DE638252C - Einrichtung zur Vermeidung des Spannungsanstieges bei Lastabsenkung oder Leerlauf eines Quecksilberdampfgleichrichters, bei dem durch Stern-Sechsphasensternschaltung desTransformators selbst Stromteilung erzwungen wird - Google Patents

Description

Es sind Transformatorschaltungen für Gleichrichteranlagen bekannt, bei denen durch die Schaltung selbst eine Stromverteilung auf jeweils mehrere Gleichrichteranoden mit verschiedener Phasenlage der· Spannungen bewirkt wird; beispielsweise gilt dies für Drehstromtransformatoren in Gleichrichteranlagen, die primär in Stern und sekundär in Sechsphasenstern geschaltet sind. Die besondere Art der Überlappung der Strome zwischen mehreren Gleichrichteranoden soll im folgenden kurz Stromteilung genannt werden. Die stromteilende Wirkung beruht darauf, daß die dritten Harmonischen der Anodenströme in den sekundären Transformatorwicklungen infolge der primären Sternschaltung abgedrosselt werden. Bei dieser Abdrosselung entsteht ein Zusatzfluß bzw. eine Zusatzspannung im Transformator, die die Sinusform verzerrt, und zwar in dem Sinne, daß jetzt zwei Anoden gleichzeitig brennen als Folge der mehr rechteckförmigen Spannungskurve.

Diese bekannte Schaltung hat nun aber den Xachteil, daß der kritische Belastungsstrom, bei dessen Unterschreitung in der Hauptsache nur eine Anode Strom liefert und die Gleichspannung stark ansteigt, verhältnismäßig groß ist. Dieses Verhalten hängt damit zusammen, daß für die Erregung des Hilfsflusses der dreifachen Netzfrequenz stets ein Magnetisierungsstrom genügender Größe vorhanden sein muß, der von der Differenz der gleichzeitig fließenden Anodenströme gedeckt wird. Wenn der Gleichstrom und damit auch die Anodenströme einen gewissen Wert unterschreiten, steht nicht mehr genügend Magnetisierungsstrom zur Verfügung, und es er-' gibt sich keine vollkommene Stromteilung mehr.

Die vorerwähnten Schaltungen werden praktisch wesentlich verbessert, wenn Vorkehrung getroffen wird, daß die Spannungserhöhung auf der Gleichstromseite bei Entlastung bzw. bei Leerlauf des Gleichrichters nur in geringem Maße eintritt oder noch besser überhaupt vermieden wird. Man hat nun bereits vorgeschlagen, unmittelbar am Haupttransformator Hilfsstromkreise vorzusehen, die Magnetisierungsströme der dreifachen Netzfrequenz unabhängig von der Belastung im Transformator zur Ausbildung ' bringen. Als Hilfsstromkreise für diesen Zweck wurden Resonanzkreise verwendet, als deren Induktivitäten entweder Teile der Haupt wicklungen des Transformators oder besondere Zusatzwicklungen verwendet wer-

¹ ') Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Heinrich Jungmichl in Finkenkrug b. Berlin.

den, die mit entsprechend bemessenen Ka pazitäten kombiniert sind. Diese Hilfsstromkreise erzeugen also Magnetisierungsströme der dreifachen Netzfrequenz, die in den Sekundärwicklungen des Gleichrichtertrans¹:" formators die erwünschten Zusatzspannungeo" induzieren sollen. Die Anschaltung bzw. Einfügung solcher Hilfsstromkreise ist jedoch, wie leicht ersichtlich ist, vielfach mit Schwierigkeiten verbunden, da der Haupttransformator der Gleichrichteranlage eine besondere Ausbildung bzw. besondere Zusatzwicklungen aufweisen muß. Die einwandfreie Bemessung bzw. Gestaltung eines Gleichrichtertransformators wird durch die geforderte Maßnahme wesentlich erschwert. Wollte man ferner eine bereits bestehende Gleichrichteranlage mit den vorerwähnten Einrichtungen zur Erzielung einer Stromteilung bei Entlastung des Gleichrichters nachträglich ausrüsten, so würde dies schaltungstechnisch mit großen Schwierigkeiten verbunden bzw. bei Fehlen der erforderlichen Zusatzwicklungen am Gleichrichtertransformator unmöglich sein. Außerdem müssen die in dieser Schaltung benötigten Kondensatoren verhältnismäßig groß bemessen werden, so daß infolge der Schwierigkeit, solche- Kondensatoren einwandfrei herzustellen, die Betriebssicherheit der Anlage gefährdet wird, und schließlich ist nicht erkennbar, wie diese Kondensatoren in die Schaltung einzufügen sind, damit ein Magnetisierungsstrom der dreifachen Netzfrequenz mit einer solchen Phasenlage erzeugt wird, daß die Verzerrung der Phasenspannungen auch tatsächlich in der notwendigen und richtigen Weise erfolgt.

Es sei ferner erwähnt, daß es bereits bekannt war, bei Transformatorschaltungen, bei denen zur Erzielung einer Stromteilung Drosselspulen vorhanden sind, also bei denen nicht durch die Transformatorschaltung selbst die Stromteilung bewirkt wird, unterhalb des kritischen Belastungswertes die Stromteilung ♦5 dadurch aufrechtzuerhalten, daß in einem hochgesättigten Transformator ein Magnetisierungsstrom der dritten Harmonischen für die Saugdrossel induktiv erzeugt und einer Zusatzwicklung " der Saugdrosselspule zugeführt wurde. Hierbei war die Sekundärwicklung des sechsphasigen Transformators in zwei Wicklungen aufgelöst,, zwischen deren Sternpunkten die Drosselspule gelegt war. Der hochgesättigte dreiphasige Transformator zur Erzeugung des Magnetisierungsstromes der dritten Harmonischen für die Saugdrossel wurde an einem Wicklungsstern, also an drei um I2O° gegeneinander versetzte Wicklungen, primärseitig angeschlossen und seine So Sekundärwicklung als offene Dreieckwicklung ausgeführt.

Eine solche Anordnung führt jedoch allein bei der in Frage stehenden Transformatorschaltung mit Saugdrosselspulen zum Ziel und 'f&ifordert zudem einen verhältnismäßig großen äfjial- und Kostenaufwand.

Vermeidung dieser Übelstände wird ^f der Erfindung das angestrebte Ziel dadurch erreicht, daß als Hilfsstromkreise Drosselspulen mit hochgesättigtem Eisenkern verwendet werden, die unmittelbar zwischen in der Phase benachbarte sekundärseitige Wicklungsenden des Gleichrichtertransformators angeschlossen sind. Durch die Anordnung gemäß der Erfindung erhält also der Gleichrichtertränsformator eine zusätzliche Belastung, welche Ströme der dreifachen Netzfrequenz aufnimmt, so daß der Gleichrichtertransformator unabhängig von der Gleichrichterbelastung Ströme der dreifachen Netzfrequenz führt, welche die Erregung des / Hilfsflusses auch dann übernehmen, wenn der Gleichrichter unbelastet ist.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung weist gegenüber den bekannten Anordnungen u. a. die bedeutenden Vorteile auf, daß nur völlig betriebssichere und billige Schaltelemente in der Anordnung benutzt werden und auf einfachste Weise die richtige Phasenlage der Magnetisierungsströme der dreifachen Netzfrequenz erzielt wird.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung beruht darauf, daß der Magnetisierungsstrom I_1n für einen Eisenkern mit hoher Sättigung stets eine namhafte dritte Oberwelle /₃ enthält, wie in Fig. I gezeigt ist. Der Magnetisierungsstrom für die hochgesättigten Drosselspulen wird dem Haupttransformator entnommen. Hierbei liegt beispielsweise bei einem sechsphasigen Gleichrichtertransformator an der Drosselspule die verkettete Spannung B zweier in der Phase benachbarter sekundärseitiger Wicklungsenden des Transformators. Diese erzeugt einen um 90⁰ nacheilenden Strom I₁, der eine Oberwelle J₃ enthält und infolgedessen einen Verlauf gemäß der Kurve I_m besitzt. Die dritte Oberwelle im Magnetisierungsstrom bewirkt die Erregung eines entsprechenden Hilfsflusses, der die gewünschte Stromteilung im Gleichrichter möglich macht.

Gleichzeitig wird die obenerwähnte Forderung, nämlich dem Erregerstrom für den Hilfsfluß eine solche Phasenlage zu geben, daß die Verzerrung der Phasenspannungen in dem gewünschten Sinne erfolgt, durch die Anordnung gemäß der Erfindung, und zwar durch den Anschluß der Drosselspulen zwischen in der Phase benachbarte sekundärseitige Wicklungsenden des Gleichrichtertransformator, ohne weiteres erfüllt, wie aus der Fig. 1 zu entnehmen ist.

Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Anordnung gemäß der Erfindung zeigt die Fig. 2. Es sind hierbei die Drosselspulen d, die einen hochgesättigten Eisenkern aufweisen, unmittelbar an die Wicklungsenden* miteinander verketteter Sekundärphasen des Gleichrichtertransformators angeschlossen. Die Anoden des Gleichrichters sind an die Wicklungsenden dieser Sekundärwicklung

ίο angeschlossen und der negative Leiter des Gleichstromnetzes ist mit dem Sternpunkt 5 der Sekundärwicklung verbunden. Wie ersichtlich, werden im vorliegenden Falle bei einer Transformatorschaltung, durch die selbst Stromteilung erzielt wird, beispielsweise bei einer Stern-Doppelsterntransformatorschaltung mit sekundärseitigem Sechsphasenstern, nur drei Drosselspulen benötigt, wobei diese Drosselspulen so an die Sekundärphasen angeschaltet sind, daß alle Sekundärphasen von zusätzlichen Belastungsströmen der dritten Harmonischen durchflossen sind und diese Ströme sich in den gleichschenkligen Phasen addieren.

Die Anordnung gemäß der Erfindung zeitigt dann besondere Vorteile, wenn es sich darum handelt, den Betrieb einer bereits bestehenden Gleichrichteranlage derart zu verbessern, daß auch bei Lastabsenkung bzw. bei Leerlauf des Quecksilberdampfgleichrichters eine Stromteiiung auftritt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Vermeidung des Spannungsanstiegs bei Lastabsenkung oder bei Leerlauf eines Quecksilberdampfgleichrichters, bei dem durch Stern-Sechsphasensternschaltung des Transformators selbst Stromteilung erzwungen wird, unter Verwendung von Hilfsstromkreisen die Magnetisierungsströme der dreifachen Netzfrequenz unabhängig von der Belastung im Transformator zur Ausbildung bringen, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsstromkreise Drosselspulen mit hochgesättigtem Eisenkern dienen, die unmittelbar zwischen in der Phase benachbarte sekundärseitige Wicklungsenden des Gleichrichtertransformators angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspulen in solcher Zahl an die Sekundärwicklung angeschlossen sind, daß alle Transformatorsekundärwicklungen gleichmäßig belastet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen