Anordnung zur Umschaltung von über gittergesteuerte Stromrichter gespeisten und für Energierfickgewinnung eingerichteten Motoren. Bei gittergesteuerten Dampf- oder Gas entladungsstrecken, welche normalerweise in Gleichrichterschaltungarbeiten, wird in der Praxis häufig die Forderung gestellt,,dass sie zeitweise auch in Wechselrichterschaltung arbeiten sollen. Dies ist beispielsweise :
der Fall bei Anlagen zur Speisung und Regelung von Motoren, für welche eine Energierück- gewinnung oder Nutzbremsung vorgesehen ist, beispielsweise also bei Bahnanlagen. Eine bekannte Einrichtung zu diesem Zweck ver wendet nur eine einzige Gruppe von Ent ladungsstrecken, welche beim 'Tberga.ng von Energielieferung auf Energierückgewinnung jeweils entsprechend von Gleichrichterbetrieb auf Wechselriehterbetrieb oder umgekehrt umgeschaltet werden müssen.
Handelt es sich dabei um die Speisung und Regelung nor maler Gleichstromkollektormotoren, die aus einem Wechselstromnetz gespeist werden, so muss eine Umschaltung sowohl im Haupt- stromkreis, als auch in d.en Gitterkreisen der Entladungsstreeken vorgesehen sein,
während bei .Speisung kollektorloser Motoren über gittergesteuerte Entladungsstrecken zum Zweck der Energierichtungsumkehr nur eine Umschaltung ,der Gitterkreise erforderlich ist. Diese Umschaltung kann willkürlich erfolgen.
In vielen Fällen ist es aber erwünseht, die Richtung des Energieflusses selbsttätig um zukehren, falls die Betriehsbedingungendies erfordern. Zweckmässig erfolgt dann diese Umschaltung in Abhängigkeit von den Be- triebsgrössen, vorzugsweise von dem Verhält nis der Motorgegenspannung zur vom Gleich richter gelieferten Spannung.
Dabei ist nun zu berücksichtigen, dass die vom Gleichrichter gelieferte ,Spannung nicht stets den gleichen Wert hat, sondern sich je nach dem :durch die Gittersteuerung einge stellten Aussteuerungsgrad verändert.
Ausser dem ist zu beachten, dass die vom Gleich ricUter :gelieferte Spannung dem Motor stets unmittelbar zugeführt wird und sich je nach der Belastung zusammen mit der Motorgegen- spannung ändert.
Es ist daher mit @Schwie- rigkeiten verbunden, eine Vergleiebsspannung zu erhalten, welche wirklich als Sollspannung für eine im richtengen Momenterfolgende Um schaltung bei jeder Aussteuerung angespro chen werden kann. Dazu kommt noch, dass die Umschaltung naturgemäss möglichst bei der Belastung Null, d. h. also bei der Leer laufspannung erfolgen soll.
Gerade in diesem Falle aber,dürfte die Einwirkung der Motor gegenspannung mit ihren gegebenenfalls vor handenen Schwankungen auf die unter Um ständen ebenfalls je nach der Aussteuerung stark pulsierenden Gleichrichterspannung nicht zu vernachlässigen sein und unter Um ständen an sich die Entnahme einer Mass- spannung für den ,genauen Zeitpunkt der Um schaltung bereits unmöglich machen.
All die vorbesehriebenen Nachteile wer den -durch eine Einrichtung gemäss der vor liegenden Erfindung vermieden und eine sichere Umschaltung in genau dem vor geschriebenen Bereich in Leerlaufnähe ge- währleistet. Gemäss der vorliegenden Erfin dung wird ein Hilfsgleiohriehter vorgesehen, wedaher bei jeder Änderung der :
Steuerung ,des Hauptgleichrichters derart beeinflusst wird, dass die abgegebene Spannung des Hilfsgleichrichters der dem jeweiligen entsprechenden Leerlaufspan- nung.des Hauptgleichrichters (bezw. Wechsel- richters) proportional ist.
Die .Spannung dieses Hilfsgleichrichters wird .gegensinnig mit einer der Motorspannung proportionalen Gleichspannung in Reihe geschaltet und,die Differenz dieser beiden Spannungen mittel bar oder unmittelbar zur Betätigung der Um schalteinrichtung verwendet. Der Hilfsgleich richter kann dabei auf eine kleine, stets .gleiche Belastung geschaltet werden,
so dass er immer eine der Leerlaufspannung des Hauptgleichrichters entsprechende Gleich- spännung liefert.
Die Erfindung möge anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In Abb. 1 der Zeichnung möge beispiels- weise ein aus dem Wechselstromnetz 1 ge speister, aus ;
dem Transformator 2 und einem zweianodigen mit Steuergitter versehenen Entladungsgefäss 3 bestehender Gleichrichter auf ein Gleichstromnetz 4 arbeiten unter Zwri- schenschaltung einer Drosselspule 5. An (das Gleichstromnetz 4 möge ein nicht näher edar- gestellter Gleichstrommotor oder mehrere zu sammenarbeitende Motoren, beispielsweise Lokomotivmotoren, angeschlossen sein.
Die Steuergitter des Gleichrichtergefässes 3 wer den in an sich bekannter Weise mittels einer über einem Gittertransformator 6 zugeführten Wechselspannung und gegebenenfalls einer einer Spannungsquelle 7 entnommenen Vor spannung :
gesteuert. Die Steuen",echseIspaii- nung wird dem Wechselstromnetz 1 unter Zwischenschaltung eines phasenverschieben den Elementas, beispielsweise eines Dreh reglers @8, entnommen und der Primärwick lung des Gittertransformators 6 zugeführt.
Zur Nachbildung der Leerlaüfspannung des Hauptgleiohrichters ist ein Hilfsgleichrichter 9 vorgesehen, der beispielsweise aus einem Transformator 10 und zwei ;
gittergesteuerten Entladungsstrecken 11 und 12 besteht. Der Hauptstromkreis dieses Hilfsgleichrichters schliesst sich über eine Glättungsdrossel 13 und einen verhältnismässig hohen Belastungs- widerstand 14, dem zweckmässig ein- zur Glättuns der abgegebenen .Spannung ,
dienen der gon.densator 15 parallel geschaltet ist. Die @Steuerspannung für die Hilfsentladungs- strecken 1,1 und 12 wird deren Gittern ge gebenenfalls über @Strombegrenzun:gswider- stände 16 in :
derselben Weise zugeführt wie den Hauptentladungtsstrecken. Es kann zu diesem Zweck, wie in Abb. l dargestellt, die gleiche resultierende Steuerspannung für beide Gleichrichter verwendet werden.
Die Motorgegenspannung 4 wird einem Wider stand 17 mit parallelgeschaltetem Glättungs- kondensator 1,8 zugeführt, und zwar derartig,
dass derSpannungsabfall am Widerstand 17 mit dem Spannungsabfall des Hilfsgleioh- richters am Widerstand 14 gegensinnig in Reihe geschaltet ist. An zwei Abba-riffen der -\Viderstä.rde 14 und 17 kann die Differenz spannung entnommen und dem Betätigungs- stromkreis 19 für die Umschaltung zugeführt werden.
Durch Einstellung dieser Angriffe wird die Differenzspannung so abgeglichen, dass .sie bei tatsächlichem Leerlauf des Haupt gleichrichters gerade den Wert Null annimmt. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass bei Änderungen der Aussteuerung des Haupt gleichrichters im motorischen Betrieb durch Verstellung des Drehreglers 8 beispielsweise in Richtung eines späten 'Zündeinsatzes in jeder Periode nicht .nur die iSpannurg des Haupt- gleichrichters,
die ausserdem noch von der Gegenspanmung und dem Belastungswider stand abhängt, sondern auch die Spannung des Hilfsgleichrichters herabgesetzt wird, und die letztere gerade um einen solchen Be trag, dass die Hilfsgleichrichterspannung der Leerlaufspannung des Hauptgleichrichters für,den betreffenden Aussteuerungsgrad ent spricht.
Bei einem Rückgang .der Belastung und dem ;damit verbundenen Anstieg der Ha.uptgleichriehterspannurg wird also die dem Betätigungsstromkreis zugeführte Diffe renzspannung ;gerade dann verschwinden, wenn der Hauptgleichrichter tatsächlich den Leerlaufzustand erreicht, und die Umschal- turig @daker gerade im richtigen Augenblick eingeleitet.
Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in Abb. 2 dargestellt. Es wird wieder wie in Abb. 1 der Hauptgleichrichter ä über einen Transformator 2 aus dem Wechselstromnetz 1 gespeist und die Energie über eine Drossel 5 an einen 3lotor 4 abgegeben.
Die 'Steuerung erfolgt ebenfalls in der schon beschriebenen Weise mittels Drehregler 8, Gittertransforma tor 6 und Vorspannungsquelle 7 unter Zwi schenschaltung von ,Strombegrenzungswider- stä.nden 16. Unterschiedlich gegenüber !dem zuerst geschilderten Ausführungsbeispiel ist die Ausbildung des Hilfsgleichrichters 9.
Dieser besteht aus vier urgesteuerten, in Graetzseha.ltung angeordneten Elementen mit eindeutiger Stromdurchlassrichtun.g, beispiels weise Trockengleichrichtern, und ist wechsel- stromseitig mit dem Netz 1 über einen Dreh- regler 80 angeschlossen, welcher Drehregler 80 für die Steuerung des Hauptgleichrichters in geeigneter Weise .gekuppelt ist.
Der Gleich- ,stromkreis des Hilfsigleichrichters ist ebenso ausgebildet wie beim Ausführungsbeispiel der Abb. 1, und ebenso ist die Einrichtung zur Bildung ,
der Differenzspannung zwischen Hilfsgleichrichterspannung und Motorspan nung unverändert. Als Drehregler 80 kommt für die Änderung der Gleichspannung des urgesteuerten Hilfsgleichrichters 9 selbstver- stä.ndlich nur ein Drehregler in Frage, wel- eher eine Grössenänderung der dem Gleich- richter zugeführten Wechselspannung be wirkt,
welcher proportional der durch Phasen- änderung !der ;Steuerwechselspannung des Hauptgleichrichters bewirkten Gleichspan- nungsänd-erung -des letzteren ist. Der Dreh regler 80 wird zu diesem Zweck ass so genannter Doppeldrehregler ausgebildet, d. h.
er besteht im Grunde genommen aus zwei gleichen Drehreglern, die mechanisch derart miteinander gekuppelt sind, dass die beiden Teilspannungen .gegeniiber der speisenden Grundspannung jeweils eine Phasenverschie bung gleicher Grösse,
jedoch verschiedenen Vorzeichens aufweisen. Durch Addition dieser beiden Teilspannungen wird eine Wechsel- spannun",r erzielt, die bei Anderung der Dreh reglerstellung sich zwischen Null und einem Höchstwert nach Massgabe eines cos 'Gesetzes ändert.
Da ;anderseits auch die @Sparnungs- än.d-erung des Hauptgleichrichters bekannt lich in Abh-äugigkeit von der Phasenverschi.e- bun@g der .Steuerwecbselspannung nach Ma.ss- ga'be eines cos-Gesetzes erfolgt, kann bei ge eigneter Einstellung Ader Kupplung beider Drehregler erreicht werden,
-dass die vom Hilfsgleichrichter 9 erzeugte Gleichspannung der jeweiligen LeerlauApannung des Haupt- gleichrchters bei jedem Aussteuerungsgrad entspricht. Die Ausführungsform nach Abb. 2 hat insofern besondere Vorzüge, als sie die Vorsehung besonderer Glühkathodenröhren, Heizeinrichtung usf. zu vermeiden erlaubt.
Die Motorspannung wie die Spannung des Hilfsgleichrichters können durch Glättungs- einrichtungen beliebig von Pulsationen be- freit werden, um einen störungsfreien Ver gleich der Spannungen sicherzustellen.
Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist, wie ohne weiteres ersichtlich, nicht nur auf die beschriebenen .Ausführungsbeispiele be schränkt und insbesondere nicht an bestimmte Phasenzahlen oder an bestimmte Steuerarten (Drehreglersteuerung) gebunden. tSie erlaubt stets eine Umschaltung von Gleichrichter- auf Wechselrichterbetrieb in dem richtigen Augen blick vorzunehmen.
Das Gleiche gilt auch für die Umschaltung in umgekehrter Richtung, wobei nur vom Fachmann darauf zu achten ist, dass die Steuereinrichtung für den Hilfs gleichrichter bei der Umschaltung des Haupt gleichrichters entsprechend beeinflusst wird, so dass auch bei Wechselrichterbetrieb die Differenz zwischen Hilfsgleichrichterspan- nung und Hauptwechselrichterspannung bezw. Motorspannung mit der Belastung der in Wechselrichterschaltung arbeitenden Entla dungsstrecke dem Wert Null zustrebt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich zwar auf Speisung von normalen Gleich strommotoren.
Der Erfindungsgedanke lässt sich aber auch auf die Speisung kollektorloser Motoren anwenden. In diesem Falle ist ledig lich die Motorgegenspannung, bevor sie zum Vergleich mit der Hilfsgleichrichterspannung verwendet wird, mit einem besonderen Hilfs gleichrichter in eine Gleichspannung zu ver wandeln.