CH164031A - Einrichtung zur Umformung eines Mehrphasenstromes gegebener Frequenz in einen Einphasenstrom kleinerer Frequenz (und umgekehrt) mit Hilfe gittergesteuerter Ventilgleichrichter. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur     Umformung    eines     Mehrpliasenstromes    gegebener Frequenz       in    einen Einphasenstrom kleinerer Frequenz (und umgekehrt) mit Hilfe gittergesteuerter       Ventilgleichrichter.       Die bisher in Vorschlag gebrachten Ein  richtungen und Schaltungen zur Umformung  eines     Mehrphasenstromes    gegebener Frequenz  in einen     Einphasenstrorn    kleinerer Frequenz  mit Hilfe gittergesteuerter     Ventilgleichriehter     erfordern entweder zwei getrennte Gleich  richter, die, aus zwei besondern Sekundär  wicklungen eines gemeinschaftlichen     Mehr-          phasentransformators    gespeist werden,

   ferner  zwei Steuerschalter für die Anodengitter der  beiden Gleichrichter und gegebenenfalls noch  einen     Einphasentransformator,    dem der Strom  der kleineren Frequenz entnommen werden  kann, oder aber einen einzigen Gleichrichter  mit zwei Anodensätzen, von denen jeder aus  einer besonderen Sekundärwicklung eines  gemeinschaftlichen     Mehrphasentransformators     gespeist wird, ferner zwei Steuerschalter und  einen     Einphasentransformator    zur Entnahme  des Stromes der kleineren Frequenz, welcher  mit zwei Primärwicklungen ausgerüstet sein         muss.    Die erstgenannte Einrichtung ist in       Fig.   <B>1</B> schematisch veranschaulicht.

   Es be  deutet     Ni    ein     dreiphasiges        Primärtietz    von  gegebener Frequenz<B>(50</B> Perioden), an wel  ches die Primärwicklung P des     Dreiphasen-          transformators        TI    angeschlossen ist. Die  beiden besonderen sechsphasigen Sekundär  wicklungen     Qi    und<B>Q2</B> speisen die beiden  Gleichrichter     Gi    und     G2"    deren Anodengitter  durch die beiden synchron miteinander an  getriebenen Steuerschalter     Si    und<B>82</B> ge  steuert werden.

   Die Kathode     Ki    des Gleich  richters     Gl    ist mit dem Sternpunkt 02 der       Wicklung   <B>Q2,</B> die Kathode     K2    des Gleich  richters     G?,    ist mit dem Sternpunkt 01 der  Wicklung     Qi    verbunden.

   Der Stromkreis       Oi-K2-02-Ki-Ot    hat die Form einer  liegenden<B>8.</B> Man kann daher diese Schal  tung der Einfachheit halber die Achter  schaltung oder abgekürzt die     A-Schaltung     des Gleichrichters nennen.<B>An</B> die Kathoden           Ki    und K2 ist die Primärwicklung des Se  kundärtransformators     Tn    angeschlossen, des  sen Sekundärwicklung der Strom der klei  neren Frequenz     (16'/3    Perioden) entnommen  werden kann.

   Die Sekundärfrequenz wird mit  Hilfe der (rotierenden) Steuerschalter erzeugt,  indem sie periodisch bald den     Lichtbogen-          weg    des einen, bald den des andern Gleich  richters sperren, und der Takt, in welchem  dies geschieht, bestimmt die Frequenz der  Spannung und des Stromes im Sekundär  transformator     TII.    Diese Einrichtung hat den  Nachteil, zwei getrennte Gleichrichter, zwei  getrennte Sekundärwicklungen des Trans  formators     TI    und zwei Steuerschalter zu er  fordern. Der Materialaufwand ist somit relativ  gross und die Anlage wird dementsprechend  teuer.  



  Die andere Einrichtung ist insofern wirt  schaftlicher, als sie die Verwendung nur  eines Gleichrichters, allerdings mit doppelter  Anodenzahl, ermöglicht. Sie ist in     Fig.    2  dargestellt. Hier stellt     Cr    einen Gleichrichter  mit 2 X<B>6</B> Anoden dar, deren Gitter von  den Steuerschaltern<B>81</B> und     Sm#    gesteuert  werden. Die Bedeutung der Buchstaben ist  die gleiche wie in     Fig.   <B>1,</B> nur besitzt der  Transformator Tu die beiden Primärwick  lungen     P'l    und     P'2    und die     Sekundärwick-          Jung        Q',    welche das Sekundärnetz     NI,    speist.

    Die beiden Primärwicklungen M und     P'2     sind im Punkte in miteinander verbunden;  m ist an die Kathode K des Gleichrichters  angeschlossen. Die freien Enden von     P'    und       P"    sind zu den     SternpunkteD    01     bezw.    02  geführt. Die Stromkreise  und     iii-P'2-02-K-ni    bilden die Form  eines liegenden Buchstabens B. Man kann  daher diese Schaltung der Einfachheit und  Abkürzung halber die     B-Schaltung    nennen.

    Die     B-Schaltung    hat der     A-Schaltung    gegen  über zwar den bereits erwähnten Vorteil,  nur einen Gleichrichter zu erfordern, aber  dafür den Nachteil der doppelten Primär  wicklung auf dem Transformator Tu.  



  Zu einem geringen Materialaufwand ge  langt man nun aber, wenn man erfindungs  gemäss die Primärwicklungen des Sekundär-         transformators        TI,    nicht in die Kathoden  stromkreise, sondern in die     Anodenstrorn-          kreise    des Gleichrichters legt.

   Gegenstand  der Erfindung ist somit eine Einrichtung zur  Umformung eines     Mehrphasenstromes    ge  gebener Frequenz in einen Einphasenstrom  kleinerer Frequenz (und umgekehrt) mit Hilfe  gittergesteuerter     Ventilgleichrichter,    bei wel  cher die Halbwelle der niederfrequenten  Spannung aus der Aneinanderreihung gleich  gerichteter Wellen verschiedener Phase der  gegebenen     Mehrphasenspannung    gebildet wird  und die Steuerung der Anodengitter in der  Weise erfolgt,     dass    der     Stromdurchgang    für  die Anoden verschiedener Phasen in zykli  scher Folge freigegeben wird.

   Das Kenn  zeichen dieser Einrichtung besteht darin,       dass    eine     m-phasige,    mit Sternpunkt versehene  Sekundärwicklung eines primär an das     ge-          gebeneMehrphasennetz    angeschlossenen Trans  formators zwei     m-Anoden    eines Gleichrichters  in der Weise speist,     dass    jede Sekundärphase  des Transformators mit zwei Anoden über  gegeneinander gerichtete Primärspulen eines  einphasigen Sekundärtransformators verbun  den sind. Die Schaltung ist ferner in der  Weise ausgeführt,     dass    die Kathode des  Gleichrichters mit dem Sternpunkt der den  Gleichrichter speisenden Wicklung verbunden  ist.

   Die Anodengitter werden dabei durch  einen synchron laufenden Schaltapparat der  art gesteuert,     dass    in zyklischer Phasenfolge  der     Lichtbogendurchgang    stets für zwei uni  <B>180 1)</B> in der Phase verschobene, an Primär  spulen     entgegengesetzterRichtung    angeschlos  sene Anoden freigegeben wird.  



  Die Erfindung sei anhand des     Ausfüh-          rutigsbeispiels    der     Fig.   <B>3</B> näher erläutert. In  dieser Figur bedeutet     NI    ein     Mehrphasen-          primärnetz    von<B>50</B> Perioden,     NI,    das     Ein-          phasensekundärnetz    von<B>16</B>     1/9    Perioden, T,  den Primärtransformator, dessen     Primärwick-          Jung    P an das Netz     NI    angeschlossen ist.

    Der Transformator     TI    besitzt nur eine     sechs-          phasige    Sekundärwicklung<B>Q,</B> deren Stern  punkt<B>0</B> über die Drossel<B>D</B> mit der Kathode  K des Gleichrichters<B>G</B> verbunden ist. Die  Klemmen der Sekundärwicklung<B>Q</B> sind mit      den beiden Anodengruppen     Ul   <B>....</B> a6     Und          U'I   <B>. . . .</B> A über zwei     Priniärwicklungsgrup-          pen    des Sekundärtransformators     Tij    verbun  den.

   Die     Primärwicklungsgruppen    werden aus  den Wicklungen     pi   <B>. . .</B> .,v6     und        p'l   <B>....</B>     p%     gebildet.     Von    diesen stellen die Paare     pi        _P'i,          p2,P'2   <B>- - . -</B>     _PO        p'(I   <B>je</B> eine zusammenhängende,  mit einem     Anzapfpunkt    versehene     Wieklung     dar. Diese sechs angezapften Wicklungen  sind den     versebiedenen    Sekundärphasen des  Transformators     TI    zugeordnet.

   Die an die  freien Enden dieser Wicklungen angeschlos  senen Anoden sind somit jeweils der gleichen  Phase zugeordnet, und es ist die betreffende  Aussenklemme der     Wieklung    (2 mit dem     An-          zapfpunkt    des zugehörigen     Primärspulenpaares     verbunden. Von den     Anzapfpunkten    aus ge  sehen sind die beiden     Primärwicklungsgrup-          pen    einander     entgegengerichtet,    da die sie  durchfliessenden Anodenströme     in    ihnen     MAIK     entgegengesetzter Richtung erzeugen.

   Wird       nun    für eine Halbwelle des<B>16</B>     1/s-periodigen     Stromes durch Steuerung der Gitter     (Init     Hilfe des Steuerschalters<B>8)</B> der     Lichtbogen-          weg    für die Anoden     al   <B>....</B> a6 freigegeben,  dann führen nur die     Primäi#wicklttngenpi-,v6          Strorn.    Diese Ströme sind im     Scbaltungsbild     von rechts nach links gerichtet.

   Wird für  die andere Halbwelle des     161/,3-pei-iodigen     Stromes dagegen der     Lichtbogenweg    für die  Anoden 21<B>. ...</B>     af,    freigegeben, darin führen       nur    die Primärwicklungen     V'1-12'6    Strom.  Diese Ströme sind im Schaltungsbild von  links nach rechts gerichtet. Die Stromrich  tung im Transformator     I'n    wechselt also wie  gewünscht im Takte der Sekundärfrequenz.  Da die Spannung für alle Phasen der Wick  lung     Q    die gleiche ist, würde sich die sekun  däre Spannungswelle im Transformator TI,  aus     50periodigen    Wellen gleicher Amplitude  zusammensetzen.

   Die erzeugte Spannungs  kurve der niedrigeren Frequenz würde daher  stark von der     Sinusforrn    abweichen. Um  sie     sinusähnlicher    zu gestalten,     inaeht    man  die Übersetzungsverhältnisse  
EMI0003.0052     
    derart verschieden voneinander,     dass    sie  während eines     Steuerzyklusses    nach dem  Sinus des sekundären     Zeitwirikels    zu- und  abnehmen, so     dass    die Kurve der nieder  frequenten<B>'</B>     Sekundärspannungannäherndsinus-          förr.nig    verläuft.  



  Setzt man die Halbwelle des Stromes  kleinerer Frequenz aus<B>in</B>     -#-   <B>1,</B> hier also aus  sieben Halbwellen der höheren Frequenz zu  sammen, so     dass    die Reihe der Halbwelle  mit der gleichen Phase beginnt und endigt,  wie dies     Fig.         & ',    zeigt, dann ist die Reihen  folge eingeschalteter Primärwicklungen für  die eine niederfrequente Halbwelle:

       pi-p2-          p3-p4-pä-_po-piy    für die andere Halbwelle  die     Win-          dungszahl    für die Primärwicklungen ist dann  von     pi    bis     p4    fallend, von p4 bis     _pi    steigend,  ebenso von     V'4    bis     p',    fallend, von     p',    bis     P'4     steigend. Man wird diese Primärwicklungen,  <B>um</B> Streuungen zu     ver   <B>.</B> meiden, möglichst über  die Länge der Sekundärwicklung     Q'    gleich  mässig verteilen und sie untereinander ver  mischt anordnen.

   Vorteilhaft ist es, die als  Zylinderwicklung ausgeführte     Sehundärwick-          lang        Q'    zwischen die in Scheibenspulen aus  geführten, auf zwei Zylindern angeordneten  Primärwicklungen zu legen     (Sandwichanord-          nung),    weil man in dieser Form eine relativ  günstige Konstruktion des Transformators     TI,     erzielen kann. Da die einzelnen     Prin-lärwick-          lungen    nur kurzzeitig mit Strom beansprucht  sind, kann die Stromdichte relativ hoch ge  wählt werden.

   Der Kupferaufwand ist trotz  dem etwas grösser als bei dem Transformator       TI,    in der     13-Schaltung.    Dieser Nachteil wird  aber dadurch bei weitem ausgeglichen,     dass     man beim Transformator     TI    nur eine Sekun  därwicklung verwenden     muss,    und     dass        man     nur einen Gleichrichter und nur einen Steuer  schalter braucht.

   Die Verwendung nur eines  Steuerschalters ist dadurch ermöglicht,     dass     mit einer Phase der einen Anodengruppe  stets die Gegenphase der andern Anoden  gruppe gleichzeitig und gleichsinnig gesteuert  wird,<B>so</B>     dass    die Gitter beider Gruppen paar  weise verbunden sein können. Es kann zweck  mässig sein, der Zündung der     Gegenphasen         eine gewisse     Nacheilung    gegenüber der Zün  dung der zugehörigen Phasen der andern  Anodengruppe zu geben.

   Man     v#ird    in<B>d '</B>     iesem     Falle dem Steuerschalter zweckmässig eine  zweite Kontaktbahn geben, aber es ist nicht  erforderlich, einen besonderen Steuerschalter  für die     Gegenpbasen    zu verwenden.  



  Die     ina    Kathodenstromkreis eingeschaltete  Drosselspule hat den Zweck, Stromstösse beim  Übergang des     Lichtbogens    von einer Gegen  phase auf die andere, insbesondere bei induk  tiver Belastung des Sekundärnetzes, abzu  dämpfen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Umformung eines Mehr- phasenstromes gegebener Frequenz in einen Einphasenstrom kleinerer Frequenz (und um gekehrt) mit Hilfe gittergesteuerter Ventil gleichrichter, bei welcher die Halbwelle der niederfrequenten Spannung aus der Anein- anderreihung gleichgerichteter Wellen ver schiedener Phase der gegebenen Mehrpliasen- spannung gebildet wird und die Steuerung der Anodengitter in der Weise erfolgt, dass der Stromdurchgang für die Anoden ver schiedener Phasen in zyklischer Folge frei gegeben wird, dadurch gekennzeichnet,

   dass die in-phasige, mit Sternpunkt versehene Sekundärwicklung eines primär an das ge- gebeneMehrphasennetz angeschlossenen Trans formators zwei m-Anoden eines Gleichrichters in der Weise speist, dass jede Sekundärphase .des Transformators mit zwei Anoden über gegeneinandergerichtete Primärspulen eines einphasigen Sekundärtransformators, dem die Spannung der niederen Frequenz entnommen wird, verbunden sind,

   dass ferner die Kathode des Gleichrichters mit dein Sternpunkt der den Gleichrichter speisenden Wicklung ver bunden ist und die Anodengitter durch einen synchron laufenden Schaltapparat derart ge steuert werden, dass in zyklischer Folge der Lichtbogendurchgang stets für zwei um<B>180 0</B> in der Phase verschobene, an Primärspulen entgegengesetzter Richtung angeschlossene Anoden freigegeben wird. UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Einrichtung nach Patentansprueh, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verbindungs leitung zwischen Kathode und Sternpunkt der den Gleichrichter speisenden Wicklung eine Drosselspule eingeschaltet ist. 2.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschalter für jede Halbwelle des Einphasenwechsel- stromes die. Anodengitter von ng <B>+ 1</B> Pha sen in zyklischer Folge steuert, so dass <B>jede</B> dieser Halbwellen sich aus einer Reihe von Halbwellen der höheren Fre quenz zusammensetzt, die mit der glei chen Phase beginnt und endigt.

   <B>3.</B> Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede der mit den zwei in-Anoden verbundenen Primärwicklungen des Transformators für die kleinere Fre quenz möglichst über die Länge der Se kundärwicklung gleichmässig verteilt an geordnet ist. 4. Einrichtung nach Patentanspruch.. dadurch gekeiitizeielinet,dassdiemitdenzweii)i-Ano- den verbundenen Primärwicklungen des Transformators für die kleinere Frequenz untereinander vermischt angeordnet sind. <B>5.

   LA</B> inrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei beiden entgegen- gerichteten Primärspulengruppen des Trans formators für die kleinere Frequenz die Windungszahlen der verschiedenen Phasen zugeordneten Primärspulen derart ver schieden gewählt sind, dass das Über setzungsverhältnis von Sekundär zu Primär während eines Steuerzyklusses nach dem Sinus des sekundären Zeitwinkels zu- und abnimmt, so dass die Kurve der nieder frequenten Sekundärspannung annähernd sinusförmig verläuft.

   <B>6.</B> EinrichtungnachPatentanspruchundUnter- ansprüchen <B>1</B> bis<B>5,</B> dadurch gekennzeich- riet, dass die Zündmomente der Gegen- Phasen gegen die Zündmomente der zu gehörigen Phasen etwas in nacheilendem Sinne verschoben sind.