DE595143C

DE595143C - Schaltanordnung zur Erzeugung einer vervielfachten Gleichspannung aus einer mehrphasigen, insbesondere dreiphasigen Wechselspannung

Info

Publication number: DE595143C
Application number: DEK118923D
Authority: DE
Inventors: Horst Beger
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1931-02-13
Filing date: 1931-02-13
Publication date: 1934-04-04

Description

Es ist bereits ein Verfahren zur Erzeugung hoher Gleichspannung aus einer Wechselspannung bekannt, bei dem eine aus einem Kondensator in Reihe mit einem Stromunterbreeher mit Gleichrichterwirkung (z. B. einer Glühkathodenventilröhre), im folgenden kurz mit Ventil bezeichnet, bestehende Gruppe an die Wechselspannung angeschlossen und die nach Aufladung des Kondensators am Ventil entstehende erhöhte Spannung zur Ladung eines weiteren Kondensators über ein weiteres Ventil benutzt wird (Patentschrift 310 356). Die durch dieses Verfahren gleichzeitig beschriebene Schaltungsanordnung kann für jede Phase eines Mehrphasennetzes wiederholt werden, und es können diese Phasen auch an einem Punkte zu einer Nulleitung zusammengeschlossen oder zu einem Sternpunkt vereinigt werden. Die nächstliegende Anordnung sind zwei Phasen mit Spannungen, die um i8o° verschoben sind, und drei Phasen mit Spannungen, die um 120⁰ verschoben sind, Anordnungen, die kurz als Zweiphasenoder Dreiphasennetze bezeichnet werden.

Aber jede andere Anzahl von Phasen ist ebenso möglich.

Es ist also beispielsweise für eine Dreiphasenschaltung dreimal dasselbe auszuführen, was bei einem Einphasengleichrichter zu machen ist. Die drei für sich bestehenden Gleichrichterspannungen der drei Phasen können dann parallel geschaltet oder getrennt benutzt werden. Dafür liegt aber in der Praxis wenig Bedürfnis vor, vielmehr muß für Vervielfachungsschaltungen ein Gleichrichter gefordert werden, der unter Verwendung der geringsten Anzahl von Gliedern eine hohe Gleichspannung abgibt. Diese Bedingungen sind aber aus den oben angegebenen Gründen bei der Anwendung der vorbekannten Schaltung für Mehrphasengleichrichter nicht gegeben.

Es wird zur Erreichung dieses Zweckes daher vorgeschlagen, erfindungsgemäß (n—1) Enden von η in Stern geschalteten Phasenwicklungen mit den Kondensatoren von (n—1) aus einer Reihenschaltung von je einem Kon? densator und einem Ventil bestehenden Gruppen zu verbinden, deren Ventile, von den Phasenenden aus gesehen, den Strom nur in ein und derselben Richtung hindurchlassen, und von der (n—2)-ten Gruppe ab jede der noch freien Ventilklemmen an einen Punkt zwischen Kondensator und Ventil der nächstfolgenden Gruppe anzuschließen, während die noch freie Klemme des Ventils der («—i)-ten Gruppe mit dem Ende der jt-ten Phasenwicklungen verbunden ist, wobei die vervielfachte Gleichspannung von den Klemmen des Kondensators der ersten Gruppe abgenommen

*) Von dem Pat ent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Horst Beger in Dresden.

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wird. Die Vervielfachungsschaltung kann auch so ausgebildet werden, daß zwei der soeben beschriebenen Schaltanordnungen an die Mehrphasenspannungen angeschlossen sind, jedoch so, daß die Ventile, von den Phasenenden aus gesehen, den Strom in den beiden Schaltanordnungen im entgegengesetzten Sinne fließen lassen, wobei die Klemmen des Verbrauchers der vervielfachten Gleichspannung an die Verbindungsleitungen zwischen Kondensator und Ventil der ersten Gruppe jeder Anordnung angeschlossen sind. Es ergibt sich dann bei Verwendung der geringstmöglichen Anzahl von Gleichrichterelementen bei einer Drehstromgleichrichterschaltung eine Verdoppelung der Spannung in der ersten so durchgeführten Stufe. Die Belastung des Mehrphasentransformators ist praktisch symmetrisch. Eine weitere Ausgestaltung der Schaltanordnung kann noch dadurch erzielt werden, daß zu je \n — ij Gruppen eine weitere aus einem Kondensator und einem Ventil mit von den Phasenenden aus gesehen umgekehrter Durchlaßrichtung bestehende .Gruppe hinzutritt, welche mit der freien Klemme des Ventils an die Verbindungsleitung zwischen Kondensator und Ventil der ersten Gruppe und mit dem freien Ende des Kondensators an das Ende der «-teil Phasenwicklung angeschlossen ist, wobei die vervielfachte Gleichspannung bei Vorhandensein von im ganzen η Gruppen an den Klemmen des Kondensators der zusätzlichen Gruppe, bei 2 η vorhandenen Gruppen an den Verbindungsleitungen zwischen Ventil und Kondensator jeder der beiden zusätzlichen Gruppen abgenommen wird.

In den Abbildungen sind Ausführungen gemäß der Erfindung dargestellt.

Nach Abb. 1 sind die sekundärseitigen Phasenwicklungsenden des Drehstromtransformators 11 mit U, V, W bezeichnet. Die verkettete Spannung V, U lädt den Kondensator 12 über das Ventil 13 auf und die verkettete Spannung W₁ V den Kondensator 14 über das Ventil 15 unter Mitwirkung der Spannung des bereits aufgeladenen Kondensators 12. Die Gleichspannung kann sodann an dem Kondensator 14 abgenommen werden. Zwisehen Punkt 16 und dem Punkt U der Transformatorwicklung herrscht eine zwischen dem einfachen und dem dreifachen Maximalwert der verketteten Transformatorspannung pulsierende Gleichspannung und zwischen dem Punkt 16 und dem Punkt W der Transformatorwicklung eine konstante Gleichspannung vom doppelten Maximalwert der verketteten Transformatorspannung.

Die Spannungsverhältnisse der Schaltung läßt die Abb, 2 erkennen. Die Abszisse stellt die Nullinie bzw. die Sternpunktspannung des Transformators 11 dar. Der zeitliche Verlauf der sekundären Phasenspannungen des Transformators ist durch die Kurven U₁ V₁ W gegeben. Die Kurve W₁ gibt den Spannungsverlauf des Punktes 16, die Kurve V₁ denjenigen des Punktes V₁ in der Schaltung wieder. In den dargestellten Kurven der Zeichnungen bedeutet e den Scheitel wert der Phasenspannung und E ==]/ 3 · e den Maximalwert der verketteten Spannung.

Abb. 3 zeigt die abgenommene Gleichspannung E als Ordinate über der Zeit t. Die punktierte Linie gibt den Spannungsverlauf zwischen Punkt 16 und der Transformatorklemmt' U, die ausgezogene Linie denjenigen am Kondensator 14 wieder.

Nach Abb. 4 tritt zu den η — ι Gruppen der Abb. 1 eine weitere aus dem \^entil 18 mit ■ von den Phasenenden aus gesehen umgekehrter Durchlaßrichtung und dem Kondensator 17 bestehende Gruppe hinzu. Wird die Gleichspannung von dem Punkt 19 und der Transformatorklemme W abgenommen, so erj gibt sich eine zwischen dem zweifachen und vierfachen Maximalwert der verketteten Transformatorspannung schwankende Gleichspannung. Wird die Gleichspannung an dem Kondensator 17 abgenommen, so erhält man eine konstante Gleichspannung vom dreifachen Maximalwert der verketteten Transformatorspannung.

In Abb. 5 ist zu den Kurven nach Abb. 2 noch der zeitliche Verlauf der Spannung am Schaltungspunkt 19, bezeichnet mit U₁, hinzugefügt.

Abb. 6 zeigt wieder den Spannungsverlauf der abgenommenen Gleichspannung, und zwar die gestrichelte Kurve denjenigen zwischen Punkt 19 und Transformatorklemme W, die ausgezogene Linie die Spannung am Kondensator 17.

Abb. 7 zeigt eine Verdoppelung der Anordnung nach Abb. 1; von den beiden Reihen von Gruppen weist jedoch die eine Reihe Ventile von von den Phasenenden aus gesehen umgekehrter Durchlaßrichtung auf. Die Transformatorklemme W ist in diesem Falle an < Erde gelegt.

Die Ventile mit von den Phasenenden aus gesehen umgekehrter Durchlaßrichtung sind mit 20 und 21 bezeichnet und die hinzugekommenen Kondensatoren mit 22 und 23. Die konstante Gleichspannung wird zwischen dem Punkt 16 und dem Punkt 24 der Schaltung abgenommen und beträgt das Vierfache des Maximalwertes der verketteten Transformatorspannung.

Den Spannungsverlauf zeigen die Kurven in Abb. 8. Den Nullwert der Spannung hat hier der geerdete Transformatorpol W. Der zeitliche Verlauf der Spannung am Punkte V₁

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ist durch die Kurve V₁ und der zeitliche Verlauf der Spannung an dem Punkte 16 durch die. Gerade. W₁ gegeben.. Das gleiche gilt für die Punkte V₂ und 24 entsprechend der Kurve V₂ und der Geraden. JF₈.

Die Schaltung nach Abb'. 9 stellt eine Verdopplung derjenigen nach Abb. 4 dar; die eine Reihe von Gruppen enthält jedoch Ventile 20, 21, 25 mit gegenüber denen der anderen von den Phasenenden aus gesehen umgekehrter Durchlaßrichtung. Die an den Punkten 19 und 27 abgenommene konstante Gleichspannung hat den sechsfachen Maximalwert der verketteten Transformatorspannung. Abb. 10 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannungen in der Anordnung nach Abb. 9, wobei als Nullinie die Spannung des sekundärseitigen Transformatorsternpunktes gewählt ist. Die Kurven V₁, W₁ sind die Spannungen an den den Transformatorklemmen V und W abgewandten Klemmen der Kondensatoren 12 und 14, die Kurve U₁ die Spannung an dem Punkt 19. V₂ und W₂ sind die Spannungen an den entsprechenden Klemmen der Kondensatoren 22 und 23, die Kurve U₂ die Spannung an dem Punkt 27.

