Lastkonfigurationen

Die Konfiguration von Lasten sowie die entsprechenden Erwägungen zu einer 1-phasigen Steuerung sollten sich klar aus den vorstehenden Erläuterungen ergeben. Für 3-phasige Anwendungen existieren jedoch einige außergewöhnliche Lastkonfigurationen, die spezieller, wichtiger Erwägungen bedürfen.

Zuschaltung 1-phasiger Lasten

Die Zuschaltung 1-phasiger Lasten erfolgt bei Phasenwinkel- und Nulldurchgangsteuerung gleich. Der Unterschied besteht lediglich in der Art, wie die Thyristoren gesteuert werden.

Zuschaltung 3-phasiger Lasten

Phasenwinkelsteuerung:

Die Phasenwinkelsteuerung von 3-phasigen Lasten erfordert insgesamt sechs Leistungsschaltvorrichtungen. Diese Vorrichtungen können in den Konfigurationen Hybrid (3 Thyristoren und 3 Dioden), 6 Thyristoren in Reihe oder 6 Thyristoren im Dreieck angeordnet werden.

Hybridsteuerung:

3-phasige Hybrid-Stromrichter nutzen im Zustand Leistungsausgang drei Thyristoren und drei Dioden. Diese Stromrichter sind hauptsächlich für ohmsche 3-Leiter-Stern- oder Dreiecklasten vorgesehen, die direkt an den Stromrichter angeschlossen sind (d. h., zwischen Last und Stromrichter ist kein Transformator geschaltet). 3-phasige Hybrid-Stromrichter sollten nicht in einer 4-Leiter-Schaltung verwendet werden. Der vierte, gemeinsame Rückleiter ließe eine unkontrollierte Leitung durch die Leistungsdioden zu, was zu einem Leistungsausgang von etwa 50 % führen würde, selbst wenn die Thyristoren abgeschaltet sind.

Der Vorteil von Hybrid-Stromrichtern besteht darin, dass die Kosten etwas geringer als für eine Steuerung aus sechs Thyristoren wären, da die Schaltung weniger komplex und Dioden kostengünstiger sind. Hybrid-Stromrichter sollten jedoch nicht für asymmetrische Lasten verwendet werden. Die Steuerung einer asymmetrischen Last mit Hilfe eines Hybrid-Stromrichters verursacht einen Gleichstromfluss, der den Versorgungstransformator sättigen kann.

Reihen-Thyristor-Stromrichter:

Der 6-Thyristoren-Stromrichter nutzt, wie der Name schon sagt, sechs Thyristoren zur Steuerung der Lastleistung. Diese Konfiguration ist ideal für Anwendungen mit induktiven, asymmetrischen ohmschen und transformator-gekoppelten Lasten.

Achtung: Wenn der Stromrichter einen Transformator treibt, müssen entweder Primär- oder Sekundärwicklung eine Dreieckkonfiguration aufweisen.

Innendreieck-Steuerung mit 6 Thyristoren:

Eine 3-phasige Innendreieck-Steuerung besteht im Grunde aus drei 1-Phasen-Stromrichtern, die mit demselben Steuer- oder Sollwert arbeiten. Normalerweise kann ein Stromrichter mit sechs Thyristoren für eine Innendreieck-Steuerung konfiguriert werden. Natürlich ist es ebenfalls möglich diese Konfiguration mit drei 1-Phasen-Stromrichtern über dasselbe Steuersignal zu erreichen. Da der Strom in jeder Phase weniger als 57,74 % des Leitungsstroms beträgt, können für die Innendreieck-Steuerung kleinere und preiswertere Stromrichter verwendet werden.

Achtung: Wenn eine Innendreieck-Steuerung an der Primärwicklung eines 3-phasigen Transformators verwendet wird, muss ein Stromrichter mit sechs Thyristoren genutzt werden und die Sekundärwicklung muss eine Dreieckkonfiguration aufweisen. (Drei 1-Phasen-Stromrichter können nicht in Innendreieckkonfiguration zum Betrieb eines 3-phasigen Transformators eingesetzt werden.)

Nulldurchgangsteuerung:

Steuerung von zwei Phasen:

Hierbei wird ein Paar gegeneinander geschalteter Thyristoren an zwei der Zuleitungen der Last genutzt. Sind alle Thyristoren abgeschaltet, kann kein Strom an die Last angelegt werden. Die Steuerung von zwei Phasen ist bei Stern- oder Dreiecklasten möglich, jedoch nicht bei 4-Leiter-Lasten. Die Hauptvorzüge eines Nulldurchgangsteuerverfahrens bestehen in den niedrigen Kosten und extrem geringen HF-Störungen.

Steuerung von drei Phasen:

Einige Anlagen erfordern die Steuerung aller drei Phasen einer Last und somit gegeneinander geschaltete Thyristoren an allen drei Zuleitungen. Der Kostenvorteil der Nulldurchgangsteuerung wird durch die Steuerung von drei Phasen aufgrund der zusätzlichen Kosten für Thyristoren und Kühlkörper reduziert; die Kosten entsprechen jedoch nicht ganz denen eines vergleichbaren Phasenwinkel-Stromrichters und der Vorteil geringer HF-Störungen bleibt erhalten.

Innendreieck:

Eine Nulldurchgangsteuerung mit Innendreieckkonfiguration ermöglicht die Reduzierung des Thyristor-Nennstroms und in einigen Fällen der Anlagenkosten.

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