Gleichrichteranlage mit Transformator und Regulierdrossel. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichrichteranlage mit Transformator und durch den Gleichstrom vormagnetisierte Regu lierdrossel, wobei im Leerlauf in der Regulier drossel maximale Permeabilität und ein ent sprechend grosser Spannungsabfall bestehen und im Transformator bei maximaler Sätti- gung ein so grosser Leerlaufstrom fliesst, dass gleichzeitig die Leerlauf- und die Vollastspan- nungen weniger als 8/-0 voneinander abwei chen.
Gleichrichteranlagen mit einem derartigen Verlauf der Spannung in Abhängigkeit des Belastungsstromes sind erwünscht für die Stromversorgung von Fernmeldeanlagen aller Art sowie überall dort, wo eine Gleichstrom quelle praktisch konstanter Spannung erfor derlich ist.
Die Fig. 1 zeigt beispielsweise eine erfin dungsgemässe Gleichriehteranlage. Die Schal tung ist im vorliegenden Beispiel einphasig angenommen. Je nach der Leistung und der gewünschten Welligkeit am Ausgang kann aber auch eine mehrphasige Gleichrichter schaltung angewendet werden.
Ein Gleichrichter Gl, der zweckmässiger weise als Trockengleichrichter ausgebildet ist, wird über einen Transformator Tr, zu dessen Primärwicklung eine zur Spannungsregulie rung dienende Drosselspule Dr in Serie liegt, aus einem Wechselstromnetz N", gespeist. Der vom Gleichrichter abgegebene Gleichstrom fliesst durch eine zweite Wicklung der Regu lierdrossel Dr zum Verbraucher V.
Die Wick- lungen für den Wechselstrom sind auf den bei den äussern Schenkeln der Drosselspule ange ordnet und so geschaltet, dass in der auf dem mittleren Schenkel angeordneten Gleichstrom wicklung keineWechselstromkomponente indu ziert werden kann. Je nach Verhältnissen kann parallel zum Gleichrichter und zum Verbrau cher noch eine Akkumulatorenbatterie B an geordnet sein. Zu diesem Fall wird die Span nung des Gleichrichters derart eingestellt, dass die Batterie auf der Erhaltungsspannung (2,1 bis 2,2 Volt pro Zelle) bleibt.
Die durch entsprechende Dimensionierun gen der Drosselspule Dr und des Transforma tors Tr auftretenden Spannungsverhältnisse seien beispielsweise an Hand der in Fig. 2 ge zeigten Kurven erläutert, wobei konstante Spannung des Wechselstromnetzes angenom rnen ist.
Bei Leerlauf (Gleichstrom = 0) muss die Drosselspule Dr eine maximale Permeabilität und einen grossen Spannungsabfall für den Wechselstrom aufweisen. Sobald durch die entsprechende Wicklung der Drosselspule ein Gleichstrom fliesst, sinkt die Permeabilität und der Spannungsabfall UDr wird kleiner, wie dies durch die Kurve UDr in Fig. 2 ange deutet ist. Die Primärspannung am Trans formator UT" wird demgemäss ansteigen, da diese um den Spannungsabfall in der Drossel spule kleiner als die Netzspannung UN ist.
Die auf die Primärseite des Transformators umgerechnete Sekundärspannung wird, unter Berücksichtigung der Verluste, ungefähr ge- mäss der Kurve UT" verlaufen. Entsprechend ähnlichen Verlauf zeigt die Kurve der ide ellen Gleichspannung<I>U =</I> id. Die vom Gleich richter abgegebene Gleichspannung U- ist um die Verlustspannungen <I>d</I> UVG, kleiner als die ideelle Gleichspannung und zeigt den durch die Kurve _I__ angedeuteten Verlauf.
Es kann also bei passender Dimensionierung der Wick- lungen und der magnetischen Verhältnisse so wohl der Drosselspule Dr als auch des Trans formators Tr erreicht werden, dass mit stei gender Gleiehstrombelastung des Gleichrich ters der Spannungsabfall in der Drosselspule kleiner wird, so dass die Primär- und Sekun därspannungen des Transformators ansteigen und die vom Gleichrichter dem Verbraucher abgegebene Gleichspannung praktisch in einem weiten Belastungsbereich konstant bleibt.
Die Erfahrung zeigt, dass bei Verwendung von ge wöhnlichem Transformatorenblech solche Ver hältnisse erreicht werden, wenn in der Drossel- spiale Dr bei maximalem ,u eine Induktion von 4000-6000 Gauss eingehalten wird und ferner im Transformator die maximale Sättigung mindestens eingehalten ist und die Induktion grösser als 14 000 bis 16 000 Gauss ist.
Die Be grenzung der Sättigung auf 14 000 bis 16 000 Gauss ist nötig, damit der Magnetisierungs- strom, der durch die Drosselspule Dr fliesst, nicht zu hoch wird.
Es ist natürlich auch möglich, an Stelle von gewöhnlichem Transformatorenblech be sondere legierte oder besonders behandelte Bleche zu verwenden. In diesem Falle müssen die oben angegebenen Vierte den charakteristi schen Kurven dieser Bleche angepasst werden.
Bei richtiger Dimensionierung der Regu lierdrossel und des Transformators kann fer ner auch erreicht werden, dass die Sekundär spannung des Transformators Tr und damit die Gleichspannung des Gleichrichters prak tisch unabhängig von Schwankungen der Netz spannung ist.
Die Anordnung wirkt mit dem Transformator Tr als Querdrossel mit hoher Sättigung und der Drossel Dr als vorgeschal tete Induktivität mit niedriger Sättigung wie ein magnetischer Stabilisator. Schwankt die Netzspannung um einen bestimmten Betrag, so wirkt sich diese Spannungsschwankung zur Hauptsache auf die Spannung an der Drossel spule aus, während die Spannung am Trans formator und zufolge des festen übersetzungs- verhältnisses auch am Gleichrichter praktisch konstant bleibt.
Rectifier system with transformer and regulating reactor. The present invention relates to a rectifier system with a transformer and regulating throttle pre-magnetized by the direct current, with maximum permeability and a correspondingly large voltage drop in the regulating throttle during idling and an idle current flowing in the transformer at maximum saturation so that no-load current flows at the same time - and the full load voltages differ less than 8 / -0 from one another.
Rectifier systems with such a profile of the voltage as a function of the load current are desired for the power supply of telecommunications systems of all types and wherever a direct current source of practically constant voltage is required.
Fig. 1 shows, for example, an alignment system according to the invention. The circuit is assumed to be single-phase in the present example. Depending on the power and the desired ripple at the output, a multi-phase rectifier circuit can also be used.
A rectifier Gl, which is expediently designed as a dry rectifier, is fed via a transformer Tr, to whose primary winding a choke coil Dr serving for voltage regulation is connected in series, from an alternating current network N ". The direct current output by the rectifier flows through a second winding the regulating throttle Dr to consumer V.
The windings for the alternating current are arranged on the outer legs of the choke coil and connected in such a way that no alternating current components can be induced in the direct current winding located on the middle leg. Depending on the circumstances, an accumulator battery B can be arranged in parallel with the rectifier and the consumer. In this case, the voltage of the rectifier is set in such a way that the battery remains at the maintenance voltage (2.1 to 2.2 volts per cell).
The voltage ratios occurring due to the corresponding dimensions of the choke coil Dr and the transformer Tr are explained, for example, on the basis of the curves shown in FIG. 2, where constant voltage of the alternating current network is assumed.
With no-load operation (direct current = 0), the choke coil Dr must have a maximum permeability and a large voltage drop for the alternating current. As soon as a direct current flows through the corresponding winding of the choke coil, the permeability drops and the voltage drop UDr becomes smaller, as indicated by the curve UDr in FIG. The primary voltage at the transformer UT "will increase accordingly, since it is smaller than the mains voltage UN by the voltage drop in the choke coil.
The secondary voltage converted to the primary side of the transformer, taking into account the losses, will roughly follow the curve UT ". The curve of the ideal DC voltage <I> U = </I> id shows a correspondingly similar curve. That from the rectifier The output DC voltage U- is less than the ideal DC voltage by the loss voltages <I> d </I> UVG and shows the course indicated by the curve _I__.
With the appropriate dimensioning of the windings and the magnetic conditions of both the choke coil Dr and the transformer Tr, the voltage drop in the choke coil becomes smaller as the DC load on the rectifier increases, so that the primary and Secondary voltages of the transformer increase and the DC voltage delivered by the rectifier to the consumer remains practically constant over a wide load range.
Experience shows that when using ordinary transformer sheet, such proportions can be achieved if an induction of 4000-6000 Gauss is maintained in the throttle shaft Dr at a maximum u and, furthermore, the maximum saturation is at least maintained in the transformer and the induction is greater than 14,000 to 16,000 Gauss.
The limitation of the saturation to 14,000 to 16,000 Gauss is necessary so that the magnetizing current flowing through the choke coil Dr does not become too high.
It is of course also possible to use special alloyed or specially treated sheets instead of the usual transformer sheet. In this case, the fourth given above must be adapted to the characteristic curves of these sheets.
With the correct dimensioning of the regulating throttle and the transformer, it can also be achieved that the secondary voltage of the transformer Tr and thus the DC voltage of the rectifier is practically independent of fluctuations in the mains voltage.
The arrangement works with the transformer Tr as a transverse choke with high saturation and the choke Dr as an upstream inductance with low saturation like a magnetic stabilizer. If the mains voltage fluctuates by a certain amount, this voltage fluctuation mainly affects the voltage at the choke coil, while the voltage at the transformer and, due to the fixed transmission ratio, also at the rectifier remains practically constant.