DE607081C

DE607081C - Einrichtung zur vorbestimmten Verteilung der Sperrspannung auf eine Mehrzahl von Gleichrichtern in einer Schaltung zur Erzeugung hoher Gleichspannung aus Wechselspannung

Info

Publication number: DE607081C
Application number: DER86600D
Authority: DE
Original assignee: HANS BOEKELS DR ING
Current assignee: HANS BOEKELS DR ING
Priority date: 1932-12-04
Filing date: 1932-12-04
Publication date: 1934-12-17

Description

Die Entwicklung der Hochspannungstechnik macht es wünschenswert, Gleichstromspannungsquellen für möglichst hohe Gleichspannung zur Verfügung zu haben. Es ist bekannt, unter Benutzung der sogenannten Stoßgeneratoren stoßweise Gleichstromhochspannung von einer Zeitdauer bis zu etwa Viooo Sekunde zu erzeugen, deren Höchstwert mehrere Millionen Volt beträgt. Für manche Zwecke der Elektrotechnik, insbesondere die Gleichstromhochspannungsübertragung und die Prüfung der elektrischen Festigkeit von Anlageteilen bei Gleichspannung, reichen solche kurzzeitige Stöße nicht aus, es ist vielmehr eine dauernde (statische) Gleichspannung hierbei wünschenswert.

Die Höhe der mit Gleichrichtern für statische Spannung (Grätzsche Schaltung und andere) erzeugten Gleichspannung ist beschränkt durch die elektrische Festigkeit der Gleichrichterorgane, die beispielsweise bei Glühkathiodengleichrichtern zur Zeit mit 25okV maximal angesetzt werden muß.

Es sind bereits Vorschläge gemacht worden, durch besondere Vielfachschaltungen die Höhe der erzeugten Endgleichspannung über die durch die Festigkeit des einzelnen Gleichrichters gesetzten Grenzen zu steigern. Soll hierbei eine wesentliche Vervielfachung der Ausgangsspannung erreicht werden, so müssen entweder Kondensatoren parallel aufgeladen und bei Entladung in Reihe geschaltet werden, wobei sehr viele und zur Glättung der Spannung sehr große Kapazitäten erforderlich sind. Schließlich sind schon zur Gleichrichtung mehrere Gleichrichter in Reihe geschaltet worden, wobei durch zweckmäßig gewählte kleine Parallelkapazitäten eine stets gleichmäßige Beanspruchung aller Glieder der Gleichrichterkette erreicht werden muß. Diese Abgleichung ist schwierig und labil, so daß eine häufige Nachkontrolle der Schaltung erforderlich ist.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Wechselspannung selbst in einzelne spannungserzeugende Elemente aufzuteilen, beispielsweise in mehrere in Reihe geschaltete Transformatoren oder auch die Wicklung eines Transformators zu unterteilen und zwischen die so entstehenden Windungsgruppen Gleichrichter zu schalten und dabei gleichstromseitig zur gleichmäßigen Verteilung der Sperrspannung auf die einzelnen Gleichrichter jedem aus einer Windungsgruppe und einem Gleichrichter bestehenden Element einen Kondensator oder auch eine für den Arbeitsstrom gesperrte Ausgleichleitung parallel zu schalten.

Ernndungsgemäß kann man auf diese Ausgleichelemente verzichten, wenn man die Sekundärwicklung des Transformators als mehrfach unterteilte Zylinderwicklung ausführt und die Erdkapazität der einzelnen Spulen, zwischen die die Gleichrichter ge-

schaltet werden, so bemißt, daß während der Sperrteilperiode eine vorbestimmten genügend hohe Restspannung auf den einzelnen Spulen zurückbleibt, wodurch dann die Spannungsbeanspruchung der einzelnen Gleichrichter festgelegt ist.

Voraussetzung ist hierbei, daß die gegenseitige Kapazität der einzelnen Wicklungsgruppen gegenüber ihrer Erdkapazität klein ίο bleibt.

Die Erfindung wird an einem Beispiel beschrieben, bei dem als Gleichrichter solche mit Glühkathode verwandt werden. Es können aber auch irgendwelche andere Gleichrichter, z. B. Quecksilberdampfgleichrichter oder auch Elektrolytgleichrichter, Verwendung finden. In Abb. 1 bedeutet A die Niederspannungswicklung eines Hochspannungstransformators, B, C, D, E die Hoch-Spannungswicklung, die in eine Anzahl von Gruppen zerlegt ist. Zwischen diese Gruppen werden in bekannter Weise die Gleichrichter F, G, H, J geschaltet. Hierdurch wird folgendes erreicht: Jeder einzelne Gleichrichter ist nicht mit der gesamten gleichzurichtenden Spannung beansprucht, sondern nur mit der Spannung einer Gruppe, die gerade so groß gewählt werden darf, daß die zulässige Sperrspannung des Gleichrichters nicht überschritten wird. Parallel zu der ganzen Reihenschaltung der Wicklungsgruppen und Gleichrichter kann dann zur Glättung der Spannung der Kondensator K oder eine andere Glättungsvorrichtung geschaltet werden.

Abb. 2 dient zur näheren Erläuterung der Spannungsverteilung innerhalb der Gleichrichteranlage. Es wird hierbei, der geringe Spannungsabfall, der in den einzelnen Gleichrichtern während der Zeit der Stromführung auftritt, vernachlässigt. Während dieser Zeit steigt dann die Spannung gegen Erde von dem geerdeten Ende der Wicklung gleichmäßig bis zu ihrem anderen Ende und dem dort angebrachten letzten Gleichrichter/ an, wie dies die Kurve X zeigt. Die dort herrschende Spannung liegt dann auch am Überbrückungskondensator K.

Geht die in den einzelnen Gruppen induzierte Spannung zurück, so bleibt infolge der erfindungsgemäß ausreichend bemessenen Erdkapazität der einzelnen Windungsgruppen eine Restspannung bestehen, deren Höhe, homogene Wicklung, also gleiche Erdkapazitat je Windungseinheit voraussetzt, gleich dem Mittelwert der in jeder Gruppe vorhandenen Spannungen gegen Erde während des Freigabemaximums ist (Kurve Y). Da die Sekundärwicklung am Anfang geerdet ist, hat die ganze erste Wicklungsgruppe die Spannung Null. Wir haben es also mit einer stufenförmig ansteigenden Spannung zu tun, deren einzelne Stufen nur von der in den einzelnen Windungsgruppen induzierten Spannung abhängen.

Die durch die Kurve Z wiedergegebene Spannungsverteilung gilt'für diejenige Zeit, wenn die in den einzelnen Windungsgruppen induzierte Spannung ihr Maximum während der stromsperrenden Halbwelle 'erreicht. Es überlagert sich jetzt der statischen Spannungsverteilung die in den einzelnen Gruppen induzierte Spannung. Aus der Höhe der einzelnen Ordinaten läßt sich die maximale Beanspruchung jedes Gleichrichters während der Sperrhalbwelle ersehen. Sie beträgt in der ersten Gruppe 250 °/o des Scheitel wertes einer Gruppenspannung, in der mittleren Gruppe 200 °/₀ und in der letzten Gruppe 150 °/₀. Diese festliegende Ungleichmäßigkeit in der elektrischen Beanspruchung der einzelnen Gleichrichtergruppen kann bei der Dimensionierung der einzelnen Gruppen berücksichtigt werden, läßt sich aber auch vermeiden, wenn man die Windungszahlen der ersten und letzten Windungsgruppe entsprechend abändert.

Die Erdkapazität der einzelnen Windungsgruppen muß, um ein einwandfreies Arbeiten der Anlage zu gewährleisten, so groß sein, daß durch den Isolationswiderstand bedingte Spannungsabsenkungen während der Sperrzeit keine wesentliche Verschiebung der den einzelnen Gruppen zugeordneten statischen Spannungen erfolgen kann. Bei Annähme von 50 periodiger Wechselspannung als Primärspannung und einem Isolationswider stand von ι o⁸ Ohm würde hierzu eine Erdkapazität von etwa 300 cm ausreichen.

Claims

100 Patentanspruch :

Einrichtung zur vorbestimmten Verteilung der Sperrspannung auf eine Mehrzahl von Gleichrichtern in einer Schaltung zur Erzeugung hoher Gleichspannung aus Wechselspannung, bei der die Sekundärwicklung des Speisetransformators in einzelne Gruppen unterteilt ist und die einzelnen Gleichrichter zwischen diesen Gruppen liegen, dadurch gekenn- no zeichnet, daß die Spulengruppen der Sekundärwicklung aus Zylinderspulen mit einer so großen natürlichen Erdkapazität bestehen, daß während der Sperrteilperiode eine vorbestimmte Restladung auf den einzelnen Spulen zurückbleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen