DE373374C - Einrichtung zur Speisung von Gleichrichtern, die ueber Transformatoren in Reihe geschaltet sind - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN
Al 11. APRIL 1923

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVi 373374 KLASSE 21 d ^GRUPPE %£

(A 35808 VIII\2id*)

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. in Baden, Schweiz.

Einrichtung zur Speisung von Gleichrichtern, die über Transformatoren

in Reihe geschaltet sind.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Juli 1921 ab.

Es ist bekannt, Gleichrichter, welche von besonderen Sekundärwicklungen ednes oder mehrerer Transformatoren gespeist werden, derart hintereinander zu schalten, daß sich die erzeugte Gleichstromspannung aus den Gleichstromspannungen der einzelnen Gleichrichter zusammensetzt. Diese Reihenschaltung erfolgt in der Weise, daß die Kathode des von der ersten Sekundärwicklung gespeisten Gleichrichters mit dem Neutralpunkt der zwei-

ten Sekundärwicklung, die Kathode des von der zweiten Sekundärwicklung gespeisten Gleichrichters mit dem Neutralpunkt der dritten Sekundärwicklung usw. verbunden ist, so daß schließlich die Kathode des letzten Gleichrichters mit dem + - Leiter des Gleichstromnetzes und der Xeutralpunkt der ersten Sekundärwicklung mit dem Leiter des Gleichstromnetzes verbunden ist. Die Sekundär-ίο wicklungen können auf dem gleichen Transformator liegen und eine gemeinsame Primärwicklung besitzen. Die Aufteilung der gesamten Spannung auf die einzelnen Gleichrichter hat den großen Vorteil, daß die Gefahr der Rückzündung sehr verkleinert wird, da sie mit zunehmender Belastung und zunehmender Spannung des Gleichrichters wächst. Bezeichnet E diejenige Spannung, bei der nach dem Stand der Technik sich ein Gleichrichter ao ohne Gefahr des Eintritts von Rückzündungen noch bauen läßt, so wird durch die Reihenschaltung ermöglicht, diese Spannung (für die Reihe) auf das mfache von E zu erhöhen. wenn m die Zahl der in Reihe geschalteten gleichen Gleichrichter bedeutet.

Die Gefahr der Rückzündungen läßt sich aber noch weiter herabsetzen, wenn die Schaltung nach dem Verfahren der Erfindung erfolgt, nach welchem gleichzeitig mit der Reihenschaltung der Gleichrichter eine besondere magnetische Verkettung der in Reihe liegenden Anodenstromkreise hergestellt wird. Bei der gleichen Sicherheit gestattet dieses Verfahren eine weitere Herabsetzung eier au der Reihe liegenden Spannung.

Das Verfahren ist an Hand der Abb. 1 bis 4 näher erläutert.

Abb. ι gibt ein bekanntes Schaltbild wieder. Es bedeutet S₁ die eine, S., die zweite Sekundärwicklung eines Dreiphasentransformators, dessen Primärwicklung nicht gezeichnet ist. i, 2, 3 sind die Wicklungsphasen der Wicklung S₁,

l', 2', 3' sind die Wicklungsphasen der Wicklung S₃,

0₁ der Neutralpunkt von S₁,

0₂ der Neutralpunkt von S₃,

G₁ und G₂ sind zwei Gleichrichter mit den Anoden A₁, A₃, A₃ bzw. A₁, A.,\ A_x' und den Kathoden K₁ bzw. Jv₂,

Ng ist das Gleichstromnetz. Der Gleichstrom des Netzes Kg tritt im Punkt O₁ in die Sekundärwicklung von S₁ ein, durchfließt den Gleichrichter G₁ und darauf die Verbindungsleitung K₁-O.,, tritt dann in die Sekundärwicklung S., ein und durchfließt schließlich den Gleichrichter G₂, um von der Kathode K₂ in den + - Leiter des Gleich-Stromnetzes zu gelangen. Bei dieser Anordnung kann sich jedoch innerhalb jedes Gleichrichters ein direkter Strom zwischen zwei Anoden, ein sogenannter Rückzündungstrom ausbilden, der für den Gleichrichter und das Primärnetz einen Kurzschluß bedeutet. Der Verlauf eines solchen Stromes ist in Abb. 1 durch die stark ausgezogenen Pfeile angegeben. Die Möglichkeit der Ausbildung solcher Kurzschlußströme ist durch die Reihenschaltung der beiden Gleichrichter zwar herabgesetzt, aber imimerhin ist die Gefahr nicht ganz beseitigt, besonders wenn die Spannung der einzelnen Gleichrichter aus Betriebsgründen möglichst hoch gewählt werden muß und die Gleichrichter starken Überlastungen ausgesetzt sind.

Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung, bei welcher die Möglichkeit der Rückzündung wesentlich verringert ist. Die Bedeutung der Buchstaben in Abb. 2 ist die gleiche wie in Abb. 1. Der L'nter- So schied besteht lediglich in der Verwendung besonderer magnetischer Verkettungen der hintereinander geschalteten Anodenstromkreise der beiden Gleichrichter. Diesem Zweck dienen die paarweise induktiv verketteten Spulen α h, c d, e f, von denen 0, c und c in die Anodenstromkreise des Gleichrichters G₁, b, d und f in die Anodenstromkreise des Gleichrichters G₂ eingeschaltet sind. Diese magnetische Verkettung bedingt, daß nur dann in einem Gleichrichter Strom fließen kann, wenn auch zugleich im anderen Gleichrichter Strom fließt. Dies· gilt sowohl für den normalen Stromverlauf als auch für einen etwa auftretenden Rückzündungstrom. Entsteht ein solcher in G₁ etwa dadurch, daß ein Quecksilbertröpfchen auf der Anode A₃ anhaftet und diese zur Kathode macht, so kann dort ein großer Rückzündungstrom nicht fließen, weil im Gleichrichter G₂ die Anode A₂' nicht die Eigenschaft einer Kathode besitzt, so (.laß der entsprechende Strom in G₂ nicht zustande kommt. Der Rückzündungstrom in G₁ müßte nämlich auch die Spulen a und c in dem Sinne der eingezeichneten Pfeile durchfließen; er wird alber gedrosselt, wenn nicht auch durch die Spulen b und d ein kompensierender Strom fließt. Dieser kommt aber im Gleichrichter G₂ aus den angegebenen Gründen nicht zustande. no

Mit dieser beschriebenen Einrichtung läßt sich aber noch ein zweiter Vorteil verbinden. In Abb. 3 ist wieder eine Reihenschaltung zweier Gleichrichter dargestellt: bei welcher aber jede Sekundärwicklung des Haupttransforniators aus zwei an sich symmetrischen Wicklungssystemen besteht, die gegeneinander um einen halben Phasenwinkel versetzt sind und besondere Neutralpunkte O₁, O₁ bzw. O₂, 0'., besitzen. Es ist nun bekannt, parallel arbeitende, phasenverschobene Wicklungsysteme induktiv miteinander zu verket-

ten, um eine Überlappung der Anodenströme und/ damit eine günstigere Ausnutzung des Gleichrichters zu erhalten. Im gezeichneten Falle dienen zu diesem Zweck die Spulen a, b, c und d, von denen in bekannter Weise a mit b und c mit d induktiv verkettet wird. Man kann bei der dargestellten Reihenschaltung zweier Gleichrichter aber zweckmäßig auch die Spule α mit c und b mit d induktiv

ίο verketten und so die Ströme des einen Gleichrichters durch die Ströme des anderen Gleichrichters· derart beeinflussen, daß sich die Anodenströme überlappen.

Eine vollkommenere und vorteilhaftere Einrichtung dieser Art gibt aber das Ausfuhr ungsbeispiel der Abb. 4 wieder. In dieser sind wieder zwei Sekundärwicklungen S₁, S₂ eines oder zweier Transformatoren . (unter Fortlassung der Primärwicklungen) diargestellt. Diese Wicklungen sind sechsphasig ausgebildet und gegeneinander um einen halben Phasenwinkel verstellt. Die Reihenschaltung und die besondere magnetische Verkettung der Anodenstromkreise ist im übrigen in der durch Abb. 2 dargestellten Weise unter Wahl gleichartiger Bezeichnungen der Wicklungsphasen und Anoden angegeben. Der Unterschied gegenüber der Anordnung nach Abb. 2 liegt nun darin, daß hier nicht gleichphasige Stromkreise magnetisch verkettet sind, sondern zwei Stromkreise, die in der Phasenreihe aufeinanderfolgen, also 1 mit 1', 2 mit 2' usAv. Die Überlappung der Ströme wird aber auch durch die ohnehin gegebene unmittelbare Reihenschaltung der phasenverschobenen Wickhingsysteme bedingt, so daß also der Effekt der Überlappung durch zwei Reihenschaltungen gegeben ist, nämlich durch die unmittelbare Gleichrichterreihenschaltung und durch die mittelbare, über die besonderen Verkettungstransformatoren ah,cd,ef. Außer- j dem aber haben diese Verkettungstrans- j formatoren die Wirkung, daß ein Rückzün- j dungstrom in einem Gleichrichter nicht auf- j

treten kann, wenn nicht auch im zweiten j Gleichrichter gleichzeitig die Bedingungen für das Entstehen eines Rückzündungstromes gegeben sind. Auch hier läßt sich die Vermeidung der Rüclczündung dadurch unterstützen, daß die Wicklungen S₁ und S₂ zwei Transformatoren angehören, deren Primärwicklungen in Reihe geschaltet sind, so daß der Kurzschluß des einen Gleichrichters keinen erheblichen Kurzschlußstrom ver-Ursachen kann, solange der zweite Gleichriehter normal arbeitet. Bei der Anordnung nach Abb. 4 gelangt man zu sechs Stromverkettungen, die in sechs Einphasentransformatoren erfolgen können. Es ist aber auch möglich, einen einzigen Mehrphasentransformator mit drei bewickelten Schenkeln zu, verwenden, wolbei auf jedem Schenkel sich zwei Paar verkettete Spulen befinden, die jeweils zwei um i8o° gegeneinander phasenverschobenen Stromkreisen angehören. Es ist auch vorteilhaft, diesem gemeinsamen Verkettungstransformator einen vierten unbewickelten Kern zu geben, welcher die Abdrosselung des Rüclizündungstromes durch leichtere Ausbildung des Drosselfeldes unterstützt. Im normalen Netzbetrieb ist der Transformator nahezu feldfrei, weil sich die verketteten Ströme ausreichend kompensieren. Falls sich aber in einem Gleichrichter ein Rückzündungstrom bildet, besteht keine Kompensation der Amperewindungen auf dem Transformator und das entstehende Feld hält den entstehenden Rückzündungstrom auf einem unschädlichen Wert.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Speisung von Gleichrichtern, die über Transformatorwicklungen in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Rückzündiungsgefahr die in Reihe liegenden Anodenstromkreise besonders magnetisch miteinander verkettet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, da- go durch gekennzeichnet, daß die beiden . magnetisch verketteten Anodenstromkreise gleiche Phase halben.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden magnetisch verketteten Anodenstromkreise benachbarten Phasen angehören.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dlaß die den in Reihe geschalteten Gleichrichtern zugeordneten ioo Sekundär systeme selbst gleichartige, symmetrische Mehrphasensysteme sind, welche jeweils gegeneinander um einen gewissen Phasenwinkel verstellt sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Hilfstransformator für die magnetischen Verkettungen bei Dreiphasensystemen, von dessen Schenkeln mindestens drei bewickelt sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.