DE639147C - Anordnung zur Gittersteuerung bei wechselstromgespeisten Umformungseinrichtungen mit Dampf- oder Gasentladungsgefaessen, insbesondere Umrichtern - Google Patents

Description

Bekanntlich kann bei gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen das Gitter nur das Einsetzen jedes Entladungsstromes steuern, während es auf eine bestehende Entladung ohne Einfluß ist. Bei von Wechselstrom gespeisten Umformungseinrichtungen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen, bei denen nicht nur die Größe und Zeitdauer, sondern auch die Rich-

»o tung des dem Verbraucher zugeführten Stromes nach Maßgabe der willkürlichen oder selbsttätig erfolgenden Beeinflussung der Gitter mindestens zweier Gruppen gittergesteuerter Entladungsstrecken sich ändert, von denen jeweils höchstens eine einer möglichen Stromrichtung entsprechende Gruppe leitend sein soll, vorzugsweise bei Umrichtern, d. h. Frequenzumformern, ergeben sich nun bei Richtungswechsel des gesteuerten Stromes betriebliche Schwierigkeiten hinsichtlich der Gittersteuerung. Das Gitter kann, wie bereits gesagt ist, nur den Beginn jeder Entladung festlegen. Der Stromverlauf selbst ist aber durch mannigfache andere Umstände, insbesondere durch die Art des Scheinwiderstandes des Verbrauchers, bestimmt, d. h. bei induktiver Belastung, z. B. beim Anlassen und Betrieb von Induktionsmotoren, erlischt der Entladüngsstrom in einem späteren Zeitpunkt als bei Ohmscher Belastung und bei Ohmscher Belastung später als bei kapazitiver Belastung. Daraus folgt, daß eine Steuerung, die bei Ohmscher Belastung einen sicheren Betrieb ermöglicht, bei stark induktiver Belastung keine Betriebssicherheit gewährleistet, da bei Richtungswechsel des gesteuerten Stromes die Möglichkeit besteht, daß vor dem Erlöschen des Stromes in der alten Richtung der Strom in der neuen Richtung bereits einsetzt. Da.= würde in den meisten Fällen kurzschlußartige Wirkungen zur Folge haben, die im Interesse der Betriebssicherheit zu vermeiden sind.

Die Erfindung gibt nun einen Weg an, der diese Kurzschlußgefahr beseitigt. Erfmdungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Gitterkreise eine zusätzliche von den Augenblickswerten des erzeugten Stromes abhängige, in negativer Richtung wirkende Steuerspannung solcher Größe erhalten, daß bei Richtungs wechsel des erzeugten Stromes die Einleitung der Entladung durch die Gittersteuerung in den die neue Richtung liefernden Entladungsstrecken erst erfolgt, wenn der Strom in der alten Richtung erloschen ist.

Es sind zwar schon Gleichrichter- und Wechselrichteranordnungen bekanntgeworden, bei denen eine negative Steuerspan-

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

Dipl.-Ing. Friedrich Bars in Berlin-Lankwits.

nungskomponente, statt aus einer fremden Vorspannungs'quelle entnommen zu werden, durch die Gitterströme erzeugt wird und demzufolge bei Abschaltung der Hauptstrom^j kreise ebenfalls, wenn auch nur langsam, νς#.,^: schwindet. Diese Steuerspannung ist jedriefl;. während des Betriebes im wesentlichen kon-i stant und kann, da sie dauernd in sämtlichen Gitterkreisen vorhanden ist, in keiner -Weise ίο verglichen werden mit einer Spannung, die gemäß der Erfindung nur einzelne Gruppen von Entladungsstrecken, die unter sich in Gleichrichter- oder Wechselrichterbetrieb arbeiten, zeitweilig sperren soll, und' zwar derart, daß die Freigabe der betreffenden, für die Stromführung einer Stromhalbwelle bestimmten Gruppe gerade dann "erfolgt, wenn die vorhergehende Stromhalbwelle den Wert Null erreicht hat.

In Abb. ι der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, Zwei mehrphasige Sekundärwicklungen 1' bis 6' bzw. 1" bis 6" eines Transformators 7, dessen Primärwicklung 8 an ein Drehstromnetz 9 angeschlossen ist, speisen über gittergesteuerte Entladungsgefäße 13' bis 18' bzw. 13" bis 18" den Belastungskreis 11. Der von dem eingestrichenen System gelieferte Strom durchfließt den Widerstand 19', der von dem zweigestrichenen System gelieferte Strom durchfließt den Widerstand 19". Die an beiden Widerständen infolge der durchfließenden Ströme auftretenden Spannungsabfälle dienen als zusätzliche Steuerspannung in den entsprechenden Gitterkreisen.

Die Wirkungsweise der in Abb. 1 dargestellten Steueranordnung kann man in folgender Weise erläutern: Es möge im betrachteten Zeitaugenblick das durch die Gitterspannungen 23' bis 28', beispielsweise mittels Kommutators oder Transformators, gesteuerte eingestrichene System dem Belastungskreis 11 einen Strom zuführen. Dieser erzeugt am Widerstand 19' einen Spannungsabfall, der so bemessen ist, daß er den Gitterkreisen der Entladungsgefäße 13" bis 18" eine solche negative Spannung zuführt, daß das Zünden eines Stromes im zweigestrichenen System so lange verhindert wird, bis der Strom im eingestrichenen System erloschen ist, wenn auch die eigentlichen. Steuerspannungen 23" bis 28" einen solchen Wert haben, daß ein Strom im zweigestrichenen System fließen könnte. Offensichtlich wird durch die Steuerung gemäß der Erfindung die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den beiden Systemen vermieden.

In Abb. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die mehrphasige Sekundärwicklung 1 bis 6 eines Transformators 7 speist über Paare gegensinnig parallel geschalteter Entladungsgefäße 13', 13", 14', 14" usw. den Belastungs-.. kreis 11. Diese Schaltung ist bekanntlich vor- ^;" /teilhafter als die Schaltung nach Abb. 1, da !sie;,eine bessere Ausnutzung des Transformable 7 ermöglicht. Die zusätzliche Steuer- £ispannung, die den'einzelnen Gitterkreisen zugeführt wird, wird mittels einer vom Belastungsstrom durchflossenen Spule 30 erzeugt, die induktiv mit den Wicklungen 33', 33" usw. bis 38', 38" gekoppelt ist. Wie leicht zu erkennen ist, besteht die Möglichkeit, mehrere dieser Wicklungen zusammenzufassen. Beispielsweise können die Wicklungen 33' bis 38' zu einer einzigen Wicklung zusammengefaßt werden.

Zur Einstellung des richtigen Wertes sowohl nach Größe als auch nach Phase der zusätzlichen S teuer spannung wird man in den Steuerkreisen Scheinwiderstände 20 bzw. 21 vorsehen, wie es in den Abb. 3 und 4 beispielsweise für die Steuerung des Entladungsgefäßes 13' gezeigt ist. In dem einen Falle handelt es sich um einen Reihenwiderstand 20, im anderen Falle um einen Parallelwiderstand 21. Unter Umständen wird man eine Kombination von Reihen- und Parallelwiderständen anwenden.

Damit die zusätzliche Steuerspannung für den gesamten Belastungsbereich keinen großen Schwankungen unterliegt und insbesondere für kleine Belastungsströme noch ausreichend ist, empfiehlt sich die Anwendung von stromabhängigen Scheinwiderständen, beispielsweise Eisenwasserstoffwiderständen und gesättigten Eisendrosseln. Man kann diese stromabhängigen Scheinwiderstände sowohl in den Belastungskreis (für 19) als auch in den Gitterkreis (für 20 bzw. 21) einfügen und dadurch eine geeignete Bemessung der Zusatzspannung erreichen.

Ferner kann es zweckmäßig sein, hierfür auch gesteuerte oder ungesteuerte Ventile anzuwenden. Da die erforderliche Gitterleistung verschwindend klein ist, sind diese, für die Steuerung benötigten Ventile im Gegensatz zu den Entladungsgefäßen, die den Belastungsstrom führen, für kleine Leistung zu bemessen. '

Die durch die vorliegende Erfindung offenbarte Schutzanordnung kann, wie einleitend oben bemerkt, auch Vorwendung finden bei Steuerungsvorgängen, die nicht mit einer bestimmten Frequenz erfolgen, z. B. bei Regelvorgängen, insbesondere für elektrische Maschinen. In solchen Fällen stellt häufig der Verbraucher eine Induktivität mit großer Zeitkonstante dar, so daß der im Verbraucherkreis fließende Strom erheblich später als die entsprechende Speisewechselspannung den Nullwert erreicht.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι. Anordnung zur Gittersteuerung bei wechselstromgespeisten Umformungseinrichtungen mit Dampf- oder Gasentladungsgefäßen, bei denen Größe, Richtung und Zeitdauer des dem Verbraucher zugeführten Stromes und der Spannung nach Maßgabe der willkürlich oder selbsttätig erfolgenden Beeinflussung der Gitter mindestens zweier Gruppen gittergesteuerter Entladungsstrecken sich ändert, von denen jeweils höchstens eine einer möglichen Stromrichtung entsprechende Gruppe leitend sein soll, insbesondere Umrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterkreise der jeweils nicht stromführenden Gruppe von Entladungsstrecken eine zusätzliche, von den Augenblickswerten des erzeugten Stromes abhängige, in negativer Richtung wirkende Steuerspannung solcher Größe erhalten, daß bei Richtungswechsel des erzeugten· Stromes die Einleitung der Entladung durch die Gitterste.uerung in den die neue Richtung liefernden Entladungsstrecken erst erfolgt, wenn der Strom in der alten Richtung erloschen ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsabfälle an in die Zuleitungen zum Verbraucherkreis eingeschalteten Widerständen (19', 19") als zusätzliche S teuer spannungen dienen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch -1, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Gitterkreisen die zusätzliche Steuerspannung durch Transformatorsekundärwicklungen (33', 33" bis 38', 38"), deren gemeinsame Primärwicklung (30) vom Verbraucherstrom durchflossen ist, zugeführt wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden zur Einstellung der Größe oder der Phasenlage oder beider der zusätzlichen Steuerspannung, gekennzeichnet durch die Verwendung spannungs- bzw. stromabhängiger Scheinwiderstände in den Steuerkreisen.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet "durch die Verwendung von gesteuerten oder ungesteuerten Entladungs- · gefäßen als Scheinwiderstände.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen