DE300557C

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Publication number: DE300557C
Application number: DENDAT300557D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT. 1

Die bekannten mehrphasig gespeisten Quecksilberdampfgleichrichter haben mehrere Nachteile, die zu vermeiden Gegenstand vorliegender Erfindung ist. ' '
Der erste Nachteil besteht darin, daß man, um einen Gleichstrom mit einer Oberwelle von möglichst kleiner Amplitude zu erhalten, die Phasenzahl (eventuell durch Schaffung besonderer Zwischenphasen) sehr hoch wählen muß.

ίο Entsprechend der Phasenzahl sind auch eine gleiche Zahl von Anoden bzw. Anodengruppen vorzusehen. Es ist nun aber eine Eigenschaft des Gleichrichters, daß nie zwei Anoden verschiedener Phase gleichzeitig Strom führen, sondern daß jede Anode innerhalb einer Periode des Wechselstromes nur während eines Bruchteiles· der Zeit stromführend ist. Dieser

Bruchteil der Zeit ist =

sek., wo t die

Zeitdauer einer Periode, m die Phasenzahl bedeutet. Der Stromverlauf pro Phase ist demnach ein außerordentlich ungünstiger und der Effektivwert des Stromes sinkt mit zunehmender Phasenzahl ganz außerordentlich.

Der Erhöhung der Phasenzahl ist wegen der Abnahme der relativen Leistungsfähigkeit der Gleichrichteranlage demnach eine Grenze gesetzt.

Fig. ι veranschaulicht einen 12 phasig gespeisten Gleichrichter G mit den Anoden i, 2, 3 ... 12, welche an den mit τ', 2'', 3'... I2' bezeichneten Enden der Sekundärwicklungen S₁ und s₂ der Transformatoren T₁ und T₂ angeschlossen zu denken sind. Der Transformator T₂ ist sekundär mit einer derartigen Phasenkombination geschaltet, daß die Sekundärphasen dieses Transformators mit denen des Transformators T₁ einen Winkel von 30 ° bilden. Man erhält in dieser Weise zwei Systeme, die sich zu einem regulären 12 phasigen System . ergänzen. Die Gleichspannungs- bzw. Gleichstromkurve dieses Gleichrichters, welche zwischen der Kathode K und der Nullpunktleitung L abgenommen werden kann, ist als Funktion der Zeit in Fig. 2 aufgetragen. Man erkennt, daß der Gleichstrom eine Oberwelle der 12 fachen Frequenz besitzt. - Jede der 12 Anoden führt aber nur während der Zeit

i = —— (t₀ = Zeit einer Periode) Strom. Der

Effektivwert dieses Stromes ist außerordentlich gering und dementsprechend der Kupferaufwand im Transformator erheblich höher als der Leistung normalerweise entsprechen würde.

Der zweite Nachteil dieser Anordnung ist die Oberwelle selbst, welche besonders beim Betrieb von Gleichstrommaschinen in hohem Maße störend wirkt. , Sie verursacht Feldpulsation, Wirbelströme, Bürstenfeuer, Brummen und erschüttert die Maschine und das Fundament. Beim Anschluß von Nebenschlußmaschinen bewirken die Oberwellen, daß die Gleichstromspannung durch die Belastung der Maschine wesentlich beeinflußt wird, was bei

gleichzeitigem Anschluß von Glühlampen starke Intensitätsschwankungen des Lichtes im Gefolge hat.

Als dritter Nachteil kommt schließlich in Betracht, daß die zu erzielende Gleichstromspannung ihrer Höhe nach von derjenigen Spannung abhängt, für welche sich ein Gleichrichter noch in rationeller Weise bauen läßt, oder mit andern Worten, der Gleichrichter ist in ίο diesem Falle für die volle Gleichstromspannung, die gewünscht wird, zu bemessen. Dadurch wird der Anwendbarkeit des Gleichrichters selbst eine Grenze gezogen.

Die genannten Nachteile werden nun gemäß vorliegender Erfindung dadurch vermieden, daß zwei oder mehrere hintereinandergeschaltete Mehrphasengleichrichter derart von je einem symmetrischen Mehrphasen wechselstromsystem gespeist werden, daß diese Wechseiao stromsysteme der einzelnen Gleichrichter gegeneinander phasenverschoben sind, wobei es zweckmäßig ist, die Phasenverschiebung so zu bemessen, daß die verschiedenen Phasensysteme als Ganzes betrachtet ein symmetrisches Mehrphasensystem entsprechend höherer Phasenzahl ergeben. Die Erfindung sei an Hand der Fig. 3 näher erläutert. G₁ und G₂ sind zwei Mehrphasen-Quecksilberdampfgleichrichter mit im Vergleich zu Fig. 1 nur halber Anodenzahl, nämlich mit den Anoden 1, 2, 3, 4, 5, 6 bzw. 7, 8, 9, 10, 11, 12 und den Kathoden K₁ bzw. K₂. T₁ und T₂ sind zwei primär in Reihe geschaltete Transformatoren (sie können auch parallel am Dreiphasennetz N_n, liegen). Die Sekundärwicklungen S₁ und s₂ sind je 6 phasig ausgeführt, aber s₂ gibt gegen

5₁ durch Phasenkombination um 30 ° phasenverschobene Spannungen, so daß S₁ und s₂ als Ganzes betrachtet ein symmetrisches i2phasiges System darstellt. Man hätte auch an Stelle von T₁ und T₂ einen einzigen Transformator verwenden können, dessen (durch Phasenkombination) 12 phasig ausgeführte Sekundärwicklung zwei Sternpunkte besitzt. Nun sind die Enden von S₁, also 1', 2'... 6' mit den entsprechenden Anoden von G₁, 7', 8'·. . . 12' mit den entsprechenden Anoden von G₂ zu verbinden und diese beiden Gleichrichter in an sich bekannter Weise z. B. dadurch in Reihe zu schalten, daß der Sternpunkt O₂ von

5₂ mit der Kathode K₁ verbunden wird, während die Gleichstromspannung' E_g zwischen dem Sternpunkt O₁ (bzw. Leitung L) und K₂ abgenommen werden kann. Diese Gleichstromspannung E_g setzt sich in diesem Falle aus zwei Gleichstromspannungen E₁ und E₂ zusammen, welche jede für sich entsprechend der praktisch maximal erreichbaren Gleichrichterspannung gewählt werden können. Sowohl die Spannung E₁ wie auch die Spannung E₂ zeigt für sich betrachtet eine Oberwelle der 6 fachen Frequenz, doch liegen die beiden Oberwellen bezogen auf ihre Frequenz um 180^u gegeneinander verschoben (Fig. 4a und 4b). Durch die stets in diesen Stromkreisen vorhandene Selbstinduktion ist der Verlauf dieser Oberwellen nahezu sinusförmig, so daß sich bei der Reihenschaltung der Spannungen die beiden Oberwellen wegen der 180 ° Verschiebung vollständig kompensieren. Aber auch wenn man ihre ,ursprüngliche von der Sinusform abweichende Kurvenform berücksichtigt, so resultiert aus beiden eine Oberwelle der 12 fachen Frequenz (Fig. 4 c), wie man sie beim 12 Phasen-Gleichrichter der Fig: 1 erhält. Aber auch in diesem Falle hat man. den großen Vorteil, daß jede Anode des Gleichrichters G₁

und G₈ während der Zeit = —- der Perioden dauer stromführend ist, während im Falle der

Fig. ι diese Zeit nur — Periodendauer beträgt.

Der Effektivwert des Stromes pro, Phase ist also im zweiten Falle bedeutend größer, und man erhält einen Transformator mit erheblich geringem Kupferaufwand wie bei der Anordnung nach Fig. 1. Die Vorteile dieser Anordnung sind also folgende:

1. Die Gleichstromnetzspannung verteilt sich auf zwei oder mehrere Gleichrichter.

2. Die Oberwelle fällt fort oder entspricht einer Frequenz gleich "der Summe der Phasenzahlen aller in Reihe geschalteter Gleichrichter.

3. Die Zeitdauer, während welcher die Anoden stromführend sind, ist gleich der Zeitdauer einer Periode des zugeführten Drehstromes geteilt durch die Phasenzahl eines Gleichrichters.

Es ist nicht erforderlich, daß die Phasenzahl der verschiedenen in Reihe geschalteten Gleichrichter die gleiche ist, man kann z. B. auch Gleichrichter beliebiger Phasenzahl hinterein anderschalt en, wobei nur zu beachten ist, daß zwischen den Wechselstromspannungen der in Reihe geschalteten Gleichrichter Phasendifferenzen bestehen. Die in Reihe geschalteten Gleichrichter lassen sich auch konstruktiv zu einem einheitlichen Gebilde zusammenbauen, so daß sich äußerlich die Gleichrichtergruppe mit dem zugehörigen Transformator no von der üblichen und bekannten Anordnung nicht wesentlich unterscheidet. Die Vakuumgefäße bzw. Zellen können in geeigneter Weise z.B. durch Rohre derart miteinander verbunden werden, daß sie von einer gemeinsamen Pumpe aus evakuiert werden können. Ebenso können sie durch ein gemeinsames Kühlsystem gekühlt werden. ;

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Einrichtung zur Erzeugung von Gleichstrom aus Wechselstrom durch Mehrphasen-

gleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines Gleichstromes mit erhöhter Oberwellenfrequenz zwei oder mehrere in Reihe geschaltete Mehrphasengleichrichter von je einem symmetrischen Mehrphasenwechselstromsystem gespeist werden, wobei diese Wechselstromsysteme gegeneinander phasenverschoben sind und der Gleichstrom mit erhöhter Oberwellenfrequenz zwischen dem Anfang und dem Ende der Reihe entnommen wird.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebungen der Systeme gegeneinander derart bemessen sind, daß die verschiedenen Phasensystenle, als Ganzes betrachtet, ein symmetrisches Mehrphasensystem entsprechend höherer Phasenzahl ergeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.