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Stromrichteranordnung in Kreuzschaltung Es ist eine Stromrichteranordnung
bekannt, bei der zwei gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße über einen Gleichstromzwischenkreis
miteinander verbunden sind, an welchen eine mit einem Schwungrad gekuppelte elektrische
Maschine angeschlossen ist. Von den beiden Entladungsgefäßen arbeitet jeweils eins
als Gleichrichter, das andere als Wechselrichter. Bei der bekannten Anordnung liegen
die Entladungsgefäße an getrennten Wechselstromnetzen. Werden diese miteinander
verbunden, so erhält man die bekannte Kreuzschaltung, die es gestattet, zwischen
einem an der Gleichstromseite angeschlossenen Gleichstromverbraucher und dem Wechselstromnetz
in beiden Richtungen Energie auszutauschen. Die Erfindung bezieht "sich auf diesen
letztgenannten Sonderfall der bekannten Schaltung und hat zum Ziel, die Schwungradmaschine
möglichst hoch auszunutzen oder, mit anderen Worten, die in dem Schwungrad speicherbare
Energiemenge wesentlich zu vergrößern gegenüber der mit der eingangs erwähnten Stromrichteranordnung
pufferungsfähigen Energiemenge.
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Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß der Erregerstrom
der mit der Schwungmasse gekuppelten elektrischen Maschine, der sogenannten Puffermaschine,
in Abhängigkeit von der Belastung der Gleichstromseite durch den Gleichstromverbraucher,
und zwar in demselben
Sinne wie .diese, veränderlich ist. Auf diese
Weise läßt sich ein erheblich größerer Drehzahlbereich des Schwungrades ausnutzen
und damit eine wirkungsvollere Pufferurig der Belastungsstöße erreichen als bei
der bekannten Anordnung.
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In der Zeichnung ist einAusführungsbeispielder erfindungsgemäßen Anordnung
dargestellt. i sei das Gleichstromnetz; mit ihm sind die beiden Entladungsgefäße
2 und 3 verbunden, von denen je nach der Drehrichtung der an das Gleichstromnetz
angeschlossenen Gleichstrommaschine 4 stets das eine als Gleichrichter, das andere
als Wechselrichter gesteuert wird. Anstatt zur Speisung der beiden Stromrichtergefäße
2 und 3 je einen besonderen Transformator 5 bzw. 6 vorzusehen, ist es auch möglich,
einen gemeinsamen Transformator mit einer Primärwicklung und zwei getrennten Sekundärwicklungen
zu verwenden. Außer der zu puffern.den Gleichstrommaschine 4 ist an das Gleichstromnetz
der Anker 7 einer weiteren Gleichstrommaschine angeschlossen, die zum Antrieb des
Schwungrades 8 dient.
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Läuft nun die Maschine4 bei normalerBelastung als Motor, so wird die
von ihr entnommeneEnergie aus dem Drehstromnetz io über das als Gleichrichter arbeitende
Entladungsgefäß, z. B. über das Entladungsgefäß 2, geliefert. Übersteigt dagegen
ihre EMK die Spannung des Gleichrichtergefäßes, so gibt sie Leistung ab, und diese
Leistung wird über das Wechselrichtergefäß, z. B. 3, an das Drehstromnetz io zurückgeliefert.
Schwankt die Belastung der Maschine 4 stark, so treten an den Entladungsgefäßen
entsprechende Spannungsabfälle bzw. Spannungssteigerungen auf. Bei steigender motorischer
Belastung sinkt z. B. die Spannung am Gleichrichtergefäß, während bei steigender
generatorischer Leistung die Spannung an dem Wechselrichtergefäß ansteigt. Infolgedessen
ändert sich die Spannung des Gleichstromnetzes i gegenüber der EMK der Schwungradmaschine
7, und diese gibt dementsprechend Leistung ab oder nimmt Leistung auf und bewirkt
dadurch eine Dämpfung der von den Entladungsgefäßen auf das Netz übertragenen Belastungsstöße
bzw. unterdrückt diese gänzlich.
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Wesentlich ist nun die Regelung des Stromes in der Erregerwicklung
9 der Schwungradmaschine 7. Diese erfolgt, wie schon erwähnt, in Abhängigkeit von
der Belastung der Gleichstrommaschine 4, und zwar in demselben Sinne wie diese.
Sobald also die motorische Belastung der Gleichstrommaschine zunimmt; wird durch
Erhöhung des Erregerstromes in der Wicklung 9 die EMK in denn Anker 7 verstärkt,
während sie bei steigender Generatorbelastung entsprechend herabgemindert wird.
Bei zunehmender motorischer Belastung derMaschine 4 liefert also die Schwungradmaschine
unter Abnahme ihrer Drehzahl aus der in dem Schwungrad aufgespeicherten Bewegungsenergie
zusätzlich Leistung in das Gleichstromnetz. Umgekehrt nimmt die Schwungradmaschine
unter Erhöhung ihrer Drehzahl und Aufladung des Schwungrades Leistung aus dem Gleichstromnetz
auf, sobald die Maschine 4 als Generator zu arbeiten beginnt. Sowohl das Gleichstromnetz
als auch das Drehstromnetz werden dadurch wirkungsvoll von Belastungsstößen in jeder.Richtung
entlastet. Für die Regelung des Stromes in der Erregerwicklung 9 in Abhängigkeit
von der Belastung ist es besonders vorteilhaft, wenn man die Erregerwicklung, wie
in der Zeichnung .dargestellt, über einen steuerbaren Hilfsgleichrichter i i aus
dem Drehstromnetz io speist. Da zur Steuerung des Hilfsgleichrichters nur äußerst
geringe Energien notwendig sind, und außerdem die Steuerung trägheitslos erfolgt,
läßt sieh auf diese Weise eine sehr feinfühlige und ohne Verzögerung arbeitende
Abhängigkeit erreichen. Zur Erzeugung der Steuerimpulse für den Hilfsgleichrichter
i i dient eine Steuervorrichtung 12, die in irgendeiner bekannten Weise ausgeführt
sein kann. Die Beeinflussung der Steuervorrichtung 12 ,durch die Belastung der Maschine
4 kann beispielsweise mittels einer an dem Meßwiderstand 13 ab gegriffenen Spannung
erfolgen. Beim Auftreten von Belastungsstößen an der Maschine 4 steigt infolge der
Verstärkung des Erregerstromes in der Wicklung 9 die EMK der Maschine 7. Dabei besteht
die Möglichkeit, daß die EMK der Maschine 7 so weit vergrößert wird, daß schließlich
die Spannung des Gleichstromnetzes gegenüber dem vorherigen Zustand zunimmt. Dann
würde das als Wechselrichter arbeitende Entladungsgefäß beginnen, Leistung aus dem
Gleichstromnetz in das Drehstromnetz zu übertragen, d. h. die von der Schwungradmaschine7
zusätzlich gelieferte Energie würde zum Teil unmittelbar in das Drehstromnetz gespeist
werden. Das wird aber meist unerwünscht sein, da man Wert darauf legen wird, die
von der Puffermaschine abgegebene Leistung ausschließlich dem Gleichstromverbraucher
zuzuführen. Man kann dies durch entsprechende Aussteuerung des Wechselrichtergefäßes
erreichen. Am einfachsten ist es, wenn. man während der Entladung des Schwungrades
das als Wechselrichter arbeitend.. Gefäß überhaupt sperrt.
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Mit dem Schwungrad 8 kann noch eine weitere Maschine zusätzlich gekuppelt
werden, die unmittelbar aus dem Drehstromnetz io gespeist wird. Die Drehzahl dieser
Maschine wird dann zweckmäßig in Abhängigkeit von der Belastung der zu puffernden
Gleichstrommaschine 4 geregelt, und zwar derart, daß sie mit zunehmender Belastung
der Maschine 4 sinkt, bei Entlastung der Maschine 4 dagegen steigt. Bei Überlastung
der Maschine 4 kann sich dann das Schwungrad entladen, wobei die Maschine 7 zusätzliche
Leistung an die Maschine 4 abgibt, während bei Entlastung der Maschine 4 das Schwungrad
aufgeladen wird. Als zusätzliche Antriebsmaschine für die Schwungmasse 8 kann beispielsweise
ein Asynchronmotor Verwendung finden, dessen Schlupf in Abhängigkeit von der Belastung
der-Maschine 4 geregelt wird; oder es kann eine Gleichstrommaschine verwendet werden,
die über einen in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine 4 gesteuerten Gleichrichter
gespeist wird. Die Verwendung einer Asynchronmaschine bietet den Vorteil, daß auch
Energie
von der Zusatzmaschine an das Drehstromnetz zurückgeliefert.
werden kann, was bei Verwendung einer über einen Gleichrichter gespeisten Gleichstrommaschine
nicht ohne besondere Hilfsmittel möglich ist.