DE502453C - Schaltung zur Speisung zweier oder mehrerer parallel arbeitender Anoden eines oder mehrerer Vakuum-Gleichrichter oder aequivalenter Einrichtungen von besonderen Sekundaer-wicklungen eines gemeinschaftlichen Transformators - Google Patents

Description

• Schaltung zur Speisung zweier oder mehrerer parallel arbeitender Anoden eines oder mehrerer Vakuum-Gleichrichter oder äquivalenter Einrichtungen von besonderen Sekundärwicklungen eines gemeinschaftlichen Transformators Es sind Schaltungen zur Speisung zweier oder mehrerer parallel arbeitender Anoden eines oder mehrerer Gleichrichter oder äquivalenter Einrichtungen bekannt, bei welchen jede Anode von einer besonderen Sekundärwicklung eines gemeinschaftlichen Transformators gespeist wird und wobei die Sekundärwicklungen in Richtung der Schenkelachse nebeneinanderliegend in ihrer Gesamtheit über die ganze Primärwicklung derart verteilt angeordnet sind, daß in jedem Moment eine vollkommene Kompensation der primären Amperewindungen stattfindet. Da innerhalb jeder Periode des Wechselstromes der Strom jeder Phase in der Primärwicklung einmal die Richtung wechselt, müssen der Primärwicklung jedes Transformatorschenkels zwei Gruppen von besonderen Sekundärwicklungen gegenüberliegen, und zwar führt die eine Gruppe den Anodenstrom der einen Richtung, die andere Gruppe den Anodenstrom der entgegengesetzten Richtung. Damit nun in jedem Moment eine vollkommene Kompensation der primären Amperewindungen stattfindet, sind die besonderen Sekundärwicklungen jeder Gruppe nebeneinanderliegend in ihrer Gesamtheit über die auf die Schenkellänge gleichmäßig verteilt angeordnete Primärwicklung verteilt. Diese bekannte Anordnung und Schaltung der Sekundär-Wicklungen dient dazu, den Strom einer Sekundärphase des Transformators auf die parallel arbeitenden Anoden gleichmäßig zu verteilen. Die Verteilung des Stromes auf die Anoden wird im wesentlichen aus den induktiven Verhältnissen der Wicklungen bestimmt, und zwar erstens aus den induktiven Spannungsabfällen in den Anodenstromkreisen und zweitens aus der induktiven Koppelung der besonderen Sekundärwicklungen mit der Primärwicklung. Sieht man zunächst von der induktiven Koppelung ab, so ist leicht einzusehen, daß eine gleichartige Ausführung und Lage der Sekundärwicklungen gleichen induktiven Spannungsabfall bedingt und damit eine gleiche Stromverteilung herbeiführt. Also schon das geschilderte Nebeneinanderliegen der Sekundärwicklungen auf dem gemeinsamen Schenkel führt eine Vergleichmäßigung der Stromverteilung herbei. Falls nun aber allen auf dem Schenkel des Transformators angeordneten Sekundärwicklungen eine gemeinsame, über die ganze Schenkellänge verteilte Primärwicklung gegenüberliegt, dann besteht nicht nur eine unmittelbare Stromabhängigkeit zwischen jeder Sekundärwicklung und der Primärwicklung, sondern auch mittelbar zwischen den Sekundärwicklüngen unter sich, indem der Primärstrom in allen Sekundärwicklungen einen Strom solcher Größe hervorruft, daß sich die primären und sekundären Amperewindungen das Gleichgewicht halten.
• Sei die Windungszahl jedes Primärwicklungsteiles - w" die Zahl der gleichzeitig stromführenden Windungen der verschiedenen Sekundärwicklungen (w_', w.", w.,"'.. .) gleich b,', b2", b="', dann gilt, wenn il der Primärstrom, i_', i@", i."' die verschiedenen Sekundärströme sind (unter Vernachlässigung des Magnetisierungsstroines des Transformators), die Beziehung , il ml= i.- b#'=i-" b j' - =.iü". b-#, " , ist b.,'== bb," ---_ b ........... dann muß auf Grund dieser Beziehung auch i.,' - i," = i_"' . . . . . sein. So vorteilhaft diese induktive Beziehung der Sekundärwicklungen zur gemeinsamen Primärwicklung bezüglich der gleichmäßigen Stromverteilung auf die Anoden ist, so haftet ihr doch bei Transformatoren außerordentlich großer Leistung und besonders solcher außerordentlich hoher Stromstärken ein Nachteil an, indem bei Kurzschluß einer einzelnen Sekundärwicklung derart große magnetische Druckkräfte auf die stromdurchflossenen Windungen der Primärwicklung in Richtung der Schenkelachse ausgeübt werden, daß die Konstruktionsfestigkeit des Transformators nicht mehr ausreicht, um diesen unter Umständen nach Hunderten von Tonnen zählenden Kräften standzuhalten. Zur näheren Erläuterung diene die bekannte Wicklungsanordnung nach Abb. i.
• In Abb. i bedeutet p die gesamte PrimärwicklungeinesTransformatorschenkels, welche aus den in Reihe geschalteten Teilen w,' w," w, ........ besteht.
• " .., Ist w,' = wi ' = w,'" . . . . . - w" dann kann man schreiben p = n w" wo n die Anzahl der besonderen Sekundärwicklungen bedeutet. s stellt die gesamte Sekundärwicklung dar, welche aus den parallel geschalteten Sekundärwicklungen w.' w-I" w2"' . . . . . gebildet wird. Jede Sekundärwicklung besteht aus zwei Teilen b' c", b" c",, b ... c"" . . . . . , welche so auf die Schenkellänge verteilt sind, daß für die eine Richtung der Sekundärströme die Gruppe der Wicklungen c' c" c` . . . , für die andere Richtung die Gruppe der Wicklungen b' b" b"'. . . die Amperewindungen der Primärwicklung kompensieren. g bedeutet den Gleichrichter, ia, das Primärnetz, % das Gleichstromnetz, q eine Belastung, Z den Lichtbogen des Gleichrichters, o den allen Wicklungen gemeinsamen Null- (Stern-) Punkt. a, a. a3 a4 ..... sind die Anoden, k die Kathode des Gleichrichters. Die Anoden a, ä3 a;, . . . führen Strom der gleichen Sekundär-Phase und werden von der Wicklungsgruppe b' b" b ...... gespeist. Desgleichen führen auch die Anoden a.= a4 a, Strom der gleichen Sekundärphase, welche aber gegen die erstgenannte um i8o° verschoben ist. Diese Anoden werden von der Wicklungsgruppe c' c" c"' gespeist. Es sei nun angenommen, die Anode a3 habe eine Rückzündung, so daß sich die Wicklung b" in Kurzschluß befindet. Der Verlauf des Kur zschlußstromes ist durch stark ausgezogene Linien angedeutet. Dieser sekundäre Kurz_-schlußstrorn i11., verursacht, daß auch in der Primärwicklung ein Kurzsclilußstroin '11l fließt, derart, daß il, - yt w, = i1:2 - b', ist.
• Im gezeichneten Falle ist "b=4, demnach sind die in dem der Sekundärwicklung b" gegenüberliegenden Wicklungsteil w, auftretenden Amperewindungen i11, - w," gleich 1J4 der totalen Sekundäramperewindungen i11_ - b". Die Differenz der Amperewindungen dieser beiden unmittelbar gegenüberliegenden Wicklungen ist gleich % 42 - b", ihre Richtung wird durch die Richtung von 42 bestimmt. Da nun aber der Strom i11, auch die Primärwicklungsteile w,', w,w,"" durchfließt und diese Ainperewindungen denen von b" entgegengerichtet sind, so erfolgt eine Abstoßung der Wicklungen w,', w,zo."" durch die Ströme der Wicklung b" derart, daß diese Wicklungen mit großer Kraft nach den Jochen hingedrängt werden.
• Diesen Nachteil der Anordnung zu vermeiden, ist die Aufgabe vorliegender Erfindung. Man kann dies erreichen unter Beibehaltung der die gleichmäßige Stromverteilung herbeiführenden Anordnung der Sekundärwicklungen, wenn man erfindungsgemäß die Primärwicklung in eine der Zahl der Sekundärwicklungen gleiche Anzahl gleicher Wicklungsteile unterteilt und diese nebeneinanderliegenden Teile parallel schaltet. Auf diese Weise ist jede Sekundärwicklungshälfte einem dieser Teile 'zugeordnet. Wohl ist bei dieser Schaltung die gleiche Stromaufnahme der parallel arbeitenden Anoden weniger durch die Koppelung der Wicklungen als durch die annähernd gleichen Spannungsabfälle in den Sekundärkreisen erreicht, aber im Falle des Kurzschlusses einer Sekundärwicklung treten keine axialen Druckkräfte auf, welche den Transformator auseinandertreiben. Falls nämlich jetzt, wie es Abb. a veranschaulicht (die Bezeichnungen sind die gleichen wie in Abb. i), die Wicklung b" Kurzschlußstroin führt, dann führt nur der Wicklungsteil w," der Primärwicklung einen den Strom i112 der Wicklung b" kompensierenden Kurzschlußstroin i11,. Im absoluten Betrag sind diese Kurzschlußströme zwar größer als vorher, aber die räumliche Anordnung der die Kurzschlußströine führenden Wicklungen verhindert, daß schiebende Kräfte in Richtung der Schenkelachse auftreten. Diese Anordnung hat nun aber, wie bereits erwähnt, der bekannten Anordnung (Abb. i) gegenüber den Nachteil, daß auf den Einfluß der Koppelung zur Erzielung gleicher Ströme in den parallel arbeitenden Anoden im wesentlichen verzichtet wird, so daß hier lediglich die Erzielung eines annähernd gleichen Spannungsabfalles als Folge der besonderen Anordnung der Sekundärwicklungen Ursache einer nahezu gleichen Stromaufnahme der parallel arbeitenden Anoden ist. Sollten dennoch geringe Verschiedenheiten der Streuung vorhanden sein, so läßt sich dies durch kleine zusätzliche Drosseln (d) in den Anodenstromkreisen ausgleichen, wie es in Abb. 2 angedeutet ist.
• Eine vorteilhaftere Ausgestaltung der Wicklungsanordnung ergibt sich aber bei einer Ausführungsform, wie sie die Abb.3 und 4 zeigen. Hier sind die Enden der Priniärwicklungsteile untermischt angeordnet, so daß jeder Sekundärwicklung der Hauptsache nach zwar nur der zugeordnete Primärwicklungsteil gegenüberliegt, daß aber doch auch einige Windungen der nicht zugeordneten Primärwicklungsteile der Sekundärwicklung gegenüberliegen und mit ihr induktiv gekoppelt sind. Hierdurch wird die Gleichheit der Anodenströme wieder auf induktivem Wege erzwungen, ohne daß erhebliche axiale Schubkräfte auftreten; denn die Differenz der Amperewindungen der unmittelbar gegenüberliegenden Primär- und Sekundärwicklungen ist sehr klein und entspricht den durch die Untermischung weggerückten Amperewindungen der betreffenden Primärwicklungen. In Abb.3 liegen diese abgespaltenen Wicklungsteile e", f" noch in derNäheder zugehörigen Primärwicklungu"", in Abb.4 dagegen entfernter. Die axialen Schubkräfte sind schon in Abb. 3 sehr klein, in Abb. q. dagegen wegen der großen Entfernung von zu vernachlässigender Größe. Will man beim Parallelschalten und beim Untermischen der Wicklungsenden vermeiden, daß Wicklungsteile großer Potentialdifferenz unmittelbar nebeneinanderliegen, dann kann man benachbarte Primärwicklungsteile (wi , . . ) in entgegengesetztem Sinne wikkeln, so daß stets Enden gleichen Potentials aneinanderstoßen. Die in den Abb. i bis dargestellten Transformatorschonkel können einem Ein- oder einem Mehrpliasentransformator angehören. Im letzteren Falle stellen die Wicklungsgruppen b und c zwei sekundäre Wicklungen eines Mehrphasensvstems dar. Die totale Anodenzahl des Gleichrichters müßte dann der Gesamtzahl der Sekundärphasen entsprechend erhöht dargestellt werden.
• Für die Wirkungsweise der Schaltung ist es gleichgültig, ob bei Dreiphasentransformatoren die Primärwicklungen in Stern oder in Dreieck geschaltet sind. Auch kann an Stelle der teilweisen Untermischung der parallel geschalteten Primärwicklungen eine teilweise Untermischung der Sekundärwicklungen treten.
• Die Sekundärwicklungshälften können, wie in den Abbildungen dargestellt, gegenüber der Primärwicklung so angeordnet sein, daß sie im wesentlichen zwei Teilen der Primärwicklung gegenüberliegen, es können aber ohne weiteres die Sekundärwicklungshälften so angeordnet sein, daß beide einem Primärwicklungsteil gegenüberliegen.

Claims (1)

1. PATRNTANSPRÜCHR: i. Schaltung zur Speisung zweier oder mehrerer parallel arbeitender Anoden eines oder mehrerer Vakuum-Gleichrichter oder äquivalenter Einrichtungen von besonderen Sekundärwicklungen eines gemeinschaftlichen Transformators, wobei jede Sekundärwicklung aus zwei Hälften besteht, deren Ströme gegeneinander um 18o° phasenverschoben sind und wobei die gleichzeitig stromführenden Sekundärwicklungsteile in Richtung der Schenkelachse nebeneinanderliegend in ihrer Gesamtheit über die ganze Primärwicklung derart verteilt angeordnet sind, daß in jedem Moment eine vollkommene Kompensation der primären Amperewindungen stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung in eine der Zahl der Sekundärwicklungen gleiche Anzahl parallel geschalteter, auf dem gleichen Transformatorschenkel nebeneinanderliegender Teile unterteilt ist, so daß jede Sekundärwicklungsh:älfte mindestenseinem dieser Teile zugeordnet ist. a. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet. daß in den Anodenstromkreisen zusätzliche, dem völligen Ausgleich des induktiven Spannungsabfalles dienende Drosselspulen verwendet werden. 3. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden, parallel geschalteten Primärwicklungsteile .an ihren Enden einander übergreifend angeordnet sind. so daß jede Sekundärwicklung auch einigen Windungen von ihr nicht zugeordneten Primärwicklungsteilen gegenüberliegt. 4. Schaltung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Primärwicklungsteile entgegengesetzten Wicklungssinn haben, so daß stets Windungen annähernd gleichen Potentials unmittelbar nebeneinanderliegen. 5. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden, parallelen Sekundärwicklungen an ihren Enden einander übergreifend angeordnet sind, so daß jede Primärwicklung auch einigen Windungen von ihr nicht zugeordneten Sekundärwicklungen gegenüberliegt.