Kommutierung

INHALT: Ãœbergabe des Stromes von Kreis 1 zum Kreis 2

Genauer Vorgang
Spannungs - und Stromkennlinie (I_K)
Ãœberlappungswinkel


Allgemein versteht man in der Elektrotechnik unter Kommutierung die Übergabe eines Stromes von einem Stromzweig auf einen anderen, wobei während der Kommutierungszeit beide Zweige Strom führen.

Ãœbergabe des Stromes von Kreis 1 zum Kreis 2

Der Strom I fließt zunächst im Stromkreis 1 über den geschlossenen Ersatzschalter S₁. Die Kommutierung wird durch das Schließen des Schalters S₂ eingeleitet.
Unter dem Einfluß der Kommutierungsspannung

u_k(t) = u₂(t) - u₁(t)

beginnt zwischen den Stromkreisen 1 und 2 ein Kommutierungsstrom i_k(t) zu fließen, der den Strom I im Stromzweig 1 ab - und im Stromzweig 2 aufbaut.
Nach erfolgter Stromübergabe, d.h. wenn der Strom i₂ den Wert I erreicht hat und damit der Strom i₁ Null geworden ist, wird der Kommutierungsvorgang durch Öffnen des Schalters S₁ abgeschlossen.
Voraussetzung für den richtigen Ablauf der Kommutierung ist das Vorhandensein einer geeigneten Kommutierungsspannung u_k(t) im Kommutierungskreis.

Nutzt man als Kommutierungsspannung die im Wechsel - oder Dreiphasennetz


Genauer Vorgang der Kommutierung:










Bild (Seite 2/2 unten)
Ersatzschaltung des dreipulsigen Stromrichters mit Kommutierungsinduktivität und ohmschen Widerstände in den Ventilzweigen.

L_K..Streuinduktivitäten des Trafos und << Iduktivitäten des speisenden Netzes
und der Verbindungsleitungen zusammengefaßt.
R_K..ohmsche Widerstände der Ventilzweige zusammengefaßt.

Zur Zeit x=0 soll der Thyristor 2 gezündet werden. Wegen der Induktivitäten in den Ventilzweigen kann der Strom im T1 nicht plötzlich abklingen und der Strom im T2 nicht schlagartig auf den Wert des Gleichstromes, der ja infolge der großen Glättungsdrossel konstant bleibt, ansteigen. Während einer gewissen Zeit - der Kommutierungs - oder Überlappungszeit - führen daher beide Zweige gleichzeitig Strom. Es gilt daher folgende DGl.:




Bei größeren Leistungen ist R_K vernachlässigbar klein, daher erhält man:




Mit i_S1+i_S2=I_d also
und u_S2 - u_S1=u_K ergibt sich:





Während der Kommutierungszeit ist der Strom i_S2 gleich i_K






Für x=0 ist i_K=0


mit






Die Ãœberlappungswinkel u ändert sich mit dem Aussteuerwinkel α.
I_d wird so gewählt, dass u₀ gerade 30° ist. Für größere α wird u kleiner.
Der Überlappungswinkel u wächst erst wieder im Wechselrichterbetrieb an.
Für α=150° wäre u wieder 30° und somit α+u =180°; keine Schonzeit γ =0.
Es kommt zum Kippen des WR.
Eine Netzspgsabsenkung im WR - Betrieb führt dazu, dass die Gegenspg., die den Stromfluß gegen die treibende Spg. begrenzt, absinkt.
Damit die WR - Gegenspg. wieder stimmt, muss α vergrößert werden.(ungünstige Aussteuerung näher zur Trittgrenze)
Eine Absenkung der Spannung führt weiters dazu, dass I_K verkleinert wird und somit u wieder verlängert. Daraus folgt: der Löschwinkel(Freiwerdezeit) γ wird wieder verlängert.


Ãœberlappungswinkel:

Überlappungswinkel u entspricht der Zeit, während sich zwei ablösende Ventile gleichzeitig an der Stromführung beteiligen.




Für α = 0 ergibt sich der Anfangsüberlappungswinkel u₀:

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