DE295769C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Um Gleichrichter von Einphasennetzen aus zu speisen, werden normalerweise zwei An-r öden des Gleichrichters an die Netzleitung angeschlossen, und der gleichgerichtete Strom wird zwischen dem Nullpunkt eines Spannungsteilers und der Kathode abgenommen. Wird der gleichgerichtete Strom einer Stromquelle konstanter E. M. K. zugeführt, dann zeigt er einen intermittierenden Verlauf, und zur Aufrechterhaltung des Betriebes ist eine Daueraktivierung der Kathode durch eine Hilfselektrode (Erregerelektrode) erforderlich, die zweckmäßig von der Gleichstromquelle aus gespeist wird. ' \To rectifier to supply of single-phase of, normally two to r-barren of the rectifier to the power line is connected, and the rectified current is picked up between the zero point of a voltage divider and the cathode. If the rectified current is fed to a current source of constant emf, it shows an intermittent curve, and to maintain operation, the cathode must be permanently activated by an auxiliary electrode (excitation electrode), which is expediently fed from the direct current source. '\

¹S Diese Art der Speisung von Gleichrichtern aus Einphasennetzen ist aber sehr unwirtschaftlich, da die erzeugte Gleichspannung eine große Oberwelle der zweifachen Frequenz hat, da ferner die Nutzströme nur intermittierend verlaufen und schließlich der Erregerlichtbogen einen dauernden Energieverlust bedingt, der sich besonders bei Gleichrichtern kleiner und mittlerer Leistung sehr fühlbar macht.
Diesem Übelstande suchte man dadurch zu begegnen, daß man dem Gleichrichter Hilfsanoden gab, denen durch Drosselspulen in der Phase verschobener Strom zugeführt wurde. Dieser Weg führte nur unvollkommen zum Ziel, da sich mittels Drosselspulen die Phase ¹ S This type of supplying rectifiers from single-phase networks is very uneconomical, since the DC voltage generated has a large harmonic of twice the frequency, since the useful currents are only intermittent and, finally, the excitation arc causes a permanent loss of energy, which is smaller and smaller, especially with rectifiers medium power makes it very palpable.
Attempts were made to counteract this inconvenience by giving the rectifier auxiliary anodes to which the phase-shifted current was fed by choke coils. This path only partially led to the goal, as the phase is changed by means of choke coils

3" nicht um 90 ° verschieben läßt und da außerdem die Phasenverschiebung in hohem Maß von der Belastung abhängig ist.3 "can not be shifted by 90 ° and there also the phase shift to a large extent depends on the load.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Speisung von Gleichrichtern aus Einphasennetzen, bei welcher die erwähnten Nachteile vermieden werden. Zu diesem Zweck erhält der Gleichrichter mehrere zusätzliche Hauptelektroden, denen der phasenverschobene Strom über einen an das Einphasennetz angeschlossenen Einphasenumformer zugeführt wird. Die zusätzlichen Hauptelektroden liefern ebenfalls .Nutzströme und dienen nebenbei zur Aufrechterhaltung des Arbeitsvorganges ; denn sie aktivieren die Kathode in den Zeitintervallen, in welchen die ursprünglichen Hauptelektroden stromlos sind. Der von ihnen gelieferte Anteil am Nutzstrom auf der Gleichstromseite des Gleichrichters bewirkt eine Herabsetzung der Amplitude der Oberwelle unter gleichzeitiger Vermehrung ihrer Frequenz, die am günstigsten wird, wenn der den zusätzlichen Hauptelektroden zugeführte Wechselstrom, der vom Phasenumformer geliefert wird, um 90 ° gegen den Strom der ursprünglichen Hauptelektroden in der Phase verschoben ist.The invention relates to a device for feeding rectifiers from single-phase networks, in which the disadvantages mentioned are avoided. For this purpose, the rectifier receives several additional main electrodes, those of the phase-shifted current via a connected to the single-phase network Single-phase converter is fed. The additional main electrodes also deliver useful currents and are also used to maintain the work process; because they activate the cathode in the Time intervals in which the original main electrodes are de-energized. That of them The proportion of the useful current supplied on the direct current side of the rectifier causes a reduction the amplitude of the harmonic while increasing its frequency, which is most favorable when the additional Alternating current supplied to the main electrodes, which is supplied by the phase converter, is set at 90 ° against the current of the original Main electrodes is shifted in phase.

Die einfache Kombination eines Phasenumformers mit einem Gleichrichter führt aber nur unvollkommen zum Ziel, da die nicht ans Einphasennetz angeschlossene Phasenwicklung des Phasenumformers bei Belastung großen induktiven Spannungsabfall zeigt, und somit die den zusätzlichen Hauptelektroden zugeführte Spannung sich bei Belastung des Gleichrichters der Größe und Phase nach ändert. Daher ist nicht nur danach zu streben, die Phase der zusätzlichen Spannung genau symmetrisch zu den Hauptphasen zu zerlegen, sondern auch danach, die Zusatzspannung beiThe simple combination of a phase converter with a rectifier leads, however only imperfectly to the goal, since the phase winding is not connected to the single-phase network of the phase converter shows a large inductive voltage drop under load, and thus the voltage supplied to the additional main electrodes changes when the rectifier is loaded changes in size and phase. Therefore, one should not strive only to make the phase of the additional voltage exactly symmetrical to disassemble the main phases, but also afterwards, the additional voltage at

allen Belastungen in dieser Phase zu erhalten. So müßte ζ. B. im günstigsten Falle bei einem Einphasengleichrichter die Spannung der Zusatzphase um 90° gegen die Primärphase verschoben werden: Wird ein dreiphasiger Phasenumformer verwendet, so ist der günstigste Phasenabstand 60° usw. Die günstigste Phasenverschiebung könnte nach der erwähnten bekannten Anordnung nur mit einer unendlieh großen Drosselspule erreicht werden, was jedoch praktisch ausgeschlossen ist.to get all the stresses in this phase. So should ζ. B. in the best case with a Single-phase rectifier shifts the voltage of the additional phase by 90 ° against the primary phase are: If a three-phase phase converter is used, it is the cheapest Phase spacing 60 ° etc. The most favorable phase shift could after the mentioned known arrangement can only be achieved with an infinitely large choke coil, which however, is practically impossible.

Andererseits könnte eine Phasenverschiebung zwischen den Elektrodenspannungen, die, wenn auch nur zeitweise, weniger als 90° beträgt, unter Umständen dahin führen, daß die Zeit der Stromführung der zusätzlichen Elektroden so klein wird, daß trotz der beschriebenen Einrichtung der Gleichrichterlichtbogen erlischt und ein Betrieb unmöglich wird. Um die Spannung an den zusätzlichen Elektroden der Größe und Phase nach richtig zu erhalten, ist es erforderlich, sie aus mehreren Spannungen zusammenzusetzen, und zwar in ähnlicher Weise, wie es für den Anschluß von Induktionsmotoren an Einphasennetze bereits bekannt geworden ist.On the other hand, there could be a phase shift between the electrode voltages, even if only temporarily, is less than 90 °, may lead to the fact that the time of current conduction of the additional electrodes is so short that despite the described Establishment of the rectifier arc goes out and operation becomes impossible. To the tension on the additional To properly obtain electrodes of size and phase it is necessary to consist of several To assemble voltages, in a similar way as it is for the connection of induction motors on single-phase networks has already become known.

Im vorliegenden Fall ist jedoch darauf Rücksicht zu nehmen, daß die vor die Elektroden geschalteten Phasenwicklungen einen gemeinsamen Nullpunkt erhalten müssen, und es ist daher die Einrichtung so zu gestalten, daß dieses möglich ist.In the present case, however, it must be taken into account that the front of the electrodes switched phase windings must have a common zero point, and the device must therefore be designed in such a way that that this is possible.

Der Erfindungsgegenstand sei an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.The subject matter of the invention will be explained in more detail using a few exemplary embodiments.

In Fig. ι bedeutet N das Einphasennetz, U den Einphasenumformer mit den Ständerwicklungen W₁ und W₂ und dem Kurzschlußanker K. Der Gleichrichter G ist mit den beiden Hauptelektroden 1 und 3 an N angeschlossen, mit den ■ zusätzlichen Elektroden 2 und 4 an die Wicklung W₂, während die Wicklung W₁ am Netz liegt. T₁ und T₂ sind zwei Spannungsteiler, deren Nullpunkte miteinander und mit dem Pol der Batterie B ver-In Fig. Ι N denotes the single-phase network, U the single-phase converter with the stator windings W ₁ and W ₂ and the short-circuit armature K. The rectifier G is connected to the two main electrodes 1 and 3 to N , with the ■ additional electrodes 2 and 4 to the Winding W ₂ , while winding W _{1 is connected to} the network. T ₁ and T ₂ are two voltage dividers whose zero points are connected to each other and to the pole of battery B.

bunden sind, während der+-Pol der Batterie an die Kathode Kt angeschlossen ist. Die Wicklung w₂ des Umformers liefert den zusätzlichen Elektroden 2 und 4 eine bei Leerlauf um 90 ° gegenüber der Netzspannung phasenverschobene Spannung, und bei kleiner Belastung ergibt sich ein äußerst vorteilhafter Betrieb.are bound, while the + pole of the battery is connected to the cathode Kt . The winding w _{2 of} the converter supplies the additional electrodes 2 and 4 with a voltage that is 90 ° out of phase with respect to the mains voltage when the system is idle, and operation is extremely advantageous when the load is low.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist nicht prinzipiell von dem der Fig. 1 verschieden; die Bedeutung der Buchstaben ist hier die gleiche wie dort. Die Elektrode 3 ist zusätzlich, und die besonderen Spannungsteiler sind hier fortgefallen, da die Umformerwicklungen W₁, w_2> W₃ selbst als Spannungsteiler benutzt werden. Dementsprechend ist der Nullpunkt dieser Wicklungen selbst mit dem —-Pol der Batterie verbunden. Der Phasenumformer ist hier dreiphasig dargestellt. Selbstverständlich läßt sich die Zahl der zusätzlichen Anoden und die Phasenwicklungen der Umformer beliebig erhöhen.The embodiment of FIG. 2 is not fundamentally different from that of FIG. 1; the meaning of the letters is the same here as there. The electrode 3 is additional, and the special voltage dividers have been omitted here, since the converter windings W ₁ , w _2> W ₃ themselves are used as voltage dividers. Accordingly, the zero point of these windings is itself connected to the - pole of the battery. The phase converter is shown here in three phases. Of course, the number of additional anodes and the phase windings of the converters can be increased as desired.

Die Anordnungen der Fig. 1 und 2 bewähren sich aber in der dargestellten Form nur bei kleinen Belastungen; bei großen Belastungen macht sich der Spannungsabfall in der durch den Phasenumformer erzeugten Hilfsphase außerordentlich bemerkbar. Man wird daher zweckmäßig diese Anordnungen durch Einfügen zusätzlicher Spannungen ergänzen, wie es z. B. Fig. 3, 4, 5 und 6 zeigen.The arrangements of FIGS. 1 and 2 only prove themselves in the form shown with small loads; at high loads, the voltage drop in the Auxiliary phase generated by the phase converter is extremely noticeable. You will therefore expediently supplement these arrangements by inserting additional voltages, how it z. B. Figs. 3, 4, 5 and 6 show.

In Fig. 3 bedeutet U den Phasenumformer, dessen Wicklung W₁ mit der Primärwicklung P₁ des Transformat orts T₁, und dessen Wicklung W₂ mit der Primärwicklung p₂ des Transformators T₂ in Reihe geschaltet ist. In den Stromkreis W₂, p₂ ist aber noch eine konstante, dem Transformator D entnommene Spannung eingefügt. Der Gleichrichter G ist mit seinen Anoden an die Sekundärwicklungen S₁ und s₂ angeschlossen, deren gemeinsamer Nullpunkt O In Fig. 3, U denotes the phase converter, the winding W _{1 of which is} connected in series with the primary winding P _{1 of} the transformer T ₁ and the winding W _{2 of} which is connected in series with the primary winding p _{2 of} the transformer T _2. However, a constant voltage taken from the transformer D is also inserted into the circuit W ₂ , p _2. The rectifier G is connected with its anodes to the secondary windings S ₁ and S ₂ , whose common zero point O

mit dem Pol der Batterie B verbunden -connected to the pole of battery B -

ist, während der +-Pol der Batterie an die Kathode Kt angeschlossen ist. Die dem Transformator D entnommene Zusatzspannung hat die Phase der Netzspannung und gibt in Kombination mit der Spannung der Wicklung w₂ bei Belastung eine resultierende Spannung annähernd richtiger Größe und Phase.while the + pole of the battery is connected to the cathode Kt . The additional voltage taken from the transformer D has the phase of the mains voltage and, in combination with the voltage of the winding w _2, gives a resulting voltage of approximately the correct size and phase under load.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 wird die Zusatzspannung dem Transformator T entnommen; der Erfolg ist der gleiche wie in Fig. 3-In the arrangement according to FIG. 4, the additional voltage is taken from the transformer T; the success is the same as in Fig. 3-

Die Anordnungen nach Fig. 3 und 4 haben nun aber ihrerseits wieder den Nachteil, daß die richtige Größe und Phase der Hilfsspannung nur bei großer Belastung vorhanden ist, während bei Leerlauf und kleiner Belastung sich kein symmetrisches Mehrphasensystem für die Gleichrichter ergibt.The arrangements according to FIGS. 3 and 4 have the disadvantage that the correct size and phase of the auxiliary voltage is only available when the load is high, while there is no symmetrical multiphase system at no load and low load for the rectifier results.

Dieser Nachteil kommt aber bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 5 und 6 in Fortfall. In diesem Falle wird die Zusatzspannung den beiden Serientransformatoren S₁ und S₂ entnommen, deren Spannung proportional den Nutzströmen ist. Die resultierende sekundäre Zusatzspannung hat bei richtiger Aneinanderschaltung der Sekundärwicklungen wieder die Phase der Netzspannung. Ihre Größe ist aber eine Funktion der Belastung des Gleichrichters'. Gemäß der Anordnung nach Fig. 6 wird der Gleichrichter mehrphasig von der Sekundärwicklung s des Haupttransformators T gespeist, während die Primärwicklung p an das Netz N bzw. an den Phaserumformer U angeschlossen ist. Die Wicklung w_s des Umformers ist über die Sekundärwicklungen der Serientransformatoren S₁ However, this disadvantage does not apply to the exemplary embodiments of FIGS. 5 and 6. In this case, the additional voltage is taken from the two series transformers S ₁ and S ₂ , the voltage of which is proportional to the useful currents. If the secondary windings are correctly connected to one another, the resulting secondary additional voltage has the same phase as the mains voltage. However, their size is a function of the load on the rectifier. According to the arrangement according to FIG. 6, the rectifier is fed in multiple phases from the secondary winding s of the main transformer T , while the primary winding p is connected to the network N or to the phaser converter U. The winding w _{s of} the converter is via the secondary windings of the series transformers S ₁

und S₂ an die nicht an das Netz angeschlossene Phase des Transformators T gelegt, während die Primärwicklungen des Serientransformators in Reihe mit den beiden unmittelbar an das Netz angeschlossenen Primärwicklungen des Transformators T liegen.and S _{2 is applied} to the phase of the transformer T that is not connected to the network, while the primary windings of the series transformer are in series with the two primary windings of the transformer T which are directly connected to the network.

Die bei der beschriebenen Einrichtung verwendeten Wicklungen und Transformatoren können natürlich auch regelbar sein, auch ίο kann unter Umständen die Verwendung von - Erregerelektroden besonders zur Einleitung und Sicherung des Betriebes nach öfteren Betriebspausen auch bei der beschriebenen Anordnung in Frage kommen; man wird sie aber während der Dauer des Betriebes zweckmäßig abschalten.The windings and transformers used in the device described can of course also be controllable, also ίο can under certain circumstances the use of - Excitation electrodes especially for initiating and securing operation after frequent breaks in operation also come into question with the arrangement described; one becomes them but it is advisable to switch off during operation.

Claims

Patent-to sayings:

i. Device for feeding metal vapor rectifiers from single-phase networks with additional electrodes, which are supplied with phase-shifted voltages are, characterized in that the additional electrodes fed Voltages are taken from a phase converter operated from the single-phase network, with the additional electrodes participate in the supply of useful current from the rectifier.

2. Device according to claim 1, characterized in that the phase converter in the manner of an induction motor with a cage or short-circuit armature and with a linkage point Stator winding is formed, and that the stator winding at the same time for the Rectifier serves as a voltage divider.

3. Device according to claim 1, characterized in that the rectifier is fed via one or more two-coil transformers, the primary windings of which are connected in series to the windings of the phase converter.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that in the circuit additional voltages are switched on for the phase converter winding that is not connected to the mains, which are expediently selected in phase with the mains voltage.

5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that the additional The size and phase of voltages are dependent on the load current of the rectifier.

6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the additional Voltages are taken from the secondary windings of series transformers, the primary windings in series are connected to the windings of the phase converter or rectifier that are directly connected to the mains.

7. Device according to claim 1 to 6, characterized in that the rectifier is fed by the secondary winding of a main transformer, which has an increased number of phases, wherein the primary windings of the additional series transformers in series with those directly connected to the network Primary windings of the main transformer are connected.

1 sheet of drawings.