Kontaktumformer. hie Erfindung bezweckt die Verbesserung von Kontaktumformern mit. in Reihe mit den Kontaktstellen geschalteten veränderlichen Scheinwiderständen (Impedanzen), die durch ihre periodische Veränderung in der Nähe des Nullwertes des übertragenen Stromes eine rlbflaehung der Stromkurven hervorrufen, und mit zu den Kontaktstellen parallel liegen den Nebenwegen zur Verzögerung des An stieges der an den sich öffnenden Kontakten wiederkehrenden Spannung.
Als veränder liche Impedanzen dienen vorzugsweise Schalt drosseln mit beim Nennstromwert hochgesät- tigten und sieh in der Nähe des Stromnull wertes sprunghaft entsättigenden Magnetker nen.
Es ist. bekannt, die Entstehung von Lei stungsverlusten, die durch Rückströme in den Nebenwegen verursacht werden, mittels in diesen Nebenwegen angeordneter elektrischer Ventile, gegebenenfalls in Reihenschaltung mit. Kondensatoren, zu unterbinden.
Ventile haben aber einen für die Bedürf nisse des Kontaktumformers noch uner wünscht hohen Spannungsabfall in der Fluss- richtung des Stromes, der beim Öffnen des Kontaktes zu einem unzulässig hohen An springen der wiederkehrenden Kontaktspan nung über den noch zulässigen Betrag von etwa 10 Volt (= Lichtbogen-Mindestspan- nung) hinaus führt und damit zu Ausschalt- Werkstoffwanderung Veranlassung gibt.
Die ser Umstand macht sich bei Verwendung von Trockengleichrichtern besonders unangenehm bei Umformern für höhere Gleichspannungen bemerkbar, denn die Plattenzahl der Gleich riehtersäule und damit. auch der Spannungs abfall bei gegebenem Ausschaltstufenstrom wächst. linear mit. der Betriebsspannung, wäh rend die mit Rücksicht auf die Werkstoff wanderung noch zulässige Spannung von etwa 1d Volt einen absoluten Grenzwert. darstellt, der von der Höhe der Betriebsspannung un abhängig ist.
Selbst wenn man bei Verwen dung von Trockengleichrichtern in den Ne-. benwegen schon im voraus solche Umformer schaltungen wählt, die eine verhältnismässig geringe Sperrbeanspruchung der Gleichrich- tersäulen und damit eine möglichst geringe Plattenzahl ergeben, wie z.
B. grundsätzlich die Brückenschaltungen, etwa die dreiphasige Brückenschaltung mit sechs Kontaktstellen (sog. Graetz-Schaltung) für sechsphasige Üleiehstromwelligkeit oder die sechsphasige Brückenschaltung mit zwölf Kontaktstellen entsprechend DR.P Nr. 416775 (,sog. Latour- Scha.ltung) mit ebenfalls sechsphasiger Gleichstromwelligkeit, so sind doch noch be sondere Massnahmen zur Herabsetzung der an den sich öffnenden Kontakten anspringenden Spannung erforderlich.
Eine etwaige Parallelschaltung mehrerer Gleichriehtersäulen oder die Wahl besonders grossflächiger Platten mit dem Ziel der Her absetzung des Vorwärtswiderstandes der Gleiehrichteranordnung kann dabei nur eine begrenzte Erleichterung schaffen, da die Eigenart des Kennlinienverlaufes von Sperr schichtgleichrichtern auch trotz reichlicher Überbemessung der Plattengrösse bereits bei nur kleinen abzuschaltenden Strömen schon unverhältnismässig hohe Spannungen ergibt. Ausserdem kann ein einfaches Ventil nur bei voll ausgesteuertem Umformer verwendet werden; bei Herabregelung der Spannung durch Teilaussteuerung, z.
B. mittels nach eilender Verstellung der Schaltzeitpunkte, würden nämlich die Nebenwegventile die Rolle von bereits vorzeitig geschlossenen Kon takten spielen und einerseits die beabsichtigte Regelung durch Teilaussteuerung zunichte machen, anderseits infolge LTberlastung zer stört werden.
Es müssen daher auch noch be sondere -Massnahmen zur Unterdrückung eines vorzeitigen Stromflusses über die Nebenwege getroffen werden, wie etwa Hilfssehalter zur Sperrung der Nebenwege während eines Teils der Öffnungszeit der Hauptkontaktstellen. Abhilfe gegen Vorströme schafft. auch die Reihenschaltung eines mit einem Entlade widerstand überbrückten Kondensators, z. B. gemäss Fig. 11 des DRP Nr. 699717. Dadurch bleiben die Vorströme bei Teilaussteuerung auf einen geringen, durch die Grösse des Ent- ladewiderstandes bestimmten Betrag begrenzt.
Zwar erfüllen diese Kondensatoren auch schon für sich allein den Zweck, für den die Ventile in den bekannten Anordnungen be stimmt sind; denn sie unterdrücken durch Rückströme verursachte Leistungsverluste ohnehin und haben noch den Vorteil, dass sie, da sie im Öffnungsaugenblick ungeladen sind, keinen Spannungsabfall verursachen. Es muss daher zunächst abwegig erscheinen, an Stelle der Kondensatoren oder in Reihe mit diesen noch Ventile in den Nebenwegen anzuordnen.
Es hat sich aber herausgestellt, dass in einigen besonders häufig gebrauchten Um formerschaltungen, z. B. in der sog. Drei drosselsehaltung, einer dreiphasigen Brücken schaltung, bei der in jeder der drei gemein samen Wechselstromleitungen vor der Ver zweigung zu den in Gegentakt arbeitenden Kontaktstellen nur eine einzige Schaltdrossel angeordnet ist, vor der Kontaktöffnung Stromsehwingungen dem über die zu öffnende Kontaktstelle fliessenden Stufenstrom über lagert werden, die die Unterbrechung stören und schädliches Sehaltfeuer hervorrufen kön nen.
Es wurde erkannt, dass die Schwingun gen auf die Kondensatoren der Nebenwege der gerade offenen Kontaktstellen zurückzu führen sind, da diese Kondensatoren mit den in Reihe mit. den Kontaktstellen liegenden Blindwiderständen Sehwingungskreise bilden.
Schwingungen können zwar bekanntlich durch Wirkwiderstände gedämpft werden; allein die bekannten Dämpf ttngsmittel ver sagen hier, denn in Reihe mit den Konden satoren in den Nebenwegen angeordnete Dämpfungswiderstände verursachen einen Spannungsabfall und dürfen daher nur einen sehr kleinen -VViderstands%vert haben, damit die an den Kontakten anspringende Span nung den höchstzulässigen Betrag von etwa 10 Volt nicht überschreitet, und Parallel widerstände, die die Nebenwege oder nur die Kondensatoren überbrücken, üben z.
B. in den erwähnten Brückensehaltungen eine un erwünschte Spannungsteilerwirkung aus, die den Umformer völlig betriebsunfähig macht, indem sie dem weehselstromseitigen Kontakt teil einer sieh öffnenden Kontaktstelle gleich im ersten Augenblick ein mitten zwischen den beiden andern Phasen liegendes Potential aufdrückt, so dass die an der Kontaktstelle anspringende Spannung sofort einen hohen negativen Wert annimmt und eine Rückzün dung herbeiführt..
Erst. die Erkenntnis dieser Sehwierigkei- tezi und ihrer Ursachen führt gemäss dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung zur Überwindung der oben erwähnten Beden ken gegen die Anordnung elektrischer Ventile in den Nebenwegen und darüber hinaus noch zu einer weiteren Ausgestaltung dieser Neben wege mit dem Ziel einer möglichst. weitgehen den Unterdrüekung der für die Kontakte schädlichen Folgen des Spannungsabfalles an den Ventilen.
Die Erfindung besteht. darin, da.ss die Aus bildung von Schwingungskreisen, durch die an den Kontaktstellen dem abgeflachten Stromkurventeil überlagerte, den Ausschalt vorgang störende Stromschwingungen hervor gerufen werden können, durch in den Neben wegen angeordnete elektrische Ventile ver hindert wird, von denen jedes bei der Öff nung der zugehörigen Kontaktstelle durch einen Hilfsstrom vorbelastet ist, der von einer in den Nebenweg eingeführten Zusatzspan nung getrieben wird. Dieser Hilfsstrom fliesst, solange die Kontaktstelle noch nicht geöffnet ist, über diese in entgegengesetzter Richtung wie der übertragene Strom.
Durch die Zusatz spannung wird der Spannungsabfall des Ne benwegventils mindestens zum Teil kompen siert und infolgedessen die an den Kontakten zu Beginn ihrer Öffnung anspringende Span nung verringert. Durch die Erfindung wird die Verwendung der Dreidrosselschaltung und anderer llehrphasenschaltungen, in denen sich sonst. störende Stromschwingungen dem Stufenstrom überlagern würden, selbst für Kontaktumformer grösster Leistung möglich gemacht.
Derartige Schaltungen sind wegen der mit. ihnen erzielten geringeren Gleieh- stromwelligkeit und wegen besserer Ausnut zung des Transformators und der stromab flachenden Reihenwiderstände den bekannten Schaltungen mit, in den Nebenwegen angeord neten Ventilen überlegen. In den bekannten Schaltungen mit elektrischen Ventilen haben die Ventile nicht die mit der Erfindung ge löste Aufgabe zu erfüllen, weil es in diesen Schaltungen auch für den Fall, dass statt der Ventile Kondensatoren in den Nebenwegen angeordnet. wären, nicht zur Ausbildung von Schwing@ingskreisen genannter Art kommen könnte.
In der Zeichnung sind teils verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung, teils Schaubilder zur Erläuterung ihrer Wirkungs weise schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt das grundsätzliche Schaltschema einer durch einen erfindungsgemässen Nebenweg über brückten Kontaktstelle eines mehrphasigen Kontaktumformers. Der Nebenweg zur Kon taktstelle 1 besteht aus der Reihenschaltung eines Trockengleichrichters 2, mit einer Span- nungsquelle 4, beispielsweise einer Batterie.
In Fig. 2 bezeichnet. a die Kennlinie des Trockengleichrichters 2, die die Abhängigkeit der Gleichrichterspannung u vom Gleichrich- terstrom i wiedergibt. Nach Fig. 1 fliesst über die zunächst noch geschlossene Kontaktstelle 1 während des abgeflachten Teils der Strom kurve der restliche Hauptstrom in Höhe des Stufenstromes ist in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung.
Die Einführung einer Zusatzspannung u, in den Nebenweg hat zur Folge, dass über diesen ein Hilfsstrom iv in Pfeilrichtung fliesst, dessen Grösse sieh z. B. aus dem Arbeitspunkt P auf der Gleichrich- terkennlinie ergibt. Nach der Kontaktöffnung fliesst über den Nebenweg der Stufenstrom ist. Er ruft im Ausschaltaugenblick am Gleich richter 2 entsprechend der Kennlinie a ge genüber der im Beispiel gewählten Lage des Punktes P eine höhere Spannung hervor, die durch die Zusatzspannung u, zum Teil auf gehoben wird.
Unter der im wesentlichen zu treffenden Voraussetzung, dass die übrigen Widerstände des Nebenwegkreises zu ver nachlässigen sind, tritt der Unterschied der beiden Spannungen als Anfangsspannung uko im ersten Augenblick, nachdem die Kontakt berührung aufgehört hat, an der Kontakt stelle 1 auf. Hat die Zusatzspannung eine solche Höhe, dass i, gleich ist ist, so wird. ,u.ko = 0.
In diesem Falle ist nämlich der vor der Kontaktöffnung über die Kontaktstelle 1 fliessende Strom ist - iv = 0, und infolge dessen wird durch die Kontaktöffnung weder an den Strom- noch an den Spannungsver hältnissen etwas geändert., das heisst die Kon takte öffnen sich Strom- und spannungslos.
Wird statt eines Trockengleichrichters ein Entladungsrohr verwendet, dessen Span- nungs-Strom-Kennlinie wegen der praktisch konstanten Brennspannung des Entladungs lichtbogens nahezu parallel zur Nullinie ver läuft, so ist die an der Kontaktstelle ansprin gende Spannung gegeben durch den Unter schied zwischen der Zusatzspannung und der Summe der Brennspannung und des Span nungsabfalles an einem zur Festlegung der Höhe des Hilfsstromes iv erforderlichen Wi- derstand im Nebenweg.
Trotz des Widerstan des kann mit einem Entladungsrohr beson ders bei höheren Betriebsspannungen ein fla cherer Kennlinienverlauf erzielt werden als mit einem Trockengleichrichter, so dass sieh die Schwankungen der Kontaktspannung bei verschiedenen Stufenströmen in engeren Grenzen halten. Trockengleichrichter zeich nen sich jedoch gegenüber Entladungsrohren durch grössere Betriebszuverlässigkeit. aus.
Durch Parallelschaltung je eines Entladungs rohres und eines Trockengleichrichters kön nen die Vorteile beider noch miteinander ver einigt werden, indem normalerweise das Ent ladungsrohr wirksam ist, der Trockengleich richter dagegen nur für den Fall, dass das Entladungsrohr versagt oder ausgewechselt werden muss.
Die Schaltung nach Fig. 1 ist ohne weite res brauchbar für Umformer, die dauernd mindestens annähernd mit. voller Aussteue rung arbeiten. Solche Umformer dagegen, die dauernd oder -zeitweise mit herangesetzter Aussteuerung arbeiten,
bedürfen zusätzlicher i1Tittel zur Verhinderung der in der Einlei tung erwähnten unerwünschten Vorströme. Hierzu kann gemäss Fig. 3 die ebenfalls schon erwähnte Reihenschaltung eines Kondensators 3 mit parallel geschaltetem Entladungswider stand 8 dienen. Der Widerstand 8 ist bestim mend für die Höhe des Vorstromes und muss dementsprechend einen verhältnismässig hohen Widerstandswert haben.
Durch Änderung dieses Widerstandes, die in begrenztem Be reich zulässig ist, kann die Höhe des Hilfs stromes i, eingestellt. werden. Eine andere Einstellmöglichkeit bietet- die Veränderung der Zusatzspannung, die zu diesem Zweck beispielsweise gemäss Fig. 3 an einem Span- nungsteiler 4 abgegriffen werden kann, an dem die Spannung einer Batterie 4' liegt. Nenn es gelingt, den Hilfsstrom stets genau in Höhe des Stufenstromes einzustellen, so kann der Kondensator 3 fortfallen.
Der Stu fenstrom ändert sich jedoch gleichzeitig mit gewissen Änderungen des Betriebszustandes des Umformers, z. B. bei Regelung durch Teilaussteuerung oder Regeltransformator oder bei Belastungsänderungen wegen der mit. wachsender Ummagnetisierungsgeschwindig- keit der Schaltdrossel zunehmenden Breite ihrer 1Viagnetisierungsschleife, bei Belastungs änderungen ausserdem auch noch wegen der Neigung der Stufe. Es würde in der Regel einen unerträglich hohen Aufwand erfor dern, wollte man diesen Änderungen stets genau folgen.
Bereits verhältnismässig geringe Abweichungen aber könnten an dem hohen Widerstand 8 einen solchen zusätzlichen Spannungsabfall hervorrufen, dass die an den sich öffnenden Kontakten anspringende Spannung den zulässigen Höchstbetrag über schreitet. Der Kondensator 3 verhindert diesen zusätzlichen Spannungsabfall; denn er hat- ini ersten Augenblick nach Aufhören der Kontaktberührung noch das Potential, auf das er vorher aufgeladen war, und das durch die am Spannungsteiler 4 abgegriffene Zu satzspannung mit. aufgehoben wird.
Die Ka pazität des Kondensators 3 ist, ausserdem für die Steilheit des auf den Öffnungsbeginn fol genden Anstieges der wiederkehrenden Span nung an den Kontakten massgebend.
Statt der bisher beschriebenen und in der Anordnung nach Fig. 3 verkörperten Reihen schaltung der Zusatzspannung und des Kon densators kann die Zusatzspannung auch parallel zu den Klemmen des Kondensators in den Nebenweg eingeführt werden.
Das grundsätzliche Schema einer derarti gen Schaltung ist in Fig. 4 dargestellt. Hier tritt zu den Bauelementen 1 bis 3 der Fig. 3 eine Zusatzspannungsquelle 5, die hier als 1Vechselspannungsquelle gezeichnet ist, die aber, was die Aufgabe der Spannungskom pensation allein anbelangt., ebenso gut durch eine Gleichspannungsquelle oder eine Kom bination von beiden gebildet werden kann, und die normalerweise über einen Strombe- grenzungs- und Einstellwiderstand 6, dessen Grösse für den Vorstrom massgebend ist,
par allel zum Kondensator 3 angeschlossen ist.
Bei der Schaltung nach Fig. 4 wird die durch die Spannung 5 über den Widerstand 6 am Kondensator 3 erzeugte Spannung voll als Kompensationsspannung wirksam. Wird die Spannung 5 nach Grösse und Phase und im Einklang mit dem innern Widerstand des Trockengleichrichters 2 und der Grösse des Widerstandes 6 so gewählt, da.ss unmittelbar vot- der öffnung des Kontaktes 1 der durch.
die Grösse des in dem geschlossenen Strom kreise 1, 2, 6 und 5 fliessenden Vorbelast.ungs- stromes gegebene Arbeitspunkt P auf der Cleichrichterkennlinie in Fig. 2 bereits auf dem obern, schwächer geneigten Kennlinien ast. liegt, so ist.
für den dem Vorbelastungs- strom i,, entsprechenden Anteil des Stufen stromes i, im Augenblick der Kontaktöff nung der Spannungsabfall gerade kompen siert, und für den überschiessenden Anteil des Stufenstromes tritt lediglich der entspre chend der geringeren Neigung des obern Kennlinienastes bedeutend herabgesetzte An teil als nach der öffnung am Kontakt. noch anspringende Spannung auf.
Mit den beschriebenen Anordnungen wird die Aufgabe gelöst, das sogenannte über sehwingen des Stufenstromes zu verhindern, ohne dass die an den sich öffnenden Kontak ten anspringende Spannung unzulässig hohen Wert nimmt. Darüber hinaus liefern die er findungsgemässen Schaltungen, sofern als Zusatzspannung eine Wechselspannung ver wendet. wird, noch einige weitere, über raschende und sehr willkommene Ergebnisse, nämlich erstens die Unterdrückung bzw.
er heblielie Herabsetzung es Vorstromes über die Ventile, zweitens bei geeigneter Bemes- sinig der Zusatzspannung die Verhinderung einer Rückentladung von Nebeilwegkondensa- toren anderer Kontaktstellen auf eine sich schliessende Kontaktstelle, wodurch die ge fürchtete Einschalt-Werkstoffwanderung in Form von Stiftbildung, die bei andern Schal lungen zii finden und auf die Kondensator entladung zurückzuführen isst.,, vermieden bzw.
.stark vermindert. wird, und schliesslich bei Anwendung besagter Unterdrückung des Vor stromes und der Kondensatorrückentla.dung die Möglichkeit des Verzichtes auf die sog. Einselialtwicklting auf dem Einschaltdros- selkern, wodurch das bei Verwendung nicht ganz erstklassigen Einschaltdrosseleisens im Ausschaltaugenblick eintretende und durch die in diesem Augenblick stattfindende Magnetisierungsänderung des Einschaltkernes verursachte Anspringen der Kontaktspan nung und die damit- verbundene Ausschalt- Werkstoffwanderung entfällt.
Fig. 5 zeigt. eine der Grundschaltung nach Fig. 4 entsprechende Gesamtschaltung mit sechs Ventilen 2 und drei Kondensatoren 3, einschliesslich einer Drehst.romquelle 9, Schalt drosseln 10 und eines Gleichstromkreises mit einem Verbraucher 11 und einer Glättungs- drossel 12.
Unter Weglassung der zuletzt ge nannten Teile, die aber zu ergänzen sind, zeigt Fig. 6 eine Gesamtschaltung von sechs Kon taktstellen 1 und Nebenwegen mit sechs Ven tilen 2 und sechs Kondensatoren 3, wobei als Umformerschaltung in beiden Fällen eine dreiphasige Brückenschaltiuig in Dreidrossel schaltung zu Grunde gelegt wurde. In der Anordnung nach Fig. 5 können die drei um je 120 in der Phase verschobenen Zusatz spannungen einem gemeinsamen Drehstrom. tr ansformator entnommen werden, dessen Se kundärwicklungen mit 5 bezeichnet sind.
In der Anordnung nach Fig. 6 kann ein Dreh stromtransformator mit sechs Sekundärwick lungen 5 benutzt werden. Fig. 7 zeigt als Beispiel die Überlagerung einer Zusatz-Wech- selspannung 5 mit einer Zusatz-Gleichspan- nung 7, Fig. 8 den einfachsten Fall bei Ver wendung einer reinen Gleichspannung 7 als Zusatzspannung.
In den Fig. 7 und 8 ist nur eine Hälfte der Brückenschaltung vollstän dig dargestellt, die andere Hälfte ist entspre chend zu ergängzen, ebenso die Teile 9 bis 12 gemäss Fig. 5.
In Fig. 9 ist in grundsätzlicher Darstel lung verschiedener Spannungskurven in Ab hängigkeit von der Zeit. t die erfindungsge mässe Unterdrückung bzw. Herabsetzung des Vorstromes über den Trockengleichrichter durch Anwendung einer Wechselspannung als Zusatzspannung gezeigt.. Die gestrichelte Kurve 'Ur gibt die Einschaltspannung wieder, die bei verschiedener Grösse des Steuerwin kels bis zum Einschaltzeitpunkt E an der Kontaktstelle liegt.
Die stark ausgezogene Kurve stellt den zeitlichen Verlauf der Kon taktspannung ui; dar, wobei der Kontakt im Punkte E eingeschaltet. und bei A ausgeschal tet wird. u. ist die Zusatz=f@'eehselspannung, deren Nulldurchgang zwischen dem Ein- und Ausschaltzeitpunkt des Kontaktes liegt. In diesem Falle wird einerseits beim Ausschalten der ohne Kompensation nach Kurvenast. c sieh abspielende Verlauf der wiederkehrenden Kontaktspannung durch die Kompensations spannung u. am Kondensator auf den Ver lauf nach Kurvenast d herabgedrückt.
Ander seits kann beim Einschalten ein Vorstrom nicht entstehen, solange der Steuerwinkel a in dem Bereich zwischen a. = 0 (Spannungs gleichheit der einander ablösenden Phasen) und a1 liegt, da in diesem Regelbereich die der Einschaltspannung uE entgegengesetzt.
ge richtete Zusatzspannung u, das ist. beispiels weise nach Fig. 4 die von der Spannungs quelle 5 über den Widerstand 6 am Konden sator 3 erzeugte Spannung, grösser ist als die Einschaltspannung uE. Selbst bei Vergrösse rung des Steuerwinkels cc über den Wert a1 hinaus, wo diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird doch bei Vorhandensein einer der Ein sehaltspannung entgegenwirkenden Zusatz-. Spannung und unter sonst. gleichen Verhält nissen der Vorstrom gegenüber dem Betrieb ohne Zusatzspannung oder gar mit.
einer Gleichspannung als Kompensationsspannung, i=rheblicb herabgesetzt.
Die Verhinderung der Rückentladung von Nebenwegkondensatoren anderer Kontaktstel len über eine sich gerade schliessende Kontakt stelle beruht. darauf, dass beispielsweise in Fig. 5 eine Rückentladung des Kondensators 3 auf die sich schliessende Kontaktstelle 1. über das Ventil 2 überhaupt nicht- und über das Ventil 2' und den Verbraucherkreis 11, 12 nur dann eintreten kann, wenn die Spannung .:m Kondensator 3 höher ist. als der im Schlie ssungsaugenblick der Kontaktstelle 1 vorhan dene Wert der ungeglätteten Gleichspannung zwischen den Gleichstrompolen -f- und -.
Die Vorschrift zur Verhinderung einer Kon- densatorriiekentladung besteht. somit. darin, durch entsprechende Bemessung der Zusatz spannung im Einklang mit den sonstigen Schaitungsel.ementen dafjür zu sorgen, dass die genannte Bedingung Kondensatorspan- nung kleiner als ungeglättete Gleichspan nung eingehalten wird. Durch möglichste Annäherung an diese Grenze kann erreicht.
werden, dass eine etwa noch vorhandene ge ringe Rüekentladung keine den Betrieb des Umformers störende Einsehalt-Werkstoffwan- dung mehr hervorruft.
Diese Bemessungsvor- schrift ist, in gewisser Beziehung derjenigen für die Unterdrückung des Vorstromes ent- gegengerichtet. Jedoch lässt sieh selbst bei Anwendung der am einfachsten erhältlichen Form der Zusatzspannung, nämlich der Sinusform, die gleichzeitige Einhaltung bei der Bedingungen durch passende Bemessung der Grösse und Phasenlage der Zusatzspan nung über einen gewissen R.egelbereieh errei ehen.
Grössere R.egelbereiehe kann man durch Verwendung anders geformter Zusatzspan nungen erzielen. Wenn die restlose Unter clrückung des Vorstromes für das zufrieden stellende Arbeiten der C'mformerschaltung nicht entscheidend ist, so kann man mit der Schaltung nach Fig. 6 mit sechs Kondensa toren eine Verhinderung der Kondensator rückentladung über einen noch weit. grösseren Regelbereich erhalten als bei der Schaltung nach Fig. 5 mit nur drei Kondensatoren, in dem man die Zusatzspannung kleiner als die Einschaltspannung der betrachtenden Kon taktstelle wählt.
In der Schaltung nach Fig. 5 hätte eine derartio-e Unterbemessung der Zu satzspannung keinen Erfolg, da dort jeder Nebenwegkondensator zu zwei im Gegentakt betätigten Kontaktstellen gehört und daher bei kleinerer Zusatzspannung jeweils wäh rend des Ausschaltabschnittes der im Gegen takt arbeitenden Schaltstelle vom Hauptkreis über die Ventile 2 bzw. \?' auf die volle Ein schaltspannung aufgeladen wird.
Ist, wie bereits angedeutet, eine genügende Uiiterdrüekung des Vorstronres und der Kon- den3atorrückentladtm,-- durch die erfindungs- gemässe Anordnung rund Bemessung inner halb des erforderlielien Regelbereiches sicher- gestellt, so können die Nebenwege entgegen der bisher bei Verwendung von Einschalt- drosseln üblichen Schaltung, z.
B. nach Fig. 3 des DRP Nr. 711311, bei der die Nebenwege zur Begrenzung der Kondensatorrückent- ladung über besondere, auf den Einschaltker nen befindliche Einschaltwicklungen ge führt. wurden, nunmehr gemäss den beschrie benen Figuren unmittelbar parallel zu den Kontakten gelegt werden.
Hierdurch wird die in der Schaltung mit Einschaltwicklung im Augenblick der Kontaktöffnung infolge des (\berganges des Stufenstromes von der Kontaktstelle auf den Nebenweg möglicher weise stattfindende Magnetisierungsänderung der Einschaltdrossel und die damit verbun dene Spannungsspitze der wiederkehrenden Kontaktspannung vermieden.
Wie bereits angedeutet, braucht die Zu- satzspannung keineswegs sinilsförmig zu sein; sie kann vielmehr je nach Zweckmässigkeit auch eine andere Form, z. B. Rechteckform, erhalten und auch mit einer Gleichspannung oder andern Wechselspannungskomponenten kombiniert sein.
Da der Verlauf der resul tierenden Zusatzspannung die Grösse des V orbelastungsstromes i, und damit die Lage des Arbeitspunktes P auf der Gleichrichter kennlinie nach Fig. '? bestimmt -und bei der Regelung durch Teilaussteuerung auch ver ändert, so muss die Ausgestaltung und Be messung der Zusatzspannung in weitgehen der Anpassung an die Ausführungsart der Vortnagrnetisierung der Schaltdrosseln 10 er folgen,, da diese für den Verlauf des Stufen- 5tromes i, massgebend ist.
Die Anpassung hat derart zu ei-folgen, dass die Differenz i"-i, bzw. der zugehörige Spannungssprung auf allen Regelstellungen und bei allen Belastun gen in zulässigen Grenzen bleibt. Es kann auch erforderlich werden, die Phasenlage der Zusatzwechselspannung aussteuerungs- oder/ und lastabhängig zu verschieben oder auch die Grösse einer oder aller Zusatzspannungs- komponenten in Abhängigkeit von der Bela- #4ung oder Regelstellung vorzugsweise zwang- länfig oder selbsttätig zu
verändern. Bekannt lich wird bei abgeschaltetem Verbra.ueherkreis der normale Ablauf der Vorgänge, die durch die Reihenimpedanzen verursacht werden und die Stromunterbrechung erleichtern, durch eine Grundlast sichergestellt. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Gruundlastkreis zwecks Verringerung des Gesamtaufwandes zugleich zur Erzeugung einer in die Nebenwege einzuführenden Zu satzgleichspannung benutzt werden. Demge mäss bilden sechs Spannungsteiler 4 die Grundlast des in Fig. 10 dargestellten Kon taktumformers.
Die Spannungsteiler 4 liegen in den Nebenwegen in Reihe mit den Ventilen und Kondensatoren; die Schaltung entspricht also grundsätzlich derjenigen nach Fig. 3. Dieselbe Sparmassnahme kann natürlich auch angewendet werden, wenn die Zusatzspan nung parallel zum Kondensator in den Neben weg eingeführt wird, wie in Fig. 4 grund sätzlich dargestellt. Es kann notwendig sein, den Grundlastkreis durch eine in Fig. 7.0 ein gezeichnete Glättungseinrichtung 13, beste hend aus Glättungsdrosseln und Kondensa toren, zu glätten.
Soll die Gleichspannung des Umformers nach Fig. 10 in weiten Gren zen geregelt werden, so sind die Spannungs teiler 4 regelbar auszuführen, damit sie in jedem Regelzustand die richtige Spannung liefern. Die Einrichtung zur Verstellung der Spannungsteiler 4 wird vorteilhaft mit der Einrichtung zur Spannungsregelung bei spielsweise mechanisch gekuppelt.
Im allgemeinen wird es z. B. mit Hilfe einer verstellbaren Vormagnetisierung der Sehaltdrosselkerne zu erreichen sein, dass der Spannungsabfall an den verschiedenen Ven tilen 2 annähernd gleich gross ist. In diesem Fall kann gemäss Fig. 11 für jede Nebenweg gruppe ein einziger Spannungsteiler 4 ver wendet werden. Die erwähnte Abgleichung der Spannungsabfälle der verschiedenen Ven tile 2 bildet. auch für die Schaltung nach Fig. 8 eine notwendige Voraussetzung. Sind die Spannungsteiler 4, wie z.
B. in der An ordnung nach Fig. 11, hintereinandergeschal- tet, so braucht bei Änderungen der Gleich spannung des Umformers nur der Grundlast strom konstant gehalten zu werden.
Hierbei ist allerdings der Umstand noch nicht berück sichtigt, dass sich bei Veränderung des Be- triebszustandes auch die Höhe des Stufen stromes und demzufolge auch der Spannungs abfall an den Trockengleichrichtern ändert, Falls hiervon eine Überschreitung des höchst zulässigen Wertes der an den sich öffnenden Kontakten anspringenden Spannung zu be fürchten ist., kann dem durch entsprechende Verstellung der Spannungsteiler 4 oder durch geeignete Veränderung des Grundlaststromes begegnet werden.
Fig. 12 zeigt eine Umformungsanordnung, die in den Nebenwegen keine Kondensatoren aufweist. Zwecks Unterdrückung unerwünsch ter Vorströme werden hier die Nebenwege durch die Kontaktstellen gesteuert. Jede Kon taktstelle 1 besitzt zwei ruhende Kontakte -und eine bewegliche Kontaktbrücke. Der zu einer Kontaktstelle gehörende Nebenweg ist jeweils an die Kontaktbrücke der zur Folge phase gehörenden Kontaktstelle angeschlos sen. Während also eine Kontaktstelle 1 ge schlossen wird, ist der zugehörige Nebenweg geöffnet.
Er wird erst geschlossen, wenn die Kontaktstelle der Folgephase zwecks Ablö sung der Vorhergehenden geschlossen wird. Diese Schaltung gestattet nur eine be schränkte Teilaussteuerung, nämlich nur so weit, dass die Kontaktstellen geöffnet. werden, bevor ihr Potential gegenüber demjenigen der vorangehenden Phase negativ wird. Wer den sie nämlich später geöffnet., so würde der damit zunächst. noch geschlossene Nebenweg der vorhergehenden Phase nunmehr die Rolle eines zur Unzeit geschlossenen Kontaktes spielen mit den eingangs erwähnten gefähr lichen Folgen. Eine weitergehende Teilaus steuerung wird jedoch durch Anwendung einer Zusatzspannung wechselnder Richtung ermöglicht.
Auch dafür bietet. Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel. Die Zusatzspannung wird hier in Widerständen 14 erzeugt., indem diesen ein Strom von trapezförmigem Kur venverlauf zugeführt. wird. Die trapezförmi- gen Ströme werden in Gleichstromwandlern 1.5 erzeugt, Jenen )Yechselspannungen von den Sekundärwicklungen 5 eines an die Dreh- Stromquelle 9 angeschlossenen Hilfstransfor mators zugeführt werden.
Der Gleichstrom zur Vorerreging der Gleichstromwandler 15 wird einem Hilfskreis entnommen, der einen regelbaren Widerstand 1.7 und eine Glättungs- einricht.ung 24, z. B. in Gestalt einer Drossel, enthält. Dieser Hilfsstromkreis kann an die Gleichstromklemmen der Umformungsanord nung angeschlossen werden und bildet, dann zugleich eine geglättete Grundlast für den Umformer.
Wenn in diesem Falle die Ein stellung des Regelwiderstandes 17 bei Teil aussteuerung nicht verändert wird, so nimmt die Höhe der trapezförmigen Zusatzspannung mit sinkendem Ausst.euerungsgr ad ab, ändert sieh also gerade in dem Sinne, der zum Aus gleich des durch den geringeren Ausschalt strom bedingten kleineren Spannuungsabfalle erwünscht. ist. Infolgedessen kann durch eine einmalige Einstellung des Widerstandes 17 ein befriedigender Betrieb des Umformers über einen gewissen Regelbereich erzielt wer den.
Die von den Gleiehstromwandlern 15 ge lieferten Trapezströme werden nach Fig. 12 zugleich zur Vormagnetisierung- der Haupt kerne 19 (Fig. 7.2a.) und der Einschaltkerne 20 der Schaltdrosseln 10 benutzt.
Jeder dieser Ströme durchfliesst eine Vormagnetisierungs- wicklung 23 eines Hauptkernes und eine Vor- magnetisierungswieklung 21 des Einschalt kernes der Folgephase. Da für derartige Vor- magnetisierungszweeke in vielen Fällen ohne hin trapezförmige V ormagnetisierungsströme benötigt. werden, so bedeutet es in diesen Fäl len nur einen verhältnismässig geringen zu sätzlichen Aufwand, diese Trapezströme auch noch zur Erzeugung von Zusatzspannungen für die Nebenwege nutzbar zu machen.
In der Anordnung nach Fig. 12 ist. ausser dem noch eine weitere Vormagnetisierung der Hauptkerne 19 mittels zusätzlicher Wicklun gen 22 vorgesehen. Dieser Vormag-netisie- rungsstroin hat sinusförmigen Verlauf und wird einem Hilfstransformutor 16 über Sta bilisierungsdrosseln 18 entnommen.
Er dient dazu, die Vergrösserung des Stufenstromes bei Ilerabsetzung des Aussteue'rungsgrades zu ko lllpen>ieren. Zn diesem Zweck erhält der Vorma',rnetisierungsstroin in den Wicklungen. 22 beispielsweise durch die in der Zeiebnung an#,edeutete Phasenkombination des Hilfs transformators 1.6 eine solche Phasenlage, dass während der Ausschaltstufe, z.
B. bei voller Alisstenerung, niedrigere Augenblickswerte dieses Vorinagnetisierungsstromes wirksam sind, als bei Teilaussteuerung. Eine Anderung der Zusatzspannung ist. infolgedessen nicht oder in gerin-erem Grade erforderlich.
Die zusätzliche Vormagnetisierung wirkt mithin in gleichem Sinn wie die Gleichstromvor- niagnetiS-ierrrng der Gleichstromwandler 1.5, wenn sie von der Gleichstromseite des Umfor- lners abgenommen wird. Wenn also beide I1:inriehtnngen vorgesehen sind, so müssen sie aufeinander abgestimmt werden.
Während in den beispielsweise besehriebe- nen C'niformungsanordnungen Sperrsehicht- gleiehriehter in den Nebenwegen vorgesehen sind, können stattdessen natürlich auch git- tergesteuerte Gasentla.dungsventile, z. B. Stromtore, verwendet werden.
Vorteilhaft er- halten die,e eine negrative Gittervorspannung. Die Entladungsventile können durch Spa.n- mingen, die durch die Ummagnet.isierung der Sehaltdrosselkerne beispielsweise während der Ansseliallstufe erzeugt werden, zur Zündung freigegeben werden.
Sie können. dann einen Strom nur während der Ausschaltstufe über nehmen und tun dies jeweils in dem Augen blick, in welchem ihre Cberbrüekung durch die Öffnung der parallel zit ihnen liegenden Kontaktstellen aufgehoben wird.
Zur Besei- Gginig von Kippschwingungen, die infolge der ne-ativen Neigung des Anfangsteils der Slialillungs-St.romkennlinien der Liehtbogen- vcntile entstehen können, werden vorteilhaft Stabilisierun-swiderstände mit den Entla- llrttio-sventilen in Reile gesehalt-et.
Die Verwendung der erfindungsgemässen Nebenwege mit kompensierten. elektrischen Ventilen eignet sieh sowohl für solche Kon- taktninfornier, deren Schalterdrosseln eine stronigebtindene Vormagnetisierung mit im Vormagnetisierungskreis angeordneter Stabi lisierungsdrossel aufweisen als auch für Kon taktumformer mit spannungsgebundener Vor magnetisierung der Schaltdrosseln, welche sieh dadurch auszeichnet, dass der Leitwert des in Reihe mit.
einer Schaltdrosselwieklung liegenden Teils des Vormagnetisierungskreises überwiegend Wirkleitwert ist, dass die den Vornagnet.isierungsstrom treibende Spannung zur Spannung des zu schaltenden Stromkrei s es in einem festen Verhältnis steht, und dass die erstere höher ist.
als die letztere, bezogen auf Bleiehe ZVindungszahl der vom Vormagne- t.isierLlngsstrom und der von den zu schalten den Strom durchflossenen Schaltdrosselwiek- lung. Mit Hilfe der Vormagnetisierung kann nämlich in vielen Fällen die Höhe des zu unterbrechenden Stromes innerhalb eines vor geschriebenen Regelbereiches dem Nullwert besonders nahegebracht werden.
Hierbei wür- den sieh überlagernde Stromschwingungen ausserordentlich störend wirken, so dass ihre Unterdrückung durch in den Nebenwegen an geordnete kompensierte elektrische Ventile einen besonders lohnenden Erfolg darstellt.