Die in Abb. 11 dargestellte Schaltung unterscheidet sich von der nach Abb. 7 insofern, als der herumgeklappte spiegelbildliche Teil der Gleichrichterschaltung nach Abb. 1 in umgekehrter Phasenfolge (U und W vertauscht) an die Mehrphasenspannungen angelegt ist. Die Kondensatoren 14 und 23 sind in zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren aufgelöst und die Verbindung über Ventile 28, 29 an die Transformatorklemme V angelegt.

Bei dieser Schaltung ergeben sich die in Abb. 12 dargestellten Spannungsverhältnisse, wobei als Nullpunkt die Spannung des sekundärseitigen Transformatornullpunktes gewählt ist. Sie entsprechen in ihrem oberhalb der Nullinie befindlichen Teil den in Abb. 2 dargestellten Spannungsverläufen an den entsprechenden Punkten der Schaltung, während im unteren Teil durch diePhasenvertauschung eine Abweichung gegenüber Abb. 2 festzustellen ist. Die potentialgesteuerten Verbindungen der Kondensatoren 14 und 23 erhalten dann die gestrichelt eingezeichneten Spannungen W₃ und U₃.

Abb. 13 zeigt die zwischen den Punkten 16 und 30 abgenommene pulsierende Gleichspannung, die zwischen dem dreifachen und dem fünffachen Maximalwert der verketteten Transformatorspannung schwankt.

Claims

Patentansprüche:

i. Schaltanordnung zur Erzeugung einer vervielfachten Gleichspannung aus einer mehrphasigen, insbesondere dreiphasigen Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet,, daß (n— ι) Enden von η in Stern geschalteten Phasenwicklungen mit den Kondensatoren von (n—1) aus einer Reihenschaltung von je einem Kondensator und einem Ventil bestehenden Gruppen verbunden sind, deren Ventile, von den Phasenenden aus gesehen, den Strom nur in ein und derselben Richtung hindurchlassen und von der (ti— 2)-ten Gruppe ab jede der noch freien Ventilklemmen an einen Punkt zwischen Kondensator und Ventil der nächstfolgenden Gruppe angeschlossen ist, während die noch freie Klemme des Ventils der (n — i)-ten Gruppe mit dem Ende der M-ten Phasenwicklungen verbunden ist, wobei die vervielfachte Gleichspannung von den Klemmen des Kondensators der ersten Gruppe abgenommen wird.
2. Vervielfachungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schaltanordnungen nach Anspruch 1 an die Mehrphasenspannungen angeschlossen sind, jedoch so, daß die Ventile, von den Phasenenden aus gesehen, den Strom in den beiden Schaltanordnungen in entgegengesetztem Sinne fließen lassen, wobei die Klemmen des Verbrauchers der vervielfachten Gleichspannung an die Verbindungsleitungen zwischen Kondensator und Ventil der ersten Gruppe jeder Anordnung angeschlossen sind.
3. Vervielfachungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schaltanordnungen nach Anspruch 1 in umgekehrter Phasenfolge an die Mehrphasenspannungen angeschlossen sind, jedoch so, daß die Ventile, von den Phasenenden aus gesehen, den Strom in den beiden Schaltanordnungen in entgegengesetztem Sinne hindurchfließen lassen, wobei die vervielfachte Gleichspannung an den Verbindungsleitungen zwischen Kondensator und Ventil jeweils der ersten Gruppe jeder Anorcl- i°5 nung abgenommen wird.
4. Vervielfachungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dasjenige Ende der Phasenwicklung geerdet wird, welches nur über Kondensatoren mit beiden Gleichspannungsleitungen verbunden ist.
5. Vervielfachungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schaltungen nach Anspruch 1 oder 2 zu (n—■ 1) Gruppen eine, zu 2 (n — 1) Gruppen zwei weitere aus je einem Kondensator und je einem Ventil mit von den Phasenenden aus gesehen umgekehrter Durchlaßrichtung bestehende Gruppen hinzutreten, welche jeweils mit der freien Klemme des Ventils an die Verbindungsleitung zwischen Kon-

densator und Ventil der ersten Gruppe und mit dem freien Ende des Kondensators an das Ende der η-ten Phasenwicklung angeschlossen sind, wobei die vervielfachte Gleichspannung bei Vorhandensein von im ganzen η Gruppen an den Klemmen des Kondensators der zusätzlichen Gruppe, bei 2 η vorhandenen Gruppen an den Verbindungsleitungen zwischen Ventil und Kondensator jeder der beiden zusätzlichen Gruppen abgenommen wird.
6. Vervielfachungsschaltung nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kondensatoren, die zwischen einer die vervielfachte Gleichspannung führenden Leitung und dem Ende einer Phasenwicklung liegen, in eine Reihenschaltung gleich großer Kondensatoren aufgelöst ist, deren Verbindungsleitungen über Ventile von Punkten der Schaltung gesteuert sind, die das gewünschte Potential besitzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen