DE660973C - Anordnung zur elastischen Kupplung eines Drehstromnetzes gegebener Periodenzahl mit einem Einphasennetz kleinerer Periodenzahl - Google Patents

Description

Zur elastischen Kupplung eines 5operiodischen Drehstromnetzes mit einem i6²/₃periodischen Einphasennetz ist bereits leine Schaltung nach Fig. 1 bekanntgeworden, bei welcher die Sekundärwicklung eines an das Drehstromnetz angeschlossenen Transformators aus zwei getrennten, in Stern geschalteten sechsphasigen Sekundärwicklungsgruppen besteht, deren Klemmen mit je einer Gruppe von sechs Anöden eines gemeinschaftlichen Stromrichters,

» insbesondere MetaUdampfgleichrichters, verbunden sind, während die beiden Sternpunkte mit der Kathode des Stromrichters über je eine Primärwicklung eines sekundär an das Einphasennetz von 16²/₃ Perioden angeschlossenen Einphasentransformators in Verbindung stehen. Die Anoden sind mit Steuergittern versehen, welche derart von Steuerspannungen gespeist werden, daß für die eine HaIbwelle des 16²/₃periodischen Einphasenstromes der Stromdurchgang für die Anoden der einen Sekundärgruppe gesperrt, für die Anoden der anderen aber freigegeben ist, wähnend für die andere Halbwelle die beiden Hälften ihre RoI-len vertauschen. Um dies zu erreichen, setzt sich die Steuerspannung für jede Anode aus zwei Spannungskomponenten zusammen, von denen die eine dem Netz von 50 Perioden; die andere dem Netz von 16²/₃ Perioden entnommen ist.

Die für diese Wellensteuerung notwendige Einrichtung ist der Fig. 1 zu entnehmen. In dieser bedeutet T₁ den an das Drehstromnetz Ν_Ά angeschlossenen Transformator mit der Primärwicklung P₁ und den Sekundärwicklungen Q₁' und Q₁". G ist der mit 2X6= 12 Anoden versehene, mit Dampf oder Gasfüllung arbeitende Umrichter, dessen Kathode über die Wicklungen P₂ und P₂" mit den Sternpunkten O' bzw. O" verbunden ist. Die Wicklungen P₂ und P₂" sind die Primärwicklungen des Transformators T₂, dessen Sekundärwicklung Q₂ an das Einphäsen- netzN₂ angeschlossen ist. Den Anoden Ä bzw. A" des Stromrichters sind die Gitter g' bzw. g" vorgelagert.- Diese erhalten Strom von den Sekundärwicklungen q' bzw. q" der Steuerfransformatoren t' bzw. t", deren Primärwicklungen p' und p" ebenfalls an das Drehstromnetz N₃ angeschlossen sind. Die Sternpunkte der Sekundärwicklungen q' und q" sind mit den Klemmen der Sekundärwicklung eines an das Einphasennetz N₂ angeschlossenen Einphasensteuertransformators d verbunden, während der Mittelpunkt der Sekundärwicklung mit der Kathode k des Stromrichters in leitender Verbindung steht. Der i6²/₃periodische Einphasensteuertransformator d bewirkt, daß das Potential des einen Sternpunktes (z.B. der Wicklung^') gerade gesenkt ist, wenn das des anderen (z. B. Ider Wicklung q") gehoben ist und umgekehrt. Dieses Heben und Senken geschieht im Takte der Sekundärfrequenz, und dadurch wird erreicht, daß der Stromdurchgang für die eine Gruppe gerade . freigegeben wird, wenn er für die andere gesperrt ist. Bei nähierex Betrachtung zeigt sich aber, daß bei dieser An-

Ordnung die Dauer der Freigabe sich über eine längere Zeit erstreckt, als einer Halbperiode des Einphasenwechselstromes entspricht, weil sich ja die Welle höherer Fi¹G- * quenz (1^2,3... in Fig. 2f)..der Einphasgnwelle (a in Fig. 2f) überlagert und daher die Gitter schon öder noch positive Steuerspannung erhalten, wenn die Einphasenwelle noch (oder schon) negative Werte besitzt, ίο In Fig. 21 ist der Einfachheit halber .die Darstellung so gewählt, daß die SinusweUen der niederfrequenten Komponente der Gitterspannung mit umgekehrten Vorzeichen aufgetragen sind, so daß sich die Zündzeiten als Schnittpunkte der (aufsteigenden Äste der) Wellen der 50periodischen Gitterspannungskomponente mit der Welle der jeweils verwendeten Spannung niederer Frequenz ergeben. Beträgt die Frequenz der einen Komponente der Gitterspannung 50 Perioden (Kurven 1, 2, 3 ...), die der anderen 16²/₃ Perioden (Kurve«), dann ergibt sich aus dieser Steuerung eine Kurve der Anodenspannung, wie sie Fig. 2a zeigt. Die Zündeinsatzpunkte

.25 für die einzelnen Anoden sind aus dem Beginn der schraffierten Flächen ersichtlich, welche die Strombelastung der Anoden nach Zeit und Größe veranschaulichen. Man erkennt, daß die zu einer Gruppe gehörende Anodenreihe über eine Zeit stromführend ist, die größer ist als die Zeit einer Halbperiode des i6²/₃periodischen Einphasenstromes. Dies ist aber ein großer Nachteil und praktisch' unzulässig, da das gleichzeitige Brennen der Anoden beider Stromrichterhälften für den Umrichter einen Kurzschluß darstellt.

Dieser Nachteil soll erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß Mittel vorgesehen sind, welche die Brennzeit der An- öden jeder Gruppe auf eine Zeit begrenzen, welche gleich oder kleiner ist als die Zeit einer Halbwelle des 16²/₃periodischien Wechselstromes.

Dies könnte z. B. dadurch erreicht werden, daß den beiden Komponenten der Steuerspannung in bekannter Weise eine negative Gleichspannung (g in Fig. 2f) überlagert ist, welche die resultierende Wechselstromsteuerspannung derart absenkt, daß nur im mittleren Bereich der Halbwelle der 16²/₃periodischen Steuerspannung das Gitterpotential der zu zündenden Gruppe so weit gehoben wird, daß die Zündung der entsprechenden Anoden einsetzt. Um die Zündzeiten zu bestimmen, ist in Fig. 2f die Kurve der niederfrequenten (i6²/₃periodischen) Komponente e der Gitterspannung um den Betrag der ■ Gleichspannung g' gehoben dargestellt, und zwar ist auch hier die Kurve e mit umgekehrten Vorzeichen aufgetragen. Die Zündzeiten ergehen sich hier als Schnittpunkte der aufsteigenden Äste der 5öperiodischen SinusweUen mit der Kurven. Die hieraus gewonnene Kurve der

„ Anodenspannung ist aus Fig. 2e ersichtlich.

J₁ Obwohl eine derartige Anordnung den "^Nachteil der bekannten, durch Fig. 1 dargestellten Anordnung der Stromüberlappung beider Umrichterhälften vermeidet, genügt sie noch nicht, wenn Blindleistung von einem auf das andere Netz übertragen werden soll öder wenn der Energiefluß von einem auf das andere Netz willkürlich gesteuert werden soll. Diese Betriebsweisen erfordern nämlich auch eine Freigabe derjenigen Anoden der gerade gesperrten Gruppe, welche sich in Gegenphase zu der jeweils arbeitenden Anode der anderen Gruppe befinden. Diese Doppelsteuerung läßt • sich aber unter gleichzeitiger Vermeidung der Nachteile der Anordnung nach Fig. 1 dadurch vermeiden, daß man außer der Korn- ponente der Steuerspannung von 50 Perio'den eine Einphasenwechselstromkomponente verwendet, deren Frequenz 33V3 Perioden beträgt. Die Umformung auf 33Va Penoden kann in der Weise geschehen, daß ein an das Einphasennetz von 16²/₃ Perioden angeschlossener Synchronmotor einen Einphasensynchrongenerator antreibt, der doppelt so viele Pole besitzt als der ihn antreibende Motor. Die Ankerwicklung des Hilfs- (Steuer-) Generators ist dann in gleicher Weise zu schalten wie die Sekundärwicklung des SteuertransformatorsÜ in Fig. 1. Wegen der doppelten Frequenz (gegenüber dem Einphasennetz) wird für jede Anodengruppe innerhalb einer Periode des 16²/₃periodischen Wechselstromes der Stromdurchgang zweimal freigegeben, und stets wird mit jeder Anode einer Phase der einen Gruppe die Anode der Gegenphase der , anderen Gruppe so gesteuert, daß der Stromdurchgang für beide Anoden gleich-zeitig freigegeben wird. Welche dieser beiden Anoden dann stromführend istj hängt von der Phase des niederfrequenten Stromes gegenüber seiner Spannung oder von der Richtung des »05 Energieflusses ab. Die Spannungskurven der Fig. 2b, 2c und 2d veranschaulichen das Ergebnis dieser Steuerung. Während Fig. 2b eine Spannungskurve zeigt, die sich ergibt, wenn die Steuer spannung nur eine 5operiodische 11p und eine 33V₃periodiscbe Wechselstromkomponente (Kurve δ in Fig. 2f) besitzt, ist in Fig. 2c angenommen, daß außerdem noch eine¹· die Steuer spannung absenkende, in Fig. 2d dagegen eine sie hebende Gleich!- Stromkomponente vorhanden ist (s. Kurven c und d in Fig.af). Dementsprechend gibt Fig. 2C die kürzere, Fig. 2d die längere Brennzeit als Fig. 2b an. '

Bei all diesen Anordnungen erfolgt die Regelung der Blindleistung durch Regelung der Spannungen, die des Energieflusses durch

Regelung der Phase der im Transformator induzierten Spannung zu der den Klemmen zugeführten Netzspannung. Um diese Phase einstellen zu können, können in den Steuer¹ Stromkreisen alle bekannten Mittel, wie Po_: tentialregler o. dgl., verwendet werden, welche eine Drehung der Spannungsphase, insbesondere der 16²/₃periodischen Steuerspannung, gestatten.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   ■Anordnung zur elastischen Kupplung eines Drehstromnetzes gegebener Periodenzahl mit einem Einphasennetz klei-

   «5 nerer Periodenzahl, insbesondere eines 5operiodischen Drehstromnetzies mit einem 16²/₃periodischen Einphasennetz, bei welcher die Sekundärwicklung eines an das Drehstromnetz angeschlossenen Transformators aus zwei getrennten,^ Stern geschalteten m-p hasigen Wicklungen besteht, deren Klemmen mit je einer Gruppe von m-Anoden eines gemeinschaftlichen mit Gasoder Dampfentladungsstrecken arbeitenden Stromrichters verbunden sind, während die beiden Sternpunkte mit der Kathode des Stromrichters über je eine Primärwicklung eines sekundär an das Einphasennetz an-'/ geschlossenen Einphasentransformators in ..«"";vVerbindung stehen und bei welcher die Anoden mit Steuergittern versehen sind, welche von der. Kombination einer Steuerspannung von der Frequenz des Drehstromnetzes mit einer Steuerspannung von der Frequenz des Einphasennetzes derart gespeist werden, daß für die eine Halbwelle des Einphasenstromes der Stromdurchgang für die Anoden der einen Sekundärgruppe selbsttätig gesperrt, für die Anoden der anderen Sekundärgruppe aber freigegeben ist, während für die andere Halbwelle die beiden Gruppen jeweils ihre Rollen vertauschen, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Begrenzung der Brennzeit der Anoden jeder Gruppe auf eine Zeit, welche gleich oder kleiner ist als die Zeit einer Halbperiode der Spannung des Einphasennetzes, die Frequenz der Einphasensteuerspannung gegenüber der Frequenz des Einphasennetzes verdoppelt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen