Einrichtung zur Regelung von Ventilstromrichtern. Die Aufgabe, bei einem Gleichrichter den Energiebetrag, der von einer Halbwelle des an den Gleichrichter angeschlossenen Wech selstromnetzes mitgeführt wird, zu regeln, konnte bisher nur bei solchen Gleichrichtern gelöst werden, die mit Entladungsstrecken als Ventile arbeiten.
Die vorliegende Erfin dung betrifft demgegenüber eine Einrichtung zur Regelung von Ventilgleichrichtern, die nicht nur für Entladungsstrecken anwendbar ist, sondern die es darüber hinaus gestattet, auch mit solchen Ventilstrecken, wie z. B. Trockengleichrichter, die an sich nicht ge steuert werden können, alle die Regelauf gaben zu lösen, die bisher den steuerbaren Entladungsstrecken vorbehalten waren.
Die Erfindung benutzt einen den Ventil strecken vorgeschalteten, synchron mit dem speisenden Wechselstromnetz arbeitenden Unterbrecher, welcher jede Ventilstrecke ein mal in jeder Periode ein- und nach Erlöschen des Ventilstromes wieder ausschaltet. Den Ventilstrecken eines Gleichrichters - einen Unterbrecher vorzuschalten, ist an sich be kannt.
Der Zweck des Unterbrechers bei den bekannten Anordnungen besteht darin, die Ventilstrecken während der Sperrperiode von dem Wechselstromnetz abzuschalten und so mit von der Sperrspannungsbeanspruchung zu entlasten. Weiterhin hat man auch schon Unterbrecher in diesem Zusammenhang .da für benutzt, um bei mehrphasigen Gleich richtern die Zahl der erforderlichen Ventil strecken herabzusetzen.
Da nämlich die Ven tilwirkung immer nur während des Strom- übergabevorgänges von der einen Phase zur andern in Wirkung tritt, ist es möglich, nur so viel Ventilstrecken vorzusehen, wie im Höchstfall zu gleicher Zeit stromführende Phasen vorhanden sind, wenn man nur dafür sorgt, dass die Ventilstrecken immer auf die jenigen Phasen umgeschaltet werden, in denen sie gerade mit ihrer Ventilwirkung benötigt werden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nun der den Ventilstrecken vorgeschaltete Unterbrecher zur Regelung des Ventilgleich richters in der Weise benutzt, dass der Zeit punkt des Einsetzens des Ventilstromes innerhalb jeder Periode der Wechselspannung zum Zwecke der Spannungsregelung durch Veränderung der Synchronlage der Schalt- zeitpunkte willkürlich veränderbar ist.
Die Ventilstrecke bleibt beim Erfindungsgegen stand somit im CTegensatz zut den bekannten Regelanordnungen solange von dem speisen den Wechselstromnetz getrennt, bis die Strom führung in einem beliebigen Zeitpunkt der Wechselspannungshalbwelle einsetzen soll, bis also beispielsweise bei einem gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäss der Licht bogen in der Entladungsstrecke gezündet werden soll.
Die heute üblichen Gleichriehtera.nord- nungen, welche mit Entladungsstrecken mit Ventilwirkung arbeiten, lösen die Aufgabe der Spannungsregelung durchweg in der Weise, dass der elektrische Stromkreis ausser halb der Entladungsstrecke dauernd oder w eniastens so lange geschlossen gehalten wird, wie die betreffende Ventilstrecke über haupt zur Übernahme des Stromes fähig ist.
Die Ventilstrecke wird also, wenn sie nicht dauernd in dem äussern Stromkreis einge schaltet bleibt, spätestens kurz vor dem Zeit punkt der Spannungsgleichheit der betref fenden Phase mit der vorangehenden Phase eingeschaltet. Die Einschaltung in einem willkürlich wählbaren Zeitpunkt innerhalb der Halbwelle der speisenden Wechselspan nung wird dann dadurch herbeigeführt, dass die Leitfähigkeit der vorher gesperrten Ent- ladungsstreel#,e in dem betreffenden Zeit punkt hergestellt wird.
Es wird zu diesem Zweck entweder eine Quecksilberkathode im Augenblick der Zündung durch Zündelek- troden, Tauchelektroden oder dergleichen emissionsfähig gemacht oder es liegt in der Entladungsstrecke zwischen der Anode und einer dauernd emissionsfähigen Kathode ein Steuergitter, dem in dem gewünschten Zünd- augenblick ein die Sperrwirkung aufheben- des Steuerpotential zugeführt wird.
We sentlich und die bekannten Anordnungen von der Erfindung unterscheidend ist dabei stets die Tatsache, daB die betreffende Ventil strecke schon vor der Zündung zumindest von dem Zeitpunkt an, in dem frühestens der Lichtbogeneinsatz möglich ist, elektrisch lei tend mit dem speisenden Wechselstromnetz verbunden ist.
Die Anode eines Quecksilber dampfgleichrichters, der beispielsweise erst im Maximum der speisenden Wechselspan nung gezündet wird, führt schon längere Zeit vorher die volle Anodenspannung bezw. bei mehrphasigen Gleichrichtern deren volle Dif ferenz zwischen der Spannung der in der Stromführung vorangehenden Wechselstrom- phase.
Die Erfindung weicht von dieser bekann ten Regelung grundsätzlich ab, indem durch den ausserhalb der Ventilstrecke liegenden Unterbrecher die Ventilstrecke erst in dem gewünschten Augenblick der Zündung oder Stromzuführung bezw. unmittelbar vorher in den Stromkreis eingeschaltet wird. Das hat zunächst, wie bereits bekannt, den Vorteil, dass während der Sperrzeit keine Störungen durch unerwünschte Sperrspannungsbean- spruchungen der Ventile auftreten können.
Weiter hat die Erfindung aber den Vorteil, dass man bei der Wahl der Art der Ventil strecke wesentlich freizügiger ist als bisher. Insbesondere gelingt es durch die Erfindung zum ersten Mal, den bekannten und in letzter Zeit zu hoher Vollkommenheit entwickelten Trockengleichrichter und dessen betriebliche Vorzüge für die regelbare Gleichrichtung heranzuziehen.
Es ist ohne weiteres möglich, den Unter brecher, der beim Erfindungsgegenstand zur Spannungsregelung benutzt wird, auch dazu zu benutzen, um in der eingangs bereits er- w ähnten Weise die Zahl der Ventilstrecken a gegenüber der Phasenzahl herabzusetzen. Da durch wird an der Umformung bezw. an der von dem Umformer gelieferten Strom- oder Spannungskurve grundsätzlich nichts ge ändert.
Es kann also ein 12-Phasengleich- richter mit nur zwei, beispielsweise ein- anodigen, Entladungsgefässen oder Trocken gleichrichtern betrieben werden, wobei der von einer Halbwelle der Wechselspannung mitgeführte Energiebetrag in genau dem selben Umfange geregelt werden kann wie bei einem der bekannten 12-Phasengleich- richter mit mindestens je einer Entladungs strecke in jeder Gleichrichterphase. Von der Möglichkeit, die Zahl der Ventilstrecken herabzusetzen, wird man besonders bei solchen Umformeranordnungen Gebrauch machen,
die mit höheren Spannungen arbei ten; denn es ist einleuchtend, dass die Ge samtanordnung. und der Gesamtaufbau einer Umformereinrichtung bei höheren Spannun gen wesentlich einfacher und vor allen Din gen wirtschaftlicher wird, wenn unabhängig von der Phasenzahl des den Umformer spei senden Transformators nur zwei oder drei Ventilstrecken notwendig sind.
Da die Ge samtzeit während der bei einem Mehrpha.sen- gleichrichter eine der Phasen Strom führt, von dem Grad der Aussteuerung oder Rege lung einer Halbwelle praktisch unabhängig ist, kann der Zeitabschnitt zwischen dem Ein schalten und dem Ausschalten einer Wech- selstromphase stets der gleiche bleiben.
Nur unter ganz besonderen Umständen, wie sie beispielsweise bei der Wechselrichtung, das heisst bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom, auftreten können, kann es zweckmässig sein, auf diesen Zeitabschnitt steuernd einzuwirken, indem man ihn bei spielsweise von Betriebsgrössen, wie von dem Belastungsstrom des Umformers, abhängig macht. Im allgemeinen wird man demnach mit einer einfachen Umschalteinrichtung zwi schen Ventilstrecken und Wechselstromquelle auskommen, beispielsweise mit einer umlau fenden Schalteinrichtung, die nach Art eines Kollektors mit feststehenden Bürsten ausge bildet ist und von einem an das Wechsel stromnetz angeschlossenen Synchronmotor angetrieben wird.
Es sei hier erwähnt, dass es grundsätzlich gleichgültig ist, mit welchen Unterbrechungs vorrichtungen die Verbindung zwischen den Wechselstromphasen und den Entladungs- strecken hergestellt und wieder aufgehoben wird.
Es können mechanische Schalter mit unmittelbarer Kontaktberührung zwischen festen Kontakten benutzt werden, es können aber auch Schalteinrichtungen angewendet werden, bei denen einer der beiden Kontakte flüssig ist. Schalteinrichtungen dieser Art sind beispielsweise in der Form von Elektro- lytschaltern oder Quecksilberstrablschaltern für andere Umformerzwecke bekannt gewor den.
Zn jedem Falle handelt es sich darum, dass zwischen die Wechselstromquelle und die Ventilstrecken eine Schalt- bezw. Unter brechungsvorrichtung geschaltet wird, welche zu willkürlich wählbaren Zeitpunkten die elektrische Verbindung zwischen der Ventil strecke und der Wechselstromquelle her stellen und wieder aufheben kann.
Zur Ver besserung des Schaltvorganges werden zweck mässig Kondensatoren zu den Schaltkontak ten parallel geschaltet, oder es werden an dere Schutzmittel, wie Reihendrosselspulen oder Vorwiderstände, angewendet.
Die Erfindung möge anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher er läutert werden. Fig. 1 zeigt einen sechs- phasigen- Gleichrichter mit Trockengleich richtern als Ventilstrecken. An das Dreh stromnetz 1 ist die Primärwicklung des Transformators 2 angeschlossen, dessen Se kundärwicklung 3 mit der Schalteinrichtung 4 in Verbindung steht.
Zum Antrieb der Schalteinrichtung 4 dient der Synchronmotor 5, der, um eine Veränderung der Synchron lage der Schaltbewegung zu ermöglichen, über den Drehtransformator 7 an das Dreh stromnetz 1 angeschlossen ist. Die Schaltein richtung 4 besteht aus einer Kontaktwalze, auf der eine Reihe von Bürsten schleifen. Sechs der Bürsten sind in zyklischer Reihen folge an die sechs Phasen der Transformator wicklung 3 angeschlossen, während die bei den übrigen Bürsten über je eins der Ventile 6 mit dem positiven Leiter des Gleichstrom kreises 8 in Verbindung stehen.
Die mit den Ventilen verbundenen Bürsten schleifen dabei auf Schleifringen 9 und 10, während den übrigen Bürsten Kontaktstücke zugeordnet sind, die nun jeweils einen Teil des Umfan ges der Kontaktwalze bedecken. Eine Ab- tvicklung der Schaltwalze zeigt Fig. 2. Man ersieht daraus, dass durch die SchaIteinrich- tung mit den Ventilstrecken 6 jeweils höch stens zwei Phasen der Tra.nsformatorwick- lung 3 eingeschaltet sind.
Während des gröss ten Teils der Stromführung ist nur eine Phase eingeschaltet. Die einzelnen Kontakt stücke überlappen sich in Umfangsrichtung, so dass sich auch die Zeiten der Strom führung der einzelnen Phasen überlappen. Die Überlappung der Einschaltzeiten ist not wendig mit Rücksicht auf die Kommu- tierung. Der Zeitpunkt des Einscha.ltens innerhalb der Halbwelle der "V@Techselspan- nung des Wechselstromnetzes 1 wird durch Änderung der Relativlage zwischen dem ro tierenden System und dem Vektor des Wech-
selstromnetzes 1 eingestellt. Es stehen dazu verschiedene bekannte Mittel zur Verfügung: Entweder der in Fig. 1 dargestellte Dreh transformator 7 oder eine räumliche Ver drehung des Stators des Synchronmotors 5 oder eine Änderung der Erregung von Teil- w icklimgen im Gleiehstromerregerkreis dieses Motors, durch die die Vektorlage der Erre gung gegenüber dem Netzvektor verdreht wird.
Es sei noch darauf hingewiesen; dass die Einrichtung für mit Trockengleichrichtern arbeitende Umformer grundsätzlich auch dann anwendbar ist, wenn jeder Wechsel stromphase eine Ventilstrecke zugeordnet ist.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für einen regelbaren Trockengleichrichter darge stellt, bei dem eine Transformatorschaltung verwendet ist, bei der die Dauer der Strom führung einer Ventilstrecke durch die be kannte Saugdrosselspule erhöht ist. Der Pri märwicklung 11 des Transformators sind hier zwei selzundäre Teilwicklungen 12 und 13 zugeordnet, die je in Stern geschaltet sind und sich zu einem Seehsphasensvstem ergän zen. Zwischen den Sternpunkten der beiden Teilwicklungen liegt die Saugdrosselspule 14. deren Mittelpunkt den Nullpunkt der Ge samtwicklung darstellt.
Die Unterbrecher- einrichtung 15 ist nur schematisch darge stellt und kann in jeder beliebigen Art aus gebildet sein. Da hier jeweils drei Phasen der Transformatorsekundärwicklung gleich zeitig stromführend sind, so müssen auch drei Ventilstrecken 16 vorgesehen sein. Die An schlüsse der Ventilstrecken an die Schaltkon takte der Schalteinrichtung 15 sind so ge wählt, dass die Ventilstrecken jeweils au drei in der Phasenfolge benachbarten Phasen der Sekundärwicklung des Transformators liegen.
Für die übrigen Schaltvorrichtungen zwi schen Transformator und Trockengleichrich tern ist die Forderung massgebend, dass die Trockengleichrichter zyklisch an die jeweils stromführenden Phasen der Transformator wicklung anzuschliessen sind.
An Stelle der in Fig. 3 gewählten Saug drosselspule können naturgemäss auch andere dem gleichen Zweck dienende Vorrichtungen, beispielsweise magnetisch untereinander ver kettete Drosselspulen, in den einzelnen Pha senleitungen angewendet werden.
Fig. 4 zeigt den regelbaren Trocken gleichrichter in seiner Anwendung zum Energieaustausch zwischen einem Wechsel stromnetz I. und einem Gleichstromverbrau cher 17. Der Schaltungsaufbau der Gesamt anordnung entspricht der von andern regel baren Gleichrichtern her bekannten Kreuz schaltung, während jeder einzelne Gleich richter entsprechend Fig. 1 geschaltet ist. Die Primärwicklung 18 des Transformators ist dementsprechend mit zwei SekundärwickIun- gen 1.9 und 20 verkettet, die in dem vorlie genden Ausführungsbeispiel in sechs Phasen sterngeschaltet sind.
Jeder Transformator wicklung ist eine besondere Schalteinrich tung 23 bezw. 24 zugeordnet, die über einen Drehtransformator 25 bezw. 26 angetrieben wird und jeder Schaltvorrichtung sind wie derum je zwei Ventilstrecken 21 bezw. 22 j-orgeschaltet. Die Schaltung nach Fig. 4 kann auch angewendet werden, um ein Gleichstromnetz mit einem Wechselstromnetz zu verbinden und zwischen beiden Netzen in beliebiger Richtung Energie auszutauschen. In. Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
bei dem als Ventil strecken Quecksilberdampf entladungsstrecken 27 verwendet sind. Die Verbindung zwischen den Ventilstrecken und der Schaltvorrichtung ist die gleiche wie in der Schaltung nach Fig. 1.
Die beiden Ventilstrecken sind mit Steuergittern ausgerüstet, welche zum Schutz gegen Störungen über eine Relais einrichtung an eine negative Sperrspannungs- quelle 29 angeschlossen werden können. Die gleichen Steuergitter können auch noch ver wendet werden, um die Entladungsstrecken zu Beginn der Stromführung zu zünden. Bei dieser Anordnung erfolgt dann unmittel bar zeitlich nacheinander die Einschaltung der Entladungsstrecke durch den umlaufen den Kontaktapparat und die Zündung durch entsprechende Beaufschlagung der Steuer gitter.
Bei der Schaltung nach Fig. 5 ist an genommen, dass die Steuergitter über einen umlaufenden Kontaktapparat 28 gesteuert werden, der ebenso wie die Schalteinrichtung im Anodenkreis der Ventilstrecken durch einen Synchronmotor 5 angetrieben wird. An Stelle der Steuergitter können auch an dere Steuermittel, beispielsweise in den Quecksilberspiegel eintauchende Zündelek- troden, angewendet werden. Das in der Zeichnung dargestellte zweianodige Ent ladungsgefäss 27 kann durch zwei einanodige Gefässe ersetzt werden.
Handelt es sich um Gleichrichteranordnungen mit Saugdrossel spulen oder dergl., so muss auch hier ebenso wie bei der Schaltung nach Fig. 3 die Zahl der Entladungsstrecken entsprechend erhöht werden.
Fig. 6 zeigt die Erfindung in ihrer An wendung auf einen Wechselrichter. Auch hier sind Entladungsstrecken 31 und 32 mit der Sekundärwicklung 3 eines Mehrphasen transformators in ähnlicher Weise über eine Schalteinrichtung 30 verbunden wie in den Schaltungen der Fig. 1 oder 5.
Zwischen den Anoden der beiden Entladungsstrecken liegt ein Kondensator 33, der jedoch nur dann unbedingt erforderlich ist, wenn der Wechselrichter auf ein selbständiges Wech- selstromnetz arbeitet, wenn also in dem Wechselstromnetz 1 keine von dem Wechsel richter unabhängige Wechselspannung zur Verfügung steht, um den Löschvorgang der Entladungsstrecken zu steuern. Die Schal tung der Figur zeigt deutlich, mit wie ein fachen Mitteln es der Erfindung gelingt, das Problem des sogenannten "Drehrichters" das heisst des Mehrphasenwechselrichters zu lösen.
Die beiden Entladungsstrecken 31 und 32 des Wechselrichters sind, wie in der Zeichnung angedeutet, mit Steuergittern aus gerüstet, die ihrerseits an eine Steuerspan nungsquelle 14 angeschlossen sind und die gleichen Steuerfunktionen übernehmen wie die Gitter der Entladungsstrecken in Fig. 5. An Stelle der in Fig. 6 angegebenen Ent ladungsstrecken können auch bei dieser Schaltung Trockengleichrichter oder andere an sich nicht steuerbare Ventilstrecken an gewendet werden.
Man kann die erfindungsgemässe Gleich riehteranordnung auch ohne weiteres für Hochspannung bemessen und muss dann ledig lich für eine genügende Isolation des Kon taktapparates, durch den die Ventilstrecken mit den Sekundärwicklungen des Transfor mators verbunden werden, sorgen. Sowohl die stillstehenden, als auch die umlaufenden Kontakte können dabei an Hochspannungs isolatoren befestigt werden. Besonders bei hohen Spannungen macht sich auf die Be messung der Ventilstrecken der Umstand vorteilhaft bemerkbar, dass ihre Spannungs beanspruchung wesentlich günstiger als sonst ist, da in der Sperrphase keine Spannung an ihnen liegt.
Dadurch ist bei Entladungs strecken auch jede Rückzündungsgefahr be seitigt. In diesem Fall ist es besonders vorteil haft, bei Beginn der Stromführung ausser der Einschaltung durch den Unterbrecher noch zusätzlich die für Fig. 5 bereits erläuterte Gittersteuerung anzuwenden.
Während die Ventile die Eigenschaft heben, den Strom in der abzuschaltenden Phase längere Zeit auf einem so niedrigen Betrag zu halten, dass ein funkenfreies Abschalten auch dann erzielt werden kann, wenn der Abschaltzeitpunkt nicht ganz genau festgelegt ist, so kann doch beim Einschalten der Folgephase an dem Uii- terbreeher eine Funkenbildung auftreten, ins besondere dann, wenn die vor der Kontakt berührung an den Kontakten herrschende Spannungsdifferenz verlifiltnisinä ssig gross ist.
Das ist zum Beispiel dann der Fall, wenn durch Verschiebung der Synchronlage der Schaltbewegung der Aussteuerungsgrad des Stromrichters weitgehend Herabgesetzt ist. Die Zuschaltung erfolgt dann nämlich nicht mehr im Zeitpunkt der Spannungsgleichheit, in dem eine Spannungsdifferenz an den zu schliessenden Kontakten noch nicht vorhan den ist, sondern in einem Zeitpunkt, in dem die Spannungen der abzulösenden Phase und der zuzuschaltenden Phase bereits um einen gewissen Betrag voneinander verschieden sind.
Die Funkenbildung an den Kontakten beim Zuschalten der Folgephase lässt sich nun dadurch unterdrücken, dass mit den Ventil strecken Drosselspulen in Reihe geschaltet werden, die sich bei Überschreitung einer be- stimmten niedrigen Stromgrenze sprung haft sättigen. Derartige Drosselspulen, so- genannte Schaltdrosseln, sind bereits als Strombegrenzungseinriclitungen für Schalt- t' vorgeschlagen worden.
Ihre Wir kung beruht darauf, dass sie beim normalen Betriebsstrom gesättigt sind und nur einen .e ringen Spannungsabfall verursachen, dass aber beim Stromnulldurchgang, wenn sie ent- sättigt sind, eine hohe Spannung an ihnen auftritt, die so gerichtet ist, dass sie eine schnelle Änderung des Stromes nicht zulässt. Diese Kommutierungsspannung ist aber nur verhältnismässig kurze Zeit vorhanden und es ist infolgedessen erforderlich, dass die ab kommutierende Phase innerhalb dieses kur zen Zeitinterv alles abgeschaltet wird.
Bei Schaltstromrichtern, die ausschliesslich finit Schaltdrosseln als Strombegrenzungseinrich- tungen arbeiten, muss man infolgedessen im @@Ilgemeinen bei Belastungsänderungen auch den Abschaltzeitpunkt regeln, und zwar der art, dass bei kleiner Belastung die Abschal tung früher erfolgt als bei grosser Belastung. Dieser Nachteil tritt bei dem Sehaltstrom- richter mit Ventilen als Strombegrenzungs- einrichtungen nicht auf.
Den Ventilen ge genüber haben jedoch die Schaltdrosseln den Vorteil, da.ss sie auch die Spannung beim Zu schalten der Folgephase herabsetzen, da sich im Augenblick des Einschaltens bei geringen Strömen eine hohe Spannung an sie legt, die erst beim weiteren Anwachsen des Stromes wieder auf einen sehr geringen Wert zu sammenbricht.
Bei der hier beschriebenen Schaltung,%tTer- den nun die Vorteile der Ventile und der Schaltdrosseln vereinigt, ohne das jedoch ihre Nachteile auftreten. Beim Zuschalten sorgt die Drossel für eine Herabsetzung der Kon taktspannung, und zwar auch bei Teilaus steuerung, während beim Abschalten die Ventilstrecke das Auftreten eines Rückwärts- stromes verhindert, so dass es auf eine ganz genaue Innelialtung des Absclialtzeitpunktes nicht ankommt.
Es ergibt sich dabei weiter noch der Vorteil. dass die Ventilstrecken nur dann in der Sperrichtung beansprucht wer den, wenn bei starken Belastungsänderungen die von den Drosselspulen gelieferte Koininu- tierungsspannung nicht ausreicht beziv-. nicht die richtige zeitliche Lage besitzt. Die An ordnung gewährleistet auch bei Xurzschlüs- sen funkenfreien Lauf,
da man die Über- lappung ohne Schwierigkeiten genügend lang machen kann. Bei besonders hohen Span nungen kann man auch durch Anordnun- von Kondensatoren oder Widerständen, die über V orkontakte den Kommutierungsstrom für die Drosselspulen liefern, ein funken freies Einschalten sicherstellen.
Entsprechende Ausführungsbeispiele sind in den Fig. 7 und 8 der Zeichnung darge stellt. Der Unterbrecher ist hier nach Art eines umlaufenden Kommutators ausgebildet, doch kann hierfür auch jede andere Schalter konstruktion, beispielsweise eine durch Nok- kenweilen angetriebene Schalteinrichtung. Anwendung finden.
Die einzelnen "#el@uiidär- pliasen des Transformators 47 sind an die Bürsten 41 bis 46 des Unterbrechers bezw. Verteilers 48 angeschlossen, die einen Winkel von 360 elektrischen Graden, das sind hier 180 räumlich, bedecken. Auf weiteren 180 des Umfanges sind die Bürsten 41' bis 46' untergebracht. Diese Bürstengruppe steht mit dem einen Pol des Gleichstromkreises, beispielsweise mit dem Pluspol, in Verbin dung, und zwar abwechselnd über zwei ver schiedene Stromwege. In jedem dieser beiden Stromwege liegt eine Reihenschaltung aus einer Schaltdrossel 54 bezw. 55 und einer Ventilstrecke 56 bezw. 57.
Der eigentliche Kommutatorkörper trägt an seinem Umfang zwei Gruppen von je zwei Kontaktstücken 50 und 51 bezw. 52 und 53, die sinngemäss untereinander verbunden sind. Beim Umlauf des Kommutators, der von dem Synchron motor 58 angetrieben wird, werden infolge dessen die einzelnen Phasen in zyklischer Reihenfolge abwechselnd über den Stromweg mit der Schaltdrossel 54 und dem Ventil 56 oder den Stromweg mit der Schaltdrossel 55 und dem Ventil 57 mit dem einen Pol des Gleichstromkreises in Verbindung gebracht.
Die Synchronlage der Schaltbewegung und damit der Aussteuerungsgrad des Stromrich ters bezw. die Grösse der gleichgerichteten Spannung lässt sich mit Hilfe eines Schnek- kengetriebes 49 verstellen, welches die Bür sten verdreht. Ebenso gut könnte man auch die Synchronlage des rotierenden Teils ver ändern, beispielsweise mittels einer zwei achsigen Erregung des Synchronmotors 58.
Es wurde schon erwähnt, dass man gegebe nenfalls die Zuschaltung zunächst über einen Widerstand oder einen Kondensator vorneh men kann. Fig. 8 zeigt, wie in diesem Fall die Kontaktsegmentanordnung an dem Kom- mutatorumfang ausgestaltet werden kann. Das in der Schaltbewegung voraneilende Kontaktstück ist hier in zwei Kontaktstücke 60 und 61 aufgelöst, die miteinander über den Widerstand 62 verbunden sind.
Die Bürste der ablösenden Phase wird also je weils erst auf den Vorkontakt 61 auflaufen, so dass jedes Mal kurzzeitig der Widerstand 62 in den Stromkreis eingeschaltet wird. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungs gemässen Stromrichteranordnungen liegt da rin,
dass durch das periodische Abschalten der Ventilstrecken von der Transformatorwick- lung ihre Sperrbeanspruchung gegenüber Ventilstromrichtern ohne vogeschalteten Un terbrecher erheblich herabgesetzt wird. Das bedingt besonders bei Verwendung von Trok- kengleichrichtern als Ventilstrecken eine Er höhung des Wirkungsgrades insofern, als man die Zahl der hintereinander zu schaltenden Gleichrichterscheiben,
von denen jede eine ganz bestimmte Sperrspannung auszuhalten imstande ist, entsprechend herabsetzen kann. Da jede Gleichrichterscheibe einen gewissen Spannungsabfall verursacht, so wird auf diese Weise also der gesamte Spanungsabfall wesentlich kleiner und der Wirkungsgrad steigt dementsprechend.
Einer weiteren Ausführungsform der Er findung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Regelung der Spannung die Sperrbeanspruchung der Ventilstrecken her aufgesetzt wird. Wird die Stromrichter anordnung voll ausgesteuert, das heisst also, findet die Zuschaltung der Folgephase stets im Augenblick der Spannungsgleichheit mit der vorangehenden Phase statt, so hängt die maximale Sperrbeanspruchung der Ventil strecken lediglich von der Grösse der zeit lichen Überlappung zweier Phasen ab.
In Fig. 10a sind diese Verhältnisse für eine sechsphasige Gleichrichteranordnung kurven mässig dargestellt. Wenn die Zuschaltung der Folgephase im Zeitpunkt der Spannungs gleichheit P erfolgt und wenn die Überlap- pung <B>30'</B> beträgt, so erreicht die maximale Sperrbeanspruchung einer Ventilstrecke den Wert Es, der gleich der Hälfte des Scheitel wertes der Phasenspannung ist. Geht man nun auf Teilaussteuerung über, das heisst ver zögert man die Zuschaltung der Folgephase.
so wächst bei gleicher Überlappungsdauer die Sperrbeanspruchung beträchtlich und er reicht, wie es ebenfalls in Fig. 10a dar gestellt ist, bei einem Aussteuerungswinkel von 30 und einer Überlappung von eben falls 30 den Wert<B>E,',</B> der bereits 86 % der maximalen Phasenspannung beträgt. Soll also der Stromrichter nicht ständig unter Verzicht auf eine Regelung mit voller Aus steuerung betrieben werden, sondern soll auch eine Regelung stattfinden, so muss die Zahl der hintereinander geschalteten Gleichrichter scheiben grösser gewählt werden und die Ver lustspannung steigt dementsprechend.
Zwecks Verbesserung des Wirkungsgra des wird nun die Anordnung so getroffen, dass die Zahl der in Reihe geschalteten Trok-- kengleiclirichterscheiben in Abhängigkeit von dem Aussteuerunggrad veränderbar ist. Die Zahl der Gleiehrichterscheiben kann dann entsprechend dem wachsenden Aussteuerungs- ,;rad Herabgesetzt werden, so da.ss jede un nötige Verminderung des Wirkungsgrades i-ermieden werden kann.
Eine weitere Ver- bjesserung des Wirkungsgrades kann dadurch erzielt werden, dass man eine kombinierte Regelung ausführt, bei der die Spannung in groben Stufen über Transformatoranzapfun- geii eingestellt wird, während die Feinrege lung zwischen den Stufen durch Aussteue- rungsänderung am Verteiler vorgenommen wird. Dadurch lassen sich kleine Aussteue- rungsgrade vermeiden und die Sperrbean spruchung wird auf diese Weise herabgesetzt.
In Fig. 9 ist für den Stromrichter eine besonders vorteilhafte Form angewendet, bei der nur soviel Ventilstrecken wie gleichzeitig stromführende Phasen vorhanden sind. Bei der hier verwendeten Sechsphasensehaltung ohne Stromteilung sind also nur zwei Ventil strecken erforderlich. Jede dieser Ventil strecken besteht aus zwei hintereinander geschalteten Gruppen von Gleielirichterschei- ben 75 und 76 bezw. 77 und 78.
Diese Ventil strecken werden durch die von dem Syn chronmotor 73 periodisch betätigte Umschalt einrichtung 72 abwechselnd in zyklischer Reihenfolge an die einzelnen Phasenwick lungen des Transformators 71 angeschlossen.
Um nun bei einer Steigerung des Aussteue- rungsgrades, die beispielsweise durch Ver ändern der Synchronlage des Synchronmotors 73 mittels des Drehtransformators 74 vor genommen werden kann, die Anzahl der in Reihe geschalteten Gleichrichterelemente jeder Ventilstrecke herabzusetzen, ist ein Überbrückungsschalter 79 vorgesehen, mit tels dessen die Ventilstrecken 7 6 bezw. 78 kurzgeschlossen werden können.
Während hier die Zahl der hintereinander geschalteten Gleichrichterelemente nur in zwei Stufen regelbar ist, kann auch eine weitere Unter teilung vorgenommen werden, so dass eine genauere Anpassung der Elementezahl an den jeweils vorhandenen Aussteuerungsgrad möglich ist. Die Umschalteinrichtung für die Ventilstrecken wird zweckmässig, wie das durch die punktierte Linie angedeutet ist, mit dem Regelorgan für den Aussteuerungs- grad, hier also mit dem Drehregler 74 ge kuppelt, so dass selbsttätig mit einer Ver änderung des Aussteuerungsgrades auch eine Veränderung der Zahl der Ventilstrecken vor sich geht.
Jlnstatt die Zahl der hintereinander ge schalteten Gleichrichterelemente durch Kurz schliessen zu vermindern, kann man auch, wie das beispielsweise in Fig. 11 dargestellt ist, eine Reihen - Parallelschaltung anwenden. Jede Ventilstrecke besteht hier ebenfalls aus zwei Gruppen von Gleichrichterelementen 80 i4nd 81 bezw. 82 und 83.
Wenn die Um sehalter 84, 85. 86 und 87 die in der Zeich nung dargestellte Lage haben, sind die Gleichrichterelemente jeder Ventilgruppe ein ander parallel geschaltet, während in der ent gegengesetzten Stellung der Umschalter die Gleichrichterelemente jeder Ventilstrecke mit gleicher Durchlassrichtung in Reihe lie gen. Diese Schaltung wird besonders dann zweckmässig sein, wenn es sich um Anlass- vorgänge handelt, bei denen während der kurzen Anfahrzeit eine Stromüberlastung der Ventile in der Reihenschaltung möglich ist.
Die Spannungsbeanspruchung in der Sperrichtung kann man auch noch dadurch herabsetzen, dass man die Phasenzahl erhöht, also beispielsweise von Sechsphasenbetrieb auf Zwölfphasenbetrieb übergeht, wobei die Zahl der Ventilstrecken die gleiche bleiben kann. Wie Fig. 10b zeigt, geht beim Zwölf phasenbetrieb bei voller Aussteuerung unter sonst gleichen Verhältnissen die Sperrspan nungsbeanspruchung auf 1/4 der Sperrspan nungsbeanspruchung bei Sechsphasenbetrieb herunter.
Zwischen der Sperrspannungsbean- spruchung bei Teilaussteuerung und der bei voller Aussteuerung ist praktisch ein Unter schied nicht mehr vorhanden.
Ähnliche Verhältnisse wie bei Trocken gleichrichtern liegen auch bei andern Ven tilen vor, bei denen ebenfalls im allgemeinen eine erhöhte Sperrbeanspruchung einen er höhten Aufwand und einen grösseren Span- ningsabfall erfordert, so dass die beschriebene Massnahme auch hier erhebliche Vorteile bringt.