DE640956C

DE640956C - Schaltanordnung zum Spannungsausgleich in Dreileiteranlagen mittels Gleichrichter

Info

Publication number: DE640956C
Application number: DES117612D
Authority: DE
Inventors: Ernst Schroeder
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1935-03-20
Filing date: 1935-03-20
Publication date: 1937-01-16

Description

Es ist bereits vorgeschlagen worden, in Dreileiteranlagen, besonders in solchen, die durch Gleichrichter gespeist werden, die bisher ausschließlich verwendeten rotierenden Ausgleichsmaschinen durch Gleichrichter zu ersetzen. In diesem Falle wird dann die Schaltung zweckmäßig so gewählt, daß beim Auftreten einer Differenz zwischen den Spannungen der beiden Netzhälften diese bewirkt/daß. der Netzhälfte mit der geringeren Spannung ein Gleichrichter zugeschaltet wird. Diese Anordnung allein ermöglicht jedoch keinen völligen Spannungsausgleich, da ja zum Inbetriebhalten des zugeschalteten Gleichrichters stets noch eine gewisse Spannungsdifferenz nötig ist. Außerdem ist sie nur dann anwendbar, wenn die Netzspannung praktisch konstant ist; sie versagt also z. B. beim. Hochfahren des Netzes.

Die' Erfindung bezieht sich nun auf eine Schaltanordnung für Dreileiternetze unter Verwendung von Gleichrichtern als Ausgleichstromquellen, die es ermöglicht, einen völligen Spannungsausgleich zwischen den beiden Netzhälften zu erreichen, und zwar auch dann, wenn die Spannung zwischen den

.-; Außenleitern stark veränderlich, ist. Erfindungsgemäß wird· die Spannung des Gleichrichters der Netzhälfte mit der geringeren. Spannung s,o geregelt, daß der Gleichrichter in Betrieb bleibt, solange der Strom in der von ihm gespeisten Netzhälfte größer ist als der in der anderen Netzhälfte. Der Gleichrichter wird zu dem Zweck mit einer Regeleinrichtung, vorzugsweise einer Gittersteuerung, ausgerüstet, die vom Mittelleiterstrom gesteuert wird; er wird also erst dann wieder abgeschaltet, wenn der Mittelleiterstrom etwa auf Null zurückgegangen ist, bleibt also auch dann noch in Betrieb, wenn die Spannung der Netzhälfte, auf die er arbeitet, durch ihn gleich der Spannung der anderen Netzhälfte geworden ist. Damit nun immer auch bei stark schwankender Netzspannung, wie z. B. beim Hochfahren, die Spannung des zugeschalteten Gleichrichters stets gleich der halben Außenleiterspannung ist, wird erfindungsgemäß die Steuerung dieses Gleichrichters auch noch von der Außenleiterspannung selbst beeinflußt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß nur ein Gleichrichter verwendet wird, der bei Spannungsungleichheit immer in die Netzhälfte, die die kleinere Spannung hat, umgeschaltet wird. Bei. einer Schaltung mit · zwei Gleichrichtern könnte nämlich ohnehin stets nur ein Gleichrichter entweder in der einen oder in der anderen Netzhälfte in Betrieb sein, da, wenn sich das Spannungsverhältnis zwischen den beiden Netzhälften umkehrt, der Mittelleiterstrom sich ebenfalls

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

Ernst Schröder in BerUn-Staaken.

umkehrt, also vor Zünden des zweiten Gleichrichters der erste Gleichrichter erlöschen müßte.

In der Zeichnung ist eine Schaltanordnung nach der Erfindung dargestellt. Zwischen; je einen Außenleiter und den Nulleiter eines Dreileiternetzes ii, dessen Außenleiter von einer beliebigen Stromquelle, vorzugsweise von einem Quecksilberdampfgleichrichter, gesp&st werden, ist ein mit Steuergittern versehener Hilfsgleichrichter ι + bzw. ι— geschaltet. -Zur Speisung der Hilfsgleichrichter dienen die Transformatoren 3 + bzw. 3 —. Das Einschalten und die Regelung der Hilfsgleichrichter geschieht durch entsprechende Beaufschlagung der Gitter mit positiven Spannungsstößen, die von den in bekannter Weise mit hohen Sättigungen arbeitenden Transformatoren 2 + bzw. 2 — geliefert werden. Die zur Sperrung der Anoden nötige negative Gittervorspannung gegenüber der Kathode wird von den Vorspannungsbatterien. 4 geliefert. Die zur Steuerung nötigen Spannungsstöße werden von den Transformatoren in bekannter Weise durch das Zusammenwirken einer Wechselstromerregerwicklung mit gleichstromerregten Vormagnetisierungswicklungen erzeugt.

Auf jedem der beiden Transformatoren sind außer der Wechselstromerregerwicklung 6 und der an die Steuergitter angeschlossenen Wicklung S noch zwei mit gleicher Windungszahl,, aber entgegengesetztem Wicklungssinn gewickelte -Wicklungen 7 und 8 untergebracht, von denen jede zwischen je einen Außenleiter und den Mittelleiter so geschaltet ist, daß sich bei Spannungsgleichheit in den beiden Netzhälften die Erregungen dieser Wicklungen aufheben. Ferner trägt jeder Transformator noch eine vom Mittelleiterstrom durchfiossene Wicklung 9 sowie eine Wicklung 10, die in Reihe mit der entsprechenden Wicklung des anderen Transformators an die Außenleiter geschaltet ist. Solange die Belastungen und damit die Spannungen in beiden Netzhälften gleich sind, solange auch kein Mittelleiterstrom fließt, wird der Transformator nur von der Wicklung 10 in Abhängigkeit von der Spannung zwischen den go Außenleiternvormagnetisiert. Die Windungszahl dieser Wicklung mag so bemessen sein, daß in diesem Falle jeder der beiden Gleichrichter so gesteuert wird, daß seine Spannung etwas unter der halben Außenleiterspannung liegt, so daß er keinen Strom in den Mittelleiter liefert. Werden nun die Spannungen in den beiden Netzhälften ungleich, so' heben sich" die Wirkungen der Wicklungen 7 und 8 nicht mehr auf, und durch die dadurch entstehende Änderung der Vormagnetisierung der Transformatoren wird die Spannung des der Netzhälfte mit der kleineren Spannung zugeordneten Gleichrichters erhöht, die des anderen dagegen ',erniedrigt. Der erstere beginnt also seine i$fetzhälfte zu speisen, die Spannung dieser ■ BFetzhälfte steigt, und die Wirkung der Wickelungen 7 und 8 verschwindet wieder, an ihre Stelle tritt aber nun die Wirkung der von dem Mittelleiterstrom durchflossenen Wicklun^o.. Durch diese Wicklung wird in Abhängigkeit vom Mittelleiterstrom die Spannung des den Mittelleiterstrom liefernden Gleichrichters erhöht, so daß dieser auch dann noch Strom zu liefern imstande ist, wenn durch ihn ein völliger Spannungsausgleich zwischen beiden Netzhälften bewirkt worden ist. Die Wicklung 9 ist so bemessen, daß durch ihr Zusammenwirken mit der Wicklung 10 die Spannung des Strom liefernden Gleichrichters unabhängig von Schwankungen der Außenleiterspannung auf die halbe Außenleiterspannung geregelt wird. Sobald die Belastung wieder symmetrisch wird, also der Mittelleiterstrom verschwindet, hört auch die Stromlieferung von seiten des Gleichrichters auf und setzt erst wieder ein, wenn wiederum eine Spannungsungleichheit auftritt.

Man kann das Prinzip der Erfindung auch bei Verwendung von Hilfsgleichrichtern ohne Gittersteuerung benutzen, indem man beispielsweise vor die Anoden der Hilfsgleichrichter in an sich bekannter Weise gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen schaltet, deren Gleichstromerregungen in der gleichen Weise wie die der Spannungsstoßtransformatoren von den Strom- und Spannungsverhältnissen des Dreileiternetzes in Abhängigkeit gebracht werden, so daß das Verhalten der ungesteuerten Hilfsgleichrichter das gleiche wird, wie das der gittergesteuerten Gleichrichter in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Claims

Patentansprüche:

• i. Schaltanordnung zum Spannungsausgleich in Dreileiteranlagen, bei der beim Auftreten einer Spannungsdifferenz zwischen den beiden Netzhälften selbsttätig no der Netzhälfte mit der kleineren Spannung ein Gleichrichter, vorzugsweise ein Quecksilberdampfgleichrichter, zugeschaltet wird, dadurch -gekennzeichnet, daß die Spannung dieses Gleichrichters in Ab- ng hängigkeit von dem Mittelleiterstrom so gesteuert wird, daß er Strom abgibt, solange die Belastung der von ihm gespeisten Netzhälfte größer ist als die der anderen.
2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, iao dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des stromliefernden Gleichrichters

so von dem Mittelleiterstrom und der Spannung zwischen den Außenleitern beeinflußt wird, daß seine Spannung bei allen Belastungen stets gleich der halben■■ Außenleiterspannung ist. ^{: :}
3. Schaltanordnung nach Anspruch '2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlaufspannung des Gleichrichters in Abhängigkeit von der Außenleiterspannung so. gesteuert wird, daß sie stets kleiner ist als die halbe Außenleiterspannung.
4. Schaltanordnung nach Anspruch 1 bis 3 unter Verwendung von gittergesteuerten Gleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter der Gleichrichter Steuerspannungsstöße von an sich bekannten wechselstromerregten, gleichstromvormagnetisierten Spannungstransformatoren erhalten, die zur Erzielung der gewünschten Steuerwirkungen in geeigneter Weise mit dem Dreileitersystem verbundene Vormagnetisierungswicklungen besitzen.
5. Schaltanordnung nach Anspruch 1 bis 3 unter Verwendung ungesteuerter Gleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß den Gleichrichtern auf der Wechselstromseite gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen vorgeschaltet sind, die zur Erzielung der gewünschten Spannungsregelung in geeigneter Weise mit dem Dreileitersystem verbundene Vormagnetisierungswicklungen besitzen.
6. Schaltanordnung nach Anspruch 4 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Gleichrichter vorgesehen ist, der je nach dem Verhältnis der Spannungen in den Netzhälften auf die eine oder die andere Netzhälfte umgeschaltet wird.
7. Schaltanordnung nach Anspruch 4 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Zweck, den Gleichrichter beim Auftreten einer Spannungssymmetrie zur Stromabgabe an die Netzhälfte mit der kleineren Spännung zu veranlassen, auf dem zugehörigen Spannungsstoßtransformator oder der zugehörigen Drosselspule zwei gegensinnige Vormagnetisierungswicklungen von gleicher Windungszahl angebracht sind, von denen jede zwisehen einen Außenleiter und den Mittelleiter geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen