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Anordnung rotierender Gleichrichter Das Patent (Anmeldung S
90099 YIIIc/21g) bezieht sich auf eine Anordnung rotierender Gleichrichter, insbesondere
für die Erregung schnellaufender Maschinen, bei welcher die Gleichrichter mittels
Flanschringen von mit der Welle verbundenen Trägerrädern zur Aufnahme der Fliehkräfte
abgestützt sind. Diese Anordnung zeichnet sich dabei dadurch aus, daß bei Brückenschaltung
die mit der Zu-bzw. Ableitung für den Strom verbundenen ggf. mehrfach parallel geschalteten
Gleichrichtergruppen zwei mit Abstand nebeneinander
liegenden Trägerrädern
zugeordnet sind und daß der Zwischenraum zwischen den Radscheiben der Trägerräder
das Verteilersystem für die phasenweise Stromzuführung und Stromverteilung für die
Gleichrichtergruppen der Gleichrichterräder aufweist.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung und Verbessp-, @@.,
der im Hauptpatent angegebenen Anordnung und zeichnet sich-<x:_ -`. aus, daß
in dem Zwischenraum zwischen den Radscheiben der 1 ä.gerräder der Anker der Wechselstromerregermaschine
mit parallelen Wicklungszweigen bzw. einer Doppelwicklung angeordnet ist, deren
auf beiden Seiten des Erregermaschinenankers angeordneten Wicklungsanschlüsse mit
den Gleichrichtergruppen des einen bzw. anderen Gleichrichterträgerrades verbunden
sind. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich durch den großen Vorteil aus,
daß sich für die Wechselatromzuleitung zu den Gleichrichterrädern sehr günstige
Verhältnisse ergeben und eine Durchleitung mehrerer Wechselstromleitungen, die bei
den großen Strömen große Querschnitte aufweisen, durch die Welle bzw. Nuten der
Welle vermieden werden kann, was im besonderen wegen der Vermeidung von Zusatzverlusten
von Bedeutung ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich bequem für verschiedene Gleichrichterschaltungen,
beispielsweise Doppelsternschaltung, Drehstrombrückenschaltung und ähnliche Schaltungen
verwirklichen. Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine weitere
Verbesserung noch dadurch erzielt werden, daß die zu beiden Seiten
des
eine Doppelwicklung aufweisenden Erregermaechinenankere angeordneten Gleichrichterträgerräder
mit von dem Erregermaschinenanker abgewandten Radscheiben angeordnet werden, wodurch
eine Durchleitung des Wechsel$tromes durch die Radscheiben vermieden wird. Im folgenden
soll die Erfindung näher anhand der Zeichnung erläutert werden, in der mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind.
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Figur 1 der Zeichnung gibt im Prinzip ein Aggregat rotierender
Gleichrichter mit Zwillingsanordnung der Gleichrichterräder und einer zwischen diesen
angeordneten Erregermaschine wieder.
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Figur 2 zeigt das Schaltschema der Wicklunge- und GleichrichterdoppelsterRschaltung.
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Ferner veranschaulicht Figur 3 noch in einem Ausschnitt eine Abwandlung
der Anordnung gemäß Figur 1, gemäß welcher die Radscheiben der Gleichrichterträgerräder
von dem Erregermaschinenanker abgewandt angeordnet sind und der offene Hohlraum
des Ringflansches der Gleichrichterträgerräder dem Erregermaschinenanker zugekehrt
ist. Die Figuren 4,5 und 6 zeigen weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Anordnung.
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In der sich auf ein Ausführungebeiapiel mit Doppeleternschaltung beziehenden
Figur 1 der Zeichnung bedeutet 1 eine Hohlwelle des Gleichrichtererregeraggregates,
die an ihrem linken Ende - wie
bei 1a angedeutet ist - mit dem Trommelläufer
(Induktor) eines in der Figur nicht dargestellten Turbogenerators gekuppelt ist.
Die Welle trägt den Anker 3 einer Wechselstromerregermaschine 2.
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4 bedeutet deren Ständer mit der Gleichstromerregerwicklung 40, die
von einer beliebigen Erregerstromquelle, beispielsweise einer ebenfalls von der
Welle 1 angetriebenen Hilfserregermaschine (nicht dargestellt) erregt werden kann.
Der Anker ist mit zwei ineinanderliegenden parallelen Mehrphasenwicklungen 3a, 3b,
z. B. Drehstromwicklungen, versehen, deren Wicklungsanschlüsse 3c, 3d zu beiden
Seiten des Erregermaschinenankers 3 liegen. Die Erregermaschine 3 ist in dem Raum
zwischen zwei Gleichrichterträgerrädern 4A und 4B angeordnet, deren Radscheiben
4a, 4b auf der Hohlwelle 1 befestigt sind und deren Ringflansche 40, 4d die Gleichrichterdioden
5a, 5b sowie Kondensatoren und Widerstände enthaltende Beschaltungeblöcke 6a, 6b
der Dioden tragen. Die Dioden sind auf Kühlkörpern befestigt und durch Zuleitungen
mit Steckkontakten miteinander und mit den Zu- und Ableitungen verbunden. Die
zu beiden Seiten des Erregermaschinenankers 3 angeordneten Wecheeletromanechlüsee
30, 3d der beiden Wicklungssysteme der Erregermaschine sind nun bei der erfindungsgemäßen
Anordnung durch Zeitungsverbinder 7a, 7b mit Kontaktsegmenten 7e, 7d für
den Anschluß der Sicherungselemente 8a, 8b für die Gleichrichterräder verbunden.
Die für phaisenweise Zuleitung des Wecheeletromes ausgeführten Kontaktsegmente und
die daran angeschlossenen Sicherungen der parallelen Dioden zweige sind in analoger
oder ähnlicher weise wie bei dem Gegenstand des Hauptpatentes an der außerhalb des
Gleichrichterraumes liegenden Stirnseite der Radscheiben 4a, 4b der Gleichriehterträgerräder
4A, 4B angeordnet und befestigt. Mit Rücksicht auf die Anzahl
der
an eine Phasenzuleitung angeschlossenen parallelen Gleichrichterzweige:weisen die
Kontaktringsegmente 70, 7d eine solche Ausbildung auf, daß jedem parallelen
Gleichrichterzweig ein gesondertes Sicherungselement zugeordnet werden kann.
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Der Wechselstrom wird'den parallelen Gleichrichterzweigen (Dioden
5a, 5b) von den vorgeschalteten Sicherungen 8a, 8b über Kontaktsegmente 7e, 7f und
durch Radscheibennuten 4e, 4f isoliert durchgeführte Zuführungsleitungen 7e' , 7f'
zugeführt. Über ringförmige Sammelableitungen 18a, 18b im Innern der Trägerringe
bzw. Ringflansche 4e, 4d und die radialen Stromableitungslaschen 18c, 18d sowie
die radial durch die Welle geführten Stromableitungsbolzen 9 gelangt der Strom zu
den in der Welle liegenden Erregerzuleitungen 10+. Die negative Rückleitung des
Gleichrichtersystems wird durch die Sternpunktverbindungen 0 der Wicklungen 3a,
3b des Erregermaschinenankers gebildet, die mit der negativen Erregerzuleitung 10-
in der Welle 1 verbunden sind. Einzelheiten der Zeitungsanschlüsse, Isolierung,
Sicherung der Zeitungen gegen mechanische Beanspruchungen sind zur Vereinfachung
in der Figur nicht dargestellt. Jedoch bereitet es keine Schwierigkeiten, an den
Trägerradscheiben, der Welle, gegebenenfalls vorhandenen zusätzlichen Stützringen
oder dgl. die Zeitungsanschlüsse festzulegen und geigen Fliehkräfte zu sichern.
