Einrichtung zur Umwandlung -von Gleichspannung in Weehselspaunung mittelst e, olittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsgefässe und eines Transformators. Bei den bisher vorgeschlagenen Einrich- i#iinn-eil zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom mittelst gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsgefässe (Wech-
selrichicern) ist es notwendig, die Entladungs- Arecken derart zu beeinflussen, dass beim Einsetzen einerEntladung in einerEntlaclungs- strecke die Entladung in einer andern Ent- Izidungsstrecke unterbrochen wird. Dies kann man inittelst einer vom Wechselstromnetz frelieferten Spannung oder mittelst einer pa- M, rallel zum Haupttransformator geschalteten Kapazität erreichen.
Der Übergang der Ent ladung von einer Entladungsstrecke zur an- (lern bereitet nun Schwierigkeiten.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Einrichtung zur Umwandlung von Gleichspannung in Wechselspannung mittelst (rittergesteuerter Dampf- oder Gasentla- dungsgefässe und eines Transformators, und zwar sind erfindungsgemäss eine taktgebende,
lastabhängige Fremderregung des Ausgangs- el transfoTmators mit nahezu rechteckföriniger Wechselspannung und in die Anodenleitun- Iren eingefügte Schalttransformatoren zür Lieferung der das Einsetzen jeder Teilent ladung verbessernden und das Unterbrechen jeder Teilentladung ermöglichenden Schalt spannung vorgesehen.
In Fi-j,. <B>1</B> der Zeichnung ist eine Gleich- strom-Gleiellstrom-Umformun-- dargestellt. bei der ein Wecliselrichter gemäss der Er- fiudung verwendet ist.
Der Wechselriehter wird vom Gleiellstromnetz <B>10</B> gespeist und enthält ein zweianodiges Entladungsgefäss<B>1</B> mit Anoden 4 und<B>5,</B> denen<B>je</B> ein Gitter 2 bezw. <B>3</B> zugeordnet ist, sowie die mit einer Mittelanzapfung 24 versehene Primärwick lung<B>22</B> des Ausgangstransformators <B>26.</B> In die Anodenleitunuen sind ferner Schalttrans formatoren<B>8</B> und<B>9</B> eingefügt. Ferner ist in eine der Gleichstromlei-h-tn-en eine Dros selspule<B>7</B> geschaltet.
Der Transformator<B>26</B> enthält ferner eine Sekundärwicklung<B>2,3</B> mit Mittelanzapfung 25, die mittelst des als Gleichrichter arbeitenden zweianodigen Ge fässes<B>11</B> mit den Anoden 14 und<B>15</B> und über eine Drosselspule<B>17</B> den sekundären Gleich stromkreis 20 speist. In die Anodenleitun gen des Gleichrichtergefässes <B>11</B> sind eben falls Schalttransformatoren<B>1,8</B> und<B>19</B> einge fügt. Ausser den Wicklungen 22 und<B>23</B> trägt der Transformator<B>26</B> noch eine ter tiäre Erregerwicklung 21.
Die Schalitransformatoren <B>8</B> und<B>18</B> bezw. <B>9</B> und<B>19</B> lassen sich, wie in Fig. 2 dargestellt ist, vereinigen.
Die Schenkelwicklung <B>31</B> des Transfor mators liegt in einer Wechselrichter-Anoden- leitung, während die andere Schenkelwich- lung <B>32</B> in der entsprechenden Gleichrichter- Anodenleitung liegt.
Die Jochwicklung <B>35</B> ist die Erregerwicklung des Schalitransfor- mators. Die beiden Wicklungen<B>31</B> und<B>32</B> erzeugen<B>je</B> ein Feed <B>3,3</B> und 34 von gleicher Grösse und gleicher Richtung, welches durch das Feld der Wicklung <B>35</B> vollkommen auf gehoben werden kann. Dieses Gegeneinander- wirken der Felder tritt dauernd ein.
Jedoch wird in dem Augenblick, in dem die ange schlossenen Anoden den Liehtbogen überneh men sollen, der Wicklung<B>3 5</B> noch eine wei tere Spannung, die Schaltstossspannung, zu geführt. Durch die Anordnung der Erreger wicklung auf den Jochen wird bei kurzen Störungen in nur einem Anodenkreis diese in -die andern in negativem Sinn nicht über tragen, sondern in der durch die Gleichstrom quelle kurzgeschlossenen Wieklung <B>3,5</B> stark gedämpft.
Der zeitliche Verlauf der elektrischen Grössen an den einzelnen Teilen der Um- spannungsanlage ist in den Fig. 3a-3e ge zeigt. Die Kurve 41 (Fig. 3d) stellt den Verlauf der der Erregerwicklung 21 aufge drückten Spannung dar und die Kurve 42 (Fig. <B>3e)</B> den Spannungsverlauf in der obern Hälfte der Umspann-Transformatoren-Wick- lung 22. Entsprechend gibt die Kurve<B>50</B> (Fig. 3a) den Spannungsverlauf in der un tern Hälfte der Wicklung<B>23</B> wieder.
Für -die Kurven 43 und<B>51</B> gilt analog dasselbe in den andern Wicklungshälften der Wick lungen 22 und<B>23.</B> Die Ordinate o-e (Fig. <B>3e)</B> stellt die Gleichspannung des pri mären Netzes<B>10</B> und die Ordinate a-a (Fig. 3a) die abgegebene Gleichspannung des Netzes 20 dar. Den Verlauf der negativen Sperrspannungen an den Gittern 2,<B>3</B> des Wechselrichters zeigen die Kurven 46 und 47 (Fig. <B>3b),</B> und zwar steuert die Span nung mit der Kurve 46 die Elektrode mit der Kurve 42. und die Spannung 47 die Elek trode mit der Kurve 43.
Die Kurve 48 (Fig. 3e) gibt ein Bild vom Verlauf der .durch die Wicklun <B>g 3,5</B> im Umschalttrans formator erzeugten Spannungsstösse.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun folgen-de: Bei positivem Gitter 2 wird die Anode 4 zünden und nicht wieder erlöschen. Die ganze Gleiehspannungsleistung würde dann im Lichtbogen und im ohmschen Widerstand des Kreises vernichtet.
Nun wird aber durch die Erregung der Transformatoren-Wicklung 21 (Kurve 41) in der obern Halbwicklung 24 eine entsprechende Spannung (Kurve 42) erzeugt, die so in Phase und Grösse abge glichen ist, dass sie der Gleichspannung des Netzes<B>1</B> entgegenwirkt und für die Zeit fehlender negativer Gitterspannung (Zeit <B>100-101</B> und 104-106 in Fig. <B>3e)</B> nur einen Gleic'hspannungsrest zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens und zur Deckung der Ver luste übrig lässt. An der Anode 4 herrscht somit ein Spannungsverlauf, wie ihn die schraffierte von der Kurve 42 (Abb. <B>3e)</B> umrandete Fläche zeigt.
Während der Zeit <B>100-101</B> brennt der Lichtbogen an der Anode 4 und erlischt dann durch den in die Wicklung<B>35</B> des Schalttransformators gege benen Spannungsstoss (Kurve 48) der sich durch die Wicklung<B>31</B> dem Spannungsver lauf nach Kurve 42 im Augenblick<B>101</B> über lagert und die Bogenspannung an der Anode 4 für einen Augenblick auf Null Volt her abdrückt. Derselbe Spannungsstoss gelangt durch die Wicklung<B>32</B> des Schalttransfor- mators in #dit. Gleichrichterseite des Übertra gungstransformators und bringt dort, indem er sich in der Anodenspannung (Kurve<B>50)</B> überlagert, den Lielitbogen an der Anode<B>18</B> beschleunigt zum Erlöschen.
Nach dem<B>Ab-</B> klingen des Spannungsstosses -würde der Lichtboo,en an der Anode 4 sofort wieder zünden, wenn nicht mittlerweise die Span nung des Gitters<B>2</B> negativ geworden wäre (Kurve 46) und für die Zeit<B>101</B> und 104 auch negativ bleibt. Wenn zur Zeit 104 das Gitter 2 wieder positiv wird, erfolgt gleich zeitig ein neuer Spannungsstoss 48 im Ano denkreis, der das Überspringen des Licht- bouens von der andern brennenden Anode, zum Beispiel<B>5,</B> auf die Anode 4 erleichtert.
Für die Anode<B>5</B> vollzieht sich derselbe Vor gang, um ungefähr<B>180'</B> verschoben, ent sprechend dem Spannungsverlauf nach den Kurven 41, 43, 47, 49 und<B>51.</B> Die Span nungsstösse 48 bezw. 49 bewirken immer im Wechselrichter und entsprechenden Gleich richter gleichzeitig eine Herabsetzung der Bo genspannung an der brennenden Anode und eine Erhöhung an der einsetzenden Anode, um so einen schnellen Übergang des Bogens n von einer Anode zur andern zu ermöglichen.
Diese Betriebsart erfordert möglichst rechteckige Spannungsimpulse, mindestens aber Spannungen<B>'</B> m t einem flachen Maxi mum, wie sie durch die Kurven 42 und 43 daruestellt sind und wie sie durch die Er regung (Kurve 41) dem Umspanntransforma- tor aufgedrückt werden.
Dabei ist noch zu berücksichtigen, dass die Spannungsquelle der Erregung >der Transformatorenwicklun- gen die Eisenverluste des Transformators I und die Kupferverluste der Zuleitungen und Erregerwicklungen decken muss und weiter hin auch noch in der Spannungsgrösse der Be lastung bezw. den primären Verlusten anzu passen sein muss. Da bei steigender Last die ohmschen Verluste auf der Wechselrichter- seite steigen,
die Lichtbogenverluste aber in- fol(ye der fallenden Charakteristik fallen, er gibt sich<B>je</B> nach der Gesamtdimensionierung ein mit der Last steigender, fallender oder konstanter Verlust, der durch eine entspre- chende Abhängigkeit der Erregerspannung und eine Erhöhung der Lichtbogenspaunung durch Verengung der Entladungsbahnen so ausgeglichen werden muss, dass die Verluste auf jeden Fall mit steigender Last steigen.
Um eine möglichst gleichförmige sekun däre Gleichspannung zu erhalten, verwendet man bekanntlich Wechselrichter und Gleich richter mit mehreren Entladungsbahnen. Eine solche Einrichtuno, mit vier Entla dungsbahnen zeigt die Fig. 4, in der der Um- spanntransformator <B>26</B> zwei<B>um 90 ,</B> gegen einander verschobene Wicklungen a, c und <B>b, d</B> mit dazu gehörigem Gleichrichter<B>11</B> sowie Schalttransformatoren 30a bis<B>30d</B> be sitzt.
Gleichzeitig sind in der Abb. 4 die elektrischen Vorrichtungen dargestellt, mit denen sich die lastabhängige Erregung des Umspanntransformators <B>26,</B> die Erregung der Schalttransformatoren <B>30</B> und die Erre- ,gung der Steuerelektroden 2e.<B>2d</B> und 3a. D <B>3b</B> erreichen lässt. Zu diesem Zweck sind auf einer gemeinsamen Achse<B>70</B> eine Reihe von Generatoren und Kommutatoren ange- brarbt"die von einem Motor<B>80</B> mit konstan ter Umlaufzahl angetrieben werden.
Der Ge nerator<B>72</B> erregt die Wicklungen 21a und <B>21b</B> des Umspanntransformators <B>26</B> durch die Schleifringe<B>73</B> mit nahezu recht-eckför- miger Spannung. Die Felderregung des Ge nerators<B>72</B> geschieht durch das Netz<B>10</B> oder eine Spannungsquelle, deren Spannung der Spannung des Netzes<B>10</B> proportional ist und einer Feldzusatzwicklung 74 mit einer von der Belastung des Wechselrichters abhängi gen<U>Spannung,</U> die im Generator<B>71</B> mit der lasta.bhängigen Erregung<B>75</B> erzeugt ist.
Durch die #Summe der Differenz des Span nungsabfalles an zweier in die primäre und sekundäre Gleiehstromleitung eingebauter Widerstände<B>91</B> und<B>92</B> wird ein Schnell regler<B>76</B> am Generator<B>72</B> betätigt, mit dem so die Erregung den Lastschwankungen an- gepasst wird.
Um die rechteckförmigen Er regerspannungen in den Wicklungen 22 und <B>23</B> aufrecht zu erhalten, muss die Erreger- wieklung 21 des Transformators<B>26</B> die Kupfer- und Eisenverluste bei veränderlicher Last decken, so dass' noch eine zusätzliche Energiequelle in die Erregerleitung einzu schalten ist. Es ist hier beispielsweise für jeden Teil -der Wicklung 21 ein kleiner Hauptstrom-Wechselspannungsgenerator <B>77</B> vorgesehen, der im Erregerkreis einen nega tiven Widerstand darstellt.
Die Regulierung erfolgt durch zwei Wattmeter<B>78</B> oder zwei Widerstände<B>79,</B> die über Relais die Regler <B>81</B> beweuen. Dabei müssen aber die Wider stände<B>79</B> das gleiche Verliältnis von Wirk' und Blindwiderstand aufweisen wie die Leiterkombination des Erregerstromkreises selbst.
Für die Spannungsstösse im Schalttrans- formai,Or ist ein besonderer Generator<B>82</B> mit einer Erregerwicklung<B>83</B> vorgesehen, der seine lastabhängige Spannung über Schleif ringe 84 und<B>85,</B> Kommutatoren <B>86</B> zuführt, die sie stossweise an die Wicklungen<B>35</B> der Schalttransformatoren 30a bis<B>30d</B> abgeben. Unabhängig von den einzelnen Stössen wird den Wicklungen<B>35</B> ein Kompensationsstrom zugeführt, & er das Gesamtfeld der Wicklun gen<B>31</B> und<B>32</B> aufhebt.
Es lässt sich diese Zufültrung leicht durch die Hintereinander- schaltung derGeneratorspannung <B>82</B> mit der Generatorspannung <B>71</B> über den Schleifring <B>87</B> und die Sammelschienen<B>88</B> erreichen. Der Generator<B>71</B> liefert in diesem Falle den lastabhängigen Kompensationsstrom.
Die Steuerspannung für die Steuerele-k- troden 2.e,<B>2d</B> und 3a,<B>3b</B> wird über einen Kommutatorsatz <B>89</B> aus einer Spannungs quelle<B>90,</B> die aus einer Batterie, Maschine oder dem primären Netz bestellen kann, ent nommen. Für den Fall, dass bei hoher Netz spannung<B>10</B> eine Reihenschaltung der Ent ladungsgefässe erfolgen muss, werden mehrere Kommutatorsätze <B>89</B> und Sammelschienen<B>88</B> vorzusehen sein.
Da die Steuer- und Erregerströme der Umformeranlage klein sind, können die Kom- mutatoren auch durch gittergestenerte Elek- tronerröhren bezw. dampf- oder gasgefüllte Entladungsgefässe ersetzt worden. Auch kön nen die Kommutatoren und Generatoren auf getrennten Achsen angebracht sein, die ine- chanisch oder elektrisch gekuppelt sind.