Verfahren zur Verminderung der Rückzündungsgefahr bei über Transformatoren wicklungen in Reihe geschalteten Gleichrichtern. Es ist bekannt, Gleichrichter, welche von besonderen Sekundärwicklungen einer oder mehrerer Transformatoren gespeist werden, derart hintereinander zu schalten, dass sich die erzeugte Gleichstromspannung aus den Gleichstromspannungen der einzelnen Gleich richter zusammensetzt.
Diese Reihenschaltung erfolgt in der Weise, dass die Kathode des von der ersten Sekundärwicklung gespeisten Gleichrichters mit dem Neutralpunkt der zweiten Sekundärwicklung die Kathode des von der zweiten Sekundärwicklung gespeisten Gleichrichters mit dem Neutralpunkt der dritten Sekundärwicklung usw. verbunden ist, so dass schliesslich die Kathode des letz ten Gleichrichters mit dem +Leiter des Gleichstromnetzes und der Neutralpunkt der ersten Sekundärwicklung mit dem -Leiter des Gleichstromnetzes verbunden ist. Die Sekundärwicklungen können auf dem gleichen Transformator liegen und eine gemeinsame Primärwicklung besitzen.
Die Aufteilung der gesammten Spannung auf die einzelnen Gleich richter hat den grossen Vorteil, dass die Ge- ahr der Rückzündung sehr verkleinert wird, da sie mit zunehmender Belastung und zu nehmender Spannung des Gleichrichters wächst. Bezeichnet E diejenige Spannung, bei der nach dem Stand der Technik sich ein Gleichrichter ohne Gefahr des Eintritts von Rückzündungen noch bauen- lässt, so wird durch die Reihenschaltung es ermöglicht, diese Spannung (für die Reihe) auf das oz-fache von E zu erhöhen, wenn in die Zahl der in Reihe' geschalteten gleichen Gleicbrichter be deutet.
Die Gefahr der Rückzündungen lässt sich aber noch weiter herabsetzen, wenn die Schaltung nach dem Verfahren der Erfindung erfolgt, nach welchem gleichzeitig mit der Reihenschaltung der Gleichrichter eine be sondere magnetische Verkettung der in Reihe liegenden Anodenstromkreise hergestellt wird.' Bei der gleichen Sicherheit aber gestattet dieses Verfahren eine Heraufsetzung der an der Reihe liegenden Spannung.
Das Verfahren sei anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert.
Fig. 1 gibt ein bekanntes Schaltungsbild wieder. Es bedeutet Si die eine, -r$'2 die zweite Sekundärwicklung eines Dreiphasen motors, dessen Primärwicklung nichtgezeich net ist.
1, 2, 3 sind die Wicklungsphasen der Wicklung Si, 1', 2', 3' sind die Wicklungsphasen der Wicklung & .; 0i der Neutralpunkt von Si; 02 der Neutralpunkt von 82;
Gi und G2 sind zwei Gleichrichter reit den Anoden A1, Az, A3 bezw. A'i, A'2, A's und den Kathoden Ij#i bezw. It:2; 1Vy ist das Gleichstromnetz.
Der Gleichstrom des Netzes Ng tritt im Punkt 01 in die Sekundärwicklung Si ein, durchfliesst den Gleichrichter Gi und dar auf die Verbindungsleitung 1!#i-02, tritt dann in die Sekundärwicklung S2 ein und durchfliesst schliesslich den Gleichrichter G2, um vor) der Kathode .K2 in den (Leiter des Gleichstromnetzes zu gelangen.
Bei dieser Anordnung kann sich jedoch innerhalb jedes Gleichrichters ein direkter Strom zwischen zwei Anoden, ein sogenannter Rückzündungs- strom ausbilden, der für den Gleichrichter und das Primärnetz einen Kurzschluss be deutet. Der Verlauf eines solchen Stromes ist in Fig. 1 durch die stark ausgezogenen Pfeile angegeben. Die Möglichkeit der Aus bildung solcher Kurzschlussströme ist durch die Reihenschaltung der beiden Gleichrichter zwar herabgesetzt, aber immerhin ist die Gefahr nicht ganz beseitigt, besonders wenn die Spannung der einzelnen Gleichrichter aus Betriebsgründen möglichst hoch gewählt wer den muss und die Gleichrichter starken Über lastungen ausgesetzt sind.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens, nach welchem die Möglich keit der Rückzündung wesentlich verringert wird. Die Bedeutung der Buchstaben in Fig. 2 ist die gleiche wie in Fig. 1. Der Unterschied besteht lediglich in der Verwen dung besonderer magnetischer Verkettungen der hintereinander geschalteten Anodenstrom kreise der beiden Gleichrichter.
