DE2708425C2

DE2708425C2 - Elektrisches Gerät zur Speisung von Gleichstromverbrauchern

Info

Publication number: DE2708425C2
Application number: DE19772708425
Authority: DE
Inventors: Ferenc Dipl.-El.-Ing. Budapest Csöllei; Ferenc Dipl.-El.-Ing. Flachner; Laszlo Gremsperger; Jozsef Dipl.-El.-Ing. Vigh
Original assignee: VILLAMOS BERENDEZES ES KESZUELEK MUEVEK BUDAPEST HU; Villamos Berendezes Es Keszuelek Muevek Budapest
Current assignee: Elektronikai Vallalat Budapest Hu
Priority date: 1977-02-26
Filing date: 1977-02-26
Publication date: 1985-06-20
Also published as: DE2708425A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Speisen von Gleichstromverbrauchern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 22 65 930 ist eine Gleichstromquelle mit einem Wechselstromtransformator und einem 6-phasigen Einweg-Gleichrichter bekannt. Ein mehrphasiger Transformator der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art ist in allgemeiner Form in der DE-OS 23 14 355 beschrieben, wobei jedoch die Anordnung der Primärwicklung und der Sekundärwicklung auf dem Eisenkern offengelassen ist und die Verwendung und Schaltung des Transformators in einer Gleichstromquelle nicht angesprochen ist

Die zum Speisen von Gleichstromverbrauchern dienfinden Gleichrichtergeräte bestehen im allgemeinen aus wenigstens einem Netztransformator, der Gteichrichtereinheit und aus den Stellorganen im primären oder sekundären Stromkreis.

Die Gestaltung dieser Haupteinheiten wird durch folgende, im Hinblick auf den Material- und Raumbedarf

ίο der Apparatur nachteiligen Faktoren erschwert Die Typenleistung des Transformators wird außer durch die Schaltanordnung des eingesetzten Gleichrichters und den nominellen Ausgangsgleichstrom des Geräts auch durch die benötigte höchste Ausgangsgleichspannung bestimmt Wenn nun die erwünschte U-I Kennlinie des Gleichrichtergeräts fallend verläuft, also einem niedrigen Ausgangsgleichstrom eine wesentlich höhere Ausgangsgleichspannung zugeordnet ist als die, die zum nominellen Ausgangsgleichstrom gehört, dann wird die Typenleistung der Netztransformatoren des Gleichrichtergeräts — also die Kennziffer, die für den Material- und Raumbedarf vor allem maßgebend ist — durch eine größte Ausgangsgleichspannung bestimmt, bei der die Typenleistung mithin wesentlich höher ist als die Typenleistung eines Transformators, welche durch die zum nominellen Gleichstrom gehörende Ausgangsgleichspannung bestimmt ist. Demzufolge hat ein solcher Transformator einen großen Raumbedarf.
Die Erhöhung der Typenleistung des Netztransformators wurde in einigen Fällen der Praxis durch den Einbau von Hilfsspeiseeinheiten in das Gerät umgangen, welche die zu dem niedrigeren Ausgangsgleichstrom gehörende höhere Ausgangsgleichspannung gewährleistet. Diese Lösung aber führte zur Aufteilung der Geräte-Nennleistung auf zwei Speiseeinheiten, so daß sie im Hinblick auf Material- und Raumbedarf keinen wesentlichen Vorteil bedeutete.

Bekannt ist noch die Überbrückung der Schwierigkeiten durch Anwendung eines Gleichstromstellers, weleher jedoch wegen seiner ziemlichen Kompliziertheit nur in beschränktem Umfang zum Einsatz kommt.

Die Gleichstromrichtereinheit besteht in der Praxis sehr oft — wegen der bekannten Vorteile — in einer sechspulsigenDreiphasen-Einwegschaltung.

Dieser bekannte sechspulsige Dreiphasen-Einweg-Gleichrichter wird über an den Phasensäulen des Drehstromtransformators angebrachte, in Sternschaltung geschaltete Sekundärspulen gespeist. Um die Wirtschaftlichkeit des Halbleiterbetriebs durch eine längere Stromflußdauer und die parallele Stromleitung der Halbleiter zu erreichen, werden zusätzliche Saugdrosseln in das Gerät eingebaut. Die Stellorgane im Primäroder Sekundärstromkreis wirken am häufigsten nach dem magnetischen Arbeitsprinzip. Verbreitet ist noch die Anwendung von Triac-Schaltungen im Primärkreis, ferner von gesteuerten Gleichrichterelementen — Thyristoren — im Sekundärkreis.

Der Nachteil der primär- oder sekundärseitigen Stellorgane — magnetische Verstärker — besteht in deren großem Platzbedarf.

Das Ziel der Erfindung ist die Gestaltung eines elektrischen Gleichrichtergerätes mit fallender Kennlinie U-I, bei dem die zu einem niedrigen Ausgangsgleichstrom gehörende höhere Ausgangsgleichspannung mit einem Transformator verminderter Leistung erzeugt wird.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein in eingangs erwähnter Art ausgebildetes elektrisches Ge-

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rät zu schaffen, bei welchem eine parallele Stromleitung same Joch ist im Ausführungsbeispiel der Verbindungsund eine große Stromflußdauer der Halbleiterelemente punkt der drei Säulen 5,6 und 7. An den drei Säulen 5,6 der Gleichrichtereinheit ohne Verwendung von Saug- und 7 des Transformators 3 sind die Säulenspulen 11,12 drosseln erreicht wird. und 13 angebracht welche das primäre Spulensystem

Dies wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale 5 des Transformators 3 bilden und bei dem in der Zeichim kennzeichnenden Teil des Anspnn-hs 1 erreicht Be- nung dargestellten Ausführungsbeispiel in Sternschalvorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den tung miteinander verbunden sind. An die Klemmen 14, Ansprüchen 2 bis 4 angegeben. 15 und IS des Primärspulensystems kann entweder ein

Die Gleichrichiergeräte gemäß der Erfindung eignen Drehstromnetz oder ein dreiphasiger Magnetverstärker sich dazu, _me Kennlinie U-I von fallendem und/oder 10 20 angeschlossen werden. Im Ausführungsbeispiel sind flachem Verlauf auch bei Einsatz eines dreiphasigen die Klemmen 14,15,16 an die Enden der Säulenspulen Netztransformators von beträchtlich verminderter Ty- 33,34 und 35 des Dreiphasen-Magnetverstärkers 20 gepenleistung zu gewährleisten. Zugleich kann auch eine legt Die Eingänge der Säulenspulen 33,34 und 35 sind günstigere Belastung der Halbleiterelemente der sechs- an die Klemmen 17,18,19 des Drehstrom-Speisenetzes pulsigen Dreiphasen-Einweg-Gleichrichterschaltung 15 angeschlossen.

ohne Anwendung von Saugdrosseln sichergestellt wer- An den getrennten Jochen 8,9,10 des Transformators

den. Die obigen Vorteile ergeben sich daraus, daß der — 3 sind die Jochspulen 21, 22, 23, 24 sowie 25 und 26 der Anordnung gemäß der Erfindung entsprechend ge- angeordnet; die einen Enden sämtlicher Jochspulen sind staltete — Jochfluß durch Jochspulen ausgenützt wird. miteinander vereinigt während die übrigen Enden mit Das erfindungsgemäße Gerät ermöglicht sogar eine 20 den Eingangsklemmen 27, 28,29,30, 31,32 der an sich magnetische Stellerfunktion im Primärkreis mit sehr ge- bekannten sechspulsigen Dreiphasen-Einweg-Gleichringem Raum- und Materialbedarf durch den Einsatz richtereinheit 4 verbunden sind.

eines Dreiphasen-Magnetverstärkers von sehr günsti- Die Struktur des durch die Säulen 36, 37, 38 und die

gem Aufbau. getrennten Joche 39,40,41 gebildeten Eistnkörpers des

Es ist von besonderem Vorteil, wenn der gleiche oder 25 Dreihphasen-Magnetverstärkers ist in der Ausfühnahezu gleiche Aufbau des Dreiphasen-Magnetverstär- rungsform gemäß der Zeichnung mit der Struktur des kers gemäß Anspruch 2 und des Drehstrom-Transfor- Eisenkörpers des Transformators 3 identisch, so daß sie mators des Gerätes ausgenützt wird, indem diese beiden keiner weiteren Erläuterung bedarf. An den Säulen 36, Teile entsprechend Anspruch 4 eine gemeinsame Bau- 37,38 sind die Säulenspulen 33,34,35 — die Arbeitsspueinheit bilden. Bei dieser Ausführungsform werden; on 30 Ien des Magnetverstärkers 20 — angebracht, weiche als j I den gemeinsamen Säulenspulen sowohl die Arbeitsspu- primärseitiges Stellorgan wirken; das Ausmaß der prilen des Dreiphasen-Magnetverstärkers als auch die Pri- märseitigen Stelloperation wird durch diejenige Gleichmärspulen des Drehstromtransformators gebildet. Die Stromerregung bestimmt, die durch die auf den getrenn-Jochspulen sind natürlich auch weiterhin getrennt an ten Jochen 39,40 und 41 angebrachten, in der vorliegenden Jochen des Magnetverstärkers bzw. an den Jochen 35 den Ausführungsform in Reihe geschalteten Jochspulen ' I des Transformators angeordnet 42,43,44,45, 46 und 47 und die Steuer- oder Regulier-

Die im Gleichrichtergerät eingesetzte sechspulsige einheit 48 verursacht wird.

Dreiphasen-Gleichrichtereinheit kann sowohl mit ge-

steuerten, als auch mit ungesteuerten bzw. teils mit ge- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

steuerten und teils mit ungesteuerten Halbleitern be- 40 —

stückt werden. Die vorteilhaften Eigenschaften des Gerätes werden nicht beeinträchtigt, wenn im Gleichstromkreis, in Reihe mit dem Verbraucher, eine Induktivität angeordnet ist

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung einer 45
beispielsweisen Ausführungsform eingehend erläutert
wobei die Zeichnung die prinzipielle Anordnung des
elektrischen Gleichrichtergeräts mit fallender und/oder
flach verlaufender U-I Kennlinie darstellt.

Bei der beispielsweisen Ausführungsform kann an die 50
Gleichspannung liefernden Ausgangsklemmen 1 und 2
ein Verbraucher angeschlossen werden, der eine fallende und/oder flache U-I Kennlinie beansprucht (z. B.
elektrischer Schweißapparat, Akkumulator, usw.).

Die Hauptteile des Gerätes sind bei dem Ausfüh- 55
rungsbeispiel ein Drehstromtransformator 3 und die
Gleichrichterelemente enthaltende bekannte Gleichrichtereinheit 4. Die Phasensäulen 5,6 und 7 des Transformators 3 sind räumlich so angeordnet, daß das eine
Ende der Säule 5 über die getrennten Joche 8 und 10 mit 60
je einem Ende der Säule 6 bzw. 7 verbunden ist; in
gleicher Weise ist das eine Ende der Säule 6 über die
getrennten Joche 8 und 9 mit je einem Ende der Säulen 5
und 7, sowie das eine Ende der Säule 7 über die getrennten Joche 9 und 10 mit je einem Ende der Säulen 6 und 5 65
verbunden.

Die übrigen Enden der Säulen 5, 6, 7 sind über ein
gemeinsames Joch miteinander verbunden. Das gemein-

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisches Gerät zur Speisung von Gleichstromverbrauchern, das einen an ein Drehstromnetz angeschlossenen, mit Eisenkern versehenen Transformator (3), eine damit verbundene 6-pulsige 3-phasige Gleichrichtereinheit (4) sowie Gleichstrom führende Ausgangsklemmen (1, 2) enthält, wobei der Eisenkern drei durch das eine ihrer Enden miteinander vereinigte Phasensäulen (5, 6, 7) enthält, deren anderes Ende über getrennte Joche (8,9,10) verbunden ist, und Jochspulen (21,22,23, 24,25,26) sowie Säulenspulen (11, 12, 13) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulenspulen (H₄12,13) als Primärwicklung miteinander verbunden an die zum Drehstromnetz führenden Klemmen (14,15,16) angeschlossen sind und die Jochspulen (21,22,23,24,25,26) als Sekundärwicklung paarweise miteinander verbunden sind, wobei die gemeinsamen Punkte der Paare der Jochspulen (21,22, 23,24,25,26) zu einer Ausgangsklemme (1) geführt sind und die übrigen, freien Enden der Jochspulen (21,22,23,24,25,26) an die Eingänge (27,2«, 29,30, 31,32) der Gleichrichtereinheit (4) geführt sind, deren Ausgang die andere Ausgangsklemme (2) bildet.

2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Klemmen (14,15, 16) und dem Drehstromnetz ein 3-phasiger Magnetverstärker (20) eingeschaltet ist, der durch Eingangsklemmen (17,18,19) mit den Phasen des Drehstromnetzes verbunden ist und mit einem Eisenkern versehen ist, der drei durch das eine ihrer Enden miteinander vereinigte Phasensäulen (36,37,38) enthält, deren anderes Ende über getrennte Joche (39, 40,41) verbunden ist, wobei auf den Phasensäulen (36,37, 38) zwischen den Eingangsklemmen (17,18,19) und den Klemmen (14,15,16) eingeschaltete Säulenspulen (33, 34, 35) sowie auf den Jochen (39, 40, 41) miteinander verbundene Erregerspulen (42, 43, 44, 45, 46, 47) vorhanden sind, wobei ferner die freien Enden der Erregerspulen (42, 43,44, 45,46, 47) mit einem Steuer- oder Regulierorgan (48) verbunden sind.

3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulenspulen (111, 12, 13 bzw. 33, 34, 35) als eine 3-phasige Steril-, Dreiecks- oder Zickzackschaltung angeordnet sind.

4. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu der gleichen Phase gehörenden Säulen (5,36,6,37, 7,38) des Transformators (3) und des Magnetverstärkers (20) mit einer gemeinsamer Säulenspule versehen sind.