DE638865C - Einrichtung zur Erzielung einer gleichmaessigen Stromverteilung auf die Anoden eines Gleich-richters, der von einer durch Phasenkombination aus einer symmetrischen sechsphasigen Sternwicklung entstandenen sechs n-phasigen Sekundaerwicklung eines Transformators gespeist wird (n ist eine ganze Zahl groesser als 1) - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Erzielung einer gleichmäßigen Stromverteilung auf die Anoden eines mehranodigen Gleichrichters, der von einer durch Phasenkombination aus einer symmetrischen sechsphasigen Sternwicklung entstandenen sechs Ä-phasigen Sekundärwicklung eines Transformators gespeist wird (n ist eine ganze Zahl größer als 1). Die sechs Λ-Wicklungsphasen des Transformators werden durch ArL-odendrosseln in der Weise verkettet, daß durch entsprechende elektrische . und magnetische Verbindung der Wicklungen der Anodendrosseln die Phasenunterschiede je zweier im Vektordiagramm aufeinanderfolgender Anodenströme verschwinden. Die Streuung zwischen den verketteten Wicklungen der Anodendrosseln soll möglichst gering sein.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß die von Transformatoren mit sekundärseitig durch Phasenkombination erhöhter Phasenzahl gespeisten Anoden nicht gleichmäßig mit Strom belastet sind, sondern daß ζ. B. bei Zwölfphasengleichrichtern die an die geradzahligen Phasen angeschlossenen Anoden mehr Ström aufnehmen als die an die ungeradzahligen Phasen angeschlossenen Anoden, obwohl die geradzahligen und die ungeradzahligen Phasen infolge der Verbindung ihrer Sternpunkte zusammen ein symmetrisches Zwölfphasensystem bilden. Dies erklärt sich aus dem verschiedenen Aufbau der Wicklungen der geradzahligen und ungeradzahligen Phasen und aus dem Vorhandensein von Oberwellen in der Spannungskurve des gegebenen Wechselstromes. Diese Oberwellen überlagern sich der Grundwelle in bestimmter Phasenlage, indem die Nullpunkte oder die Amplituden der Oberwelle zu den Nullpunkten bzw. Amplituden der Grundwelle eine durch ihre Erzeugung bedingte Lage einnehmen. Die gleiche Lage der· Oberwelle in der Grundwelle ist nun auch in den transformatorisch erzeugten Sekundärspannungen vorhanden, sofern diese in Wicklungen induziert werden, die mit den Wicklungen nur einer Primärphase verkettet sind. Die Lage der Oberwellenspannung in der Grundwellenspannung ist aber eine durchaus andere, wenn die transformatorisch erzeugte Sekundärspannung in einer Kombination von Wicklungen induziert wird, die mit mehreren Primärphasen verkettet sind, wie dies z. B. bei einem Sechsphasensystem eines sekundär zwölfphasigen Transformators der Fall ist. Insbesondere gilt dies von den Oberwellen, deren Ord-

nungszahlen- nicht den Faktor 3 enthalten, also für die 5·, y., 11. usw. Oberwelle, deren Phasenlage-in-den Spannungen des primären Dreiphasensystems um 120 elektrische Grande,; (bezogen auf die Oberwellenfrequenz) gegiä einander verschoben ist. Durch die Körnig nation von sekundären Transformatorwicitlungen verschiedener Phase erhält eine solehe Oberwelle in der Spannungskurve der Grundwelle eine resultierende Phasenlage, welche die Form der Spannungskurve so gestaltet, daß sie einen von der Spannungskurve der nur mit einer Primärphase verketteten Sekundärphasen abweichenden Verlauf hat. So erklärt es sich, daß z. B. in den beiden symmetrischen Sechsphasenwicklungssystemen, welche einen Zwölfphasengleichrichter speisen, die Spannungskurven eine verschiedene Form besitzen, was zur Folge hat, daß benachbarte Anoden ungleiche Ströme aufnehmen. Der Gleichrichter zeigt trotz der Zwölfphasigkeit einen mehr sechsphasigen Charakter, da die Belastung sich ungleich auf die . beiden Sechsphasensysteme, aus denen das Zwölfphasensystem gebildet ist, verteilt. Als Mittel, die Ströme beider Sechsphasensysteme gleich groß zu machen, kommt die induktive Kopplung dieser Systeme durch die bekannten Saugdrosselspulen nicht in Betracht. Würde man die Anodenzuleitungen benachbarter Phasen z. B. durch Einphasendrosseln miteinander verketten, so würde es für den beabsichtigten Zweck hinderlich sein, daß Ströme miteinander einphasig starr verkettet sind, die ihrer natürlichen Phase nach einen Phasenwinkel miteinander haben sollten. Zur Erzeugung eines Zwölfphasenstromes ist es ferner bekannt, zwei Sechsphasentransformatoren zu verwenden, deren Primärwicklungen in Serie geschaltet sind. Die Primärwicklung des einen Transformators ist in Dreieck, die des anderen in Stern geschaltet. Auf diese Weise werden die geschilderten Mängel behoben, die Verwendung von zwei Transfor- +5 matoren erhöht aber die Anlagekosten bedeutend. Ein wesentlich billigeres Mittel, die Ströme der beiden Sechsphasensysteme gleich groß zu halten, besteht in dem eingangs gekennzeichneten Erfindungsgegenstand, bei welchem die Verkettung der n-Wicklungssysteme durch Anodendrosseln erfolgt, in welchen die Phasenunterschiede' der Anodenströme durch Phasenkombination der Wicklungen auf den Anodendrosseln ausgeglichen wird und bei welchem nur ein einziger Transformator benötigt wird.