Diesem Zweck dienen die paarweise induktiv ver- ketteten Spulen a <I>b, c d,</I> e <I>f,</I> von denen a, c und e in die Anodenstromkreise des Gleich richters Gi, <I>b, d</I> und<I>f</I> in die Anodenstrom kreise des Gleichrichters G$ eingeschaltet sind. Diese magnetische Verkettung bedingt, dass nur dann in einem Gleichrichter Strom fliessen kann, wenn auch zugleich im andern Gleichrichter Strom fliesst.
Dies gilt sowohl für den normalen Stromverlauf, als auch für einen etwa auftretenden Rückzündungsstrom. Entsteht ein solcher in Gi etwa dadurch, dass ein Quecksilbertröpfehen auf der Anode A2 anhaftet und diese zur Kathode macht, so kann dort ein grosser Rückzündungs,trom nicht fliessen, weil im Gleichrichter G2 die Anode A'2 nicht die Eigenschaft einer Ka thode besitzt, so dass der entsprechende Strom in G2 nicht zustande kommt.
Der Rück zündungsstrom in G, müsste nämlich auch die Spulen a und c in dem Sinne der einge zeichneten Pfeile durchfliessen; er wird aber gedrosselt, wenn nicht auch durch die Spulen <I>b</I> und<I>d</I> ein kompensierender Strom fliesst. Dieser kommt aber im Gleichrichter G2 aus den angegebenen Gründen nicht zustande.
Mit dieser beschriebenen Einrichtung lässt sich aber noch ein zweiter Vorteil verbinden. In Fig. 3 ist wieder eine Reihenschaltung zweier Gleichrichter dargestellt, bei welcher aber jede Sekundärwicklung des Haupttrans formators aus zwei an sich symmetrischen Wicklungssystemen besteht, die gegeneinan der um einen halben Phasenwinkel versetzt sind und besondere Neutralpunkte <B>01,</B> 0i' bezw. 02, 02' besitzen.
Es ist nun bekannt, parallel arbeitende phasenverschobene Wick lungssysteme induktiv miteinander zu ver ketten, um eine Überlappung der Anoden ströme und damit eine günstigere Ausnutzung des Gleichrichters zu erhalten. Im gezeich neten Falle dienen zu diesem Zweck die Spulen a-, b, c und d, von denen in bekann ter Weise a mit<I>b</I> und c mit<I>d</I> induktiv verkettet wird. Man kann bei der dargestellten Reihenschaltung zweier Gleichrichter aber zweckmässig auch die Spule<I>a</I> mit<I>r,</I> und<I>b</I> mit d induktiv verketten und so die Ströme des einen Gleichrichters durch die Ströme des andern Gleichrichters derart beeinflussen, dass sich die Anodenströme überlappen.
Eine vollkommenere und vorteilhaftere Einrichtung dieser Art gibt aber das Aus führungsbeispiel der Fig. 4 wieder. In dieser Figur sind wieder zwei Sekundärwicklungen 9i, 8s eines oder zweier Transformatoren (unter Fortlassung der Primärwicklungen) dargestellt. Diese Wicklungen sind sechs- phasig ausgebildet und gegeneinander um einen halben Phasenwinkel verstellt. Die Reihenschaltung und die besondere magne tische Verkettung der Anodenstromkreise ist im übrigen in der durch Fig. 2 dargestellten Weise unter Wahl analoger Bezeichnungen der Wicklungsphasen und Anoden angegeben.
