Umformer mit periodisch betätigten Schaltkontakten. Bislang war es üblich, für Umformer mit periodisch betätigten Schaltkontakten, die duireh Siehaltdiross,eln -vom Schaltfeuer ent lastet sind, die Brückenschaltung anzuwen den.
Die Vorteile Bier Brückenschaltung sind unter anderem: Hohe Ausnutzung des Um.- spa-nners; im VerhüRnis zugerzielten Gleich spannung kllaine Sperrspannung an den Kontakten sowie einfaüheT Aufbau der Um spanner als @norm-alie Drehphasenumspanner.
Diesen Vorteilen stehen jedoch bei kleinen Spannungen und <B>grossen</B> Strömen gewisse Na@ehteile gegenüber. @So wird z. B. bei der BrückenschaTtung der Gleichstrom auf dem Hin.- und Rückweg je einmal über,die Kon takte geführt. Dies hat einen verhältnismässig grossen Aufwand für Kontakte und Miei- tun,
b schienen zur Folge. Ausserdem ist die Herstellung von Umspannern für sehr grossle S'itroimstärken bei kleinen Spannungen kost- spieJli,g.Dazu kommt, d@ass bei der wirts@chaft- lichsten Ausführung der Brückenscheltung mit drei Schaltdrosseln, besonders bei grossen Strömen und kleinen Spannungen,
die Reck tanz des Kurzschlussikreiees sich so unigünstig auswirkt, .dass entwe-dbr auf volle Aussteue rung verzichtet odier sehr hochwertiges Ma terial für die Sohaltdroi--o61 benutzt werden muss.
Dis Erfindung sieht demgegenüber für Umformer mit periodisch betätigten Schalt- konrtakten, die durch Sch@altdroeseln vom Sohaltfeuer entlastet sind, vor, dass, min destens zwei n-phasige in Stern :
geschaltete Systemre über einen mit einander verbunden sind. Sie nimmt die be- kannten Nachteile dieser Schaltung gegen- über der B,rückeneelchgltung, nämlich schlech- tere Ausnutzung, komplizierterer Aufbau .des Unispanners in Kauf,
um die Vorteile ,dieser ISchalbung, insbesondere bei kleinen Spannungen, z. B. unter 200 V, und grossen Strömen, z.. B. über 500 A, auszunützen.
Die Anwendung @ dieser .Schaltung für Kontaktumformer (Kontaktstro.mrichter? ist infelge einiger Eigenarten nicht ohne wei- teres ge-getben. So nimmt bekanntlich bei<B>Ab-</B> senkung .der Belaettung unter den Mabnefisie- rungsstr:om des Saugtransformators die.
Stromfluss.da.uer der einzelnen Phasen von 120 auf 60" -ab. Bei Ventil'stromrichtern be deutet dies keine grundsätzliche Schwierig- kelt, -bei Kontaktumformern dagegen müsst e.
um Rückzündungen zu vermeiden, die Kon taktzeit entsprechend vermindert werden, was auf grosse konstruktive Schwierigkeiten stösst.. Zur Überwindung dieser Schwieri@g- kei:
t wird zweckmässig eine Grund@las-t von solcher Grösse vorgesehen, dass die Strom- flussze.it auch bei kleinster äusserer Belastung mindestens gleieh 120" bleibt.
Diese Grund last kann iii bekannter ZVeis!e bei genügender äusserer Last abschaltbar und schnell zu- schaItbar angeordnet werden. Mit Vorteil verwendet man für den Saugtransformator einen Aufbau .ä.hniliiich wie der der Schalt drossel selbst z.
B. unter Verwendung eines hochwerti:ben Ringbandkern.es,. Auf diese Weise lässt sich :der Magnetisie.rungsstrom und damit die erforderliche Grundlast ausser- ordentlich klein halten.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann man eine derarti-e Vor- erregung des Saugtrausforma.tors mit@'Ni'e ,ch- eelstrom @dreifacher Frequenz vorsehen, dass der Ma@gnetsierungsstrom auch bei fehlender Belastung von diesem Vorerre@gerkreis g;elie- fert wird. In diesem Fall ist ein Betrieb auch ohne nennenswerte Grundlast möglich.
Man kann aber auch in manchen Fällen den Saugtran,sform#a.tor mit Gleichstrom vor- erregen.
Die Zeichnung zeigt mehrere Ausfiili, rung.s;bei,spie@l!e der Erfindung.
In Fig. 1 liegt in jeder der Umspa:nner- phasen 1-6 eine Schaltdro@sel@ 7-1<B>2</B> vor jedem der Kontakte 13-18. Der Sa.ug- trans,formator 19 kann entweder im Um- spannersternpunkt oder im Sternpunkt der Kontakte (20) angeoirdnet sein.
In der Anordnung nach Fig. 1 führt ,jede der SchalIdrosseln nur in einer Richtung Strom, und zwar während eines Drittels einer Periode. Im Gegensatz hierzu kann man die Sehaltdrosseln auch wie in FLg. 2 anordnen, wo die Dress,
eln von je zwei um 180 gegen. einander versetzten Phasen mit; gemeinsamem Eisenkern ausgeführt send. Man erhält so drei Eisenkerne 21, 22, 23, welche je eine in der Mitte angezapfte Wicklung 24, 25 und 26 tragen.
Die Mitten dieser Wieklun-en sind zu e11Mrn Sternpunkt und damit; zu einem Gleiches rompol zusamm.engesehlo@ssen. Diese Schaltung hat den Vorteil, dass d,er Aufwand an lioehweri;ibem maglnetischetn Material, z. B.
Nickeleisen, für die Sclia.ltdroKsselkerne vermindert wird. Ausserdem bedeutet die Verminderung der Zahl der Drosseln von 6 auf 3 wirtschaftliche und! bauliche Vorteile.
Die Anor@dnun@- der Drosseln im Sternpunkt ermöglicht ferner in besonders einfacher Weise einen Einbau in den Olkessel des Hauptum@s.p@ann.ers. Wie bislang kann auch der Saugtranssfo,rmator irr den Umspanner kessel mit eingebaut werden, so dass nach aussen weder die 'Seh@alitdrosssel noch der Saug transformator in Erscheinung treten.
Fig. 3 ze@i:gt eine dritte Mäbliehkeit der Scba,ltdross(el,ariordnun!g. Hier sind je zwei um 180<B>'</B> versetzte Umspannerphasen über die Kontakte miteinander verbunden. An die V erbindungsleitun,gen. 27 und 28 und 29 ist je eine Schaltdrossel. 30, 31, 32 angeschlossen, welche zu einem Gleiahstrompol führen.
Im Sternpunkt des Umspanners liegt der Saug- transforma.tor 19.
Man kann für die Anordnungen nach dei Erfin@dun,g alle Hilfsuiittel zur Entlastung der Kontakte anwenden, welche für Kontakt- umformer mit Schaltdrosseln bekannt gewor- .den sind, wie beispielsweise Kondensatoren parallel zu den Kontakten, Vorerregun,
gen der Scha-ltdrosselu mit Gleich- oder Wech@sel- ,strom oder mit dem Laststrom, sowie Kurz- seh@liesser zum Schutze der Kontakte in Störutigfällen.
Die Ariorditiun-ä naeh Fig. 3 hat, den Nachteil, dass der Kurz.sühlussstrom im Wech- seIstrom-kreis nieht durch die Sch@altdrosse1'n begrenzt wird. Dies kann jedoch bei kleinen Leistungen einen Vorteil bedeuten,
da hier durch die Schaltdrosseln der Kurzs.chluss# stram so, stark begrenzt sein würde, da,ss :er die Schutzeinrichtungen nicht zum An sprechen bringt.
In bekannter Weise kann der Saug- transformator mit einem drei:sehenkliggen Eisenkern ausgeführt werden, welcher auf dem M.ittelischenkeldie Wicklung -trägt.
Man kann die Auss#ens,chenikel! mit dem Belastungs- Strom deirart voreirregen, dass der Saug- trans!fo:rmator seine Aufgabe, Ausgleichs: ströme zwischen den beiden Dreiphasen- syste:men zu vermeiden, nur teilweise er füllt Durch @diese Anordnung wird dIe:
r Augenblichswe.rt sdes jeweils kammutierenden Stro:m-es im Verhältnis zum Gleichstram- mittelwert heraägessetzt. Damit wird gleich zeitig der induktive Spannungsabfall, wel- cher pro@po:rtio@nal idem Augenblickswert des Laststramess zu Beginn der Kommutierung ist, vermindert, 6:
o ,diass ,sich eine B.elastungs- kenulinie mit geringem Spannun;gs:abfa.ll er b 'bt. Bei Ko:ntaktstromriehtern gewinnt man jedoch darüber hinaus noch weitere Vorteile, welche darin bestehen, dass bei konstant ge- ha:liten@er Kontaktzeit :
die Belastbarkeit bezw. Überlas:tbarkeit des Umfo:rmere erhöht wird, oder da, bei glü:ichem BeIasüarkeit die An forderungen an die Schärfe dee Sättigungs knies :der Schaltdrosseln gemildert werden können.
Die in Fig. 1 aargesstellte Sahal@tun;g er möglicht es, infolge der sich über .angenähert 240 erstreckenden stromlosen Zeiten, :die :Schaltdros@slii, das heisst ihre Stufenlänge, grösser auszulegen als es bei dier,dreip:hasigen Brückenschaltung, bei der die s@tromloise Zeit jeder kleiner als 60 isst, all:
ge- mein üblieh isst. Diese grossen Schaltdrosseln haben :den Vorteil, dass sie die Sicherheit des, Betriebes erhöhen, bei gleichzeitiger Verrin- gerun@g des Kurzschlusssstromes. Ausserdem bieten sie die Mäglichkelt, bei festen Kon taktzeiten. die Spannungsregelung mit Hilfe :
der Vorerr bgung der Schaltdrosseln durch zuführen, wobei zur Beeinflussung der Kenn linien und zur bleichzeitigen Entlastung der Kontakte beim Einschaltur eine Varerrebo-ung mit Gleichstrom, Wechselstrom verzerrter Kurvenfarm und mit dem Belastun:gsstro:m vo,rbesehen sein kann.
Die verhältniasmässi,g lange stromfreie Pause ermöglicht es auch, weniger hoch wertiges Material, das heisst Material mit nicht vollkommen scharfem Sättigungsknick für die Sch@aUdrasselkerne zu benutzen, z. B. Siliziume:isen.
Legt man während -der stromlosen Zeit ,die S,chaltdsrosseln praktisch dauernd an eine fest vorgegebene Spannung, :so kann man einen von der Bedaetung uniabhängn;gen induk tiven 'Sl)anuungs:abfa.ll erzielen. Dies erreicht man z.
B. bei :der Schahtung nach F'ig. 3 :da durch, d@ass man bei genügend grossen Schalt- :dro,sseln :die Kontaktzeiten so .gross wählt, dass :dio Drosseln nach dem Öffnen eines Kon- taktes,dirrchSchliessen dess zugehörigen Kon- t.aktes :
des zweiten DreiThasensystams so,- gleich wieder an die Umspannerspannung ge- legt werden,.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, :dien Saugtransformator aue zwei getrennten Eisenkernen, z. B. Ringkernen, mit teilweise gemeinsamer Wicklung aufzubauen, da man -dann ho,chwertiige Eissenkennlinien erreichen kann.
Die Erfindung ist nicht auf :das Zusam- menarbeiten von zwei n-phasigen Systemen, die zusammen ein zwei n-phasiges System bilden, beschränkt. Es können auch mehr als zwei n-pha:s:ige :Systeme zusammenarbeiten, beispielsweiss :
dreizweiphasige Systeme, tdie zusammen ein sechsphasiges System bilden, oder vier ,dreiphasige Systeme, die zusammen ein zwöilr±phasi:ge:s System bilden. Das Zu- siammenarbeiiten wird dabei durch =mehrere einphasige Saugtransformatoren oder einen - mehrphasigen, in Stern oder Zickzack ge- sth@alteten Slaugtranssformator sichergesteIlt.
Converter with periodically actuated switching contacts. So far it has been customary to use the bridge circuit for converters with periodically actuated switching contacts that duireh Siehaltdiross, eln -from the switching beacon ent.
The advantages of the beer bridge circuit include: high utilization of the converter; The ratio of direct voltage to low reverse voltage at the contacts as well as simple construction of the transformer as a standard rotary phase transformer.
In the case of small voltages and <B> large </B> currents, however, these advantages are offset by certain minor components. @So z. B. in the bridge circuit, the direct current on the way there and back once over, the contacts led. This entails a relatively large amount of effort in terms of contacts and cohabitation,
b seemed to result. In addition, the production of transformers for very large S'itroim strengths at low voltages is costly, g. In addition, in the most economical version of the bridge circuit with three switching reactors, especially for large currents and low voltages,
the stretching of the short circuit has such an unfavorable effect that either full control is dispensed with or very high-quality material has to be used for the Sohaltdroi - o61.
The invention, on the other hand, provides for converters with periodically operated switching contacts that are relieved of the momentary fire by switching throttles that at least two n-phase in star:
switched systems are connected to one another via a. It accepts the known disadvantages of this circuit compared to the B, back correction, namely poorer utilization, more complicated structure of the uni-tensioner,
to the advantages of this I-formwork, especially with small tensions, e.g. B. below 200 V, and large currents, e.g. over 500 A, to be used.
The application @ of this .circuit for contact converters (contact current converter? Is due to some peculiarities not without further ado. As is well known, with <B> lowering </B> the load below the deficiency current of the suction transformer the.
Stromfluss.da.uer of the individual phases from 120 to 60 "-ab. With valve converters this does not mean a fundamental problem, with contact converters, however, e.
in order to avoid re-ignition, the contact time is reduced accordingly, which encounters great constructional difficulties. To overcome this difficulty:
A base @ load of such a size is expediently provided that the current flow rate remains at least 120 "even with the smallest external load.
This basic load can be switched off and quickly switched on in a known way if the external load is sufficient. It is advantageous to use a structure for the suction transformer .ä.hniliiich as that of the switching throttle itself z.
B. using a high-quality: ben toroidal core.es ,. In this way: The magnetizing current and thus the required base load can be kept extremely small.
According to a further embodiment of the invention, one can provide such a pre-excitation of the Saugtrausforma.tors with @ 'Ni'e, chelstrom @ three times the frequency that the magnetization current from this pre-excitation circuit g; is delivered. In this case, operation is also possible without a significant base load.
In some cases, however, the suction port can also be pre-excited with direct current.
The drawing shows several embodiments of the invention.
In Fig. 1, in each of the Umspa: nner- phases 1-6, a switching throttle @ 7-1 <B> 2 </B> in front of each of the contacts 13-18. The suction transformer 19 can be arranged either in the transformer star point or in the star point of the contacts (20).
In the arrangement according to FIG. 1, each of the switching chokes conducts current only in one direction, namely during a third of a period. In contrast to this, you can also use the holding throttles as in FLg. 2 arrange where the dress,
eln of two by 180 against. staggered phases with; common iron core send. This gives three iron cores 21, 22, 23, each of which has a winding 24, 25 and 26 that is tapped in the middle.
The centers of these Wieklun-en are to a star point and thus; to a match rompol Zusamm.engesehlo@ssen. This circuit has the advantage that it requires expenditure in terms of magnetic material, e.g. B.
Nickel iron, for which Sclia.ltdroKsselkerne is diminished. In addition, reducing the number of chokes from 6 to 3 means economical and! structural advantages.
The Anor @ dnun @ - the throttles in the star point also enables installation in the oil boiler of the Hauptum @ s.p @ ann.ers in a particularly simple manner. As before, the suction transformer can also be installed in the transformer boiler, so that neither the visual choke nor the suction transformer appear on the outside.
Fig. 3 shows a third measure of the scba, ltdross (el, ariordnun! G. Here, two transformer phases offset by 180 <B> '</B> are connected to one another via the contacts. To the connecting lines 27 and 28 and 29 each have a switching throttle 30, 31, 32 connected, which lead to a Gleiahstromol.
The suction transformer gate 19 is located in the star point of the transformer.
For the arrangements according to the invention, all aids to relieve the contacts can be used which have become known for contact converters with switching reactors, such as capacitors parallel to the contacts, pre-excitation,
The switching choke with direct or alternating current, or with the load current, as well as short-term relays to protect the contacts in the event of a fault.
The arrangement similar to Fig. 3 has the disadvantage that the short-circuit current in the alternating current circuit is not limited by the switching throttles. However, this can be an advantage for small services,
because the short circuit # stram would be so, strongly limited here by the switching reactors that, ss: it does not cause the protective devices to respond.
In a known manner, the suction transformer can be designed with a three-sided iron core, which carries the winding on the middle leg.
You can see the outside, chenikel! with the load current deirart to pre-excite the suction transformer so that it only partially fulfills its task of avoiding equalizing currents between the two three-phase systems. This arrangement makes the:
The current value of the respective combating current is set in relation to the mean direct current value. This also reduces the inductive voltage drop, which is pro @ po: rtio @ nal id the instantaneous value of the load current measurement at the start of commutation, 6:
o, diass, a load kenine with low tension; gs: abfa.ll er b 'bt. In the case of contact current runners, however, there are further advantages to be gained, which consist in the fact that with constant contact time:
the resilience respectively. Overload capacity of the Umfo: rmere is increased, or because, if it is happy, the demands on the sharpness of the saturation knee: the switching throttles can be reduced.
The Sahal @ do; g shown in Fig. 1 makes it possible, due to the currentless times extending over approximately 240: the: Schaltdros @ slii, that is, their step length, to be larger than it is with the three: hash bridge circuit, where the s @ tromloise time everyone eats less than 60, all:
usually eats. These large switching reactors have the advantage that they increase the safety of the operation while at the same time reducing the short-circuit current. They also offer the convenience of having fixed contact times. the voltage regulation with the help of:
the pre-control of the switching chokes, whereby to influence the characteristic curves and to reduce the load on the contacts at the same time when switching on, a varerrebo-ung with direct current, alternating current distorted curve farm and with the load: gsstro: m may be foreseen.
The relatively long current-free pause also makes it possible to use less high-quality material, i.e. material with a not completely sharp saturation kink, for the shell cores, e.g. B. Silicones: ices.
If the switching chokes are practically permanently connected to a fixed voltage during the no-current period, you can achieve an inductive response that is independent of the condition. This can be achieved e.g.
B. in: the Schahtung according to Fig. 3: This ensures that with sufficiently large switching: the contact times are selected so large that: the throttles after opening a contact, directly closing the associated contact:
of the second three-phase system so - are immediately connected to the transformer voltage again.
In some cases it is advantageous: the suction transformer has two separate iron cores, e.g. B. to build toroidal cores, sometimes with a common winding, since you can then achieve ho, chwertiige iron characteristics.
The invention is not limited to: the cooperation of two n-phase systems which together form a two n-phase system. More than two n-pha: s: ige: systems can work together, for example:
three-two-phase systems, which together form a six-phase system, or four, three-phase systems, which together form a twelve ± phasi: ge: s system. The cooperation is ensured by = several single-phase suction transformers or one - multiphase, star or zigzag-shaped suction transformer.