DE340712C - Verfahren zur Regelung der Gleichstromspannung in Metalldampfgleichrichteranlagen mit untereinander transformatorisch verketteten Anodenstroemen - Google Patents

Description

In Metalldampfgleichrichteranlagen hat sich die transformatorische Verkettung der Anodenströme untereinander als vorteilhaft erwiesen, da diese Verkettung das Parallelarbeiten der Lichtbögen erleichtert und dem Erlöschen einzelner Lichtbogen entgegenwirkt. Diese Verkettung wird mit Hufe eines geschlossenen magnetischen Kreises erzielt, auf welchen die Anodenströme derart erregend wirken, daß,

ίο wenn man die aufeinanderfolgenden Sekundärphasen des den Gleichrichter speisenden Transformators fortlaufend numeriert, die Anodenströme der ungeradzahligen Phasen den magnetischen Kreis in dem einen Sinne, die der geradzahligen Phasen ihn in dem anderen Sinne magnetisieren. Hierbei ist es an sich gleichgültig, ob für die Ströme der einzelnen Anoden getrennte Erregerspulen· vorgesehen sind, oder ob die ungeradzahligen und die geradzahligen Sekundärphasen zu je einem mit besonderem Neutralpunkt versehenen System zusammengefaßt sind und die diesen beiden Neutralpunkten zufließenden Ströme je eine Erregerspule durchfließen,, so daß also jede dieser beiden Erregerspulen von den Anodenströmen mehrerer Sekundärphasen erregt werden. Diese magnetische Verkettung bedingt aber für den Gleichrichter einen Spannungsabfall, welcher sowohl von der Größe

der Selbstinduktion der Verkettungsspulen als auch von. der Belastungsstromstärke des Gleichrichters abhängt. Ist das Magnetsystem schon bei kleinem Belastungsstrom hochgesättigt, dann ist der Spannungsabfall im wesentlichen nur noch eine Funktion der Induktivität des Verkettungstransformators. Wie der durch die magnetische Verkettung bedingte Spannungsabfall zustande kommt, kann man sich in folgender Weise erklären. Wird ein Gleichrichter von einem verketteten Sechsphasen-System mit nur einem Neutralpunkt gespeist, dann führt jede Anode periodisch nur während der Zeit von ¹Z₆ Periode Strom, wobei die Anodenspannung vom Wert E sin 60 bis E variiert. Der mittlere Spannungswert, welchem annähernd die resultierende Gleichstrom-

, . , , . , , , _ 1 + sin 6o° spannung entspricht, ist demnach E —^!

= o,93 E = E_g.

Wird aber das Sechsphasensystem in zwei um 180 ° gegeneinander verschobene Dreiphasensysteme zerlegt und werden diese dann in der beschriebenen Art magnetisch verkettet, so wird die Zeitdauer der Stromführung jeder Anode verlängert, so daß sich die Ströme der beiden Systemgruppen zeitlich überdecken. Im Grenzfalle wird die Zeitdauer der Stromführung jeder Anode auf ^₃ Periode erhöht, und hierbei variiert die Anodenspannung vom Wert E sin 30 bis E. Der mittlere Spannungswert ist nunmehr E = 0,75 E = E/.

Das Verhältnis S- ist =.^i _ai_so ungefähr ^ES 0,93 ⁵

= 0,8. Diese Erkenntnis führt nun dazu, den Verkettungstransformator gleichzeitig auch zur Spannungsregelung der Gleichrichteranlage mitzuverwenden, wenn es sich als möglich

erweist, die Änderung der Induktivität in wirtschaftlich und technisch einfacher Weise zu bewirken. Im vorliegenden Falle kann nun die Gleichstromspannung des Sekundärnetzes, welche geregelt werden soll, selbst zu ihrer Regelung herangezogen werden, indem mit ihrer Hilfe die Induktivität des Verkettungstransformators geregelt wird, und zwar ist es bereits bekannt, die zusätzliche Gleich-Stromerregung mittels des Hauptstromes des Gleichrichters selbst zu bewirken. Es ist nun Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Gleichstromspannung in Metalldampfgleichrichteranlagen mit untereinander transformatorisch verketteten Anodenströmen, bei welchem die Induktivität des Verkettungstransformators für die Anodenströme mit Hilfe einer auf diesen Transformator wirkenden zusätzlichen, vom Hauptstrom des Gleichrichters unabhängigen Gleichstromerregung geregelt wird.

In Fig. ι ist als Ausführungsbeispiel eine Dreiphasengleichrichteranlage dargestellt. Es bedeutet: T einen Dreiphasentransformator, dessen Primärwicklung P an dem Dreiphasennetz N_m liegt, und dessen Sekundärwicklung 5 sechsphasig ausgeführt ist. Die Sekundärphasen tragen die Bezeichnung I, ΙΓ, III, I', II, III', und es bildet I, II, III die eine (ungeradzahlige) Phasengruppe, Γ, II', III' die andere (geradzahlige) Phasengruppe. Beide Gruppen sind im Nullpunkt 0 vereinigt. T' ist der dreischenklig ausgeführte Verkettungstransformator, bei welchem die beiden äußeren Schenkel mit dem mittleren Schenkel zwei selbstständige magnetische Kreise bilden Jeder der beiden äußeren Schenkel besitzt sechs Erregerspulen Zi, Zu, Zm, Z{, Zu, Zm, welche von den sechs Anodenströmen durchflössen werden, und zwar magnetisieren die Spulen Zi, Zu, Zm die beiden magnetischen Kreise in dem einen, die Spulen Zf, Zu, Zui in dem anderen Sinne. Die gleichnamigen Spulen der beiden äußeren Schenkel sind jeweils hintereinander geschaltet und mit dem einen Ende an die zugehörige Sekundärphase, mit dem anderen Ende an die zugehörige Anode des Gleichrichters G angeschlossen. Die Anoden Ai bis Aui tragen als Index die Bezeichnung der sie speisenden Sekundärphasen. K bedeutet die Kathode, welche den -J--Pol des Gleichstromnetzes N_g darstellt. Auf dem mittleren Kern des Regelungstransformators befindet sich nun erfindungsgemäß die Erregerspule Z_s, welche vom Gleichstromnetz, unabhängig vom Hauptstrom im Netze selbst, über den Regulierwiderstand R gespeist wird. Ist die Gleichstromerregung = o, dann ist die durch die Anodenstromerregung erzeugte Spannung an den Spulen proportional dem Produkt aus der maximalen Feldstärke und der Windungszahl der Spulen Zi, Zn.... Wird jedoch die Spule Z_g durch Gleichstrom erregt, dann entspricht die FeId-¹ variation unter Einfluß der Anodenströme nur noch der Differenz zwischen der durch die Sättigung bedingten maximal erreichbaren Feldstärke und dem Gleichstromfeld. Ist dieses Gleichstromfeld selbst nahe dem praktisch erreichbaren Maximalwert des Feldes, dann tritt unter Einfluß der Anodenströme im Verkettungstransformator keine Feldvariation mehr auf, und die Spannung an den Erregerspulen ist praktisch = o. Da diese Spannung aber einen Spannungsabfall im Gleichrichterkreis darstellt, so wird demnach durch die Gleichstromerregung dieser Abfall und damit die Gleichstromspannung selbst geregelt. Der Spannungsabfall ist durch die Verfiachung der Stromkurve bei guter Verkettung begrenzt und bleibt praktisch in den eingangs erwähnten Grenzen. Während in diesem Ausführungsbeispiel jeder der beiden magnetischen Kreise durch soviel Einzelspulen erregt wird, als Sekundärphasen vorhanden sind, läßt sich die Anordnung auch derart treffen, daß im Minimum nur zwei von Anodenströmen durchfiossene Spulen auf jeden Magnetkreis_ wirken. Zu diesem Zwecke wird gemäß Fig. 2 die Sekundärwicklung des den Gleichrichter speisenden Haupttransformators in an sich bekannter Weise in zwei Phasengruppen geteilt, von denen die eine Gruppe die ungeradzahligen, die andere Gruppe die geradzahligen Sekundärphasen enthält. Jede Gruppe besitzt ihren eigenen Nullpunkt O₁ und O₂, von denen die Leitungen I₁ und I₂ ausgehen, welche sich über die Erregerspulen Z₁ und Z₁' bzw. Z₂ und Z₂' in dem gemeinsamen Neutralpunkt des Verkettungstransformators T' vereinigen. Die Spulen Z₁, Z₁', Z₂ und Z₂' führen nun nicht mehr den Anodenstrom einer einzigen Sekundärphase, sondern in zeitlichem Abstand die Anodenströme der Phasen ihrer Gruppe, und zwar magnetisieren die Spulen Z₁ und Z₁' die magnetischen Kreise in einem Sinne, die Spulen Z₂ und Z₂' diese jedoch in entgegengesetztem Sinne. Auch hier besitzt der Verkettungstransformator T' einen dritten Schenkel, auf welchem sich die vom Hauptstrom unabhängige Gleichstromerregerspule Z_g befindet. Diese wird vom Gleichstromnetz N_g über den Regulierwiderstand R gespeist, und eine Regelung dieses Widerstandes bedingt eine Regelung der in den Spulen Z₁, Z₁', Z₂, Z₂' auftretenden Spannung. So wird also auch bei der Anordnung nach Fig. 2 durch Regelung der Gleichstromerregung der induktive Spannungsabfall im Anodenstromkreis und damit die Gleichstromspannung der Gleichrichteranlage geregelt. Wie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, den Verkettungstransforma-

tor magnetisch so zu dimensionieren, daß schon bei kleinen Werten der Anodenströme auch ohne Gleichstromerregung ein hoher Wert der Sättigung erreicht wird. Eine Compoundierung läßt sich dabei dadurch erreichen, daß man auf dem dritten Schenkel außer der durch einen vom Hauptstrom unabhängigen Gleichstrom erregten Wicklung Zs in an sich bekannter Weise eine vom Hauptstrom des ίο Gleichrichters selbst erregte Wicklung Zh vorsieht (Fig. 3).

Claims (7)

1. Patent-Ansprüche:
2. i. Verfahren zur Regelung der Gleich-Stromspannung in Metalldampf gleichrichteranlagen mit untereinander transformatorisch verketteten Anodenströmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität des Verkettungstransformators für die Anodenströme mit Hilfe einer auf diesen Transformator wirkenden zusätzlichen, vom Hauptstrom des Gleichrichters unabhängigen Gleichstromerregung geregelt wird. Z. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verkettungstrar.sformator einen dreischenkligen Eisenkern enthält, wobei auf die beiden äußeren Schenkel die von den Anodenströmen gespeisten Spulen erregend wirken, während der mittlere Schenkel mit Hilfe einer von einer Gleichstromspannung aus gespeisten Spule erregt wird.
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichstromerregerspannung die Gleichstromspannung der Gleichrichteranlage verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden äußeren Schenkel des Verkettungstransformators soviel Erregerspulen für die Anodenströme trägt, als der den Gleichrichter speisende Transformator Sekundärphasen hat, wobei die den ungeradzahligen Phasen zugeordneten Spulen im umgekehrten Sinne magnetisieren, als die den geradzahligen Phasen zugeordneten Spulen.
5. 5. Verfahren nach Patentanspruch 2 mit einer in zwei Phasengruppen geteilten Sekundärwicklung des Haupttransformators, jede mit besonderem Nullpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden äußeren Schenkel des Verkettungstransformators zwei Erregerepulen erhält, von denen je eine den ungeradzahligen Sekundärphasen und die jeweils andere den geradzahligen Sekundärphasen des Haupttransformators zugeordnet sind, durch Anschluß dieser beiden Phasengruppen an die getrennten Nullpunkte (O₁, O₂), während sie andererseits an dem gemeinsamen Nullpunkt des Sekundärsystems des Verkettungstransformators liegen.
6. 6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Gleichstromerregung außer durch einen vom Hauptstjrom unabhängigen Strom auch in an sich bekannter Weise durch den Hauptstrom des Gleichrichters selbst erfolgt.
7. 7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verkettungs-,transformator magnetisch derart dimensioniert wird, daß schon bei kleinen Werten der Anodenströme auch ohne Gleichstromerregung ein hoher Wert der Sättigung erreicht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.