DE642335C - Anordnung zur Regelung der von Gleichrichtern mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken abgegebenen Gleichspannung - Google Patents

Description

Es ist schon froher erkannt worden, 'daß gesteuerte Gas- oder Dampfentladungs_r strecken besondere Vorteile für den Betrieb elektrischer Fahrzeuge bieten, u.a. auch, weil sie eine günstige Spannungsregelung ermöglichen. Darüber hinaus ist aber festzustellen, daß man sich im allgemeinen für Spannungsregelungen, die große Spannungsbereiche überstreichen müssen, vorteilhaft gesteuerter Gleichrichter bedienen kann. Allerdings tritt zu den damit erzielbaren beträchtlichen Vorteilen der Nachteil· der Leistungsfaktorverschlechterung hinzu, und es muß deshalb Vorkehrung getroffen werden, diesen Mangel zu beseitigen. Man hat nun - bereits vorgeschlagen, 'den Transformator für die Entladungsstreckenaiuordnung mit Anzapfungen zu versehen, an die man mit Hilfe eines! Stufenschalters idie den einzelnen Txansformatoranzapfungen zugeordneten Anoden wahlweise anschließen kann. Ein anderer Weg ist der, das Entladungsgefäß mit so· viel gittergesteuerten Anodengruppen auszurüsten, als die einzelne Transformatorphase Anzapfungen besitzt. Während in dem .ersteren FaUe eine kurzzeitige Unterbrechung der vom Gleichrichter abgegebenen Spannung- bzw. Leistung beim Übergang von einer Spannungsstufe auf 'die nächstfolgende eintritt — was an sich unerwünscht ist —, wird bei dem zweiten Vorschlag dieser Nachteil zwar vermieden, jedoch das Entladungsgefäß in konstruktiver Hinsicht äußerst ungünstig gestaltet, denn die Anordnung der verschiedenen Anoden für jede Transformatiorphase bedeutet, abgesehen von dem erforderlichen Materialaufwand, eine Gefährdung der Betriebssicherheit des Entladungsgefäßes., da durch die zahlreichen, hierbei notwendigen Einführungen die Vakuumhaltung des Entladungsgefäßes sehr erschwert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile bei einer Anordnung, bei welcher 'die Regelung der von Gleichrichtern mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken abgegebenen Gleichspannung ,bei_hqhem Leistungsfaktor des wechselstromleitig "airfg^enoinmenen ^Stromes mjttels^Stufenschalter an den Speisetransformatoren und der Gktersteuerung erfoTg'f, dadurch vermieden, daß für jede Transformatorphase zwei Anoden^ vorgesehen sind, welche innSnälr?⁵ eines^ldchbfejbienden .Spanmmgsregelberei^ ches *uber_ Stufenschalter_und gegebenenfalls ffiodendrosseln an die gleiche Transformatoranzapfung angeschlossen sind und im Falle einer fortlaufenden Spannungsregelung^mittels Stufenschalter nacheinander an die be-

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

Dr.-Ing. e. h. Moritz Schenkel in Berlin-Charlottenburg.

gefegt.

bei einer Regelung nach höheren Spannungswerten hin dihb

ir^nsformait'oraHzapiuiig .Mherer^Windungszahl^anzulegende Anode,^ bei einer Regelung nach niedrigeren Spannungswerten hin ,nacheinander beide... .Anoden.. während.., diese. ^ Zeiten ihrer Umschaltung stromlos gemacht loswerden. Bei dem Gegenstand der Erfindung werden also lediglich, zwei Anoden für jede Transformatorphase vorgesehen, während die einzelne Transformatorphase mit beliebig vielen Anzapfungen ausgerüstet sein kann. Der hierzu erforderliche Materialaufwand bleibt also in durchaus annehmbaren Grenzen, insbesondere, wenn man berücksichtigt, 'daß durch die vorgeschlagene Maßnahme das angestrebte Ziel, nämlich die Leistungsfaktor-Verbesserung der Anlage, vollkommen erreicht wird. Außerdem. w,qrden^aber bei dem Gegenstand g,j^ gange von einerTjeisüongsstufe erm^fehtJjoSsip !il^gg^g^^ Trjgsformatoranzapfung auf die nächstfolgende^sfromlos erfolgen. Die einzelnen Anöden können ~Heiner bemessen werden als bei meinem Gefäß, bei dem ebenso viele Anoden wie Anzapfungen vorhanden sind, denn bei gleichbleibender Last arbeiten stets zwei Anoden parallel miteinander, und nur während des Umschaltvorganges muß" eine Anode die gesamte vom" Gleichrichter geforderte- Leistung liefern,· da diese Überlastung jedoch nur kurzzeitig vorhanden ist, kann sie ohne Bedenken den Anoden zugemutet werden.

Als weiterer Vorteil ist hervorzuheben, daß der Stufenschalter" wegen der Stronilosigkeit der Übergänge in leichtester Bauart, z. B. Funkenzieher und Übergangswiderstände, gegebenenfalls nur mit Hilfskontakten für 'die Gitterumschaltung, ausgeführt werden kann. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es bedeuten g ein Gleichrichtergefäß und t einen Gleichrichtertransformator, dessen Phasenzahl für die Erfindung ohne Bedeutung ist, mit einer Primärwicklung IV₁ und einer Sekundärwicklung W₂; die Sekundärwicklung kann, wie bei Einphasen- oder Mehrphasenstrom üblich, mehrere Grundabteilungen haben, die am Nullpunkt ο vereinigt sind. Jeder dieser Wicklungsteile hat beispielsweise zwei Anzapfungen Z₁. und Z₂.

Befindet sich die Gleichrichteranlage ζ. Β. auf einer Lokomotive, so würde der Strom bei Z₁ entnommen werden, wenn die Lokomotive anfährt, jedoch aus der höheren Stufe Z₂, wenn sie sich in voller Fahrt befindet. Der Übergang von Z₁ und Z₂ könnte entweder mit Stromunterbrechung erfolgen, oder aber man könnte äußere Spannungsteiler >'U Hilfe nehmen. Diese eingangs erwähnten, :i-n sich ungünstigen Möglichkeiten sind jedoch bei dem Gegenstand der Erfindung vermieden, denn hier wird der Übergang von einer Transformatoranzapfung auf die andere dadurch ermöglicht, daß zwei Anoden U₁ und a₂ für jede Transformatorphase in dem Entladungsgefäß vorgesehen werden und jede Anode eine Gittersteuerung aufweist.

Die beiden Anoden sind mit einem Umschalter« verbunden, der zwei Hebel A₁ und A₂ besitzt. In der Abbildung ist in ausgezogenen Linien diejenige Lage dargestellt, welche beide Hebel während der Anfahrt des als Anwendungsbeispiel angenommenen Lokomotivbetriebes einnehmen. Sie sind alsdann beide auf die Transformatoranzapfungen Z₁ gelegt, und die beiden Anodensätze a_x und a₂ arbeiten, gegebenenfalls unter Zufügung von Parallelschaltungsdrosselspulen, parallel. Wünscht man auf die andere Transformatoranzapfung Z₂ überzugehen, so> wird zunächst mit Hilfe der Gittersteuerung nur der Stromdurchgang durch die Anode a₂ auf Null gebracht, dadurch geht der ganze Strom selbsttätig auf die Anode /Z₁ über. Nachdem dies geschehen ist, wobei bemerkt wird, daß die Sperrung· des Stromdurchganges durch die Anode a₂ mit Hilfe der Gittersteuerung in sehr kurzer Zeit durchgeführt werden kann, wird der Hebel h₂ des Umschalters auf die Transformatoranzapfung Z₂ umgelegt. Auch nach der Umschaltung bleibt die Anode U₂ mittels der Gittersteuerung zunächst gesperrt, bis ihr Zündeinsatzpunkt so weit geregelt ist, daß der Mittelwert der von ihr gelieferten Spannung dem der Spannung der Anode a_x ent- too spricht oder ihn um ein geringes übertrifft. Sobald diese Regelung beendet ist, wird die Anode 2 freigegeben. Infolgedessen hört die Anode a_x auf, Strom zu führen. Ist der Strom in der Anode A₁ genügend klein ^l°f> oder Null geworden, so kann der Hebel A₁ der Anode a_x ebenfalls auf Z₂ übergeschaltet werden. Die letztere Stellung ist in der Abbildung nicht ,eingezeichnet, dagegen ist die vorerwähnte Stellung des Hebels A₂, in. »o welcher dieser an die Transformatoranzapfung Z₂ angeschlossen ist, punktiert eingetragen. Die Anoden G₁ und a₂ können also in den Schluß- und Hauptstellungieiii gleichmäßig gering belastet werden. Nur ^1X5 in der Übergangszeit findet eine ungleiche Belastung der Anoden statt, die aber wegen der Kürze der Zeit nicht schwer ins Gewicht fällt; in gleicher Weise bzw. gleichzeitig wie der beschriebene Regelvorgang für die 1*0 Anoden A₁, a₂ der linken Transformatorsekundärwicklung, werden auch die Regelvor-

gange für die Anoden der übrigen vorhandenen Transformatorphasen verlaufen. Bei schnellen Änderungen des Regelzustandes über größere Spannungsbereiche wird man die Anoden nicht erst an die gleiche Transformatoranzapfung legen, sondern abwechselnd von Stufe zu Stufe weiterschalten, nachdem man jede einzelne Stufe mittels der Gittersteuerung durchgeregelt hat.

ίο Bei der Ausbildung der Anordnung gemäß der Erfindung ist zu berücksichtigen, daß die Gittersteuereinrichtung so -zu unterteilen ist, daß 'die Spannungsregelung für die Anoden ^₁ und diejenige für die Anoden #₂

j 5 getrennt voneinander willkürlich erfolgen kann. Man wird 'die Steuereinrichtung beispielsweise bei Vorhandensein von Eontaktsteuerwalzen vorteilhaft so ausbilden, daß während des Umschaltvorganges eine Regelung jeder einzelnen einer Anode bzw. ,einem Anodensatz zugeordneten Steuerwalze für sich betätigt werden kann, jedoch bei einer Regelung der Spannung des Gleichrichters innerhalb der einzelnen durch die Transformatoranzapfungen festgelegten Spannungsbereiche die" beiden Steuerwalzen miteinander gekuppelt sind, so daß -eine gleichmäßige Aussteuerungbeider Anoden mit Hilfe der Gittersteuerung . möglich ist. Die vorerwähnte Kupplung der beiden Steuerwalzen zwecks gleichmäßiger Aussteuerung der einzelnen Anoden wird man gegebenenfalls so gestalten, daß beide Anoden gleichmäßig belastet werden; es kann, nämlich leicht der Fall eintreten, daß durch geringfügige Verschiedenheiten in den Konstruktionsmassen der einzelnen Anoden bzw. infolge der zwangsläufig sich ergebenden verschiedenartigen Lage der einzelnen Anodensätze in bezug auf die Kathode heim gleichen Aussteuerungspunkt der Steuereinrichtungen beide Anoden nicht die gleiche Belastung aufweisen. Diese Belastungsverschiedenheiten müssen sich alsdann durch die elastische Kupplung: der Steuerwalzen gegeneinander ausgleichen lassen. Unter Umständen kann durch diese Maßnahme, erreicht werden, daß von der Anordnung besonderer Parallelschaltungsdrosselspulen Abstand genommen wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Regelung der von Gleichrichtern mit gittergesteuerten Dampf- oder GasentLadungsstrecken abgegebenen Gleichspannung bei hohem Leistungsfaktor des wechselstromseitig aufgenommenen Stromes mittels Stufenschalter an den Speisetransformatoren und der Gitter steuerung, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Transfoirmatorphase zwei Anoden vorgesehen sind, welche innerhalb eines gleichbleibenden Gleichspannungsregelbereiches über Stufenschalter und gegebenenfalls über Anodendrosseln an die gleiche Transformatoranzapfung angeschlossen sind und im Falle einer fortlaufenden Spannungsregelung mittels. Stufenschalters nacheinander an die benachbarte Transformatoranzapfung gelegt werden, und daß mittels der Gittersfeuerung¹ bei einer Regelung nach höheren Spannungswerten hin nur die zuerst an die benachbarte Transformatoranzapfung höherer Windungszahl anzulegende Anode, bei einer Regelung nach niedrigeren Spannungswerten hin nacheinander beide-Anoden während der Zeiten ihrer Umschaltung stromlos gemacht werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerapparate für die beiden Anodensätze jeder Phase voneinander getrennt sind oder zumindest zu denjenigen Zeiten getrennt betätigt werden können, zu welchen die Umschaltung der Anoden auf andere Transformatoranzapfungen erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen