im Augenblick to die Richtung wechselnden Differenzspannung Au beispielsweise der Kurve f1. Die Ausschaltung könnte bereits nach einer kurzen Überlappungsdauer u' im Zeitpunkt A' erfolgen. Sie kann aber auch länger sein, beispielsweise wiederum gleich u, so daß die Ausschaltung im Zeitpunkte A stattfindet.
  • Da bei hohen Nennstromstärken die Schaltdrosseln verhältnismäßig kostspielig werden, kann eine wesentliche Verbilligung dadurch erzielt werden, daß während des reinen Gleichrichter- bzw. Wechselrichterbetriebes eine verkürzte Überlappungsdauer gewählt wird, die Schaltdrossel kann entsprechend kleiner bemessen sein, beherrscht aber trotzdem im Übergangsgebiet die erforderliche längere Überlappungsdauer, die mit Hilfe einer entsprechenden Regeleinrichtung an der mechanischen Antriebsvorrichtung oder durch Verstellung der ruhenden Kontakte oder mit anderen mechanischen Steuerungseinrichtungen einzustellen ist.
  • Bei kleinen und mittleren Stromstärken ist mehr der Preis der Kontakteinrichtung ausschlaggebend. Es ist daher häufig vorzuziehen, die Schaltdrosseln für eine längere Überlappungsdauer auszulegen, die in sämtlichen Betriebsbereichen konstant beibehalten werden kann, so daß die Antriebsvorrichtung für die Kontakte einfach gestaltet werden kann.
  • Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich vorzugsweise für die Bremsung und Drehrichtungsumkehr von regelbaren elektrischen Antriebsvorrichtungen, beispielsweise für Walzenstraßen, Förderanlagen, Werkzeugmaschinen. Da nämlich mit Hilfe dieses Verfahrens die oben geschilderten Schwierigkeiten beim Übergang von der Bremsung zum Anlauf in umgekehrter Drehrichtung vermieden werden, so kann infolgedessen ein ununterbrochener Betrieb des Stromumformers durch sämtliche vier Quadranten des Phasenwinkels der Einschaltzeitpunkte gegenüber der Wechselspannung hindurch, insbesondere mit stets gleich langer (konstanter) Überlappungsdauer der Kontakte in dem ganzen Verstell-Bereich von 36o elektrischen Graden, also auch bei Energierichtungswechsel, oder mit selbsttätiger Steuerung des Ausschaltzeitpunktes der einzelnen Kontakte stattfinden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum wechselseitigen Energieaustausch zwischen einem Wechselstrom- und einem Gleichstromsystem mittels einer mehrphasigen, periodisch angetriebenen Schalteinrichtung, insbesondere für Starkstrom, bei der Strom und Spannung an der Unterbrechungsstrecke gleichzeitig derart beeinflußt werden, daß jedesmal in der Nähe eines Stromnulldurchgangs eine praktisch stromlose Pause entsteht und bei Öffnung der Kontakte die wiederkehrende Spannung an der Trennstrecke nur allmählich ansteigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Einschaltzeitpunkte zur Phasenlage der Wechselspannung durch das dem Augenblick der Spannungsgleichheit zwischen abgebender und übernehmender Phase vorangehende Übergangsgebiet zwischen Gleich-und Wechselrichterbetrieb hindurch ohne Unterbrechung des Laststromkreises stetig verstellt wird und eine sonstige plötzliche Umschaltung im Nutzstromkreis nicht stattfindet. a. Verfahren nach Anspruch i für große Betriebsstromstärke, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit vom mechanischen Einschalten der übernehmenden bis zur Unterbrechung der abgehenden Phase während des Betriebes im Übergangsgebiet länger ist als bei reinem Gleichrichterbetrieb oder reinem Wechselrichterbetrieb. 3. Verfahren nach Anspruch i für mittlere und kleinere Betriebsstromstärke, dadurch gekennzeichnet daß die Zeit vom Einschalten der übernehmenden Phase bis zur Unterbrechung der abgebenden Phase in allen Betriebsbereichen konstant gehalten wird und daß mit Hilfe von in Reihe mit den Trennstellen der verschiedenen Phasen liegenden Schaltdrosseln mit besonders großem Querschnitt des sich sättigenden Eisenkreises, der sich durch passende Abstimmung eines zur Trennstelle parallel geschalteten, vorzugsweise kapazitiven Nebenpfades und gegebenenfalls durch zusätzliche Vormagnetisierung mittels besonderer Erregerwicklungen zu Beginn jeder Übertragungsperiode in einem vorbestimmten Magnetisierungszustand befindet, eine so lange stromlose Pause erzielt wird, daß der Ausschaltzeitpunkt stets in diese stromlose Pause fällt. q.. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i zum ununterbrochenen Betriebe durch sämtliche vier Quadranten des Phasenwinkels der Einschaltzeitpunkte gegenüber der Wechselspannung hindurch zwecks Bremsung und Drehrichtungsumkehr von regelbaren elektrischen Antriebsvorrichtungen.
DES14378D 1938-02-04 1938-02-04 Verfahren zum wechselseitigen Energieaustausch zwischen einem Wechselstrom- und einem Gleichstromsystem mittels einer mehrphasigen, periodisch angetriebenen Schalteinrichtung Expired DE917919C (de)

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