DE638363C - Verfahren zur stetigen Regelung der von einem mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Mehrphasengleichrichter abgegebenen Gleichspannung - Google Patents

Description

Der Stromdurchgang durch eine als Gleichrichter arbeitende Entladungsstrecke kann bekanntlich mit Hilfe eines Gitters geregelt werden. Der Zündpunkt des Gleichrichters wird mehr oder weniger in seiner Phase gegenüber der Anodenspannung verschoben, so daß nur während eines Teiles einer Halbperiode Strom durch den Gleichrichter fließt. Das gleiche Verfahren kann auch für Mehrphasengleichrichter angewendet werden, deren Gitterkreise mit einer gemeinsamen Steuereinrichtung beliebiger Art verbunden werden. Der Zündpunkt sämtlicher Phasen wird dann gleichmäßig in seiner zeitlichen Lage eingestellt.

Ein Nachteil dieses Steuerungsverfahrens besteht darin, daß der Leistungsfaktor der Anlage um so schlechter wird, je weniger die einzelnen Phasen des Gleichrichters ausge-

ao steuert sind. Durch die Spätzündung wird die Grundwelle des Stromes gegenüber der Anodenspannung in der Phase um den gleichen Winkel verschoben, um den der Anodenstrom gegenüber dem Strom bei voller Aussteuerung verschoben wird. Je später gezündet wird, um so größer wird die dem Netz entnommene Blindleistung.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur stetigen Regelung der von mehrphasigen Gleichrichtern abgegebenen Gleichspannung, bei dem. die Blindleistungsverhältnisse wesentlich günstiger liegen. Gemäß der Erfindung wird bei einer Regelung der abgegebenen Gleichspannung in dem Bereich zwischen dem Höchstwert und dem Wert Null oder umgekehrt zunächst nur bei einzelnen verschiedenphasigen, mit der gleichen effektiven Wechselspannung beaufschlagten Anoden oder Anodengruppen der Anodenstrom mittels der Gittersteuerung geregelt, und erst nach Ausregelung des Entladungsstromes dieser Anoden wird die Entladung auch der übrigen Anoden verändert. Zweckmäßig wird dabei so geregelt, daß eine möglichst symmetrische Kurvenform des vom Gleichrichter aufgenommenen Stromes aufrechterhalten bleibt. Bei einem Sechsphasengleichxichter wird, beispielsweise ausgehend von dem voll ausgesteuerten, seinen maximalen Strom führenden Gleichrichter, zum Zwecke der Verringerung des Stromes eine Gittersteuerung zunächst nur in drei Phasen vorgenommen, während die anderen Phasen voll ausgesteuert bleiben. Der Zündpunkt der gesteuerten Phasen wird so lange verschoben, bis die Stromaufnahme dieser Phasen gänzlich verschwindet, bis also von sechs Phasen drei Phasen ausgeschaltet sind. Soll der Ge-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Wilhelm Leukert in Berlin-Siemensstadt.

samtstrom noch' weiter herabgesetzt werden, so wird von den restlichen drei Phasen eine weitere Phase bis zur völligen Sperrung gesteuert; der dann vorhandene zweiphasig© Gleichrichter kann durch Aussteuerung· nq|f| einer weiteren Phase zu einem Einphasig gleichrichter gemacht werden.

Da im allgemeinen nicht der ganze Regelbereich zwischen Null und Vollast, insbesondere nicht während des Dauerbetriebes, gefordert werden wird, so wird meist die Steuerung zum Übergang von Sechsphasengleichrichter auf den Dreiphasengleichrichter ausreichend sein.

Es ist an sich bei Mehrphäsengleichrich tern 'bekannt, die Anoden in mehrere Gruppen zu unterteilen. So ist beispielsweise vorgeschlagen worden, die Anoden des Mehrphasengleichrichters in zwei Gruppen zu unterteilen. Die eine Gruppe der Anoden liegt an der vollen Transformatorspannung, während die zweite Anodengruppe an Anzapfungen des Gleichrichtertransformators angeschlossen ist. Die bekannte Anordnung ar-" 25 beitet somit mit zwei verschiedenen Anodenspannungen, wobei die eine Spannung der einen Anodengruppe und die andere Spannung der anderen Anodengruppe zugeordnet ist. An der Gittersteuerung der zu den beiäo den Änodengruppen gehörigen "Anoden'wird im übrigen nichts geändert. Sämtliche Anoden, die zu einer Gruppe gehören, werden gesteuert, wie es bei normalen Gleichrichtern üblich ist. 'Im Gegensatz zu dieser bekannten Anordnung besteht 'die vorliegende Erfhidungdarin, daß die verschiedenphasigen Anoden eines Mehrphasengleichrichters, welche einer und derselben Primär spannung zugeordnet sind, nicht, wie bisher, gemeinsam und im gleichen Sinne gesteuert werden, sondern daß diese Anoden in einzelne Gruppen unterteilt werden, die nacheinander einzeln oder gruppenweise von dem Höchstwert des Stromdurchganges auf Null bzw. umgekehrt steuerbar sind. Die Unterteilung der Anoden in mehrere nacheinander steuerbare Gruppen ist bei der Erfindung eine ganz andere als diejenige "bei "der bekannten Schaltung. Beim Erfindungsgegenstand liegen sämtliche Anoden dauernd an ein und derselben Primärspannung. Anodengruppen, welche an eine Teilspannurig angeschlossen sind,- sind nicht vorhanden. Während bei der bekannten Anordnung stets sämtliche zu einem Mehrphasensystem bzw. zu einer Anodengruppe gehörende Anoden- gleichzeitig und im gleichen Sinne gesteuert werden, bleiben bei der Erfindung einzelne Anoden eines Mehrphasen*- systems zunächst ungesteuert, während die anderen gesteuert werden. Der Vorteil der Erfindung liegt in der Verbesserung des Leistungsfaktors der Anlage. Auch die bekannte Anordnung wirkt zwar im Sinne einer Ver-, besserung des Leistungsfaktors, jedoch hat ||i|e Erfindung den wesentlichen Vorteil, daß 6$ ii^pndere Anzapftransformatoren nicht nötig i»s|§|i, weil sämtliche Anoden an der gleichen :|||pannung liegen.

Die durch die Erfindung erreichte Verbesserung des Leistungsfaktors beruht auf folgenden Überlegungen: Nur durch Verschiebung 'des Zündpunktes der einzelnen Phasen des Gleichrichters wird der Leistungsfaktor verschlechtert, nicht aber durch Verringerung der Phasenzahl. Auf der anderen Seite hat aber die zum Zweck der Verkleinerung des Mittelwertes der Gleichspannung vorgenommene Verringerung der Phasenzahl zur Folge, daß die Amplituden der neben der Grundwelle im Wechselstromnetz auftretenden Oberwellen größer werden. Das Regelungsverfahren wird daher zweckmäßig noch durch eine zusätzliche Maßnahme ergänzt, damit bezüglich der Oberwellen keine Verschlechterung eintritt. Gemäß der Erfindung werden zum Zwecke der Vermeidung der Oberwellen im Wechselstromnetz zwei Gleichrichter parallel geschaltet, deren Phasen um 18o°.versetzt sind. Diejenigen Phasen, die in dem einen der beiden Gleichrichter gesteuert' werden, bleiben in dem anderen Gleichrichter ungesteuert, und umgekehrt. Die beiden Gleichrichter werden dabei über eine Drosselspule miteinander verbunden. Die Drosselspule kann entweder auf der Gleichstromseite oder auf der Wechselstromseite, d.h. zweckmäßig auf der Sekundärseite des Transformators, angeordnet sein. Im letzterea Falle" können sämtliche Anoden beider ileichrichter in dem gleichen Gefäß unterebracht wexden.

Ein weiteres· Mittel, durch welches verhindert wird, 'daß sich die Oberwellen auf das speisende Wechselstromnetz schädlich auswirken können, besteht darin, daß entweder auf der Sekundärseite der Transformatoren oder auf der Primärseite in unmittelbarer Nähe der Anschlußstelle der Transformatoren an das Wechselstromnetz asynchrone Wechselstrommaschinen angeschlossen wer- no den, welche zur Dämpfung der Oberwellen dienen. Diese Wechselstrommaschinen können entweder leer laufende Maschinen sein oder aber Motoren, die gleichzeitig zur Arbeitsleistung herangezogen werden. - Bei Gleichrichtern, die im Dauerbetrieb häufig mit verringerter Last arbeiten und bei denen nur kurzzeitig der Gesamtstrom verlangt wird, werden gemäß der Erfindung die einzelnen Anoden verschieden bemessen. Diejenigen Anoden, die dauernd Strom führen, werden für größere Belastung ausgelegt als

die gesteuerten Anoden, die nur bei Stromspitzen an der Belastung teilnehmen.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung das Schaltungsschema von zwei parallel geschalteten Sechsphasengleichrichtern dargestellt. Die beiden Gleichrichter ιO und Ii sind über Sechsphasentransformatören 12 und 13 an ein Wechselstromnetz 14 angeschlossen.' Wie aus der Bezeichnung der Phasen 1 bis 6 auf der Sekundärseite der Transformatoren zu entnehmen ist, sind die entsprechenden Phasen um 180 elektrische Grad gegeneinander versetzt. Auf der Gleichstromseite sind die beiden Gleichrichter durch eine Drosselspule 15 miteinander verbunden. Die gleiche Drosselspule könnte auch in der Verbindungsleitung zwischen den Nullpunkten der beiden Transformatoren 12 und 13 liegen.

Die den beiden Gleichrichtern 10 und 11 zugeordneten Steuergitter sind an eine Steuereinrichtung 20 angeschlossen. Zum Übergang von Sechsphasen- auf Dreiphasengleichrichterbetrieb dienen die Regelwiderstände 21 und 22, deren Schleifkontakte an die Gitter der entsprechenden Anoden der beiden Gleichrichter angeschlossen sind. Zum Übergang von Dreiphasen- auf Zweiphasengleichrichterbetrieb dient ein Regelwiderstand 23, und zum Übergang von Zweiphasen- auf Einphasengleichrichterbetrieb dient ein Regelwiderstand 24. Sämtliche Regelwiderstände 21 bis 24 sind durch geeignete Antriebsorgane, in dem Ausführungsbeispiel durch Zahnräder 25, 26 und 27, mit dem Hauptantrieb 28 gekuppelt. Während der Bewegung des Zahntriebes 28 werden, ausgehend von dem voll ausgesteuerten Gleichrichter, zunächst nur die beiden Regelwiderstände 21 und 22 verstellt, bis je drei entsprechende Phasen der beiden Gleichrichter gesperrt sind. Auf diesen Regelvorgang folgt die Steuerung mit Hilfe des Regelwiderstandes 23, durch den eine weitere Phase allmählich ausgeschaltet wird. Durch den Regelwiderstand 24 wird dann schließlich der Übergang vom Zweiphasenbetrieb auf den Einphasenbetrieb bewirkt. Die Steuerungseinrichtung 20 wird über einen Trans formator 16 von dem Wechselstromnetz 14 gespeist.

An Stelle der in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel gewählten Steuerungseinrichtung 20 können auch noch andere Steuerungseinrichtungen verwendet werden, die nach einem der bekannten Regelverfahren zur Einstellung des Zündpunktes von gittergesteuerten Entladungsstrecken arbeiten.

Claims (5)

1. , Patentansprüche: _6ο

   ι. Verfahren zur stetigen Regelung der von einem mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Mehrphasengleichrichter abgegebenen Gleichspannung mittels an den einzelnen verschiedenphasigen, mit der gleichen effektiven Wechselspannung beaufschlagten Anoden vorgenommener fortschreitender Verschiebung des Einsatzzeitpunktes der Entladung, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Regelung der abgegebenen Gleichspannung in dem Bereich zwischen dem Höchstwert und dem Wert Null oder umgekehrt zunächst nur bei einzelnen Anoden oder Anodengruppen, vorzugsweise unter Auffechterhaltung einer möglichst symmetrischen Kurvenform des vom Gleichrichter aufgenommenen Stromes, der Anodenstrom mittels der Gittersteuerung geregelt und erst nach Ausregelung des Entladungsstromes dieser Anoden die Entladung auch der übrigen Anoden verändert wird.
2. 2. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gleichrichter gleichstromseitig über Drosselspulen- parallel geschaltet sind und gleichzeitig in zueinander gegenphasigen Anoden gesteuert werden.
3. 3. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sekundärseite des den Gleichrichter speisenden Transformators oder auf der Primärseite in der Nähe des Anschlusses an das Wechselstromnetz Mittel zur Unterdrückung von Oberwellen angeordnet sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zum Transformator, zweckmäßig zu dessen Sekundärwicklung, parallel geschaltete asynchrone Wechselstrommaschinen.
5. 5. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen, die den Gitterkreisen der einzelnen Phasen zugeordnet sind, derart mit einem zur Steuerung der Gesamtstromaufnahme dienenden Steuerorgan verbunden sind, daß eine vorbestimmte, nacheinander erfolgende Steuerung der Einzelphasen erzwungen wird und daß jeweils eine Phasengruppe erst dann gesteuert werden kann, wenn der Steuervorgang der anderen beendet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen