Schaltung zur Speisung zweier oder mehrerer parallel arbeitender Anoden eines oder mehrerer Gleichrichter oder äquivalenter Einrichtungen von besonderen Sekundär wicklungen eines gemeinschaftlichen Transformators. Es sind Schaltungen zur Speisung zweier .oder mehrerer parallel arbeitender Anoden eines oder mehrerer Gleichrichter oder äqui valenter Einrichtungen bekannt,
bei welchen jede Anode von einer besonderen Sekundär wicklung eines gemeinschaftlichen Transfor mators gespeist wird und wobei die @Selmn- därwicklungen in Richtung der Schenkeluze nebeneinanderliegend in ihrer Gesamtheit über die ganze Primärwicklung derart ver teilt saugeordnet sind, dass in jedem Moment eine vollkommene Kompensation der pri mären Amperewindungen stattfindet.
Da in nerhalb jeder Periode des Wechselstromes der Strom jeder Phase in der Primärwicklung einmal die Richtung wechselt, müssen der Primärwicklung jedes Transformatorschen- kels zwei iGruppen von besonderen Sekun- därwicklungen gegenüberliegen, und zwar führt die eine Gruppe den Anodenstrom ,der einen Richtung, die andere Gruppe,den Ano denstrom der entgegengesetzten Richtung. Damit nun in jedem Moment eine vollkom mene Kompensation der primären Ampere windungen ,stattfindet, sind ,
die besonderen Sekundärwicklungen jeder Gruppe nebenein- a.nderliegend in ihrer Gesamtheit über die auf die Schenkel gleichmässig verteilt ange ordnete Primärwicklung verteilt. Diese be kannte Anordnung und .Schaltung der Se kundärwicklungen ,dient @dazu, den Strom einer .Sekundärph.asedes Transformators auf ,die parallel arbeitenden Anoden .gleichmässig zu verteilen.
Die Verteilung des Stromes auf die Anoden wird im wesentlichen aus den induktiven Verhältnissen der Wicklun gen bestimmt, und zwar erstens aus den in duktiven Spannungsabfällen in den Anoden stromkreisen und zweitens aus der induk tiven Kopplung der besonderen Sekundär wicklungen mit der Primärwicklung. Sieht man zunächst von der induktiven Kopplung ab, so ist leicht einzusehen, dass eine gleich artige Ausführung und Lage der Sekundär- wicklungen ,
gleichen induktiven Spannungs abfall bedingt und damit eine gleiche.Strom- verteilung herbeiführt. Also schon Idas ge schilderte N ebenein.anderliegen der @Sekun- därwicklungen auf dem gemeinsamen Sehen kel bedingt eine Vergleichmässigung der Stromverteilung.
Falls nun aber allen auf dem Schenkel des Transformators angeord- neten Sekundärwicklungen eine gemeinsame über die ganze Schenkellänge verteilte Pri märwicklung ,gegenüberliegt, dann besteht nicht nur eine direkte Stromabhängigkeit zwischen jeder Sekundärwicklung und der Primärwicklung, sondern (auch indirekt zwi schen den Sekundärwicklungen unter sich, indem der Primärstrom in .allen @Sekundär- wicklungen einen Strom solcher -Grösse her vorruft,
dass sich die primären und sekun dären Amperewindun,gen das Gleichgewicht halten.
.Sei die Windungszahl jedes Primärwick- lungsteils =w" die Zahl der gleichzeitig stromführenden Windungen der verschie denen Sekundärwicklungen (w'2, w"2, w"'2...) gleich b'2, b"2, b"'2, dann gilt, wenn i,, der Primärstrom, i,',
i2"' die verschiedenen Sekundärströme sind (unter Vernachlässi gung des Magnetisierungsstromes des Trans formators), die Beziehung <I>im</I> ZvI = i2 f, b2 <I>=</I> i2.., b2.. = i2..., <B>b2</B> "p, ist b2 = b2"== .,dann muss !auf Grund dieser Beziehung auch i2 = i2" = i2"", . . . sein.
So vorteilhaft diese induktive Beziehung der Sekundärwicklungen zur ge meinsamen Primärwicklung bezüglich der gleichmässigen Stromverteilung auf,die Ano den ist, so ,haftet ihr doch bei Transforma: turen ausserordentlich grosser Leistung und besonders solchen ausserordentlich hoher Stromstärken ein Nachteil .an, indem bei Kurzschluss einer einzelnen ,Sekundärwick lung derart grosse :
magnetische Druckkräfte auf .die stromdurchflossenen Windungen der Primärwicklung in- Richtung der Schenkel- are ausgeübt werden, dass .die Konstruktions festigkeit :des Transformators nicht mehr ausreicht, um .diesen unter Umständen nach hunderten von Tonnen zählenden Kräften standzuhalten. Zur näheren Erläuterung diene die bekannte Wicklungsanordnung nach Fig. 1.
In Fig. 1 bedeutet p die gesamte Pri märwicklung eines Transformatorschenkels, welche aus den in Reihe geschalteten Teilen zvl <I>",</I> w"-,", <B>...</B> besteht.
=<B>Wirt</B> -f- y p wil -f- Ist w' <I>=</I> wi' <I>=</I> w,"' <I>. . . =</I> w1, dann kann man ,auch schreiben<I>p =</I> n <I>w,,</I> wo 7a die Anzahl der besonderen .Sekundärwicklungen bedeutet. s stellt .die gesamte ;
Sekundär wicklung dar, welche aus den parallel ge schalteten Sekundärwicklungen w2', w211,1 w,"'... gebildet wird. Jede @Sekundärwick- lung besteht aus zwei Teilen b' c', b" c", welche so auf die Schenkellänge verteilt sind, dass für die eine Richtung der Sekundärströme :die Gruppe der Wicklungen c'. c", c"' . . ., für die :
andere Richtung die Gruppe der Wicklungen b', b", b"'... die Amperewindungender Primärwicklung kom pensieren. g bedeutet den Gleichiichter, n1 das Primärnetz, n.. das Gleichstromnetz, q eine Belastung, l den Lichtbogen des Gleich richters, o .den ,allen Wicklungen gemein samen Null (Stern-)punkt. a,, a2, cc3, a4... sind die Anoden,
7c die Kathode des Gleich- rzchters. Die Anoden<I>a,,</I> a3, ar, <I>. ..</I> führen Strom dergleichen Sekundärphase und wer den von der Wicklungsgruppe <I>b', b",</I> b"'... gespeist. Desgleichen führen auch die Ano .den a2, a4, aE Strom der gleichen Sekundär phase, welche aber gegen idie erstgenannte um<B>180'</B> verschoben ist. Diese Anoden wer den von der Wicklungsgruppe c', c', c"' ge speist.
Es sei nun angenommen, die Anode as habe eine Rückzündung, so dass sich die Wicklung b" in Kurzschluss befindet. Der Verlauf des Kurzschlussstromes ist durch stark ausgezogene Linien angedeutet. Dieser sekundäre Kurzschlussstrom ib2 verursacht, ,dass :auch in der Primärwicklung ein Kurz schlussstrom ig fliesst, derart, ;dass il,i # n zvi = i1,2 # b" ist.
Im gezeichneten Falle ist n = 4, demnach sind .die in dem ,der Sekundärwicklung b" Gegenüberliegenden Wicklungsteil w, auf tretenden Amperewindungen ibi <I>.</I> w;' ;gleich 1/4 der totalen .Sekundäramperewindungen ik2 . b".
Die Differenz der Amperewindun- gen dieser beiden unmittelbar gegenüberlie genden Wicklungen ist gleich 3/4<B>42</B> . b", ihre Richtung wird durch die Richtung voii ik2 bestimmt.
Da nun aber der Strom iki aiieh die Primärwicklungsteile <I>w,',</I> wi", w,""' durchfliesst und diese Amperewindungen denen von b" entgegengerichtet sind, so er folgt eine Abstossung der Wicklungen w111 <I>w w</I>durch die Ströme der Wicklung b" derart, dass diese Wicklungen mit grosser Kraft nach den Jochen hingedrängt werden.
Diesen Naschteil der Anordnung zu ver meiden, ist die Aufgabe vorliegender Erfin dung. Man kann dies erreichen unter Bei- belal.tung -der die gleichmässige .Stromvertei lung herbeiführenden Anordnung,der Sekun- därwicklungen, wenn man erfindungsgemäss ,die Primärwicklung in eine,der .Zahl ,
der Se- kundärwicklungen gleiche Anzahl gleicher Wicklungsteile unterteilt und diese nebenein ander liegenden Teile unter sich parallel schaltet. Auf .diese Weise ist jede,Sekundär- wi--klunLr einem dieser Teile da,durch zuge ordnet, .dass sie ihm unmittelbar gegenüber liegt.
Wohl ist bei dieser .Schaltung .die gleiche Stromaufnahme,der parallel arbeiten den Anoden weniger durch !die Kopplung der Wicklungen, als durch :die annähernd gleichen ,Spannungsabfälle in den :Sekundär kreisen erreicht, aber im Falle des Kurz schlusses einer Sekundärwicklung treten keine axialen Druckkräfte auf, welche den Transformator auseinander treiben.
Falls nämlich jetzt, wie es Fig. 2 veranschaulicht (die Bezeichnungen sind,die gleichen wie in Fig. 1), die Wicklung b" Kurzschlussstrom führt,
.dann führt nur der Wicklungsteil wl" der Primärwicklung einen den Strom i"2 der Wicklung b" kompensierenden Kurzschluss- stronz iki. Im absoluten Betrag sind diese Kurzschlussströme in b" und wi' zwar gTö- sser:als vorher, ,aber die räumliche Anordnung der die Kurzschlussströme führenden Wick lungen verhindert, dass schiebende Krälte in Richtung der Schenkelaxe auftreten.
Diese Anordnung hat nun aber, wie bereits erwähnt, der bekannten Anordnung (Fix. 1) gegenüber den Nachteil, idass ,auf den Ein fluss der Kopplung zur Erzielung -gleicher Ströme in den parallel arbeitenden Anoden im wesentlichen verzichtet wird, so @dass hier lediglich die Erzielung eines annähernd glei chen Spannungsabfalles als Folge der beson deren Anordnung der Sekundärwicklungen Ursache einer nahezu gleichen @Stromauf- nahme der parallel arbeitenden Anoden ist.
Sollten dennoch geringe Verschiedenheiten der Streuung vorhanden sein, so lässt sich dies durch kleine zusätzliche Drosseln (d) in den Anodenstromkreisen ausgleichen, wie es in Fig. 2 angedeutet ist.
Eine vorteilhaftere Ausgestaltung der Wicklungsanordnung ergibt sich .aber bei einer Ausführungsform, wie sie die Fig. 3 und 4 zeigen. Hier sind die Enden der Pri- märwicklungsteLle untermischt ,angeordnet, so @dass jeder Sekundärwicklung der Haupt sache nach zwar nur :
der zugeordnete Pri- märwicklungsteil gegenüberliegt, dass aber .doch auch einige Windungen der nicht zu geordneten Primärwicklungsteile ider ,Sekun- därwicklung gegenüberliegen und mit ihr induktiv ,gekoppelt sind.
Hierdurch wird,die Gleichheit der Anodenströme wieder auf in- ,duktivem Wege erzwungen, ohne,dass erheb liche axiale .Schubkräfte auftreten;
denn !die Differenz ,der AmpArewindungen der unmit telbar gegenüberliegenden Primär- und Se kundärwicklungen ist sehr klein und ent spricht den durch die Untermischung weg- geruckten Amperewindungen der betreffen den Primärwicklungen. In Fig. 3 liegen diese abgespaltenen Wicklungsteile<I>e", f"</I> noch in der Nähe der zugehörigen Primär wicklung w;', in Fig. 4 dagegen entfernter.
Die axialen Schubkräfte sind schon in Fig. 3 sehr klein, in Fig. 4 .dagegen wegen,der gro ssen Entfernung von zu vernachlässigender Grösse. Will man beim Paraillelschalten und beim Untermischen der Wicklungsenden ver meiden, dass Wicklungsteile grosser Potential differenz unmittelbar nebeneinander liegen, dann kann man benachbarte Primärwick- lungsteile (w,', w,"...) in entgegengesetz tem Sinne wickeln,
so dass stets Enden glei chen Potentials aneinander stossen. Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Transforma- torschenkel können einem Ein- oder einem Mehrphasentransformator angehören. Im letzteren Falle stellen,die Wicklungsgruppen b und c zwei sekundäre Wicklungen eines Mehrph.asensystems :dar, deren Stromphasen um<B>180,</B> phasenverschoben sind. Die totale Anodenzahl des Gleichrichters müsste :dann der Gesamtzahl -der Sekundärphasen entspre- chend erhöht dargestellt werden.
Für die Wirkungsweise der Schaltung ist es gleichgültig, ob bei Dreiphasentransfar- mataren die Primärwicklungen in Stern oder in Dreieck geschaltet sind. Auch kann an Stelle der teilweisen Untermischung der pa rallel geschalteten Primärwicklungen eine teilweise Untermischung der Sekundärwick- lungen treten.