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Anordnung zur Regelung des Stromes zweier Stromwandler für ein-oder
mehrphasigen Wechselstrom Zur Regelung des Stromes in einem von einem Stromwandler
gespeisten Verbraucher ist es üblich, die Erstwicklung des Stromwandlers mit Anzapfungen
zu versehen und zu regeln. Die Zweitwicklung hat gleichbleibende Windungszahl und
speist den Verbraucher. Der Strom im Verbraucher ändert sich, sofern der Strom in
der Erstwicklung konstant gehalten wird, verhältnisgleich der Erstwindungszahl und
kann bis Null herab geregelt werden. Die am Verbraucher auftretende Spannung wird
stets von der vollen Zweitwindungszahl aufgebracht, so daß der Stromwandler gut
ausgenutzt ist. Die Erstwicklungen des Stromwandlers liegen jedoch oft in einem
Hochspannungskreis, wo Anzapfungen und Regelung unerwünscht sind. Anzapfungen an
der Zweitwicklung ermöglichen Regelung nur in kleinem Bereich und bedeuten schlechte
Ausnutzung des Stromwandlers.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung des Stromes bei
Stromwandlern, die eine gute Ausnutzung des Stromwandlers ermöglicht, obwohl die
Regelung an der Zweitwicklung des Stromwandlers vorgenommen wird. Es sind dabei
zwei ein- oder mehrphasige Stromwandler vorgesehen, deren in Reihe geschalteten
Erstwicklungen ein Strom verschiedener Größe und Phasenlage zugeführt wird und deren
Zweitwicklungen in Parallelschaltung den Verbraucher mit durch den Strom der Erstwicklung
vorgeschriebenem Strom speisen. Erfindungsgemäß ist der ungeregelte Zweitstrom des
einen Stromwandlers über die mit Anzapfungen versehene Zweitwicklung des anderen
Stromwandlers in Sparschaltung regelbar. Dazu sind die Zweitwicklungen mit Anzapfungen
versehen und mit Hilfe von Stufenschaltern einerseits bis Null herab regelbar, andererseits
für den Verbraucher gleich- und gegensinnig parallel schaltbar. Je nach der Stellung
der Stufenschalter kann dann dem Verbraucher der volle Summenstrom der beiden Stromwandler
in beiden Richtungen mit allen dazwischenliegenden Werten einschließlich Null zugeführt
werden. Die Regelung hat dabei alle Eigenschaften einer Erstregelung, d. h. gute
Ausnutzung der Wicklungen und Regelung bis Null herunter. Trotzdem erfolgt die Regelung
im Niederspannungskreis.
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Die Erfindung eignet sich für alle Stromschaltungen, bei denen einem
Verbraucher unabhängig von seinem Widerstandswert ein Strom aufgezwungen werden
soll, eine Regelung auf der Oberspannungsseite aber nicht in Frage kommt. Mit Vorteil
kann man insbesondere die Anordnung zur Speisung eines Frequenzwandlers verwenden,
welche die in dem Sekundärstromkreis einer Asynchronmaschine eingeschaltete Kommutatorhintermaschine
mit Schlupffrequenz erregt. Bei einer derartigen Anordnung würde eine primärseitige
Regelung Isoliertransformatoren erforderlich machen, damit die Regelvorrichtungen
nicht unter Hochspannung stehen. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Regelanordnung
kommen die Isoliertransformatoren in Fortfall. Die für die Durchführung einer Regelung
gemäß der Erfindung notwendigen zwei Stromwandler brauchen nur für die halbe Leistung
ausgelegt zu werden, so daß der Gesamtaufwand gegenüber einer Regelung auf der Primärseite
wesentlich geringer wird.
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Eine weitere Anwendung für die neue Stromwand= lerschaltung besteht
für die Erregung von Synchronmaschinen über Gleichrichter in Stromschaltung, wobei
die Zweitwicklungen der Stromwandlerschaltung über die Gleichrichter die Erregung
der Synchronmaschine speisen, während ihren Erstwicklungen ein dem Belastungsstrom
der Synchronmaschine verhältnisgleicher Stromanteil und ein zweiter von der Belastung
unabhängiger Erregergrundanteil aufgedrückt wird.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele der
Zeichnung näher erläutert. In Fig. 1 sind 1 und 2 die beiden Stromwandler, deren
Erstwicklungen in Reihe geschaltet und über die Drosselspule 4 an ein Wechselstromnetz
5 angeschlossen sind. Die Drosselspule 4 ist derart groß bemessen,
daß
sie die Stromaufnahme der Erstwicklungen konstant hält. Die Zweitwicklungen der
Stromwandler sind über die Stufenschalter 6 und 7 bzw. 8 und 9 parallel schaltbar.
3 ist der von den Zweitwicklungen gespeiste Verbraucher. Die Zweitwicklungen sind
ferner mit einer größeren Anzahl von Anzapfungen (icö v) versehen, über die
die Stufenschalter an die Wicklungen anschließbar sind. Ferner können die Stufenschalter
so betätigt werden, daß die beiden Wicklungen im gleichen oder entgegengesetzten
Sinne parallel schaltbar sind. Durch die Pfeile an dem Verbraucher 3 ist in Fig.
2 angedeutet, in welchem Sinne und in welcher Stärke der Verbraucher von dem Stromwandler
mit Strom beschickt wird. In der Schaltung gemäß Fig. 2 a befinden sich die Stufenschalter
an den Enden der beiden Zweitwicklungen, und sie sind derart miteinander verbunden,
daß die beiden Zweitwicklungen in gleichem Sinne dem Verbraucher Strom zuführen,
so daß sein Strom einen Höchstwert aufweist. Zur Verminderung des Stromes wird in
Fig. 1 der Stufenschalter 7 von dem unteren an das obere Ende seiner Zweitwicklung
verschoben, wobei sich stetig der dem Verbraucher insgesamt zugeführte Strom vermindert.
In der Endstellung gemäß Fig. 2b ist die Zweitwicklung des Stromwandlers 2 über
die Stufenschalter kurzgeschlossen, und nur die Zweitwicklung des Stromwandlers
1 versorgt den Verbraucher. Hierauf wird der Stufenschalter 6 aus seiner oberen
Stellung an der Zweitwicklung vom Stromwandler 1 in die untere Stellung heruntergebracht;
dadurch ergibt sich das Schaltbild gemäß Fig. 2c, bei dem die beiden Zweitwicklungen
über die Stufenschalter sich gegenseitig kurzschließen, so daß der Strom am Verbraucher
auf Null herabsinkt. Nunmehr werden entsprechende Umstellungen an den Stufenschaltern
8 und 9 des rechten Stromwandlers vorgenommen, wobei zunächst 8 nach oben verschoben
wird, wodurch sich das Schaltbild gemäß Fig. 2 d ergibt, das dem Schaltbild 2b entspricht,
jedoch für den Verbraucher einen Strom entgegengesetzter Richtung zur Folge hat.
Schließlich wird dann der Stufenschalter 9 von oben nach unten verschoben, wodurch
sich die Schaltung Fig. 2 e ergibt, die wieder einen Stromhöchstwert am Verbraucher
erzeugt, jedoch mit entgegengesetzter Richtung als in der Schaltung 2 a. Die Stufenschalter
ermöglichen also eine stetige Regelung des Verbraucherstromes von einem Höchstwert
der einen Richtung über Null bis zu dem gleich großen Höchstwert der anderen Richtung.