Dieser Nachteil wird nun durch den eingangs gekennzeichneten Gegenstand der Erfindung vermieden, bei welchem die Verkettung der n-Wicklungssysteme durch Anodendrosseln erfolgt, in welchen die Phasenunterschiede der Anodenströme durch Phasenkombination der Wicklungen auf den Anodendrosseln ausgeglichen wird.

:~_ . Die Erfindung sei an Hand der Ausfüh-. rungsbeispiele der Fig. 1 bis 5 näher erläutert. ftä-v-SEn Fig. ι stellt T einen zur Speisung des Mwölfanodigen Gleichrichters G dienenden Dreiphasentransformator mit zwölfphasigem Sekundär system dar. Von den zwölf Sekundärphasen sind die Phasen 1, 3, 5, 7 ... 11 durch Wicklungen gegeben, von denen jede nur mit der Wicklung einer Primärphase verkettet ist, während die Phasen 2, 4,-6 ... 12 aus der Kombination von zwei Wicklungen gebildet sind, die von verschiedenen Primärphasen induziert werden (Zickzackschaltung). Die Systeme 1, 3, 5 ... 11 und 2, 4, 6 ... 12 stellen (jedes für sich) symmetrische Sechsphasensysteme dar, die um den Phasenwinkel von 30 ° gegeneinander versetzt sind. Die Ströme benachbarter Phasen sollen demnach trotz Verkettung in Anodendrosseln ebenfalls diesen Phasenwinkel zueinander haben. Dies wird in diesem Ausführungsbeispiel durch ■ die Verwendung zweier Drosseln D₁ und D₂ erreicht, von denen jede eine Sechsphasenwicklung P₁, P₂ mit offenen Wicklungsphasen besitzt (es sind nur die beiden Wicklungen eines Schenkels gezeichnet), die aber durch auf ihren Eisenkernen aufgebrachte Dreiphasenwicklungen Q₁, Q₂, deren Klemmen miteinander verbunden sind, elektrisch und induktiv miteinander gekoppelt sind. Um nun dabei die Phase der Spannungen bzw. der Ströme in den offenen Wicklungen der Sechsphasenwicklungen um 30 ° zu drehen, ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 die eine der beiden dreiphasigen Kopplungsspulen Q₂ in Zickzack geschaltet, während die andere Q₁, mit ihr leitend verbundene, eine einfache Sternschaltung aufweist. Hierdurch wird die Stromgleichheit in allen Phasen des Zwölfphasensystems erzielt.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig. 2. Man kann nämlich, anstatt die Anodendrosseln zwischen die Außenklemmen der Sekundärwicklung des Transformators T und die Anoden des Gleichrichters G zu schalten, diese auch zwischen no die Innenklemmen dieser Wicklungen und den Sternpunkt des Transformators schalten. Dies wird dadurch erreicht, daß gemäß Fig. 2 die SechsphasenwicklungenP₁,P₂ jeder der Drosseln als Sternwicklungen ausgeführt und ihre beiden Sternpunkte miteinander verbunden werden. Die Außenklemmen der Sternwicklungen der beiden Drosseln sind mit den zugehörigen Innenklemmen des Sechsphasenwicklungssystems des Transformators T verbunden. Wird nun die Sternwicklung der einen Drossel (D₂) als Zickzackwicklung

ausgeführt, dann ist es nur noch notwendig, die beiden Drosseln D₁ und D₂ induktiv miteinander zu koppeln. Dies kann gemäß Fig. 2 durch zwei in Dreieck geschaltete, auf den Eisenkernen der beiden Dreiecke aufgebrachten Wicklungen Q₁, Q₂ geschehen, deren Klemmen miteinander verbunden sind. Auch hier wird die Übereinstimmung der Phase von Strom und Spannung in den ίο Sekundärphasen trotz Verkettung mit den Nachbarphasen durch den Phasenwinkel erreicht, den die beiden Drosselwicklungen (einfache Stern- und Zickzackwicklung) miteinander bilden.

