DE328161C - Gleichrichter zum Umwandeln elektrischer Wechselstromenergie von zwei oder mehr Phasen in Gleichstromenergie oder umgekehrt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umwandeln von' elektrischer Wechselstromenergie in Gleichstromenergie oder umgekehrt und bezweckt eine Vereinfachung der bisherigen Gleichrichter.

Diese Vorrichtung zum. Umwandeln von elektrischer Wechselstromenergie von zwei oder mehr Phasen in Gleichstromenergie oder umgekehrt, bei welcher ein geschlossener Stromkreis an die Kollektorstege angeschlossen ist, und bei welcher in diesem Stromkreise und am Kollektor die Spannungsverteilung im - wesentlichen dieselbe ist, wie in ' einem Grammeschen Ring, besteht darin, daß der geschlossene Gleichstromkreis gebildet wird aus Wicklungen, die auf Stromwandlern untergebracht sind (z. B. vier oder mehr Stromwandler), die in zwei elektrischen Gruppen angeordnet sind, in deren einer auf

ao jedem Stromwandler die Wechselstromwicklungen aus zwei Phasen des Wechselstromsystems zusammengesetzt werden, während in der zweiten Gruppe die Wechselstromwicklungen auf jedem Stromwandler nur in der einen der Phasen liegen oder durch Wicklungen von zwei oder mehr Phasen so zusammengesetzt sind, daß sie · Ströme nur einer Phase führen. Der Zweck dieser eigenartigen Zusammensetzung besteht darin, die Herstellung zu erleichtern, die Isolierung zu vereinfachen und eine Mannigfaltigkeit von Phasenzusammensetzungen zu erreichen.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung sdhematisch dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. ι ein Vektordiagramm, das für einen gegebenen Augenblick die Phasenverschiebung der Wechselstromabgabe an die Feldwicklung darstellt.

Fig. 2 ein Vektordiagramm, das die relativen Werte der Phasenverschiebung der in den Feldwicklungen zirkulierenden Wechselströme zeigt, wobei die Vektorstrahlen in '■■ Übereinstimmung mit den in Fig. 5 dargestellten Stromwandlerkernen mit Zahlen und in Übereinstimmung mit den Vektorstrahlen gemäß Fig..ι mit Buchstaben versehen sind.

Fig. 3 zeigt die relativen sich ergebenden elektromotorischen Kräfte, die in den Sekundärwicklungen erregt werden und mit den Zahlen, die den in Fig. 4 gezeigten Sekundärstromkreisen entsprechen, bezeichnet sind.

Fig. 4 zeigt schematisch die Anordnung der Sekundärwicklungen mit den Bürsten in der Stellung, die sie in dem Augenblick einnehmen, in welchem die elektromotorischen Kräfte in Fig. 3 dargestellt sind.

Fig. 5 zeigt an einem Gleichrichter nach

der Erfindung die Leitungen, welche die ortsfesten Stromwandler, ihre primären und sekundären Stromkreise, den Kollektor und die Bürsten, verbinden.

Fig. 6 zeigt einen Gleichrichter mit zwei dreiphasigen Phasenstromwandlern für ein Dreiphasenbeispiel anstatt eines Einzelphasenstromwandlers in jeder Phase.

Die Einrichtung besteht aus sechs ortsfesten Stromwandlern, deren Kerne durch die Buchstaben A₁ B₁ C₁ D, E und F bezeichnet sind. Der primäre Wechselstromkreis der sechs Stromwandler besteht aus drei primären Wicklungen, von denen jede in die Linienleitung einer der Phasen geführt ist, welche mit den dreiphasigen, primären Strömen gespeist werden. Die Stromwandler B₁ D und F haben jeder nur eine Primärwicklung und. werden nur durch den Strom der drei verschiedenen Phasen erregt, d. h, entsprechend von den Phasen Y₁ X₁ Z (Fig. 2)-Die Stromwandler A₁ C₁ E haben jeder eine zweiteilige Primärwicklung, deren beide Teile von zwei verschiedenen Phasen erregt werden. So wird der Stromwandler A durch Ströme aus den Phasen Y und Z erregt; Stromwandler C durch Ströme aus den Phasen X₁ Y; Stromwandler E durch Ströme aus den Phasen X und Z. Jeder Stromwandlerkern ist in gewöhnlicher Weise zusammengesetzt und trägt zwei Sekundärspulen, die so miteinander verbunden sind, daß sie einen geschlossenen Stromkreis der wohlbekannten Grammeschen Ringform bilden. Es ist besonders hervorzuheben, daß die Felder, die in jedem von diesen Kernen erzeugt werden, in der Phase um ¹Z₁₂ einer Periode gegen das folgende verschoben sind, und daß daher in den Sekundärspulen elektromotorische Kräfte erregt werden, die sich um ¹Z₁₂ einer Periode in der Phase von dem Feld im nächsten Kern unterscheiden. Die Phasenverschiebung in den Primärwicklungen ist schematisch in Fig. 2 dargestellt und durch geeignete Querverbindungen der primären und sekundären Stromkreise herbeigeführt (Fig. 5). Aus dieser Figur ist z. B. ersichtlich, daß die Verbindung zwischen der Linienleitung der X-Phase und denPrimärspulen der Stromwandler C, D₁ E an dem entgegengesetzten Ende der Wicklungen -liegen, wie die Verbindungen der Linienleitung j der Z-Phase mit den Primärspulen der Stromwandler E, F.

Die Sekundärspulen 1, 2, 3, 4, 5 und 6, eine auf jedem Kern, sind der -Reihe nach durch Verbindungsleitungen an sechs aufeinanderfolgende Stege a, h, c, d, e und f eines zwölfteiligen Kollektors angeschlossen,' während die verbleibenden sechs Sekundärspulen \ i^a. 2^a, Z^a, 4^a, 5^a und 6^a, jede der Reibe nach ! durch Verbindungsleitungen mit den ver-, bleibenden sechs aufeinanderfolgenden Stegen i g, h, i, j, k und I des Kollektors verbunden i sind (Fig. 4).

. - Die Schaltung der beschriebenen Gramme- ^; ringwicklung ist so, daß die elektromotorischen Kräfte, die durch die Spulen in jedem Augenblick erregt werden, einander addieren und zwei Punkte entgegengesetzter PoIarität ergeben, die .um den Kollektor mit den. synchron umlaufenden Bürsten kreisen und zwar mit einem Abstand, der der Frequenz des Speisestromes der .Primärwicklung entspricht.

Zur Abnahme von Gleichstrom an den Punkten der entgegengesetzten - Polarität sind Bürsten W₁ W vorgesehen, die um den Kollektor sich drehen mit einer Geschwindigkeit, die synchron ist mit der Frequenz des Speisestromes der Primärwicklungen. Dieses kann in irgendeiner geeigneten Weise ausgeführt werden; z. B. kann die Rotation der Bürsten durch Anwendung eines Synchronmotors herbeigeführt werden, der aus derselben Wechselstromquelle, wie die Primärwicklungen, gespeist wird.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung, bei welcher zwei Dreiphasenstromwandler an Stelle von sechs Emphasenströmwandlern der Fig. 2 angeordnet sind. Es ist ersichtlich, daß die Kerne A¹, B¹... F¹ die Stromwandler A₁ B ... F gemäß Fig. 5 ersetzen; drei dieser Kerne werden allein von einer der Phasen des Speisestromes erregt, während die verbleibenden drei teils von einer und teils von . einer andern Phase aus erregt werden. Die Kraftflüsse in jedem der Kerne sind genau von gleicher Phasenverschiebung, wie diejenigen in den Kernen der Stromwandler gemäß Fig. 5. " —--v-

Selbstverständlich können die Primärwicklungen der Stromwandler B₁ D und F oder diejenigen auf den Kernen B¹, D¹ und F¹ durch Wicklungen ersetzt werden, die absatzweise aus zwei oder mehr Phasen gespeist werden, wenn sie nur dieselbe Phasenverschiebung erzielen, wie durch die einzige Wicklung, die sich nach der Fig. 6 auf jedem Kern befindet. ·■ no

Wenn ein Synchronmotor zum Antrieb der Bürsten benutzt wird, so könnte dieser zeitweise dazu gebraucht werden, um den Magnetisierungsstrom des Umwandlers durch Übererregung des Feldes des Synchron- n₅ motors zu korrigieren.

Es wird betont, daß der beschriebene Gleichrichter auch in entgegengesetztem Sinne benutzt werden kann, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. In einem

solchen Falle werden die Wicklungen, die bisher als primäre bezeichnet sind, zu sekundären, während umgekehrt die sekundären zu primären werden. Da aber die funktioneile Bedeutung .der Ausdrücke »primär« und »sekundär« bei Stromwandlerwicklungen nur eine Frage der Terminologie ist, so können diese Ausdrücke miteinander vertauscht werden. Wenn weiterhin die Verbindungsleitungen entsprechend angeordnet werden und mehr als ein Kollektor verwendet wird, dann kann Gleichstrom von einer bestimmten Spannung in Wechselstrom umgewandelt werden, ' der dann wieder in Gleichstrom von einer andern Spannung zurückgewamdelt wird.

Infolge der Anwendung einer Mehrzahl von Stromwandlern wird die Isolation der einzelnen Teile leicht gemacht, da man Material von hohem Widerstand· verwenden kann.

Bei der praktischen Ausführung wird man gewöhnlich vorziehen, mehr Kerne in derjenigen Gruppe anzuwenden, welche teils in der Linienleitung der einen und teils in der Linienleitung der andern Phase liegt, als in der j engen Gruppe, deren Wicklungen alle in ein und dieselbe Phase geschaltet sind, so daß man wenigstens zwei, besser noch mehr mittlere Phasen zwischen den Hauptphasen erhält. Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform wird nur eine mittlere Phase zwischen je einem Paar von Hauptphasen erzeugt.

Diie beschriebene Einrichtung dient nur als Ausführungsbeispiel und der Schutz ist nicht auf diese beschränkt, weil leicht verschiedene Abänderungen gemacht werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen. Wenn z. B. ein Dreiphasenstrom in Gleichstrom umgewandelt werden soll, kann, die Zahl der verwendeten Stromwandler ein Mehrfaches von sechs sein.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Gleichrichter zum Umwandeln elekirischer Wechselstromenergie von zwei oder mehr Phasen in Gleichstromenergie oder umgekehrt, wobei ein geschlossener Stromkreis durch Verbindungsleitungen an einen Kollektor angeschlossen ist, .in dem die Spannungsverteilung dieselbe ist, wie in einem Grammering, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Gleichstromkreis gebildet wird aus Wicklungen (1 bis 6 und i° bis 6°), die auf Stromwandlern untergebracht sind (z. B. vier oder mehr Stromwandlern), die in zwei elektrischen Gruppen (A, C, E und B, D, F) angeordnet sind, in deren einer (A, C, E) auf jedem Stromwandler die Wechselstromwicklungen aus zwei Phasen des Wechselstromsystems zusammengesetzt werden, während in der zweiten Gruppe (B₁ D, F) die Wechselstromiwicklungen auf jedem Stromwandler nur in einer der Phasen liegen oder durch Wicklungen von zwei .oder mehr Phasen so zusammengesetzt sind, daß sie magnetische Kraftflüsse erzeugen, von denen jeder von derselben Phase ist, als wäre er durch die Wicklung in nur einer Phase erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom_r wandler vielphasige Stromwandler sind und zwar zwei odef ein Vielfaches von zwei an Zahl und in zwei Gruppen eingeteilt sind, derart, daß die Wechselstromwicklungen der einen Gruppe auf jeden Kern (B, D, F) des einen Stromwandlers nur zu einer Phase gehören, die Wechsel-Stromwicklungen bei der andern Gruppe auf jedem Kern (A, C, E) des Stromwandlers zu zwei oder mehreren Phasen gehören.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.