Der Verbraucher liegt während des Regelvorganges bei den Stellungen der Stufenschalter
gemäß den Fig. 2 a und 2b an den Endklemmen uov der Zweitwicklung des Stromwandlers
1. Bei der Stellung der Stufenschalter 6, 8 und 7, 9 gemäß der Fig. 2e, bei der
die Zweitwicklungen der beiden Stromwandler 1 und 2 gegenseitig kurzgeschlossen
sind, kann der Verbraucher im stromlosen Zustand auf die Endklemmen uov der Zweitwicklung
des Stromwandlers 2 umgeschaltet werden. In dieser Schaltung des Verbrauchers kann
bei entsprechender Bewegung des Stufenschalters der Verbraucher von gegensinnig
fließenden Strömen gemäß den Fig. 2 d und 2 e durchflossen werden. Eine entsprechende
Umschaltung des Verbrauchers von den Endklemmen der Zweitwicklung des Stromwandlers
1 zu den Endklemmen der Zweitwicklung des Stromwandlers 2 ist bei der Regelung einer
Anordnung gemäß Fig. 3 in der Stellung gemäß Fig. 4 c notwendig. Bei der Anordnung
der Fig. 1 stimmen die Ströme und Spannungen an den Stufenschaltern mit den Strömen
und Spannungen am Verbraucher überein. Mitunter sollen jedoch die Ströme und Spannungen
des Verbrauchers von denen am Stufenschalter abweichen, beispielsweise sollen die
Ströme kleiner sein. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Zweitwicklungen
nur mit einem Teil ihrer Windungszahlen über die Stufenschalter parallel schaltbar
sind. In Fig. 3 der Zeichnung ist eine derartige Anordnung veranschaulicht. Die
Stufenschalter 6, 7 bzw. 8, 9 sind nur an dem oberen Teil der beiden Zweitwicklungen
der Stromwandler über eine Reihe von Anzapfungen anschließbar, während der untere
Teil der Zweitwicklungen keine Anzapfungen besitzt; der Verbraucher 3 ist dabei
an die volle Windungszahl der einen oder der anderen Zweitwicklung angeschlossen.
Fig.4 zeigt wieder die den Schaltungen der Fig.2 entsprechenden Schaltungen. In
a sind nur die oberen Teile der Zweitwicklungen der Stromwandler über die Stufenschalter
in gleichem Sinne parallel geschaltet. Da nun der Summenstrom der parallel geschalteten
Wicklungsteile der Zweitwicklungen dem Verbraucher nicht unmittelbar, sondern unter
Vorschaltung des restlichen Teiles der Zweitwicklung des Stromwandlers 1 zugeführt
wird, ergibt sich für die Speisung des Verbrauchers mit Strom eine Sparschaltung
der Zweitwicklungen der beiden Stromwandler in dem Sinne, daß am Verbraucher 3 die
Spannungen größer und die Ströme kleiner sind als an den parallel geschalteten Teilen
der Zweitwicklungen. Im übrigen läßt sich aber die Regelung des den Verbraucher
speisenden Stromes in genau derselben Weise durchführen wie bei der Anordnung der
Fig. 1. Die Teilfiguren b, c, d, e der Fig. 4 zeigen die entsprechenden Schaltungen
an den Zweitwicklungen der Stromwandler. Bei der Schaltung der Fig. 3 und 4 ist
an jeder Zweitwicklung etwa die halbe Windungszahl für den Anschluß der Stufenschalter
benutzbar, so daß am Verbraucher die Ströme im Verhältnis 1: 2 vermindert sind und
die Spannungen entsprechend erhöht. Durch Änderung des für die Stufenschalter benutzbaren
Teiles an den Zweitwicklungen läßt sich dieses Verhältnis weitgehend ändern bzw.
den jeweiligen Bedürfnissen anpassen.
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Um bei der geschilderten Regelung des Stromes diese Regelung in jedem
Falle im richtigen Sinne zu erhalten, kann man die Stufenschalter gegenseitig verriegeln,
so daß ihre Betätigung nur in einem bestimmten Sinne erfolgen kann, etwa derart,
daß bei der Drehung einer Schaltwalze in dem einen Sinne der Strom am Verbraucher
von einem positiven Höchstwert bis zu einem negativen Höchstwert geregelt werden
kann und bei der Drehung der Schaltwalze in dem anderen Sinne vom negativen Höchstwert
bis zum positiven Höchstwert.