Figur
2 der Zeichnung gibt schematisch die Gleichrichterschaltung in Verbindung mit der
Erregermaschinenschaltung der Maschine wieder, die nach den vorstehenden Ausführungen
ohne weiteres verständlich sein dürfte.
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Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung der Doppelsternschaltung
beschränkt, vielmehr sind auch andere Schaltungen möglich, beispielsweise eine Drehstrombrückenschaltung
in jedem Trägerrad.
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Im letzten Falle sind die Kontaktsegmente 7e, 7f gruppenweise
abwechselnd mit den die Dioden tragenden Kühlkörpern bzw. den äußeren Diodenleitungen
verbunden.
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Figur 3 zeigt eine Abänderung der in Figur 1 angegebenen Anordnung,
die sich dadurch auszeichnet, daß die Gleichrichterträgerräder um 1800 verdreht
angeordnet sind, derart, daß die Radscheiben der Erregermaschine abgewandt und die
Hohlräume der Trägerräder nach der Erregermaschine zu offen sind. Die Zeichnung
gibt zur Vereinfachung nur einen Ausschnitt der einen Hälfte des Erregeraggregates
wieder. Darin bedeutet 4a die eine Radscheibe, 4c den einen Ringkranz. Die Wicklung
3a des Erregermaschinenankers ist bei der Anordnung gemäß Figur 3 über die Wicklungsfahnen
an die Diodenkreise des Trägerrades 4A angeschlossen. An der offenen Seite
des die Dioden aufnehmenden Radraumee sind die den Dioden zweigen vor-geschalteten
Sicherungen 8a in radialer Anordnung innerhalb einer' Radialebene verteilt angeordnet
und an außenliegenden, an dem Rad= flansch 4c des Trägerrades abgestützten Kontaktringeegmenten
7f' sowie einem inneren, mit den Wicklungsfahnen in Verbindung
stehenden,
zusammenhängenden Kontaktsegmentring 7c' abgestützt.
5a bedeuten die Gleichrichterdioden mit den zugehörigen, die Schaltung ermöglichenden
Kühlkörpern. Die Dioden sind in Reihenschaltung dienenden Zylindern bzw. Zylindersegmenten
18a verbunden, über welche der Strom zu der Erregerleitung 10+ in der Welle abgeführt
werden kann. Die Ausbildung auf der rechten Seite des Erregermaschinenankers ist
analog. 6a bedeuten noch die Beschaltungablöcke für die einzelnen Gleichrichter,
welche an einem über die Trägerradscheibe 4a auskragenden Flanschteil dee Trägerrades
abgestützt sind. Die Anordnung nach Figur 3 zeichnet sich durch den großen Vorteil
aus, daß im Gegensatz zu der Anordnung nach Figur 1 die Durchführung von Wechselstromleitungen
großen Querschnitts durch die Radscheibe 4a des Trägerrades entfällt.
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Figur 4 zeigt schematisch eine etwas abweichende Ausbildung des Gleichrichterträgerrades.
Hierbei sind die drei Wechselstrom führenden Kreieringsegmente 20 (RST) an der Innenseite
des Träger-
radflansches 4e isoliert angeordnet. Die Phasenringsegmente 20
(RST) ermöglichen die Abstützung einzelner Sicherungselemente 8a, deren innenliegende
Einzelklemmenstücke durch etwa achsparallele Laschen 21 mit den Dioden 5a verbunden
sind. Die Fliehkräfte der Verbindungslaschen 21 werden entweder durch die Sicherungen
8 bzw. Dioden 5 übertragen oder durch einen zusätzlichen, gestrichelt angeordneten
Haltering 22 aufgenommen. Zum Anschluß der Wechselstrom führenden Kontaktringeegmente
20 (RST) an die Erregermaechine 2 dienen radiale Verbindungelaechen 23, welche die
Anachlußfahnen
des Erregermaschinenankers mit den Kontaktringsegmenten 20 (RST) verbinden. Die
Gleichrichterdioden 5a sind im übrigen bei dieser Anordnung wieder unter Einschaltung
von Kühlkörpersegmenten an dem Ringflansch 4c des Trägerrades abgestützt, wobei
unter Einschaltung entsprechender Isolierungen zwischen den Kühlkörpern 5a und dem
Ringflansch 4c noch der Gleichstromsammelring 18a nebst Ableitung 18e angeordnet
sein kann.
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Figur 5 veranschaulicht eine weitere, sehr vorteilhafte Vereinfachung,
die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß die einzelnen Dioden und die diesen
zugeordneten Sicherungen an gemeinsamen Träger- oder Kühlkörpern befestigt sind.
In der Figur 5 bedeutet wieder 5a eine Diode, 8a die vorgeschaltete Sicherung. Dioden
und Sicherungen sind an gemeinsamen Träger- oder Kühlkörpern 30 abgestützt, die
unter Zwischenschaltung einer Isolierung 31 durch-geeignete Befestigungsmittel an
dem Radflanach 4e befestigt sind. Zur Sicherung in tangentialer Richtung werden
bei dieser Anordnung zweckmäßigerweise zwischen den Kühlkörpern 30 ebenfalls isolierende
Stegteile eingeschaltet, die mit der äußeren Isolierung 31 verbunden sein können.
Die Stromzuführung zu den Sicherungen 8 erfolgt über die inneren kreissegmentförmigen
Kontaktatücke 32 (RST), die mit den Anschlußfahnen der Wechseletromwicklung der
Erregermaschine unmittelbar oder über Zwischenverbinder verbunden sein können.
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Die den Kühlkörpern abgewandten Diodenklemmen sind über Verbindungslaschen
33 mit einem der Stromableitung dienenden Sammelring 34 in der Radscheibe 4a des
Trägerrades verbunden. Bei der Anordnung nach Figur 5 weisen sämtliche Dioden des
Trägerradea
die gleiche Sperrichtung auf. Bei Anordnung von zwei
Trägerrädern zu beiden Seiten der Erregermaschine kann Schaltung und Anordnung der
in dem zweiten Trägerrad vorgesehenen Dioden gleich sein, wenn eine Doppelsternschaltung
gegeben ist. Grundsätzlich läßt sich jedoch der erfindungsgemäße Gedanke der Abstützung
von Dioden und Sicherungen an gemeinsamen Träger- oder Kühlkörpern auch mit großem
Vorteil anwenden, um innerhalb ein und desselben Trägerrades die Doppelbrückenschaltung
zu verwenden.
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Eine entsprechende Anordnung zeigt Figur 6. Bei der in dieser Figur
wiedergegebenen Anordnung sind an die Phasen ringsegmente 32 (RST) über Sicherungen
8a und Einzelkühlkörpern 30 angeschlossene Dioden 5a gruppenweise mit verschiedener
Stromdurchgangsrichtung ausgeführt, wie in der oberen bzw. unteren Hälfte des einen
Ausschnitts durch ein Gleichrichterträgerrad wiedergebenden Schnittes angedeutet
ist. Die Schaltung ist in Figur 6a angedeutet. Bei einer Anordnung gemäß Figur 6
ergibt sich, daß für die Stromabführung zu den in der Welle liegenden Erregerstromleitungen
innerhalb des Trägerrades zwei Sammelableitringe bzw. Systeme von Stromableitungssegmenten
verschiedener Polarität 34+ bzw. 34- vorgesehen sein müssen.
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Die Anordnung der Diodenanschlüsse und Sicherungen entsprechend den
Figuren 4 - 6 ist selbstverständlich auch dann möglich; wenn innerhalb der Gleichrichterträgerringe
innerhalb der einzelnen Gleichrichterstromzweige mehrere Dioden in Reihe geschaltet
sind.
Grundsätzlich läBt sich übrigens die Dioden- und Sicherungsanordnung
entsprechend den Figuren 5 und 6 ganz allgemein bei rotierenden Gleichrichtersystemen
mit einem oder mehreren Gleichrichterträgerrädern anwenden.