»5 Es ist auch möglich, die induktive Kopplung der beiden Anodendrosseln D₁, D₂ dadurch zu erreichen, daß sie auf einem gemeinsamen Eisenkern angeordnet und zu einer zwölfphasigen Wicklung vereinigt werao den, wie es das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 zeigt, nur ist darauf zu achten, daß die zu verkoppelnden Wicklungen um i8o° gegeneinander verdreht anzuordnen sind. In Fig. 3 sind die sechsphasigen Anodendrosseln as i, 3, 5 ... Ii und 2, 4, 6 ... 12 der Fig. 2 in der Weise vereinigt, daß die Anschlußpunkte für die Phasen 2, 4, 6 ... 12 um x8o° gegen ihre Lage zwischen den Anschlußpunkten i, 3, S ... 11 verschoben ist. Während also Phase 2 gegen 1 der Stromphase nach um 30 ° verschoben ist, ist der Anschlußpunkt 2 gegen den Anschlußpunkt 1 um 180-[-30⁰, also um 210⁰ versetzt. Diese Verdrehung um i8o° ist aus dem Grunde erforderlich, weil sich in der Drossel die MMKe der verketteten Ströme das Gleichgewicht halten, diese Ströme also einander entgegengerichtet verlaufen müssen. Bei Einhaltung dieser Regel sind auch andere Ausführungsformen derartiger zwölfphasiger Drosseln anwendbar, wie sie beispielsweise durch Fig. 4 und 5 dargestellt sind. Jede in Stern- -oder Zickzackschaltung ausgeführte zwölfphasige Drossel kann zusätzlich eine einfache Dreieckwicklung erhalten, die nicht angeschlossen wird und nur als Ausgleichswicklung zur Herabsetzung der Streuung zwischen den verketteten Wicklungen dient. Diese Ausgleichswicklung ist aber bei der in Polygonschaltung ausgeführten Drossel nach" Fig. 5 nicht erforderlich. Durch derartige Anodendrosseln wird neben der zeitlichen Verlängerung der Brenndauer jedes Anodenlichtbogens eine gleichmäßige Stromaufnahme der beiden parallel geschalteten Mehrphasensysteme bewirkt.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Erzielung einer gleichmäßigen Stromverteilung auf die Anoden eines Gleichrichters, der von einer durch Phasenkombination aus einer symmetrischen sechsphasigen Sternwicklung entstandenen sechs w-phasigen Sekundärwicklung eines Transformators gespeist wird (n ist eine ganze Zahl größer als 1), dadurch gekennzeichnet, daß die sechs M-Wicklungsphasen des Transformators durch Anodendrosseln in der Weise magnetisch verkettet sind, daß durch entsprechende elektrische und magnetische Verbindung der Wicklungen der Anodendrosseln die Phasenunterschiede je zweier im Vektordiagramm aufeinanderfolgender Anodenströme verschwinden. g/
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sechs M-primäre Drosselwicklungen vorgesehen sind, die derart geschaltet und unter sich elektrisch oder magnetisch oder beides verkettet sind, daß die in den jeweils stromführenden Spulen der Drosseln fließenden Ströme einen dem Phasenwinkel zwischen den zugeordneten Wicklungssystemen gleichen Phasenwinkel gegeneinander besitzen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2 für ein zwölfphasiges sekundäres Transformatorwicklungssystem in Sternschaltung zur Speisung eines zwölfanodigen Gleichrichters, dadurch gekennzeichnet, daß zwölf primäre Drosselwicklungen mit offenen Enden auf zwei getrennte dreischenklige Kerne verteilt und derart geschaltet sind, daß die Spulen der einen Drossel in den Anodenleitungen der ungeradzahligen, die Spulen der anderen Drossel in den Anodenleitungen der geradzahligen Phasen des sekundären Wicklungssystems des Transformators liegen, und daß zwei zur Verkettung dienende, sekundäre Dreiphasenwicklungen elektrisch miteinander verbunden sind, die in der Weise verschieden geschaltet sind, daß die Phasenströme der Anodendrosseln einen Phasenwinkel von 30° miteinander einschließen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den zur elektrischen Verkettung der beiden An- · odendrosseln verwendeten Dreiphasensekundärwicklungen die eine in Stern, die andere in Zickzack oder in Dreieck geschaltet ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2 für ein zwölfphasiges, offenes, sekundäres Transformatorwicklungssystem zur Speisung eines zwölfanodigen Gleichrichters, gekennzeichnet durch Vereinigung der sechs w-primären Drosselwicklungen zu einer Zwölfphasendrossel in Sternschaltung, an deren Klemmen die einen Enden der zwölf offenen sekundären Phasenwicklungen des Transformators in der

   " Weise angeschlossen sind, daß die Anschlüsse aufeinanderfolgender Phasen des Transformators um i8o° + 30⁰, also um 210° gegeneinander verschoben sind, während die anderen Enden der Sekundärwicklungen mit den Anoden des Gleichrichters verbunden sind sowie durch Anordnung einer besonderen Ausgleichswicklung in Dreieckschaltung auf dem dreisclienMigen Eisenkern der Zwölfphasendrossel.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Sechsphasenwicklungssysteme der zwölfphasigen Anodendrossel in Zickzackschaltung ausgeführt ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwölfphasige Anodendrossel ein aus der Kombination einer Stern- und einer Polygonwicklung gebildetes Wicklungssystem besitzt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen