Anordnung für über gittergesteuerte Entladungsgefässe in Umriehterschaltung gespeiste Wechselstromnetze und Wechselstrommotoren zur Verbesserung des Betriebes der verwendeten Umrichter. . Unter den Umformungsmöglichkeiten mit gittergesteuerten Entladungsgefässen, vorzugs weise gittergesteuerten Dampf- oder Gas entladungsgefässen, kommen neben den Gleich richterschaltungen für die Wechselstrom Gleichstrom-Umformungen und den Wechsel richterschaltungen für die (äIeichstrom-Wech- selstrom-Umformungen in neuerer Zeit die Umrichterschaltungen in Frage.
Bei diesen handelt es sich um die unmittelbare Um formung von Wechselstrom einer Frequenz in solchen anderer Frequenz. Verwendet wer den hierzu im Falle der Umformung von Drehstrom höherer Frequenz in Einphasen strom niederer, meistenteils konstanter Fre quenz zwei Gruppen gittergesteuerter Ent ladungsgefässe mit eindeutiger Stromdurch- lassrichtung, die abwechselnd entsprechend den in Frage kommenden Vorzeichen der Halbwellen des erzeugten Wechselstromes lei tend sind.
Häufig kommt auch der Fall in Frage, wo der als Verbraucher wirkende, im allgemeinen mehrphasig ausgebildete Wech- selstrommotor mit den in Umrichterschaltung angeordneten Entladungsgefässen in unmittel- barerräumlicherVerbindung steht und meisten teils aus einem einphasigen Wechselstromnetz gespeist wird. In diesem Fall, der beispiels weise für elektrische Bahnen Bedeutung hat, wird dem Motor ein Wechselstrom regelbarer Frequenz zugeführt.
Vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine Anordnung für über gittergesteuerte Entladungsgefässe in Umrichterschaltung ge speiste Wechselstromnetze und Wechselstrom motoren zur Verbesserung des Betriebes der verwendeten Umrichter. Erfindungsgemäss wird dieser Zweck dadurch erreicht, dass in die Stromkreise der einzelnen Gruppen von Ent ladungsstrecken, die gegebenenfalls auch zu einem mehranodigen Entladungsgefäss zusam mengefasst werden können, Drosselspulen ge- schaltet sind. Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung können die Wicklungen auch miteinander verkettet sein.
Die Erfindung wird in nachfolgendem durch einige Beispiele erläutert.
In Fig. 1 der Zeichnung sind die Haupt stromkreise für zwei in Umrichterschaltung angeordnete Gruppen von gittergesteuerten Entladungsgefässen 23<B>...</B> 28 und 33<B>...</B> 38 dargestellt, die den Anker 10 einer einphasi gen Synchronmaschine mit der Feldwicklung 11 unter Mitwirkung des Transformators 3 mit den Wicklungen 20<B>...</B> 22 aus einem Drehstromnetz speisen. In den Stromkreis je der der beiden Gruppen von Entladungsge fässen ist je eine Drosselspule 9 eingeschaltet. Beide bewirken eine Glättung der Kurve des erzeugten Wechselstromes und begrenzen im Falle eines innern Kurzschlusses über beide Gefässgruppen den in Frage kommenden Kurz schlussstrom, der sich unter Umgehung des Ankers 10 ausbilden kann.
Die Synchron maschine möge Fremderregung erhalten, also eine Nebenschlusscharakteristik aufweisen. Jedoch ist dies nicht wesentlich, da man die Erfindung auch in Zusammenhang mit andern Drehzahlcharakteristiken anwenden kann. Die Gittersteuerung ist der Einfachheit hal ber nicht dargestellt. Sie erfolgt in Abhängig keit von der Stellung des Läufers und kann beispielsweise in der Weise erfolgen, dass für jede der beiden Gefässgruppen je eine ge meinsame Steuerung vorgesehen ist, die sämt liche Entladungsstrecken innerhalb jeder Gruppe gleichzeitig und gleichsinnig beein- flusst.
In Fig. 2 der Zeichnung ist eine Aus führungsmöglichkeit dargestellt, die den Vor teil hat, dass das aktive Material des Trans formators 3 besonders günstig ausgenutzt ist. Ferner ergibt sich, dass nur eine Drossel spule 9 Verwendung findet, die praktisch nur eine Glättung des erzeugten Wechselstromes bewirkt. Für diese Schaltung, bei der jede Phase der Tranaformatorwicklung 21 über zwei gegensinnig parallel geschaltete Ent ladungsstrecken 23 und 23' usw. mit ein deutiger Stromdurchlassrichtung an denAnker 10 angeschlossen ist, ist die Bezeichnung ,,natürliche Normalschaltung des Umrichters"- vorgeschlagen worden.
