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Anordnung zur Steuerung von Stromrichtern Die Erfindung bezieht sich
auf die vorzeitige Löschung von Gas- oder Dampfentladungsstrecken in Stromrichtern
bzw. auf die Löschpunktssteuerung von Stromrichtern mit Hilfe von Löschkondensatoren.
Während bei den meisten bekannten Schaltungen dieser .,1rt jeder Entladungsstrecke
des Stromrichters ein besonderer Löschkondensator zugeordnet ist, sind in letzter
Zeit auch schon Schaltungen entwickelt worden, bei denen für eine Gruppe von mehreren
Entladungsstrekken, d. h. für mehrere Phasen, nur ein gemeinsamer Lö$chkondensator
vorgesehen ist. Dieser Löschkondensator wird dann jeweils in dem Zeitpunkt der beabsichtigten
Löschung durch eine aus Hilfsentladungsgefäßen aufgebaute Schalteinrichtung in den
zu löschenden Stromrichterzweig eingeschaltet und über diesen zur Entladung gebracht.
Diese Schaltungen vermindern somit den Aufwand an Löschkondensatoren ganz erheblich,
jedoch wird diese Ersparnis dadurch wieder zunichte gemacht, daß für die Schaltung
der Lade-und Entladestromkreise eine verhältnismäßig große Zahl von steuerbgren
Hilfsentladungsstrecken erforderlich ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Löschschaltung zu entwickeln, bei der ebenfalls nur ein Löschkondensator für
mehrere Phasen vorgesehen ist, bei der jedoch gegenüber den bisherigen Schaltungen
dieser Art die Zahl der Hilfsentladungsgefäße wesentlich vermindert ist. Es sei
hierzu bemerkt, daß auch bereits eine Löschschaltung mit nur einem Kondensator für
mehrere Phasen bekannt ist, die völlig ohne Hilfsentladungsgefäße arbeitet. Diese
Schaltung, bei der der Kondensator eine Verzerrung der an sich sinusförmigen Wechselspannung
bewirkt, hat jedoch den Nachteil, daß die Kondensatorentladung über die Wicklung
des Haupttransformators geführt «erden muß, wobei eine unbeeinflußbare Dämpfung
des Löschvorganges nicht vermieden werden kann. Der erfindungsgemäßen Anordnung
haftet dieser Nachteil nicht an.
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Erfindungsgemäß sind in dem Kondensatorkreis zwei Gruppen von Schalteinrichtungen
vorgesehen, deren eine zur Schaltung der Lösch- und Ladeströme dient und deren andere
als Verteiler die Ladespannungen- aus
den vorhandenen Stromzweigen
auswählt und die Entladekreise vorbereitet. Es sei gleich an dieser Stelle erwähnt,
daß der Grundgedanke der Erfindung auch dann von Bedeutung ist, wenn die sonst den
gesteuerten Hilfsentladungsstrecken zukommende Aufgabe von anderen Schalteinrichtungen
übernommen wird. So ist es beispielsweise möglich, die Hilfsentladungsgefäße durch
mechanische Schalter zu ersetzen, die mit Einrichtungen zur funkenlosen Kontaktöffnung,
beispielsweise mit hochgesättigten Drosseln, in Reihe geschaltet sind. In diesem
Fall erbringt die Erfindung eine Herabsetzung der Anzahl dieser Schalter und der
dazugehörigen Hilfseinrichtungen für die Unterbrechung. Es wird zwar durch die Erfindung
die Gesamtzahl der Schalteinrichtungen an sich nicht wesentlich geringer, sie wird
sogar noch erhöht, jedoch wirkt dieMehrzahl dieserSchalteinrichtungen nur als Verteiler
und ist daher bei der Öffnung und Schließung praktisch stromlos. Diese als Verteiler
dienenden Schalteinrichtungen sind daher äußerst einfach in ihrem Aufbau und klein
hinsichtlich ihrer Bemessung. Besonders zweckmäßig ist es, die Verteileranordnung
aus mechanischen Schaltern aufzubauen, die beispielsweise zu einem umlaufenden Kontaktapparat
zusammengefaßt sein können. An gesteuertenHilfsventilen oder äquivalenten Schalteinrichtungen
werden im allgemeinen für jeden Löschkondensator zwei erforderlich sein, von denen
die eine die Entladung, die andere die Ladung des Kondensators steuert. Handelt
es sich dabei um Ventile mit eindeutiger Durchlaßrichtung, so braucht nur der Zeitpunkt
des Beginns der Ladung bzw. Entladung gesteuert zu werden, während die Abschaltung
am Ende dieser Vorgänge durch Herabsinken des Stromes auf Null infolge der Ventilwirkung
von selbst erfolgt.. Die Erfindung ist nicht nur anwendbar bei Stromrichtern, die
mit Entladungsstrecken, insbesondere Gas- oder Dampfentladungsstrecken, arbeiten,
sondern auch dann, wenn der Stromrichter als Kontaktstromrichter ausgebildet ist.
In letzterem Falle werden die Schaltkontakte vorteilhaft so ausgebildet, daß sie
in der Einschaltstellung selbsttätig so lange festgehalten werden, bis der Strom
in ihnen auf Null herabgesunken ist.
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In Fig. i der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein solcher Kontaktstramrichter
dargestellt. Es ist dabei eine dreiphasige Graetzschaltung zugrunde gelegt. An die
drei Phasen 2c, v, w des Drehstromnetzes sind über Drosseln 18 zwei Gruppen
i, z, 3 und d., 5, 6 von Schaltkontakten angeschlossen. Die positiven Halbwellen
werden über die Kontakte i bis 3 geführt; während die Rückleitung durch die Kontakte
q. bis 6 vorgenommen wird. In Reihe mit jedem Schaltkontakt ist eine Haltespule
17 ,geschaltet, die den Kontakt in der Einschaltstellung so lange festhält, bis
.der hindurchfließende Strom einen Wert unterschritten hat, der funkenlos unterbrochen
werden kann.
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Insgesamt sind für die Löschpunktssteuerung zwei Löschkondensatoren
C1 und C2 vorgesehen, von denen der erstere den Schaltkontakten, i bis 3, der letztere
den Schaltkontakten d, bis 6 zugeordnet ist. Der Beginn und das Ende der Ladung
.des Kondensators wird durch die steuerbaren Gas- oder Dampfentladungsstrecken 1q.
bzw. 16 bestimmt, während die Entladungsstrecken 13 bzw. 15 die Entladung des zugehörigen
Kondensators einleiten und beenden.
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Dieden Entladungsstrecken 13 und 1d. bzw. 15 und 16 vorgeschalteten
Hilfskontakte 7 bis 9 bzw. zo bis 1z dienen als Verteiler und bereiten jeweils nur
den Lade- bzw. Entladevorgang vor, ohne jedoch selbst Strom ein-oder auszuschalten.
Sie können infolgedessen sehr einfach ausgestaltet werden. Zweckmäßig wird der Antrieb
für diese Hilfskontakte mit dem Antrieb, der die Hauptkontakte des Schaltstro:mrichters
periodisch betätigt, gekuppelt. Auch die Bewegung der Steuereinrichtung für die
Entladungsstrecken 13 bis 16 kann, sofern diese mechanisch ist, von dem Antrieb
der Hauptkontakte abgeleitet werden.
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In Fig. a ist ein Diagramm wiedergegeben. aus ,dem sich die Zündzeitpunkte
der Entladungsgefäße 13 bis 16 so-Nvie .die Öffnungs-und Schließungszeiten der Hilfskontakte
7 bis 12 entnehmen lassen, und zwar unter der Voraussetzung, daß die Löschung des
Stromes in jedem einzelnen Hauptkontakt des Stromrichters 6o° vor dem natürlichen
frühesten Ablösezeitpunkt erfolgen soll. Dieser Zeitpunkt entspricht beispielsweise
für die Phase 1r dem Zeitpunkt t..
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Es sei zunächst angenommen, daß auf der linken Hälfte ,die Phase u
und auf der rechten Hälfte die Phase w in Betrieb ist (Abschnitt t, bis t.).
Der Kondensator C1 sei so aufgeladen, daß sein linker Belag positiv und sein rechter
Belag negativ ist, wie es auch in Fig. i eingezeichnet ist. Kurz vor dem gewünschten
Löschzeitpunkt t2 wird vorbereitend der Hilfskontakt 9 geschlossen, wie das durch
das linke Ende .des ebenfalls mit 9 bezeichneten Pfeils angedeutet ist. Im Zeitpunkt
t= selbst wird i das Hilfsentladungsgefäß 13 durch Gittersteuerung gezündet und
.gleichzeitig der Kontakt 2 der Folgephase 7, geschlossen. Der Kondensator Cl entlädt
sich über den Kontakt i, den Hilfskontakt q und das Entladungs- 1 efäß 13,
wobei sein Entl,a.dungsstrom den Strom in dem Kontakt i kurzzeitig auf -Null
herabsetzt.
In diesem Augenblick läßt die Haltespule 17 ,den Kontakt i los und bewirkt damit
eine funkenlose Öffnung dieses Kontaktes. Die Stromlieferung an die im Gleichstromkreis
liegenden Induktivitäten, die z. B. ,durch die Glättungsdrosseln gebildet werden,
wird dabei zuerst von dem Kondensator Cl und in der,Folge von der über den Kontakt
2 zugeschalteten Phase v übernommen.
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In Reihe mit den Schaltkontakten i bis 6 liegen noch Schaltdrosseln
18. Diese sind an sich zur Erzielung einer funkenlosen Kommutierung nicht erforderlich,
.da- ja die eigentliche Abschaltung letzten Endes nur durch die Hilfsentladungsgefäße
bewirkt wird. Es wird jedoch oft vorteilhaft sein, noch eine kleine Schaltdrossel
in die einzelnen Phasen zu legen, ,damit beim Nulldurchgang des Stromes eine kleine
Stufe entsteht, während deren der Strom sehr klein bleibt, um auf diese Weise Ungenauigkeiten
in der selbsttätigen Öffnung der Kontakte zu berücksichtigen. Die Genauigkeit des
öffnens ,der Kontakte i bis 6 kann dann geringer gehalten werden als beim Fehlen
der Schaltdrosseln, wo der Nulldurchgang des Stromes sehr steil verlaufen würde.
Die Schaltdrossel kann deshalb sehr klein gehalten werden, weil ihre Stufenbreite
nicht wie bei gewöhnlichen Kontaktstromrichtern die bei verschiedenen Aussteuerungen
sich ändernden Einschaltzeitpunkte zu umfassen braucht.
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Der Löschkondensator Cl ist, nachdem der Kontakt i sich geöffnet hat,
mit seiner linken Belegung über den Kontakt 2 an die Phase v und mit seiner rechten
Belegung über das Entladungsgefäß 13 und den Hilfskontakt 9 an die Phase
u angeschlossen. Di#, wie Fig. 2 zeigt, die Spannungsdifferenz zwischen den Phasen
u und v hinter dem Zeitpunkt t2 sinkt, so wird das Entladungsgefäß 13 nach
erfolgter Umladung des Kondensators, bei der seine rechte Belegung positives und
seine linke negatives Potential annimmt, von selbst erlöschen. Der Hilfskontakt
9 kann dann stromlos geöffnet werden. Hierbei kann ebenfalls, wie das bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel nach Fig. i für die Hauptkontakte vorausgesetzt ist, das Prinzip
der Selbsthaltung im stromdurchflossenen Zustand benutzt werden.
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Um nun den Kondensator Cl für die nächste Löschung bereitzumachen,
wird er anschließend an den Löschvorgang :mit umgekehrtem Vorzeichen wieder aufgeladen.
Dazu wird zunächst, wie durch das linke Ende .des Pfeiles 7 in Fig. 2 ,dargestellt,
der Hilfskontakt 7 vorbereitend geschlossen und kurz darauf das Ladegefäß 1q. gezündet.
Dadurch liegt nun der Kondensator mit seiner rechten Belegung an Phase w und wird,
da seine linke Belegung über den stromführenden Kontakt 2 immer noch an Phase v
angeschlossen ist, mit. der Spannungsdifferenz v-w aufgeladen. Diese Spannungsdifferenz
steigt bis zum Zeitpunkt t,4, wo sie ihren Maximalwert erreicht. In diesem Zeitpunkt
ist also die Ladung beendet, der Ladestrom verschwindet, und das Entladungsgefäß
1q. erlischt. Kurz danach kann der Verteilerkontakt 7 wieder geöffnet werden. Der
Kondensator ist nun für die nächste Löschung, nämlich für die Löschung .der Phase
v, vorbereitet. Seine Ladung besitzt wiederum das Vorzeichen, .das in Abb. i angedeutet
ist.
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In Fig.2 sind durch die dort eingezeichneten, mit Bezugsziffern bezeichneten
Pfeile .die Schließungs- und Öffnungszeiten der in Fig. i mit den gleichen Bezugsziffern
versehenen Kontakte sowie die Zünd- und Löschzeiten der entsprechend bezeichneten
Hilfsentladungsgefäße angedeutet, und zwar oberhalb der Nullinie für die linke,
unterhalb für die rechte Hälfte der Graetzschaltung. Die Vorgänge spielen sich in
der rechten Hälfte in analoger Weise ab, wie sie soeben für den vorzeitigen übergang
der- Stromführung von der Phase u nach der Phase v in der linken Hälfte beschrieben
wurden. Ebenso wiederholen sich naturgemäß die Vorgänge in gleicher Weise auch bei
der Löschung der übrigen Phasen.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Aufladung der
Kondensatoren aus den Drehstromphasen u, v und w. Man kann jedoch
.die Aufladung der Löschkondensatoren auch in :anderer Weise vornehmen, z. B. dadurch,
daß man sie an .die gleichgerichtete Spannung anlegt. Man kann auch ein Gegentaktverfahren
benutzen, bei welchem der Entladevorgang des linken Kondensators Cl die Aufladung
des rechten Kondensators C2 bewirkt. Die Erfindung läßt sich, wie schon obenerwähnt,
nicht nur dann anwenden, wenn es sich um die Löschpunktssteuerung eines Kontaktstromrichters
handelt, sondern auch dann, wenn an .Stelle der Kontakte i bis 6 Entladungsstrecken
vorhanden sind. Auch ist die Erfindung nicht an die in dem Ausführungsbeispiel dargestellte
Graetzschaltung gebunden, sondern ebensogut bei Nullpunktsschaltungen verwendbar.
Es spielt dabei keine Rolle, ob der Stromrichter als Gleichrichter, als Wechselrichter
oder als Umrichter arbeitet.