DE745236C - Stromrichter, Umformer oder elektrische Maschine mit mechanischen, synchron angetriebenen Kontakten - Google Patents

Description

• Stromrichter, Umformer oder elektrische Maschine mit mechanischen, synchron angetriebenen Kontakten Es ist bei mit Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Stromrichtern bekannt, zur Kommutierung zusätzliche Spannungen zu verwenden: Es ist weiter bei Vorrichtungen *mit mindestens zwei abwechselnd nacheinander in Wirksamkeit tretenden Stromkreisen, z. B. Gleichstrommaschinen, bekannt, den Kommutierungsvorgäng durch zusätzliche Spannungen zu beeinflussen. Die Verwendung zusätzlicher Spannungen bei Stromrichtern, Umformern oder elektrischen imaschirren, die mit mechanischen Kontakten arbeiten, ist nicht ohne weiteres möglich, ,da Schwierigkeiten bestehen, die Betätigung ,der Kontakte in eine genaue zeitliche Beziehung zur Kommutierungsspannung zu bringen; es besteht sonst .die Gefahr, daß 'die Kontakte durch Schaltfeuer gestört werden. Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten dadurch; @daß :die zusätzliche Kommutierungsspannung groß gegenüber :der kommutierenden Spannung des Umspanners, des Stromrichters bzw. der Maschine ist und durch einen mit der Antriebswelle der Kontakte mechanisch oder elektrisch starr gekuppelten Generator erzeugt wird.
• Damit diese die notwendige Größe und Richtung hat, erregt man zweclrrnäßigerv=tise den Kommutierungsgenerator durch den Hauptstrom. Zur Vermeidung von Schleifbürsten kann in bekannter Weise das umlaufende Polrad ohne Wicklung ausgeführt werden. Bei kleinen Strömen ist es zweckmäßig, eine ,zusätzliche Erregung vorzusehen, um eine für sichere Kontakttrennung ausreichende Umsättigung gegebenenfalls vorhandener Schaltdrosseln zu erreichen, oder bei Verwendung von Schaltelementen mit gesteuerter Stromdurchlaßrichtung auf der Primärseite des Umspanners eine genügende Entlastung, insbesondere Entionisierungszeit, für diese sicherzustellen. Dabei ist es erforderlich, bei jedem möglichen Betriebszustand die künstl.icheKommutierungsspannung groß gegenüber der im Hauptstromkreis vorhandenen Spannung zu wählen, :damit auch dann, wenn letztere falsche Richtung hat, die Kominutierung sichergestellt ist.
• Es ist erwünscht, die Kontaktzeiten bei wechselnder Last und Aussteuerung unverändert beizubehalten. ':Ulan muß zu diesem Zwecke die künstliche Kommutierungsspannung so regeln, daß die Kommutierungsdauer angenähert konstant ist.
• Damit die Leistu g des Kommutierungs generators im Verhältnis zur umgeformt Leistung klein bleibt, muß die kommutierend" Teilspannung klein gegenüber der Gesamtspannung sein. Auf diese Weise wird die Beherrschung größter Leistungen mit verhältnismäßig geringem Aufwand möglich. Gerade bei großen Leistungen spielt das Problem der Blindleistung eine bedeutende Rolle. Die Erfindung gibt die Möglichkeit, Blindleistung zu erzeugen.
• Um bei Stromrichtern oder Umformern die Bauleistung des Umspanners klein zu halten, ist bei vielphasigem Betrieb eine Vieleckwicklung vorteilhaft, wie sie von elektrischen Maschinen her bekannt ist.
• Werden mechanische Kontakte zur Komniutierung benutzt, so ist deren Arbeiten besonders sicher, trenn die an jeder Trennstelle auftretende Spannung nicht größer als io V ist. Unterhalb dieser Spannung ist nämlich die Bildung eines Lichtbogens unmöglich. Bei so geringen Teilspannungen wird,die Phasenzahl sehr hoch und die Kontaktzeit klein. Die Anforderungen an die Genauigkeit der Kontaktzeiten sind dabei groß. Es ist daher zweckmäßig, einen Antrieb zu verwenden, bei dem trotz großer Trenn- und Schließungsgeschwindigkeit der Kontakthub nicht zii groß ist. Eine solche Antriebsvorrichtung ist bereits vorgeschlagen worden.
• Werden zur Entlastung der Kontakte Drosseln benutzt, welche bereits bei kleinen Strömen sich sättigen, so ist es zur Verringerung des Aufwandes für diese Drosseln notwendig, sie für beide Stromrichtungen heranzuziehen. Bei Verwendung von Brückenschaltungen wird dabei die Drosselzahl gleich der halben Kontaktzahl. Eine weitere Vern zmderung des Aufwandes für die Drosseln ist dadurch möglich, daß jede von ihnen in jeder Periode mehr als einmal zur Stromführung in bleicher Richtung herangezogen wird. Es ist jedoch darauf 'zu achten, daß die Zeit zwischen zwei Stromführungsperi oden entgegengesetzter Richtung genügend groß zur Kommutierung und Umsättigung der Drosseln ist. Dies läßt sich durch eine entsprechend große 'zusätzliche Kommutierungsspannung erreichen.
• Es ist zweckmäßig, die künstliche Kommntierungsspamiung transformatorisch in den Kommutierungskreis einzuprägen. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Wicklungen i bis 6 stellen ,die Wicklung eines Generators oder eines Umspanners in Polygonschaltung dar. 7 bis 12 sind von Strom beider Richtungen durchflossene Drosseln mit bei kleinem Strom sich entsättigendem Eisenkern, welche mit Drehstrom vorerregt sein können. 13 bis 24. find Kontakte, zu denen Kondensatoren k. allel geschaltet sein können. Sie werden pon einem Synchronmotor 25 angetrieben. In dem Fall, daß die Wicklungen i bis 6 nicht zu einem Umspanner, sondern zii einem Generator gehören, kann an Stelle von 25 dieser zum Antrieb der Kontakte 13 bis 24 benutzt werden. Auf der gleichen Antriebswelle sitzt der Kommutierungsgenerator 26, der mit Hilfe der Wicklung 2g vom Laststrom selbst erregt wird. Außerdem ist eine Erregerwicklung 3o vorhanden, welche insbesondere bei kleinem Strom die Erregung des Generators 26 übernimmt. Über zwei parallel geschaltete Umspanner 27 und 28 wird den beiden Kommutierungskreisen der Brückenschaltung eine zusätzliche Kommutierungsspannung vom Generator 26 aufgedrückt. Bei der Spannungsregelung kann die Phasenlage des Antriebsmotors 25 gedreht werden, wobei dann die Phasenlage der Kominutierungsspannung des Generators 26 sich selbsttätig mitdreht. Ihre Größe kann dabei durch die Wicklung 30 oder eine weitere dritte Wicklung so geregelt werden, daß die Kommutierungszeit angenähert konstant ist.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stromrichter, Umformer oder elektrische Maschine :rnit mechanischen, synchron angetriebenen Kontakten und zur Entlastung dieser Kontakte vom Schaltfeuer dienenden Drosselspulen, deren Eisenkern sich bereits bei kleinen Ströinen sättigt, oder Schaltelementen mit gesteuerter Strorndurchlaßrichtung und einer zusätzlichen Spannung für die Kommutierung, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kommutierungsspannung groß gegenüber der kommutierenden Spannung des Umspanners, des Stromrichters bzw. der Maschine ist und durch einen mit der Antriebswelle der Kontakte mechanisch oder elektrisch starr gekuppelten Generator erzeugt wird. 2. Stromrichter usw. nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator zusätzlich vom Belastungsstrom selbst erregt ist. 3. Stromrichter usw. nach Anspruch i oder =, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator ein umlaufendes Polrad ohne Wicklungen aufweist. 4. Stromrichter usw. nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kämmutierungsspannung so geregelt wird, da ß die Kommutierungszeit bei allen Betriehszuständen soweit angenähert konstant bleibt, daß die Kontaktzeiten .bei wechselnder Last und Aussteuerung unverändert beibehalten werden können. 5. Stromrichter usw. nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß,die kommutierende Teilspannung kleiner als etwa 300 V je Trennstrecke und, die Gleichspannung wesentlich größer als diese Spannung ist. 6. Stromrichter usw. nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die Reaktanz im Kommutierungskreis extrem klein zu halten. 7. Stromrichter usw. nach Anspruch i oder den folgenden in Brückenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der Umspanner des Stromrichters mit vielphasiger, insbesondere mehr als dreiphasiger Vieleckwicklung versehen ist. B. Stromrichter usw. nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die kommutierende Teilspannung höchstens gleich io V je Trennstrecke gewählt ist. 9. Stromrichter usw. nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsorgan für den Kontakt eine derartige nicht sinusförmige Bewegung, insbesondere durch magnetische Kräfte, ausführt, ,daß der größte Kontakthub vermindert wird. io. Stromrichter usw. nach Anspruch i oder den folgenden in Brückenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl .der Schaltdrosseln mindestens vier, jedoch nicht mehr als .die halbe Zahl der Kontakte beträgt. i i. Stromrichter usw. nach Anspruch i oder den folgenden,. dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierung in n ;< in Teilkommutierungen je Periode vorgenommen wird und daß der Strom jedes Gleich-' strompols abwechselnd über ii Drosseln geführt wird, welche auf 1a Gruppen von Kontakten arbeiten, und daß jeder Kontakt und jede Drossel nv-mal je Periode in einer Richtung Strom führt. 1.
2. 2. Stromrichter .usw. nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kommutierungsspannung dem Kommutierungskreis mit Hilfe elnesUmspanners aufgedrückt wird. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: ` deutsche Patentschriften . . . . -7r. 318 849, 693 094; österreichische Patentschrift - 142 0929; britische - - 437669.