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Verfahren zur unmittelbaren Umformung von Wechselströmen gegebener
Frequenz in solche anderer Frequenz vermittels gesteuerter gas- oder dampfgefüllter
Entladungsstrecken mit eindeutiger Durchlaßrichtung Es ist bekannt, daß Wechselstrom
irgendeiner Frequenz mit Hilfe von steuerbaren elektrischen Entladungsgefäßen in
Wechselstrom irgendeiner anderen Frequenz umgewandelt werden kann. Beispielsweise
hat man vorgeschlagen, den Wechselstrom der gegebenen Frequenz mit Hilfe von Gleichrichtern
in Gleichstrom umzuformen und diesen Gleichstrom über Wechselrichter in Wechselstrom
der gewünschten Frequenz umzuwandeln. Wegen der Verwendung von Gleichstrom als Zwischenstufe
kann mit diesem Umformer kein Blindstrom geliefert werden. Außerdem hat der Umformer
den Nachteil großen Aufwandes an Schaltungswitteln und des doppelten Leistungsverlustes
im Lichtbogen.
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Die Erfindung bezieht sich auf Umformer, bei denen der Wechselstrom
unmittelbar umgewandelt wird, ohne erst Gleichstrom als Zwischenstufe erzeugen zu
müssen. Diese Umformer, die in vieler Hinsicht vorteilhafter sind, verwenden im
wesentlichen zwei Gruppen von Entladungsstrecken, von denen die eine Gruppe eine
Halbwelle und die andere Gruppe die andere Hä.lbwelle des sekundären Wechselstromes
des Umformers liefert.
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Bei einer bekannten nach diesem Prinzip arbeitenden Umformeranordnung
sind die beiden Entladungsstreckengruppen an einen Mehrphasentransformator angeschlossen.
Innerhalb einer Halbwelle des Wechselstromes vollzieht sich der Stromübergang von
Ventilstrecke zu Ventilstrecke in der vom Gleichrichter her bekannten Weise. Die
entstehende Wechselspannung hat jedoch im wesentlichen rechteckförmige oder trapezförmige
Gestalt. Um die Kurvenform der aus bekannten Gründen erwünschten Sinusfortn anzunähern,
wurde vorgeschlagen, den einzelnen Entladungsstrecken Spannungen zuzuführen, deren
Amplituden der gewünschten Kurvenform entsprechend abgestuft sind. Der den Entladungsstrecken
zugeordnete Transformator erhält zu dem Zweck abgestufte Windungszahlen.
Durch
Aneinanderreihung von Teilstücken der Spannungswellen verschie @.@ ner Amplitude
entsteht eine Umgrenzung linie oder Hüllkurve, die der gewünseIQn Sinusform angenähert
ist. Ein Nachteil die Er sogenannten Hüllkurvenumrichter liegt darifi; daß das Verhältnis
der primärseitigen und der sekundärseitigen Frequenz der Umformeranlage starr ist.
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Die Nachteile, welche durch die Abstufung der die einzelnen Entladungsstrecken
speisenden Spannungen bedingt sind, lassen sich vermeiden, wenn die Zeitabschnitte,
in denen die einzelnen Entladungsstrecken an der Stromführung teilnehmen, durch
Steuerung der Entladungsstrecken in bestimmter Gesetzmäßigkeit vorgeschrieben werden.
Die den einzelnen Entladungsstrecken zugeführten Spannungenkönnen dann untereinander
gleichbleiben. Bei einem bekannten Umformer dieser Art werden Entladungsstrecken
verwendet, die sich derart steuern lassen, daß sowohl der Beginn -als auch das Ende
der Stromführung einer jeden Entladungsstrecke willkürlich durch Steuerung der Entladungsstrecke
zeitlich festgelegt werden kann. Bei der bekannten Umformeranordnung werden die
Entladungsstrecken mit einer Steuerspannung beaufschlagt, deren Frequenz aus der
Summe oder der Differenz der Primärfrequenz und der Sekundärfrequenz des Umformers
gebildet ist. Da bei diesem Umformer vorausgesetzt ist, daß sich. die Entladung
einer Entladungsstrecke unabhängig von dem Augenblickswert der Spannung willkürlich
löschen läßt, beschränkt sich die Anwendung praktisch auf steuerbare Hochvakuumentladungsgefäße.
Der Umformer arbeitet wegen des hohen Spannungsabfalls dieser Entladungsstrecke
mit sehr schlechtem Wirkungsgrad. Außerdem ist die Leistung beschränkt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Umformer, der die Nachteile der bekannten
Umformer vermeidet. Erfindungsgemäß werden gesteuerte Gas- oder Dampfentladungsstrekken
mit eindeutiger Durchlaßrichtung durch ständige, mittels der Gitter innerhalb eines
Phasenwinkelbereiches von höchstens i8o° bewirkte Verlegung des zeitlichen Eintritts
lediglich der Zündung der einzelnen Entladungsstrecken gesteuert. Den Steuerorganen
,der zündpunktgesteuerten Entladungsstrecken werden Steuerspannungen zugeführt,
die sich aus der Überlagerung von sinusförmigen Spannungen der gegebenen Frequenz
und ebenfalls sinusförmigen Spannungen der anderen Frequenz ergeben.
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Die Wirkungsweise des Verfahrens nach der Erfindung sei im folgenden
an Hand der in den Fig. i bis 3 dargestellten Urnrichterschaltungen und der zu diesen
Schaltungen ., gehörigen Diagramme der Fig. 4 und s näher erläutert.
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Fig. i zeigt ein Drehstromnetz i und ein iechselstromnetz 2, die Spannungen
und Ströme von verschiedener Frequenz besitzen: Für die Umformung der Frequenzen
sind zwei gittergesteuerte gas- oder dampfgefüllte elektrische Entladungsgefäßgruppen
3 und .4 vorgesehen, die mit ihren Anoden an einem mit dem Netz z verbundenen Transformator
5 liegen, welcher die für eine Sechsphasenentladungsgefäßanordnung übliche Schaltung
aufweist. Die Kathoden sind an die den Entladungsgefäßen zugewandte Wicklung 9 des
Kathodentransformators 6 angeschlossen, und der Neutralpunkt dieser Wicklung ist
mit dem Sternpunkt der den Entladungsgefäßen zugewandten Wicklung 8 des Anodentransformators
5 verbunden. Diese Schaltung ist, wie ohne weiteres zu ersehen, sehr einfach, weil
die Verbindungsleitungen zwischen den Neutralpunkten der Transformatorwicklungen
8 und 9 zu einer einzigen Leitung vereinigt sind, was an sich jedoch nicht notwendig
ist. Man kann aber auch, wie in Fig. 2 veranschaulicht, die Entladungsgefäße und
Transformatoren so zusammenschalten, daß die Kathoden der Entladungsgefäße i9, letztere
hier in einem Gefäß vereinigt, mit dem neutralen Punkt der den Entladungsgefäßen
zugewendeten Wicklung2i des Kathodentransformators 2o verbunden sind, während die
einzelnen Zweige dieser Wicklung mit den Sternpunkten der voneinander getrennten
Sekundärwicklungen 18 des Anodentransformators 16 verbunden sind.
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Diese Schaltung zeigt, wie erwähnt, eine Vereinfachung der Ausführung
der Umrichteranordnung dergestalt, daß mehrere gesteuerte elektrische Entladungsstrecken
in einem Gefäß 17 untergebracht sind.
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Eine Anordnung, bei der das auf der Kathodenseite der Entladungsgefäße
liegende Netz, also das Sekundärnetz, einphasig ist, zeigt Fig.3. Hier sind zwei
Entladungsstreckengruppen 3 und q. unmittelbar mit verkehrter Parallelschaltung
an das Einphasennetz 2 angeschlossen. Diese Schaltung bezeichnet man auch mit Kreuzschaltung
und den von den Entladungsstreckengruppen gebildeten Stromkreis als Achterkreis.
Eine solche Anordnung ist wegen des weiten Regelbereichs der Frequenz des Netzes
2 besonders vorteilhaft, welche Frequenz bis zum Wert Null, also bis zur Abgabe
von Gleichstrom in dieses Netz, vermindert werden kann. Ausgleichströrne; die dabei
in dein Achterkreis auftreten, können durch die Steuexelektrodenspannungen beeinflussende
Schutzapparate, insbesondere solche, die auf
überlagerten Gleichstrom
ansprechen, unterdrückt werden.
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Die Entladungsstrecken der in den Fig. i bis 3 dargestellten Umformeranordnung
sind finit Steuerelektroden 23 und 24, vorzugsweise Steuergittern, ausgerüstet.
Durch die Steuerelektroden kann, da es sich um Lichtbogenentladungsstrecken, also
beispielsweise Ouecksilberdampfentladungsstrecken, handelt, nur der Zündzeitpunkt
der Entladungsstrecken gesteuert werden. Es wurde bereits erwähnt, daß den Entladungsstrecken
erfindungsgemäß Steuerspannungen zugeführt werden, die sich aus der Überlagerung
von Spannungen der gegebenen Frequenz und Spannungen der anderen Frequenz ergeben.
Bei der Schaltung nach Fig.i wird die Steuerspannung von der Frequenz des Netzes
i diesem Netz über den Spannungswandler i i entnommen, durch den Phasenregler 12
hindurchgeführt und über die Gittertransformatoren 13 und 14 den Steuergittern 23
und 24 zugeleitet. Die Steuerspannung von der Frequenz des Netzes wird über den
Spannungswandler 15, an dessen Stelle auch ein Reguliertransformator treten kann,
aus der Wechselstromquelle 35, den Sekundärwicklungen der Gittertransformatoren
13 und 14 zugleich den Steuergittern der beiden Gleichrichter 3 und 4 zugeführt.
Der Leistungsverbrauch der Steuerorgane ist stets verhältnismäßig klein, dementsprechend
auch die Steuerapparatur.
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An Hand des in Fig.4 dargestellten Diagramms sei zunächst für eine
Entladungsstrecke erläutert, wie sich der Zündzeitpunkt der Entladungsstrecke ändert,
wenn dieser Entladungsstrecke zwei Steuerspannungen zugeführt werden. Im oberen
Teil des Diagramms ist finit e" die Anodenspannung einer der Ventilstrecken der
Gleichrichter 3 und 4 in Fig. i bezeichnet, und zwar bezogen auf den Sternpunkt
des Transformators 5. Im unteren Teil des Diagramms bedeutet eg die Gitterspannung,
die die gleiche Frequenz wie die Anodenspannung hat, die also in Fig. i über den
Transformator 12 dem Drehstromnetz i entnommen ist. v ist die zweite Steuerspannung,
die als Vorspannung bezeichnet werden kann. Beide Spannungen eg und v sind
auf das Potential der Kathode h bezogen. In dem Diagramm sind drei Werte für die
Vorspannung eingezeichnet, und zwar vl, vjl, v@II. Die Oberlagerung mit der Spannung
e. gibt dementsprechend für diese Spannung drei verschiedene Lagen egl, eg,1, eg,II.
Parallel zu dem Kathodenpotential k ist die Zündspannung Ezg gezeichnet. Überschreitet
die resultierende Gitterspannung diese Zündspannungsgrenze, so tritt die Zündung
ein. Die Schnittpunkte der Spannungen e,1, egli und egll mit der "Zündspannung EZg
sind mit Z" 7_l1 und 7.111 bezeichnet. Sie liegen um die Winkel al, all, all, gegenüber
dem Beginn der Anodenspannungshalbwelle e, verzögert. Die Anode wird entsprechend
zu den Zeiten I, II oder III gezündet. Die Vorspannungen vl, vil und v"1 sind in
dem Diagramm als Gleichspannungen eingezeichnet. Bei der Umformeranordnung nach
der Erfindung ist diese Vorspannung eine sinusförmige Spannung, die sich mit der
Frequenz der Sekundärspannung des Umformers ändert. Bei der Schaltung nach Fig.
i wird diese Spannung über den Transformator 15 den Steuergittern zugeführt. Aus
dem Diagramm der Fig.4 ist ersichtlich, daß durch dieses Steuerverfahren der Zündzeitpunkt
einer jeden Entladungsstrecke der beiden an der Umformung beteiligten Gruppen von
Entladungsstrecken in dem Maße geändert wird, wie sich die Steuerspannung mit der
Frequenz des Sekundärnetzes ändert. Das Diagramm zeigt auch, daß bei geeigneter
Wahl der Phasenlage der Gitterspannung e, (Einstellung durch den Transformator 12
in Fig. 1) der Zündzeitpunkt der Entladungsstrecke innerhalb eines Bereiches von
etwa i8o° verschoben werden kann.
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In dein Diagramm der Fig. 5 ist gezeigt, wie mit Hilfe dieses Steuerverfahrens
eine vollständige Spannungswelle gebildet wird. Die dem Transformator 5 entnommenen
Phasenspannungen der Gleichrichtergruppen 3 und 4 sind in bekannter Weise als Sinuslinien
dargestellt. Für einen Teil der primären Spannungshalbwellen Ei ist angegeben, wie
sich der Zündverzögerungswinkel a, im Verlauf einer Halbwelle der Einphasenspannung
E2 ändert bzw. wie dieser Zündverzögerungswink el, vom Maximum der Einphasenspannung
an gerechnet, allmählich größer wird. Der kleinste Zündverzögerungswinkel ist ao.
Dieser gilt für den Zündzeitpunkt Zo. Dem Zündzeitpunkt Z1 entspricht ein Verzögerungswinkel
ao+a, Dem etwa im negativ en Maximum der Einphasenhalbwelle liegenden Zündzeitpunkt
Z2 entspricht ein Zündverzögerungswinkel ao+a, Die Zunahme der Zündverzögerung zwischen
den Zündpunkten ZO und Z@ beträgt somit a2 und liegt, wie in dem Diagramm angedeutet,
innerhalb des Bereiches von i$o°.
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Aus dem Diagramm der Fig. 5 ist ersichtlich, wie durch Veränderung
der gemeinsamen Vorspannung aller Steuerorgane der an der Umformung beteiligten
Entladungsstrecken der zeitliche Eintritt der Anodenlichtbogenzündung innerhalb
eines Phasenwinkels von ißo° beliebig verlegt und wie dadurch eine Kurvenform gebildet
werden kann, die der Sinusform gewünschter Frequenz angenähert ist. Bei der Schaltung
nach Fig. i wird durch die dem Transformator 15 entnommene, mit
der
Sekundärfrequenz veränderliche '#7"orspännung in dem_Transformator 6 ein Wechselstrom
erzeugt. Die beiden Gleichrichter 3 und 4 werden dabei im Gegentakt gesteuert, weil
die den Gittertransformatoren 13 und 14 zugeordneten Sekundärwicklungen des Transformators
15 um 18o° phasenverschoben sind.
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Das vorstehend erläuterte Steuerverfahren der Erfindung hat zunächst
den Vorteil, daß LichtbogenentladungsgefäBe,- also beispielsweise Quecksilberdämpfentladungsgefäße,
für die Umformung verwendet werden können, und daß deshalb die von dem Umformer
7u bewältigende Leistung praktisch unbegrenzt ist. Dadurch, daß bei dem Verfahren
nach der Erfindung sämtlichen Entladungsstrecken Spannungen gleicher Amplitude zugeführt
werden, ist der Nachteil des starren Frequenzverhältnisses eines Hüllkurvenumrichters
vermieden. Primärfrequenz und Sekundärfrequenz sind voneinander unabhängig. Die
Annäherung ist dabei um so größer, je größer die Phasenzahl der beiden an der Umformung
beteiligten Gruppen von Entladungsstrecken ist.
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Die in den Fig. i bis 3 dargestellten Umformerschaltungen können noch
in mancher Hinsicht ergänzt und abgewandelt werden. Zur Einregulierung ist es zweckmäßig>
daß bei der Schaltung nach Fig. i je eine zusätzliche Gleichspannung in die beiden
Zuleitungen 25 und 26 vom Wandler 15 zu den Gittertransformatoren 13, 14 eingeführt
wird, z: B. durch Einlegen von zwei Batterien 27 und 28, die bewirken, daß
die von jedem einzelnen Gleichrichter abgegebenen Halbwellen eine Breite von 18o
elektrischen Graden besitzen.
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In die einzelnen Kreise wird man zweckmäßig zur Vermeidung von Oberwellen
an geeigneter Stelle noch Induktivitäten oder Drosselketten, beide gegebenenfalls
in Verbindung mit Resonanzkreisen, einlegen. Insbesondere wird das Netz 35, falls
es aus dem Netz 2 gespeist wird, durch diese Mittel von störenden Harmonischen befreit.
Somit werden den Steuergittern zwei einander überlagerte rein sinusförmige Wechselspannungen
zugeführt. Dieses hat zur Folge, daß die Entladungsstreckengruppen exakt gesteuert
werden.
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Die in das auf der Kathodenseite liegende Netz 2 -abgegebenen Wechselstromspannungen
sind in ihrer Höhe von dem Verhältnis der beiden Steuerspannungen abhängig. Diese
Abhängigkeit kann durch Veränderung einer oder beider Steuerspannungen eingestellt
werden, was im vorliegenden Fäll durch Anordnung von Anzapfstellen an dem Transformator
i i erreicht wird. Die Phasenlage der über dem Transformator i i den Steuerorganen
zugeführten Steuerspannungen wird im allgemeinen gegenüber der Phasenlage der Spannung
der zugehörigen Anoden eine Nacheilüng aufweisen müssen, am besten von i8o°, um
für von den Kathoden abgegebene Wechselströme möglichst eine reine Sinusform zu
erhalten.
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Für den Fall, däß das von den Kathoden gespeiste Netz 2 auch noch
von einer Synchronmaschine gespeist wird, z. B. im Bahnbetrieb; kann die zum Steuern
benötigte Spannung derselben Frequenz über den Transformator 15 aus dem Netz 2 unmittelbar
entnommen werden, indem der Wandler 15 (Fig. 1) direkt an das Netz 2 gelegt wird,
während die besondere Wechselstromquelle 35 fortfällt. Dann wird diese Steuerspannung
zweckmäßig in ihrer Amplitude und Phase veränderlich gemacht, beispielsweise durch
Ausführung des Transformators 15 als Phasenregler, wie in Fig. i durch einen Pfeil
angedeutet ist, gegebenenfalls mit einer Hilfsphase. Durch Amplitudenänderung dieser
sekundären Steuerspannung werden die in das Netz 2 der Umformeranordnung abgegebenen
Blindströme nach Größe und Richtung geregelt, während durch' die Phasenänderung
der sekundären Steuerspannung die an das Netz 2 abgegebene Leistung nach Größe und
Richtung geregelt wird.
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Für den Fall, daß das von der Kathode gespeiste Netz :2 nur oder überwiegend
von elektrischen Entladungsgefäßen gespeist wird, ist es vorteilhafter, die sekundäre
Steuerspannung einem besonderen taktgebenden Glied, z. B. einer Wechselstromquelle
35, zu entnehmen, die eine Synchronmaschine oder irgendein Schwingungserzeuger von
der gewünschten Frequenz sein kann.
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Die Wechselstromquelle 35 kann auch in regelbarer Abhängigkeit von
der Frequenz des anodenseitigen Netzes i gehalten werden, wie in Fig. 6 und 7 veranschaulicht
ist. In Fig. 6 wird das taktgebende Glied durch zwei Synchronmaschinen 51 und 52
gebildet, durch welche die Frequenzen beider Netze in ein starres Verhältnis gesetzt
werden. Bei dieser Anordnung wird die Größe der Steuerspannungen durch die vor die
Batterie 5o geschalteten Regler 53 und 54 eingestellt, die im vorliegenden Fall
durch Widerstände in den Erregerstromkreisen des mit der Wechselstromquelle 35 verbundenen
Generators gebildet werden: Die Achsen der beiden Erregerwicklungen des Generators
51 stehen zweckmäßig aufeinander, wodurch eine gewisse Nachgiebigkeit in der Phasenlage
zu erreichen ist (Drehfelderregermascliine).
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Fig. 7 zeigt als Wechselstromquelle 35 eine Asynchronmaschine 55,
die durch eine Gleichstrommaschine 56 von einer Batterie 5o angetrieben wird.
Dadurch kann die Abhängigkeit
der Frequenz 2 von der Frequenz i
geregelt werden. Die Kupplung der Frequenzen ist in diesem Falle beliebig nachgiebig.
Die Größe der sekundären Steuerspannung kann beispielsweise im Ständerkreis durch
regelbare Transformatoren 57 eingestellt werden.
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Man kann durch Ausgestaltung der Wechselstromquelle 35 die Taktgebung
auch in regelbare Abhängigkeit von einer Betriebsgröße bringen, z. B. von der Durchgangsleistung
der elektrischen Entladungsgefäße. Das hat den Vorteil, daß die Entladungsgefäße
nicht überlastet werden können. Ferner kann die Frequenz auch in Abhängigkeit von
der Durchgangsleistung an einer beliebigen anderen Stelle der beiden Netze oder
in einer beliebigen zeitlichen Abhängigkeit (nach Fahrplan) oder angenähert an eine
Sollfrequenz (Integralregler) geregelt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine leistungsabhängige Regelung zeigt
Fig. B. Die sekundäre Steuerspannung wird hier von einer Synchronmaschine 6o geliefert,
die zwei Erregerwicklungen besitzt, deren Achsen aufeinander senkrecht stehen, und
deren Drehzahl durch einen Gleichstrommotor 61 bestimmt wird. Die Drehzahl dieses
Gleichstrommotors wird in folgender Weise geregelt.
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Ein kräftig ausgeführter Wirkzähler 62 treibt eine kleine Zusatzdynamo
63 an, deren Spannung einer festen Spannung 64 zu- oder abgesetzt wird, und die
zum Antreiben des Gleichstrommotors dient. Der Zähler 62 wird an den anodenseitigen
oder den kathodenseitigen Stromkreis der Umformeranordnung angeschlossen oder über
eine Fernmeßeinrichtung an einen beliebig fernen Punkt der Netze i oder 2 gelegt.
Die Kennlinien dieser leistungsabhängigen Regelung können durch Einstellung der
Regelwiderstände 65 und 66 beliebig geneigt oder parallel verschoben werden.
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Das auf der Anodenseite der Entladungsgefäße liegende Netz erhält
unter Umständen erhebliche Blindströme von der Entladungsgefäßanordnung oder muß
solche Ströme an diese Anordnung liefern. Deshalb wird ein Phasenschieber an dieses
Netz angeschlossen, der die Blindströme in Abhängigkeit von dem Betriebszustand
der Entladungsgefäßanordnung z. B. mit Hilfe von Blindleisttingsrelais kompensiert.
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Die Frequenzurnforrnung wird um so vollkommener, je mehr gesteuerte
Spannungsimpulse der vom Netz i in Fig., i bis 3 gespeisten Anoden zum Aufbau einer
Spannungshalbwelle des Netzes :2 dienen. Mit besonderem Vorteil werden daher mehr
als sechs Anodenphasen für jede Entladung sstreckengruppe verwendet. Beispielsweise
ist es bei. der Umformung zwischen einem 5 o-periodigeri und einem i 62/3-periodigen
Netz zweckmäßig, 12 Anodenphasen zu verwenden, so daß auf eine Periode des 162j3
periodigen Netzes i2 i6°/3 = 36 gesteuerte Spannungsimpulse entfallen. Insbesondere
ist die Wahl einer höheren Anodenzahl als sechs vorteilhaft, wenn das Frequenzverhältnis
der Netze i und 2 kleiner als 3 oder gar kleiner als i ist.
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Die Erfindung kann nuni in der verschiedensten Weise angewendet werden.
Sie kann mit ganz besonderem Vorteil dazu verwendet !@ werden, Wechselstrommaschinen
zu regeln. Beispielsweise kann man eine Synchron-' maschine mit Hilfe der durch
die Erfindung gegebenen Anordnung anfahren. Die Synchronmaschine liegt dann in dem
kathodenseitigen Stromkreis, und durch Regelung der Frequenz dieses Stromkreises
kann die Maschine angelassen werden, und zwar unter Ausnutzung ihres vollen Drehmomentes
von der Frequenz Null bis zur Betriebsfrequenz der Maschine.
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Auch zum Regeln von Asynchronmaschinen ist die Erfindung sehr vorteilhaft
zu verwenden. Hierzu werden der anodenseitige und der kathodenseitige Stromkreis
der Umformeranordnung an die Primär- und die Sekundärwicklung der Asynchronmaschine
angeschlossen.
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Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigtFig. g. Die Wicklung des Ständers
32 der Asynchronniaschine 3o bildet hier den Stromkreis mit der primären Frequenz,
der durch Sammelschienen 2o hervorgehoben ist, und die Wicklung des Läufers 31 den
Stromkreis mit der sekundären Frequenz. Der Neutralpunkt der Läuferwicklung ist
über einen zusätzlichen Schleifring 38 an die Kathoden der Entladungsgefäße 3g angeschlossen.
Der Läufer 31 ersetzt also hier den kathodenseitigen Transformator. Zur Regelung
dienen die gesteuerten gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäße 39 mit den
Gittern 33 sowie der zu ihnen gehörige Transformator 36. Die Steuerspannung von
der Ständerfrequenz, also der primären Frequenz, wird den Gittern 33 aus dem Netz
2o über den Transformator 34: zugeführt. Die Steuerspannung von der Frequenz des
Läufers, also der sekundären Frequenz, wird in der Frequenzwandleriiiaschine ,.o
öder der asynchronen Kopierina.schine 42 erzeugt und den Sekundärspannungen des
Gittertransformators 34. durch Anschluß an die neutralen Sternpunkte 37 überlagert.
Man kann aber auch die Maschinen 40 und 42, wie dargestellt, in Reihe schalten.
Das hat den Vorteil, daß die Regelfähigkeit beträchtlich erweitert ist. Bei Verwendung
i des Frequenzwandlers dient der Doppeldrehtransformator 41 zum Regeln der sekundären
Steuerspannung
nach Größe und Phase. Bei Verwendung der Kopiermaschine q., dient der Anzapftransformatör
43 zum Einstellen der sekundären Steuerspannung. In allen Fällen wird die sekundäre
Steuerspannung von der Drehzahl der Asynchronmaschine beeinflußt. Zu diesem Zweck
kann die mechanische Kupplung der Maschine 30 mit den Hilfsmaschinen 40 und q.2
auch durch eine starre elektrische Kupplung ersetzt werden. An Stelle der Hilfsmaschinen
können auch geregelte Synchronmaschinen treten, welche Steuerspannungen erzeugen,
die von kurzzeitigen Störungen der Spannung im Netz 2o z.. B. infolge von Kurzschlüssen
unbeeinflußt sind.
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Ist die Drehzahl der Asynchromnaschine 30 in Fig. 9 nur in kleinen
Grenzen, z. B. zwischen 5 °/o übersynchroner und 5 °ro untersynchroner Drehzahl,
zu regeln, so hat die beschriebene Umformeranordnung höchstens 5°/o der Maschinenleistung
aufzubringen. Benutzt man dementsprechend diese Anordnung nur zur Schlupfenergiestenerung
einer Asynchronmaschine, die mit . einer Synchronmaschine gekuppelt ist, so erhält
man einen sehr leistungsfähigen Netzkupplüngsumformer zwischen den an diese Maschinen
anzuschließenden Netzen, der mindestens das 2o-fache der durch die gesteuerten Entladungsstrecken
fließenden Leistung zu übertragen vermag. Für den Fall, daß die Durchgangsleistung
der beschriebenen Umformeranordnung vorübergehend hohe Werte erreicht, wird man
zweckmäßig noch eine elektrische Pufferurig in wirksamer Weise durch mechanische
Energiespeicher versehen. Das kann in wirksamer Weise durch den Anschluß synchroner
oder asynchroner Schwungradmaschinen an dasjenige der beiden Netze geschehen, welches
die größeren Frequenzschwankungen infolge der Leistungsstöße aufweist. Zum Ausgleich
der periodischen Leistungsstöße, die in dem Netz der höheren Frequenz im Takt der
niederen Frequenz auftreten, wird man zweckmäßig eine Synchronmaschine mit hohem
synchronisierendem Moment als Pufferungsglied an dieses Netz anschließen.