Der Unterschied gegenüber der Anordnung nach Fig. 2 liegt nun darin, dass hier nicht gleichphasige Stromkreise. magnetisch ver kettet sind,- sondern zwei Stromkreise, die in der Phasenreihe aufeinander folgen, also 1 mit 1', 2 mit 2' usw. Die Überlappung der Ströme wird aber auch durch die ohne hin gegebene direkte Reihenschaltung der phasenverschobenen Wicklungssysteme be dingt, so dass also der Effekt der Überlappung durch zwei Reihenschaltungen gegeben ist, nämlich durch die direkte Gleichrichterreihen- schaltung wie durch die indirekte,
über die besonderen Verkettungstransformatoren (ab), <I>(c d), (e f).</I> Ausserdem aber haben diese Ver- kettungstransformatoren die Wirkung, dass ein Rückzündungsstrom in einem Gleichrichter nicht auftreten kann, wenn nicht auch im zweiten Gleichrichter gleichzeitig die Bedin gungen für das Entstehen eines Rückzün- dungsstromes gegeben sind.
Auch hier lässt sich die Vermeidung der Rückzündung da durch unterstützen, dass die Wicklungen k9'i und .S2 zwei Transformatoren angehören, deren Primärwicklungen in Reihe geschaltet sind, so dass der Kurzschluss des einen Gleich richters keinen erheblichen Kurschlussstrom verursachen kann, solange der zweite Gleich richter normal arbeitet. Bei der Anordnung nach Fig. 4 gelangt man zu sechs Strom verkettungen, die in sechs Einphasentrans- fortxtatoren erfolgen können.
Es ist aber auch möglich, einen einzigen Mehrphasen- transformator mit drei bewickelten Schenkeln zu verwenden, wobei auf jedem Schenkel sich zwei Paar verkettete Spulen befinden, die jeweils zwei um<B>180"</B> gegeneinander phasenverschobenen Stromkreisen angehören. Es ist auch vorteilhaft, diesem gemeinsamen Verkettungstransformator einen vierten un- bewickelten gern zu geben, welcher die Ab drosselung des Rückzündungsstromes durch leichtere Ausbildung des Drosselfeldes unter stützt. Im normalere Netzbetrieb ist der Transformator nahezu feldfrei, weil sich die verketteten Ströme ausreichend kompensieren.
Falls sich aber in einem Gleichrichter ein Rückzündungsstrom bildet, so besteht keine Kompensation der Amperewindungen auf dem Transformator, und das entstehende Feld hält den entstehenden Rückzündungsstrom auf einem unschädlichen Wert.
Method to reduce the risk of reignition in rectifiers connected in series via transformer windings. It is known to connect rectifiers, which are fed by special secondary windings of one or more transformers, one behind the other in such a way that the direct current voltage generated is composed of the direct current voltages of the individual rectifiers.
This series connection takes place in such a way that the cathode of the rectifier fed by the first secondary winding is connected to the neutral point of the second secondary winding, the cathode of the rectifier fed by the second secondary winding is connected to the neutral point of the third secondary winding, etc., so that finally the cathode of the last th rectifier is connected to the + conductor of the direct current network and the neutral point of the first secondary winding is connected to the -conductor of the direct current network. The secondary windings can be on the same transformer and have a common primary winding.
The distribution of the entire voltage to the individual rectifiers has the great advantage that the risk of re-ignition is greatly reduced, since it increases with increasing load and voltage of the rectifier. If E denotes the voltage at which, according to the state of the art, a rectifier can still be built without the risk of backfire occurring, the series connection makes it possible to increase this voltage (for the series) to oz times E , if in the number of the same equivalents connected in series means.
The risk of re-ignition can be further reduced if the circuit is carried out according to the method of the invention, according to which, at the same time as the rectifier is connected in series, a special magnetic linkage of the anode circuits in series is established. With the same security, however, this method allows the voltage in the series to be increased.
The method is explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 4.
Fig. 1 shows a known circuit diagram. It means Si the one, -r $ '2 the second secondary winding of a three-phase motor whose primary winding is not signed.
1, 2, 3 are the winding phases of the winding Si, 1 ', 2', 3 'are the winding phases of the winding &.; 0i is the neutral point of Si; 02 the neutral point of 82;
Gi and G2 are two rectifiers riding the anodes A1, Az, A3 respectively. A'i, A'2, A's and the cathodes Ij # i resp. It: 2; 1Vy is the direct current network.
The direct current of the network Ng enters the secondary winding Si at point 01, flows through the rectifier Gi and then to the connecting line 1! # I-02, then enters the secondary winding S2 and finally flows through the rectifier G2 to front) the cathode .K2 to get into the (conductor of the direct current network.
With this arrangement, however, a direct current between two anodes, a so-called re-ignition current, can develop within each rectifier, which means a short circuit for the rectifier and the primary network. The course of such a current is indicated in FIG. 1 by the solid arrows. The possibility of such short-circuit currents being formed is reduced by connecting the two rectifiers in series, but the risk is not entirely eliminated, especially if the voltage of the individual rectifiers has to be selected as high as possible for operational reasons and the rectifiers are exposed to severe overloads.
Fig. 2 shows an embodiment of the new method, according to which the possibility of backfire is significantly reduced. The meaning of the letters in Fig. 2 is the same as in Fig. 1. The only difference is the use of special magnetic linkages of the anode circuits of the two rectifiers connected in series.
The coils a <I> b, cd, </I> e <I> f, </I>, which are inductively linked in pairs, serve this purpose, of which a, c and e are inserted into the anode circuits of the rectifier Gi, <I> b, d </I> and <I> f </I> are switched on in the anode circuits of the rectifier G $. This magnetic interlinking means that current can only flow in one rectifier if current is also flowing in the other rectifier at the same time.
This applies both to the normal current curve and to any reignition current that may occur. If this occurs in Gi, for example, because a mercury droplet adheres to the anode A2 and turns it into a cathode, a large reignition current cannot flow there because the anode A'2 in the rectifier G2 does not have the property of a cathode, so that the corresponding current in G2 does not come about.
The re-ignition current in G would have to flow through the coils a and c in the sense of the arrows drawn; However, it is throttled if a compensating current does not flow through the coils <I> b </I> and <I> d </I>. However, this does not occur in rectifier G2 for the reasons given.
A second advantage can be combined with this described device. In Fig. 3 again a series connection of two rectifiers is shown, but in which each secondary winding of the main transformer consists of two symmetrical winding systems that are offset against each other by half a phase angle and special neutral points <B> 01, </B> 0i 'resp. 02, 02 'own.
It is now known to chain working parallel phase-shifted winding systems inductively with each other to ensure an overlap of the anode currents and thus a more favorable utilization of the rectifier. In the case shown, the coils a, b, c and d are used for this purpose, of which a with <I> b </I> and c with <I> d </I> are inductively linked in a known manner. With the series connection of two rectifiers shown, however, it is also expedient to inductively link the coil <I> a </I> with <I> r, </I> and <I> b </I> with d, and thus the currents of one Affect the rectifier by the currents of the other rectifier in such a way that the anode currents overlap.
A more perfect and advantageous device of this type is the exemplary embodiment from FIG. 4 again. In this figure, two secondary windings 9i, 8s of one or two transformers (omitting the primary windings) are shown again. These windings have six phases and are offset against each other by half a phase angle. The series connection and the special magne tables concatenation of the anode circuits is otherwise indicated in the manner shown in FIG. 2 with the choice of analogous designations of the winding phases and anodes.
The difference compared to the arrangement according to FIG. 2 lies in the fact that circuits are not in-phase here. are magnetically chained, - but two circuits that follow one another in the phase series, i.e. 1 with 1 ', 2 with 2' etc. The overlap of the currents is also due to the direct series connection of the phase-shifted winding systems, so that the effect of the overlap is given by two series connections, namely by the direct rectifier series connection as well as by the indirect,
via the special interlinking transformers (ab), <I> (cd), (ef). </I> In addition, however, these interlinking transformers have the effect that a reignition current cannot occur in one rectifier, if not in the second rectifier at the same time the conditions for the occurrence of a flashback current are given.
The avoidance of backfire can also be supported here by the fact that the windings k9'i and .S2 belong to two transformers whose primary windings are connected in series so that the short circuit of one rectifier cannot cause a significant short circuit current as long as the second direct judge works normally. In the arrangement according to FIG. 4, six current chains are obtained, which can be carried out in six single-phase transformers.
However, it is also possible to use a single polyphase transformer with three wound legs, with two pairs of linked coils on each leg, each belonging to two circuits phase-shifted by 180 "from one another. It is also It is advantageous to give this common interlinking transformer a fourth, unwound one, which supports the throttling of the reignition current by making the throttle field easier.
If, however, a reignition current forms in a rectifier, there is no compensation of the ampere turns on the transformer, and the resulting field keeps the resulting reignition current at a harmless value.