Einre erhebliche Verbesserung lässt sich erzielen, wenn man die Schaltung gemäss Fig. 1 in der Weise abändert, dass die bei den Drosselspulen 9 miteinander verkettet sind. Die Verkettung erfolgt dabei derart, dass der genneinsame lern von sämtlichen Teilströmen mit gleichem Vorzeichen magne tisiert wird und bewirkt beim Einsetzen der Entladung in einer neuen Gruppe vor dem Nulldurchgang der Gegenspannung des Mo tors, dass in den Wicklungen 9 eine Span nung induziert wird, die einen in der bis herigen Gefässgruppe etwa noch fliessenden Strom unterbricht. Mann kann alo einen Über gang des Stromes von einer Gefässgruppe zur andern erreichen, ohne den Nullwert des Stromes in der ersten Gruppe abwarten zu müssen.
Daher ist jetzt auch nicht mehr die Höhe der erreichbaren Drehzahl des Motors durch die primäre Netzfrequenz begrenzt. Infolgedessen lassen sich hohe Drehzahlen erreichen. Die Kommutierungsgeschwindig- keit hängt ausser von der Höhe der Differenz spannung praktisch nur von der Streuinduk- tivität der Transformatorwicklung ab. Die Kommutierung erfolgt also sehr schnell.
Sie muss spätestens im Nulldurchgang der Ge genspannung des Motors beendet sein. Fig. 4 dient zur Erläuterung des Kommutierungs- vorganges, und zwar ist;einerseits angenommen, dass er praktisch zeitlos verläuft, anderseits sind die glättenden Wirkungen der Wick lungen 9 ausser Acht gelassen worden. Man erkennt, dass die Frequenz der stark ausge- zogernen Kurve, die die erzeugte Wechselspan nung darstellt, kleiner ist als die Frequenz der Scharen sinusförmiger Spannungskurven, die den Verhältnissen des Primärnetzes ent sprechen.
In Fig. 5 ist eine Schaltung angegeben, bei der der zu regelnde mehrphasige Motor aus einem Einphasenstromnetz gespeist wird und gleichzeitig eine Reihenschlusscharakte- ristik verwirklicht werden kann. Jede Phase des Ankers 10 wird in ähnlicher Weise wie in Fig. 3 gespeist. Die jeder Phase zugeord- rreten Wicklungspaare sind auf einem gemein samen Kern angeordnet, -und zwar derart, dass die in jedem Schenkel erzeugten mag netischen Flüsse den in den andern Schen keln entgegenwirken.
Hierdurch lässt sich einerseits eine Materialersparnis erzielen, an derseits das gleichzeitige Arbeiten mehre rer Entladungsstrecken sicherstellen. Die ein zelnen Motorwicklungen sind versetzt auf dem Anker angeordnet und geben phasen verschobene Gegenspannungen. Mit entspre chender Phasenverschiebung werden naturge mäss auch die verschiedenen Untergruppen von Entladungsgefässen gesteuert. Auf diese Weise ist eine bessere Ausnutzung des Mo tors möglich und auch günstige Formen der Gegenspannung lassen sich einfacher errei chen. Bei rechteckförmiger Gegenspannung und entsprechendem Strom nähert sich der Motor mit zunehmender Zahl von Entladungs strecken dem Gleichstrommotor.
Die einzel nen Kommutatorlamellen sind dann gewisser- rnassen durch die gesteuerten Entladungs strecken ersetzt, wobei naturgemäss die Zahl der letzterer) bedeutend geringer ist.
Wie bereits weiter oben angedeutet wurde, können auch solche Schaltungen vorgesehen werden, bei denen mehranodige Gefässe ver wendet werden. Dies ist vorteilhaft, weil darin Quecksilberdampfgleichrichter normaler Bauart in eisernen Kesseln benützt werden können, deren Anoden mit Steuergittern aus zurüsten sind. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 6 veranschaulicht. Wie aus dem Schaltbild zu ersehen ist, sind die Stern punkte der beiden mehrphasigen Transfor- matorwicklungen 21 und 22. aufgelöst.
Eine weitere günstige Weiterbildung der Erfindung lässt sich auch durch Vereinigung der miteinander verketteten Drosselwicklungen mit der zu regelnden Maschine erreichen, und zwar besteht die besonders günstige Ausführungsform darin, dass die miteinander verketteten Drosselwicklungen, für die auch schon die Bezeichnung Kommutierungstrans- formator vorgeschlagen wurde, mit der Feld wicklung des Motors in der Weise verbunden sind, dass ein restlicher magnetischer Fluss entsprechend der Grösse des verlangten Mo torfeldes besteht. Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 veranschaulicht dies.
Die Er regerwicklung 11 ist in zwei Teilwicklungen 11' und 11" aufgespalten, die in gleichem Sinne magnetisieren. Die Teilwicklung 11' ist der Gefässgruppe 23,224 und die Teilwick lung 11" der (xefä ssgruppe 33,34 zugeordnet. Durch diese Vereinigung von Kommutierung- transformator und Erregerwicklung wird ein besonderer Kommutierungtransformator ent behrlich. Man kann auch umgekehrt sagen, dass die für die Sprrchronmaschine erforder liche Gleichstromerregung vom Kommutie- rungtransformator geliefert wird.
Auch in die sem Falle bleibt die Proportionalität zwischen Anker- und Feldstrom entsprechend den Er fordernissen einer Reihenschlusscharakteristik erhalten.