-
Stromrichter-Umkehrantrieb Die bekannten Ausführungen von Stromrichteranlagen
in Eingefäßschaltung enthalten einen Ankerumschalter, der in stromlosem Zustand
der Stromrichtergefä$e umgeschaltet werden kann. Dieser Vorgang erfordert, daß vorher
und nachher mehrere Schalthandlungen in bestimmter Reihenfolge vollzögen werden.
Wenn über eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem fließenden Ström oder von
der Spannungsrichtung ein Kommando zum Umschalten gegeben wird, so werden zunächst
die Stromrichter gesperrt, dann wird die Gittersteuerung umgeschaltet, darauf folgt
die Umschaltung des Ankerkreises und schließlich wird, wenn der Umschaltvorgang
beendet ist,- die Sperrung aufgehoben. Eine derartige Umschaltung ist infolgedessen
mit einer verhältnismäßig langen Unterbrechung des Betriebes verbunden, welche den
steigenden Ansprüchen hinsichtlich kurzer Reversierzeiten entgegensteht, und erfordert
hohen Aufwand für die Sicherstellung der Reihenfolge der notwendigen Schaltungen,
der vor allem für Antriebe kleiner Leistung kaum tragbar ist.
-
Erfindungsgemäß wird für Anlagen mit einanodigen Gefäßen eine erhebliche
Vereinfachung und Verbesserung dadurch erzielt, daß den verschiedenen Gefäßen besondere,
schnell wirkende Hauptstromschalter zugeordnet sind, die zur Umschaltung nacheinander
in zyklischer Reihenfolge synchron zur Wechselspannung jeweils während der Sperrzeiten
der zugehörigen Gefäße betätigt werden. Betrachtet man die in Fig. z mit ausgezogenen
Linien dargestellte bekannte Spannungskurve
für eine dreiphasige
Schaltung, so erkennt man, daß eine Entladungsstrecke in jeder Periode nur in der
Zeit von t1 (Zeitpunkt der Spannungsgleichheit mit der vorangehenden Phase im Gleichrichterbetrieb)
bis t2 (Zeitpunkt der Spannungsgleichheit mit der folgenden Phase im Wechselrichterbereich)
Strom führen kann. In der übrigen Zeit von t2 bis t, ist die Entladungsstrecke bei-
jeder beliebigen Betriebsart stromlos, und es ist in dieser-Zeit auch kein
Gitterstromstoß für ihr Gitter zu erwarten. Aus den normalen Betriebsbedingungen
der Stromrichteranlage ergibt sich, daß dieser stromlose Zustand mit absoluter Sicherheit
vorhanden ist und demgemäß nicht erst künstlich überwacht werden muß. Vor dem Zeitpunkt
t1 kann eine Entladungsstrecke ohne zusätzliche Kommutierungshilfsmittel den - Strom
nicht übernehmen, und im Zeitpunkt t2 muß der Kommutierungsvorgang im Wechselrichterbetrieb
beendet sein, wenn nicht eine Durchzündung des Wechselrichters eintreten soll. Entsprechendes
gilt auch für den Betrieb mit anderer Phasenzahl, -z. B. in Sechsphasenschaltung,
für welche die zusätzlichen Spannungskurven in Fig.1 mit gestrichelten Linien dargestellt
sind. Hier ist ti der früheste Zeitpunkt der Stromübernahme im Gleichrichterbetrieb
und t2 der späteste Zeitpunkt der - Stromabgabe im Wechselrichterbetrieb. In der
Zeit von t2 bis ti führt die Entladungsstrecke keinesfalls Strom, welches auch immer
die Betriebsart und der Aussteuerungszustand sein mögen, - in welchem der Umformerantrieb
arbeitet.
-
Die zur Verfügung stehende Zeit für eine Um= schaltung ist also genau
1/s Periode oder 6,7 ms bei . 50 Hz im Sechsphasenbetrieh bzw. 1/s Periode
oder 3,3 ms bei 5o Hz im Dreiphasenbetrieb und beim Betrieb in der normalen Brückenschaltung.
-
Mit Schaltern, welche zur Umschaltung beispielsweise weniger als 3,3
ms benötigen, kann also eine Strömrichter-Umkehrsteuerung in so einfacher Weise
ausgebildet werden, wie das Ausführungsbeispiel nach Fig.2 zeigt. Hier sind die
gittergesteuerten Entladungsgefäße 13 vereinfacht durch Ventilsymbole dargestellt.
Sie sind z. B. in einer Drehstroinbrückenschaltung an einen Gleichrichtertransformator
11, 1z angeschlossen. Jede der Entladungsstrecken 13 ist aber nicht unmittelbar
mit dem zugehörigen Pol der Anlage verbunden, sondern kann über einen Schnellumschalter
14 mit jedem der beiden Pole, an welche der Anker 15 einer Umkehrmaschine angeschlossen
ist, wahlweise zusammengeschaltet werden.
-
Beim Einleiten des Umschaltvorganges durch ,ein Schaltkommando, wie
es in an sich bekannter" Weise vom Stromnulldurchgang öder von der Spannungsrichtung
oder von einer anderen geeigneten Meßgröße aus gegeben werden kann, werden nacheinander
die Umschalter 14 in zyklischer Reihenfolge so betätigt, daß jedes Gefäß 13 in dem
Zeitraum, in welchem es. nicht stromführend sein kann, von der einen Schiene auf
die andere umgeschaltet wird. Nach Ablauf einer: Periode ist der gesamte Umschaltvorgang
beendet. Ein Gefäß, das im Gleichriehterbetrieb etwa auf eine dem Zeitpunkt ta entsprechende
Spannung ausgesteuert war, kann nach dem Umschaltvorgang zur Zeit tw bereits den
Strom im Wechselrichterbetriebübernehmen, d. h. -wie ein Blick auf die Fig.1 zeigtunmittelbar
in der nächsten Periode, wobei sich als zusätzliche Zeitverschiebung lediglich der
Winkel der Wechselrichteraussteuerung -ergibt. Bei einer solchen Steuerung .kann
also auf eine Überwachung der Stromlosigkeit verzichtet werden, wenn es gelingt,
den Umschalter so auszuführen, daß er in genau definierter Zeit anspricht und umschaltet.
-
Besonders geeignet sind hierzu an sich bekannte Schalter mit je zwei
Haltemagnetsystemen,zwischen denen sich ein gemeinsamer Anker hin- und herbewegt,
fier im unerregten Zustand der -beiden Magnetsysteme federnd in einer Mittellage
gehalten wird. Eine besondere Ausführungsform derartiger Schalter ist mit sogenannten
Sperrmagneten ausgestattet, bei denenAuslösewicklungen in Schenkeldurchbrechungen
nahe den Magnetpolen angeordnet sind. Der Hältekraftfluß wird durch Permanentmagnete
oder durch eine dauernde Erregung mit Gleichstrom erzeugt. Die Auslösestromimpulse
rufen ein Querfeld ohne längs magnetisierende Komponente hervor,. wodurch der Haltekraftfluß
in einen magnetischen Nebenweg abgedrängt wird. Derartige Schalter sind unter anderem
aus den VDE-Fachberichten, 14. Band, 1950, S. 43 und 44, bekannt. Die Anwendung
solcher Sperrmagnetschalter würde den Umsteuervorgäng auch insofern erleichtern,
als das mehrfache Auftreten eines Impulses den bereits umgeschlagenen Schalter nicht
mehr beeinflußt, so daß der Umschältvorgang mit gewöhnlichen Relais eingeleitet
werden kann.
-
Es kann zweckmäßig sein, für jedes Gefäß statt eines Umschalters zwei
Ausschalter zu verwenden, die nacheinander in entgegengesetztem Sinne betätigt werden.
Ihre Betätigung. kann durch die Steuerung in eine solche gegenseitige Abhängigkeit
gebracht werden, daß sich immer zuerst der gerade geschlossene Schalter öffnet und
unmittelbar danach der andere sich schließt. Wird die Schließung des zweiten Schalters
durch eine Sperre verhindert, die in Störungsfällen oder auf ein besonderes Kommando
anspricht, so bleiben beide Schalter geöffnet. Auf diese Weise kann die Umschaltvorrichtung
zur selbsttätigen und willkürlichen Stillegung und umgekehrt auch zur Inbetriebsetzung
der Anlage verwendet werden.
-
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der.Anordnung beruht darauf, daß,
wie erwähnt, während der Umschaltperiode des einzelnen Ventils ein Gitterimpuls
mit Sicherheit nicht zu erwarten ist. Man kann also - vorausgesetzt, daß die Sperrspannung
dauernd am Ventil liegt - gleichzeitig mit dem Hauptkreis auch die. Gitterimpulse
von einem Steuersatz auf einen anderen umschalten, so daß auch 'hierdurch keinerlei
Zeit mit Einschwingvorgängen od. dgl. verlorengeht.
-
Die beschriebene Schaltung mit einzelnen, nacheinander-umschaltbaren
Gefäßen ist besonders geeignet zur Anwendung in Stromrichteranlagen mit
Drehstrombrückenschaltung,
weil hier die Verbindung zwischen den Ventilen und dem Transformator fest bleiben
kann; sie ist aber grundsätzlich auch bei jeder normalen Sternpunktschaltung anwendbar,
wobei dann allerdings für jede Ventilstrecke zwei Umschalter vorhanden sein müssen,
die das Ventil in umgekehrter Richtung an den Kreis legen. Da die beschriebene neue
Schaltung eine vollkommen selbständige Betriebsweise der einzelnen Ventilstrecken
erfordert, d. h. für jedes Gefäß getrennte Einrichtungen für die Erregung, die Sperrspannung
und Gitterimpulse, so erweist sich, auch von dieser Seite her betrachtet, die Drehstrombrückenschaltung
als zur Anwendung der neuen Schaltung besonders geeignet, weil sie diese Aufteilung
von sich aus sowieso erfordert.
-
Bei Anwendung eines Nullventils zur Verminderung des Blindverbrauches
wird auch dieses mit einer Umschaltvorrichtung versehen, mit welcher es in jeder
der beiden Betriebsrichtungen auf den jeweiligen ihm zugeordneten Pol geschaltet
wird.