DE653429C

DE653429C - Anordnung zur Spannungskompoundierung bei mehrphasigen Gleichrichteranlagen

Info

Publication number: DE653429C
Application number: DE1930653429D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1929-03-15
Filing date: 1930-03-16
Publication date: 1937-11-26

Description

Die Erfindung" bezieht sich auf eine Anordnung zur Spannungskompoundierung bei mehrphasigen Gleichrichteranlagen mit über in magnetischer Hinsicht stromunveränderlichen Saugtransformatoren verbundenen Transformator-Sekundär-Telsystemen und bezweckt, die abgegebene Gleichspannung über den größten Teil des Belastungsbereiches konstant zu halten.

Es ist bei Gleichrichteranlagen bereits bekannt, Drosselspulen in die Wechselstromzuleitungen der Gleichrichteranlage oder in die Anodenkreise zu schalten und ihre Sättigung mit der Gleichstrombelastung zu vergrößern. Die auf diese Weise erhaltene ■Gleichspannung ist jedoch für den gesamten Belastungsberelch noch nicht konstant genug, um z. B. die Gleichrichteranlage mit auf kon-" gtante Spannung geregelten Gleichstromgeneratoren parallel zu schalten. Außerdem ist der Leistungsfaktor der Gleichrichter anlage sehr niedrig. Es ist weiterhin bei Gleichrichteranlagen mit Saugtransformatoren bekannt, die abgegebene Gleichspannung dadurch zu regeln, daß man dem Saugtransforma or e'nen zusätzlichen Schenkel zuweist und die Sättigung des Saugtransformators steuert. Dies ergibt eine schlechte Ausnutzung des Saugtransformators bzw. eine Erhöhung des Aufwandes an aktivem Material für den Saugtransformator.

Diese Nachteile lassen sich bei Gleichrichteranlagen mit Saugtransformatoren erfindungsgemäß dadurch vermeiden, daß in den Gleichstromkreis jedes Teilsystems ein lastabhängig veränderlicher Blindwiderstand geschaltet ist, der aus einer Reihenschaltung einer stromabhängig veränderlichen Induktivität und einer mit dem Gleichstromkreis transformatorisch gekoppelten Kapazität besteht.

Das A'usführungsbeispiel in Abb. 1 der Zeichnung bezieht sich auf eine sechsphasige Gleichrichteranlage, die ein sechsanodiges Gefäß 10 mit den Anoden 11 bis 16 und einer Quecksilberkathode und einen Haupitransformatori7 enthält. Dieser Transformator besitzt eine Primärwicklung 18, die mit den Wechselstromzuleitungen 19 verbunden ist, und zwei in Zickzack geschaltete Sekundärwicklungen 20 und 21. Die Sternpunkte 22 und

23 sind über die Wicklungen 25 und 26 einer Drosselspule 27 und den Saugtransformator

24 miteinander verbunden. Der Kern 28 der

Drosselspule 27 besitzt vier Schenkel. Auf den beiden mittleren befinden sich die Wicklungen 25 und 26.

Der Transformator 24 besitzt einen drei-■ 5 schenkligen Kern 29 und eine Wicklung 30, die von den Strömen der beiden Transformator-Sekundär-Teilsysteme 20 und 21 durch- :■ flössen wird und auf dem mittleren Schenkel aufgebracht ist. Die Anzapfung in der Mitte 31 dieser Wicklung führt zu der negativen Klemme des Gleichstromkreises. Der transformatorisch mit dem Gleichstromkreis jedes Teilsystems gekoppelte Kondensator 33 ist an eine Sekundärwicklung 32 des Saugtransformators 24 angeschlossen.

Die von den Teilsystemen gelieferten Ströme bestehen aus einer Gleichstromkomponente und aus einer Wechselstromkomponente von im vorliegenden Falle dreifacher Frequenz. Diese maßgebende Oberwelle bestimmt sich aus der Phasenzahl des Teilsystems. Durch die Gleichstromkomponente wird die Drosselspule 27 vormagnetisiert, so daß mit steigender Belastung des Gleichrichters die Reaktanz der Drosselspule infolge Sättigung abnimmt. Da aber mit steigender Belastung des Gleichrichters auch der Wechselstrom dreifacher Frequenz sich vergrößert, bleibt der Spannungsabfall an der Drosselspule annähernd konstant. Es müßte infolgedessen auch ohne den Hilfstransformator 24 an den Belastungsklemmen eine konstante Gleichspannung auftreten, wenn nicht durch den Widerstand und die Reaktanz des Haupttransf ormators noch weitere Spannungsabfälle dazu treten würden. Durch den Kondensator 33 wird jedoch noch ein weiterer, mit steigendem Strom steigender Spannungsabfall erzeugt, der demjenigen an der Drosselspule entgegengesetzt gerichtet ist und ihn zum Teil wieder aufhebt. Durch geeignete Einstellung der Konstanten des Sekundärkreises des Hilf stransf ormators 24 ist es auf diese Weise möglich, die abgegebene Gleichspannung bei steigender Belastung nicht nur annähernd konstant .zu halten, sondern sie auch entweder flach zu kompoundieren oder siogar überzükompoundieren. Dabei verläuft die Gleichspannung innerhalb eines Bereiches, der durch die Werte nach dem reinen sechsphasigen und dem reinen doppeltdreiphasigen Betrieb begrenzt ist.

In Abb. 2 ist die Anordnung nach Abb. 1 etwas geändert. Der Hilfstransformator 24 liegt unmittelbar zwischen den Sternpunkten 22 und 23 der Sekundärwicklungen 20 und 21. Im Sekundärkreis des Hilf stransf ormators 24 liegt der Kondensator 33 in Hintereinanderschaltung mit der Drosselspule 27 mit den beiden Wicklungen 25 und 26. Die Steuerung der beiden den Wicklungen 25 und 26 zugeordneten Schenkel erfolgt durch eine besondere, beide Schenkel unischließende Wicklung 34, durch, die der gesamte Belastungsstrom fließt. Dabei setzen sich die Augen- ,„blickswerte der erzeugten magnetischen Flüsse £&.■; dem einen Schenkel additiv, in dem anderen Schenkel subtraktiv zusammen. Die Anordnung ermöglicht es, eine Ausgleichsverbindung 35 anzuschließen, die dazu dient, die Parallelschaltung mehrerer solcher Einrichtungen zu erleichtern. Diese Anordnung hat außerdem den Vorteil, daß die Sekundärwicklung 32 des Hilf stransf ormators 24 nur für die vektorielle Summe aus Kondensator- und Drosselspulenspannung bemessen zu werden braucht, die kleiner ist als bei der Schaltung in Abb. 1.

In Abb. 3 sind die Sekundärteilsysteme des Häupttransformators 17 unmittelbar zu einem gemeinschaftlichen Sternpunkt verbunden. Dabei ist es bezüglich der Wirkungsweise gleichgültig, ob die sechsphasige Wicklung des Haupttransformators in Stern oder Zickzack geschaltet ist. Infolge dieser Anordnung muß der bisherige Saugtransformator 24 durch den Hilfstransformator 36 ersetzt werden, der bei gleichem Verkettungsgesetz wie für Saugtransformator 24 eine der Zahl der Anoden gleiche Zahl von Wicklungen 37 aufweist, die je in einem Anodenstromkreis liegen (vgl. auch Fig. 3 der deutschen Patentschrift 309593). Die Sekundärwicklung32 liegt in Reihe mit dem Kondensator 33 und der Drosselspule 27. Für die Drosselspule 27 gelten die gleichen Verhältnisse wie in Abb. 2.

In Abb. 4 ist der Erfindungsgedanke an einer zwölfphasigen Gleichrichteranlage dargestellt. Die Wirkungsweise ist weitgehend ähnlich der gemäß Abb. 2. Nur ist in diesem Fall der Hilfstransformator 24 mit vier Schenkeln versehen, da er vier Teilsysteme miteinander verketten muß. Die Verkettung jedes Teilsystems mit den anderen ist gleichartig. Für je zwei Teilsysteme, deren maß· gebende Oberwelle eine Phasendifferenz von 18 o° aufweisen, ist ein Kondensator 33 und eine damit in Reihe liegende, durch den Gesamtbelastungsstrom gesteuerte, veränderliche Induktivität vorgesehen. Diese Reihenschalrung liegt in ähnlicher Weise wie in Abb. 2 an den Klemmen einer besonderen Wicklung auf dem Transformatorkern 24. Man kann, wie es in Abb. 4 veranschaulicht ist, beide veränderlichen Induktivitäten auf einem gemeinsamen Kern 27 anordnen. Damit sich jedoch die Wechselflüsse 'unbeeinflußt voneinander frei ausbilden können, ist ein Querjoch zwischen die beiden mittleren Schenkel eingefügt. In den Abb. 2 bis 4 besitzen die der Abb. ι gleichen Teile auch gleiche Bezugszeichen.

Claims

Patentansprüche:
ι. Anordnung zur Spannungskompoundierung bei mehrphasigen Gleichrichter , anlagen mit über in magnetischer Hinsieht stromunveränderlichen Saugtransformatoren verbundenen Transformator-Sekundär-Telkystemen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gleichstromkreis jedes Teilsystems ein lastabhängig veränderlicher Blindwiderstand, der aus einer Reihenschaltung einer stromabhängig veränderlichen Induktivität und einer mit dem Gleichstromkreis transformatorisch gekop-. pelten Kapazität besteht, geschaltet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabhängig veränderlichen Induktivitäten sämtlicher Teilsysteme auf einem gemeinsamen Eisenkern mit freiem magnetischem Rückschluß

?.o angeordnet sind (Abb. 1).
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für je zwei bezüglich der maßgebenden Oberwelle, nämlich einer Oberwelle mit einer Frequenz gleich dem Produkt aus der Grundfrequenz des Wecliselstromnetzes und der Phasenzahl des Teilsystems, um i8o° phasenverschobene Teilsysteme ein Kondensator vorgesehen ist, der an die Wechselspannung des Saugtransformators angeschlossen ist (Abb. 1).
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung von Induktivität und Kapazität an die Wechselspannung des Saugtransformators angeschlossen ist und die Gleichstrom· magnetisierung der Induktivität durch den Gesamtbelastungsstrom gesteuert wird.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Induktivität ein zweischenkliger Kern mit freiem magnetischem Rückschluß vorgesehen ist und die beiden Schenkel in der Weise vom Gesamtbelastungsstrom und der Wechselstromkomponente der beiden zugehörigen Teilsysteme magnetisch beeinflußt werden, daß sich die Augenblickswerte der erzeugten magnetischen Flüsse in dem einen Schenkel additiv, in dem anderen Schenkel subtraktiv zusammensetzen (Abb. 2).
6. Anordnung nach Anspruch 5 für vier Teilsysteme, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden je zwei Teilsystemen zugeordneten Induktivitäten auf einem zweischenkligen Kern mit freiem magnetischem Rückschluß und einem Querjoch zwischen den beiden Schenkeln angeordnet sind (Abb. 4j.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen