Schaltungslehre der Stromrichtertechnik

1. Die Stromrichtertechnik im Rahmen der Elektrotechnik.- 2. Die Stromrichter zwischen einem Wechselstrom- und einem Gleichstromnetz.- 3. Die Stromrichter zwischen zwei Wechselstromnetzen.- I. Die Ersatzschaltung.- 1. Das Abbilden mittels idealer Schaltelemente.- 1.1 Empfehlenswertes Vorgehen bei der Lösung technischer Probleme.- 1.2 Die Lösung von Stromrichterproblemen.- 1.3 Die Ersatzschaltung.- 1.4 Die idealen Schaltelemente.- 2. Die realen Bauelemente.- 2.1 Wechselstromseitige Bauelemente.- a) Energiequellen.- b) Leitungen und Kabel.- 2.2 Transformatoren und Drosseln.- a) Transformatoren.- b) Wechselstromdrosseln.- 2.3 Die Richtelemente.- a) Hochvakuumventile (Elektronenröhren).- b) Gasentladungs- und Quecksilberdampfventile.- c) Halbleiterventile.- d) Unechte Richtelemente.- 2.4 Gleichstromseitige Bauelemente.- a) Gleichstromdrossel (Kathodendrossel).- b) Verbraucher.- 3. Die Vereinfachung von Ersatzschaltungen.- 3.1 Die bezogenen Reaktanzspannungen.- a) Wechselstromnetz und Primärdrosseln.- b) Stromrichtertransformator.- c) Sekundärseitige Wechselstromdrosseln.- 3.2 Die netzseitige Ersatzschaltung.- a) Parallelschaltung.- b) Reihenschaltung.- 3.3 Die gleichstromseitige Ersatzschaltung.- II. Einpulsstromrichter.- 4. Die Berechnungsverfahren für Stromrichternetzwerke.- 4.1 Allgemeines über elektrische Netzwerke.- 4.2 Elektrische Netzwerke mit nichtlinearen Schaltelementen.- a) Analytische Verfahren.- b) Graphische Verfahren.- c) Quasilineare Verfahren.- 4.3 Die Berechnung von Stromrichterschaltungen.- 5. Ungesteuerte Einpulsstromrichter.- 5.1 Einfache Belastungen.- a) Rein Ohmsche Last.- b) Rein induktive Belastung.- c) Rein kapazitive Belastung.- d) Kaskadenschaltungen.- 5.2 Gemischte Belastungen.- a) Parallelschaltung von Widerstand und Kapazität.- b) Parallelschaltung von Widerstand und Induktivität.- c) Reihenschaltung von Widerstand und Induktivität.- d) Reihenschaltung von Widerstand und Kapazität.- e) Vergleichende Betrachtung.- f) Einpulsstromrichter mit ,,Nullanoden“-Ventil.- 5.3 Ungesteuerter Einpulsstromrichter mit Gegenspannung.- a) Ohmsche Strombegrenzung.- b) Induktive Strombegrenzung.- c) Ohmsche und induktive Strombegrenzung.- 6. Gesteuerte Einpulsstromrichter.- 6.1 Einfache Belastungen.- a) Rein Ohmsche Last.- b) Rein induktive Belastung.- c) Rein kapazitive Belastung.- 6.2 Belastungen mit Gegenspannung.- a) Ohmsche Strombegrenzung.- b) Induktive Strombegrenzung.- c) Ohmisch-induktive Strombegrenzung.- III. Zwei- und Dreipulsstromrichter.- 7. Allgemeines über Zweipulsstromrichter.- 7.1 Elementare Betrachtung.- a) Die beiden Schaltungsarten.- b) Leerlauf und rein Ohmsche Last.- c) Rein induktive Belastung.- d) Die Kommutierung.- 7.2 Genauere Betrachtung.- a) Die Rolle der wechselstromseitigen Reaktanzen.- b) Das Gleichungssystem.- c) Die Reduktion der Schaltungen.- d) Schaltungen mit einseitigen Reaktanzen.- e) Die klassischen Zweipulsschaltungen.- 8.1 Zweipulsstromrichter mit unendlich großer Kathodendrossel.- a) Ungesteuerter Betrieb.- b) Gesteuerter Betrieb.- 8.2 Zweipulsstromrichter ohne Ohmsche Widerstände.- a) Der Bereich des lückenhaften Stromes.- b) Der Bereich des lückenlosen Stromes.- c) Gesamter Bereich.- 9. Dreipulsstromrichter.- 9.1 Die Normalschaltung.- 9.2 Die Betriebskennlinie im ungesteuerten Betrieb.- a) Unendlich große Kathodendrossel (L = ?).- b) Keine Ohmschen Widerstände.- 9.3 Betriebsdiagramm für gesteuerten Betrieb und unendlich große Glättungsdrossel.- a) Gittersteuerung.- b) Steuerdrosseln.- IV. Stromrichtertransformatoren.- 10. Allgemeines über unsymmetrisch belastete Drosseln und Transformatoren.- 10.1 Unsymmetrisch belastete Drosseln.- a) Der magnetische Kreis.- b) Ideale Verkettungen.- c) Reale Verkettungen.- 10.2 Unsymmetrisch belastete Transformatoren.- a) Einphasentransformatoren.- b) Mehrphasentransformatoren.- c) Die Normalschaltung.- 11. Ein- und zweiphasige Stromrichtertransformatoren.- 11.1 Transformatoren für Einpulsstromrichter.- a) Die Ermittlung des Primärstromes.- b) Die Reduktion der Schaltung.- c) Die Bemessung des Transformators.- 11.2 Transformatoren für Zweipulsstromrichter.- a) Transformatoren für die Brückenschaltung.- b) Transformatoren für Mittelpunktschaltungen.- 12. Drei- und sechsphasige Stromrichtertransformatoren.- 12.1 Transformatoren für Dreipulsstromrichter.- a) Primäre Sternschaltung.- b) Primäre Dreieckschaltung.- c) Sekundäre Zickzackschaltung.- 12.2 Transformatoren für Sechspulsstromrichter.- a) Brückenschaltung.- b) Doppelsternschaltungen.- c) Gabelschaltungen.- d) Zweiphasige Saugdrosselschaltungen.- e) Dreiphasige Saugdrosselschaltung.- V. Sechspulsstromrichter.- 13. Die Reihenschaltungen.- 13.1 Die dreiphasige Reihenschaltung und die Dreiphasen-Brückenschaltung.- a) Die Betriebskennlinien des ungesteuerten Betriebes.- b) Die Betriebsdiagramme des gesteuerten Betriebes.- 13.2 Die zweiphasige Reihenschaltung.- 13.3 Die Sechsphasen-Brückenschaltung (Latour-Schaltung).- 14. Mittelpunktschaltungen.- 14.1 Die sechsphasige Mittelpunktschaltung.- a) Der ungesteuerte Betrieb.- b) Gittergesteuerter Betrieb.- 14.2 Die sechsphasige Gabelschaltung.- 15. Parallel- oder Saugdrosselschaltungen.- 15.1 Doppel-Dreiphasenstromrichter (zweiphasige Saugdrosselschaltung).- a) Die Doppel-Dreiphasenschaltung mit idealer Saugdrossel.- b) Die Doppel-Dreiphasenschaltung mit realer Saugdrossel..- c) Die Gesamtkennlinie und die erzwungene Saugdrosselerregung.- 15.2 Die Dreifach-Zweiphasenschaltung.- a) Die Dreifach-Zweiphasenschaltung mit idealer Saugdrossel.- b) Die Dreifach-Zweiphasenschaltung mit realer Saugdrossel.- 15.3 Vergleichende Betrachtung der Sechspulsschaltungen.- VI. Stromrichter mit beliebiger Pulszahl.- 16. Zwölf- und Vielpulsschaltungen.- 16.1 Zwölfpulsstromrichter.- a) Schaltungen.- b) Betriebskennlinien.- 16.2 Vielpulsstromrichter.- a) Stromrichteranlagen mit Sechspulsgruppen.- b) Stromrichteranlagen mit Zwölfpulsgruppen.- c) Schwenktransformatoren.- 17. Der p-Puls-Stromrichter.- 17.1 Gleichstromseitige Betrachtung.- a) Die Leerlaufspannung.- b) Die einfache Kommutierung.- c) Der Symmetriesatz von E. Gerecke.- d) Die Transformatorströme.- 17.2 Wechselstromseitige Betrachtung.- a) Der Effektivwert des Netzstromes.- b) Die Kommutierungsreaktanz.- c) Gleichspannungsabfall und Nennkurzschlußspannung.- d) Der Kurzschluß.- 18. Stromrichter für motorische Antriebe.- 18.1 Stromrichter mit endlicher Glättungsdrossel.- a) Die Lückgrenze.- b) Die Betriebskennlinien.- 18.2 Die Umkehrstromrichter.- a) Die Einstromrichterschaltung.- b) Die Zweistromrichterschaltungen.- c) Der Kreisstrom.- VII. Die wechselstromseitigen Verhältnisse von Stromrichtern.- 19. Die Kenngrößen der mehrwelligen Wechselstromkreise.- 19.1 Einphasiger Stromkreis.- a) Einwelliger Strom.- b) Mehrwellige Ströme.- 19.2 Dreiphasiger Stromkreis.- a) Einwelliger Strom.- b) Mehrwelliger Strom.- 19.3 Die Netzströme von Stromrichtern.- 20. Der Stromrichter am idealen Wechselstromnetz.- 20.1 Die Grundschwingung des Ventilstromes.- a) Der Zweipulsstromrichter.- b) Mehrpulsstromrichter.- 20.2 Die Grundschwingung des Netzstromes.- a) Zweipulsstromrichter.- b) Mehrpulsstromrichter.- 20.3 Der Effektivwert des Ventilstromes.- 20.4 Der Effektivwert des Netzstromes.- 20.5 Der Leistungsfaktor.- a) Verschiebungsfaktor.- b) Verzerrungsfaktor.- c) Beeinflussung des Verschiebungsfaktors durch den Magnetisierungsstrom.- 20.6 Die Blindleistung.- 21. Der Stromrichter am realen Wechselstromnetz.- 21.1 Das Ersatzschaltbild.- 21.2 Der Spannungsabfall im Wechselstromnetz.- 21.3 Der netzbeeinflußte Gleichspannungsabfall.- 21.4 Der Leistungsfaktor.- 21.5 Die Verzerrung der Netzspannung.- VIII. Oberwellen der Gleichspannung und des Wechselstromes.- 22. Die Gleichspannungsoberwellen.- 22.1 Ungesteuerter Betrieb und Leerlauf.- 22.2 Die Oberwellen des Zweipulsstromrichters.- 22.3 Die Oberwellen der Mehrpulsstromrichter.- 23. Die Wechselstromoberwellen.- 23.1 Ungesteuerter Betrieb und Leerlauf.- 23.2 Die Oberwellen des Zweipulsstromrichters.- 23.3 Die Oberwellen der Mehrpulsstromrichter.- 23.4 Die Oberwellen bei Ohmscher Last.- 24. Die Siebmittel.- 24.1 Die Siebmittel des Gleichstromkreises.- 24.2 Die Siebmittel des Wechselstromkreises.- 24.3 Die Beeinflussung von Fernmeldeanlagen.- IX. Der transiente Stromrichterbetrieb.- 25. Das transiente Verhalten der Stromrichter.- 25.1 Steuersätze für Gasentladungsventile.- a) Steuersätze mit sinusförmiger Steuerspannung.- b) Steuersätze mit Impulssteuerspannungen.- 25.2 Die Übergangsfunktionen.- a) Die Übergangsfunktion des Stromrichters.- b) Die Übergangsfunktionen der Steuersätze.- c) Die Übergangsfunktion des Stromrichters mit Steuersatz.- 25.3 Der Leistungskreis bei transientem Betrieb.- a) Das Ersatzschaltbild des Stromrichters.- b) Die Saugdrosseldimensionierung.- 26. Der Stromrichter in der Steuerungs- und Regeltechnik.- 26.1 Der Stromrichter in der Steuerungstechnik.- a) Der Stromrichter als Steuerungsorgan.- b) Die Steuerkennlinien von gittergesteuerten Stromrichtern.- c) Der kompoundierte Stromrichter.- 26.2 Der Stromrichter als Verstärker.- a) Der Stromrichter als Leistungsverstärker.- b) Der Stromrichter als Signalverstärker.- 26.3 Der Stromrichter in der Regelungstechnik.- a) Die Beschreibung der Regler.- b) Die Beschreibung der Regelstrecken.- c) Der Regelkreis und die Beurteilung seiner Stabilität.- 27. Der Stromrichter bei Kurzschluß und Rückzündung.- 27.1 Der Stoßkurzschlußstrom.- a) Der Stoßkurzschlußstrom des Zweipulsstromrichters (bei ? = 0).- b) Der Stoßkurzschlußstrom des Dreipulsstromrichters (bei ? = 0).- c) Der Stoßkurzschlußstrom der sechsphasigen Mittelpunktschaltung (bei ? = 0).- d) Zweimal-Dreiphasensehaltung (bei ? = 0).- 27.2 Der Rückzündstrom.- 27.3 Der Stromrichter als Schalter.- X. Ergänzungen und Schlußbemerkung.- 28. Gleichrichter mit Stromtransformatoren.- a) Einphasige Brückenschaltung.- b) Dreiphasige Brückenschaltung.- 29. Schlußbemerkung.- Anhang: Zwischenrechnungen.- Normen.