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Schaltanordnung zur Vermeidung des Leerlaufspannungsanstiegs bei gesteuerten
Gleichrichtern mit Saugdrossel Bei mit gesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken
arbeitenden Gleichrichteranlagen mit Saugdrosselspule tritt bei Entlastung in der
Nähe des Leerlaufes ein erheblicher Spannungsanstieg auf, der normalerweise etwa
15 °/o der Nennspannung ausmacht. Der Lastbereich, in dem sich dieser Spannungsanstieg
bemerkbar macht, reicht vom Leerlauf bis zu einer Belastung von etwa i °%. Der Grund
für diesen Spannungsanstieg ist darin zu sehen, daß im Bereich des Leerlaufs der
die Saugdrossel durchfließende Strom nicht' ausreicht, um sie vollständig zu magnetisieren,
so daß der bei größerenLasten an der Saugdrossel vorhandene Spannungsabfall dreifacher
Grundfrequenz in der Nähe des Leerlaufes geringer wird bzw. im Leerlauf vollständig
verschwindet. In sehr vielen Fällen ist dieser Spannungsanstieg bei Leerlauf in
hohem Grad unerwünscht. Es sind deshalb auch bereits Maßnahmen vorgeschlagen worden,
die darauf abzielen, bei Leerlauf in der Saugdrossel künstlich einen Spannungsabfall
zu erzeugen, um auf diese Weise ein Ansteigen der Gleichrichterspannung zu vermeiden.
Zu diesen Maßnahmen gehört beispielsweise das Einschalten eines Belastungswiderstandes
auf der Gleichstromseite oder die Verbindung von Anoden, deren Spannungen um z8o°
gegeneinanderphasenverschoben sind, über Drosselspulen. Beide Mittel bedeuten eine
merkliche Verteuerung der Anlage, wozu bei der Verwendung von Widerständen noch
ein ständiger Energieverlust tritt, falls nicht zusätzliche Schalteinrichtungen
aufgestellt werden. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, beim Unterschreiten
der kritischen Belastungsgrenze, unterhalb deren der Leerlaufspannungsanstieg auftreten
würde, einen Teil der Anoden unwirksam zu machen, d. h. also die Gleichrichtung
mit geringerer Phasenzahl durchzuführen. Bei Abschalten der Anoden tritt jedoch
zwangsläufig ein Spannungssprung auf, der in vielen Fällen, beispielsweise beim
Betrieb von Regelmotoren, sehr störend sein kann. Außerdem ergibt sich unterhalb
der kritischen Belastungsgrenze eine erhöhte Welligkeit, die um so mehr ins Gewicht
fällt, als bei geringen Belastungen die Wirksamkeit der Glättungsdrosseln ohnehin
schon geringer wird.
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Die Erfindung erreicht die Aufhebung des Spannungsanstiegs bei Leerlauf
ohne zusätzlichen Leistungsverlust und mit wesentlich einfacheren und billigeren
Mitteln als die bekannten Einrichtungen. Auch wird eine Zunahme
der
Welligkeit vermieden. Erfindungsgemäß wird die Spannung an der Saugdrossel, vorzugsweise
über eine Gleichrichteranordnung, derart auf die Steuermittel, beispielsweise auf
die Erregerwicklung des zur Erzeugung der Zündspannungsimpulse dienenden hochgesättigten
Transformators, zur Einwirkunggebracht, daß die Spannung des Stromrichters bei geringerer
Belastung durch Verkleinerung des Aussteuerungsgrades auf die bei Belastung auftretende
Größe herabgesetzt wird.
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Nun ändert sich bei gesteuerten Gleichrichteranlagen die Spannung
an der Saugdrossel im umgekehrten Verhältnis wie der Aüssteuerungsgräd. Damit bei
allen Aussteuerungen immer eine vollständige Aufhebung des Leerlaufspannungsanstieges
selbsttätig erfolgt; ist es deshalb erforderlich, den Grad der Abhängigkeit zwischen
der Aussteuerung des Gleichrichters und der Spannung an der Saugdrossel je nach
der Größe der eingestellten Aussteuerung zu verändern. Gemäß einem weiteren Kennzeichen
der Erfindung wird daher ein Organ, mit Hilfe dessen der Grad der Abhängigkeit der
Aussteuereng von der Saugdrosselspannung geregelt werden kann, mit dem zur willkürlichen
Einstellung der Aussteuerung dienenden Regelorgan in geeigneter Weise gekuppelt.
Durch diese Kupplung läßt es sich erreichen, daß bei willkürlicher Veränderung der
Aussteuerung der Einfluß der Saugdrosselspannung auf die Aussteuerung gleichzeitig
derart verändert wird, daß der Spannungsanstieg bei Leerlauf in allen Fällen selbsttätig
ausgeregelt wird.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung
einer Gleichrichteranlage mit Saugdrossel dargestellt. Das das Gleichstromnetz 7
speisende Entladungsgefäß i ist mit seinen Anoden an die Sekundärwicklungen 5 des
Haupttransformators 2 angeschaltet. Der Transformator 2, dessen Primärwicklung q,
am Wechselstromnetz liegt, ist auf der Sekundärseite im Doppelstern mit getrennten
Sternpunkten geschaltet, und die Sternpunkte der Sekundärwicklung sind über die
Saugdrossel 3 miteinander verbunden. Das Gleichstromnetz 7 liegt in bekannter Weise
an der Kathode des Entladungsgefäßes i und dem Mittelpunkt der Saugdrossel 3. Um
den Steuergittern 6 des Entladungsgefäßes die zur Zündung erforderlichen Spannungsimpulse
zuzuführen, ist ein hochgesättigter Transformator 8 vorgesehen, an dessen eine Wicklung
g die Gitter 6 angeschlossen sind. Die Erregung dieses Transformators setzt sich
zusammen aus einer in der Phasenlage gegenüber der Anodenspannung des Entladungsgefäßes
festliegenden Wechselstromerregung sowie einer veränderlichen Gleichstromerregung.
Zur Wechselstromerregung dient die an eine geeignete Wechselspannungsquelle angeschlossene
Wicklung iö. In der dargestellten Schaltung wird die Gleichstromerregung von zwei
getrennten Erregerwicklungen i i und i#l- hervorgerufen, deren eine i i von einem
mittels des Reglers 16 willkürlich einstellbaren Strom durchflossen wird, während
die andere 12 über einen Hilfsregler 15 an eine Gleichspannung angeschlossen ist,
deren Größe von der Größe der Spannung an der Saugdrossel abhängt: Zu diesem Zweck
ist die Saugdrossel über einen Zwischentransformator 13 sowie einen Hilfsgleichrichter
1,4, zweckmäßig eineTrockengleichrichteranordnung in Graetzscher Schaltung, an die
Erregerwicklung 12 angeschaltet.
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Solange nun an das Gleichstromnetz 7 kein Verbraucher angeschlossen
ist, führen auch die Anoden des Entladungsgefäßes keinen Strom, und in der Saugdrossel3
ist infolgedessen kein magnetischer Fluß vorhanden, es wird also in ihr auch keine
Spannung induziert. Sobald jedoch die Anoden Strom führen, wird in der Saugdrossel
ein magnetischer Fluß von dreifacher Primärfrequenz erregt, und in der Wicklung
der Saugdrossel wird dementsprechend eine Spannung dreifacher Grundfrequenz induziert.
Diese Spannung macht sich auf der Gleichstromseite des Gleichrichters als Spannungsabfall
bemerkbar.
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Wenn nun infolge Absinkens bzw. Fortfalls der Gleichstrombelastung
des Gleichrichters die Spannung an der Saugdrossel ebenfalls abzusinken beginnt,
so sinkt dementsprechend der Gleichstrom in der Erregerwicklung 12 des Gittertransformators.
Die Verhältnisse müssen so gewählt sein, daß dadurch der Aussteuerungsgrad des Gleichrichters
durch Zündpunktverzögerung herabgesetzt wird, und zwar in solchem Maße, daß das
Absinken der Gleichspannung infolge Verminderung der Aussteuerung den Anstieg der
Gleichspannung infolge Verminderung der Spannung an der Saugdrossel wieder ausgleicht.
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Da die Spannung an der Saugdrossel von dem Aussteuerungsgräd des Gleichrichters
abhängt, so muß die Abhängigkeit zwischen Saugdrosselspannung und Aussteuerung des
Gleichrichters, d. h. die Abhängigkeit zwischen Saugdrosselspannung und Strom in
der Erregerwicklung i2,veränderbar sein. Zu diesein Zweck ist im Stromkreis der
Wicklung 12 noch ein Hilfsregler 15 vorgesehen. Damit bei allen an dem Hauptregler
willkürlich einstellbaren Aussteuerungsgraden stets ein vollständiger Ausgleich
des Spannungsanstiegs bei Leerlauf gewährleistet ist, ohne
daß eine
besondere Abgleichung nötig ist, ist der Hilfsregler 15 mit dem Hauptregler 16 gemeinsam
verstellbar gekuppelt. Anstatt auf dem Gittertransformator eine besondere Erregerwicklung
12 vorzusehen, ist es auch möglich, die von dem. Gleichrichter 1q. abgenommene Gleichspannung
unmittelbar in den' Stromkreis der Erregerwicklung i i einzuschalten.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht beschränkt auf Spannungsstoßsteuerungen
mit Hilfe hochgesättigter Gittertransformatoren, wie in dem in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel, sondern kann bei anderen Steuerungsarten in analoger Weise
Verwendung finden. So ist es z. B. möglich, bei einer Kontaktapparatsteuerung in
dem den Kontaktapparat antreibenden Synchronmotor eine besondere Erregerwicklung
anzuordnen, die von der Spannung am Hilfsgleichrichter 1d. gespeist wird und eine
Veränderung der relativen Phasenlage des Läufers zu bewirken imstande ist. Eine
weitere Möglichkeit besteht beispielsweise darin, daß man in dem Steuerstromkreis
eine Drosselspule verwendet, die in Abhängigkeit von der Spannung an der Saugdrossel
veränderlich vormagnetisiert wird.