DE655925C - Einrichtung zur Erzielung eines Spannungsabfalles bei Gleichrichteranlagen in Sechsphasenschaltung mit Saugtransformator - Google Patents

Description

Es ist bekannt, bei Gleichrichteranlagen in Sechsphasenschaltung ein gleichzeitiges Arbeiten zweier Entladungsstrecken dadurch zu erzielen, daß man entweder einen Saugtransformator einfügt oder den Haupttransformator primärseitig in Stern schaltet und den Jochfluß voll wirken läßt, wozu man zweckmäßigerweise einen freien magnetischen Rückschluß vorsieht. Der Zwang zum gleichzeitigen Arbeiten zweier Entladungsstrecken besteht nun nicht für jeden Wert des Belastungsstromes, sondern erst von einem an sich wählbaren Mindestwert an, den man als kritischen Laststrom bezeichnet. Bisher war man bemüht, den kritischen Laststrom hinreichend klein (kleiner als 5 % des Vollaststromes) zu halten, und es ist sogar weiter bekannt, durch Parallelschalten eines Kondensators zum Saugtransformator den kritischen Laststrom so klein wie möglich zu machen.

Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen werden nun gemäß der Erfindung Gleichrichteranlagen in Sechsphasenschaltung durch geeignete Bemessung der Kapazität und Induktivität des die Sternteilung bewirkenden Kreises derart ausgelegt, daß der Übergang vom sechsphasigen auf den doppelt dreiphasigen Betrieb erst bei Vollast oder oberhalb Vollast erfolgt. Bei diesem Übergang tritt ein Spannungsabfall auf, nämlich von der Gleichspannung entsprechend dem sechsphasigen Betrieb auf die Gleichspannung entsprechend dem doppelt dreiphasigen Betrieb. Der Erfindungsgedanke bietet den Vorteil, daß der Gleichrichter leicht mit anderen LTmformern ohne Gefahr der Überlastung parallel arbeiten kann. Aber auch für den Alleinbetrieb des Gleichrichters hat der Erfindungsgedanke Bedeutung, insbesondere bei Verbrauchernetzen mit stark schwankender Belastung, beispielsweise Bahn- und Lichtnetzen. Bisher war es im Hinblick auf die geringe Überlastbarkeit des Gleichrichters erforderlich, bei Auftreten einer Überlast möglichst schnell abzuschalten. Deshalb konnte den Anforderungen des selektiven Abschaltens und der Aufrechterhaltung des Betriebes nicht entsprochen werden. Hingegen ist es bei Anwendung des Erfindungsgedankens möglich, beiden Arten von Anforderungen zu entsprechen und den Gleichrichter dauernd mit dem doppelten Vollaststrom, wenn auch mit verringerter Gleichspannung, in Betrieb zu halten, d. h. der Gleichrichter ist durch die Erfindung

in wirksamer Weise gegen Überströme geschützt.

Bei dem Ausführungsbeispiel in Abb. ι handelt es sich um eine Gleichrichteranlage, die an ein Drehstromnetz io angeschlossen istj, einen Haupttransformator 12 mit einer Pri~„ märwicklung 15 und zwei Gruppen Sekundärwicklungen 16 und 17 sowie ein sechsanodiges Gleichrichtergefäß 13 enthält und das to Gleichstromnetz 11 speist. Zwischen die Sternpunkte der Wicklungen iö und 17 ist der Saugtransformator 14 in bekannter Weise geschaltet und mit einem Sekundärkreis, bestehend aus Sekundärwicklung 18 und einem Kondensator 19, versehen. Wie durch Abb. 2 angedeutet ist, kann der Kondensator unmittelbar mit der Wicklung 14 des Saugtransformators parallel geschaltet werden. Diese Wicklung ist verlängert, um dem Kondensator eine höhere Spannung zuzuführen, als zwischen den Sternpunkten besteht.

Läßt man den Saugtransformator fort, so erhält man eine Gleichspannung, wie sie durch die Kurve b von Abb. 4 angegeben ist, wo die Gleichspannung in Prozenten der Wechselspannung in Abhängigkeit vom Belastungsstrom dargestellt ist. Wenn der Saugtransformator ohne Parallelkondensator eingeschaltet ist, ergibt sich eine Gleichspannung gemäß der Kurve α in Abb. 4. Zur deutlichen Kennzeichnung der Abweichungen der einzelnen Kurven ist in Abb. 4 der Nullpunkt des Koordinatensystems unterdrückt worden. Es ist zu beachten, daß Kurve b die Gleichspannung wiedergibt, wenn der Gleichrichter sechsphasig arbeitet, und die Kurve α die Gleichspannung, wenn der Gleichrichter doppelt dreiphasig arbeitet. Schaltet man in bekannter Weise parallel zum Saugtransformator einen Kondensator, so wird, wie es durch die punktierte Linie a' gezeigt ist, der Punkt, an welchem das Ansteigen der Spannung beginnt, nach links verschoben. Es wird also durch das Hinzufügen des Kondensators der Kurvenverlauf der Gleichspannung zwischen Null und kritischer Last verändert, wobei letztere weit unter Vollast liegt. Gemäß der Erfindung wird nun die Erscheinung der kritischen Last als Schutzeinrichtung benutzt, indem nämlich der Saugtransformator erst bei Vollast wirksam wird. Der Magnetisierungsstrom des Saugtransformators ist also gleich dem Vollaststrom. Mithin ist der Saugtransformator klein im Verhältnis zu den üblichen Gleichrichteranlagen mit Saugtransformator. Je nach der Ausbildung des Saugtransformators und der Bemessung des Kondensators erhält man Kurven c, d, e und f. Wie nun durch die punktierte Kurve g angedeutet ist, kann ein besonders steiler Spannungsabfall in der Nähe des Vollaststromes erreicht werden, wenn die Kapazität des Kondensators und die stromabhängige Induktivität des Saugtransformators so bemessen sind, daß der durch den Saugtransformator gebili;.^fetß Kreis bei einer vorbestimmten Gleich- :^trömbelastung auf Resonanz für die Frequenz des Magnetfeldes des Saugtransformatofs, d. i. hier die dreifache Netzfrequenz, abgestimmt ist. Diese Resonanzbedingung wird erfüllt, wenn die Sättigung des Saugtransformators, die sich mit der Größe der Wechselstromkomponente des Laststromes ändert, so bemessen wird, daß die für die parallel geschaltete Kapazität notwendige Induktivität vorhanden ist, wenn die vorbestimmte Gleichstrombelastuiig erreicht worden ist.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 3 ist ähnlich dem gemäß Abb. 1. Der Haupttransformator ist mit einer in Dreieck geschalteten Primärwicklung 20 und vier Gruppen von Sekundärwicklungen 21, 22, 23 und 24 versehen, von denen jede in Zickzack geschaltet ist. Die Enden dieser Sekundärwicklungen sind mit den einzelnen Anoden des Gleichrichters verbunden. Die Sternpunkte der Gruppen 21 und 22 sind durch einen Saugtransformator 25 verbunden, ebenso die Sternpunkte der Gruppen 23 und 24 durch einen Saugtransformator 26. Die Wicklungen 25 und 26 sind über ihre Mittelanzapfung mit einem weiteren Saugtransformator 27 verbunden. Die eine Gleichstromleitung ist an die Mittelanzapfung der Wicklung 27 angeschlossen. Die Wicklungen 25 und 26 sind mit Sekundärwicklungen 28 bzw. 29 versehen. Ein Kondensator 30 liegt an den Enden der Wicklung 28, entsprechend ein Kondensator 31 an den Klemmen der Wicklung 29.

Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist im wesentlichen gleichartig derjenigen der Gleichrichteranlage gemäß Abb. 1. Auch hier hat die Verlegung der kritischen Last auf die Vollastgrenze die bereits weiter oben erwähnten Vorteile.

Bei in Stern-Stern geschalteten, sekundärseitig sechsphasigen Haupttransformatoren kann man, obwohl dabei der Saugtransformator in Fortfall kommt, in gleicher Weise wie bei den Gleichrichteranlagen mit Saugtransformator eine äußere Charakteristik im Sinne vorliegender Erfindung erzielen, wenn man eine in Dreieck geschaltete Tertiärwicklung vorsieht und diese durch eine Parallelschaltung von Induktivität und Kapazität abschließt. Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in Abb. 5 veranschaulicht. Der Haupttransformator enthält eine dreiphasige, in Stern geschaltete Primärwicklung 32, eine sechsphasige, in Stern geschaltete Sekundärwicklung 33 und eine Tertiärwicklung 34.

Bisher hat man nun bei in Stern-Stern geschalteten Haiupttransformatoren die in Dreieck geschaltete· Tertiärwicklung zur Verminderung des sonst auftretenden starken Jochflusses vorgesehen. Dann arbeitet der Gleichrichter sechsphasig, mithin führt nur eine Anode den Belastungsstrom. Ist aber die Tertiärwicklung geöffnet, so ist der Jochfluß voll wirksam. Man erhält dann von einer bestimmten Belastung an eine Gleichspannung entsprechend dem doppelt dreiphasigen Betrieb; es arbeiten also stets zwei Anoden. Schließt man nun die Tertiärwicklung durch einen stromabhängigen Schwingungskreis,

d. h. durch einen Schwingungskreis mit Kondensator 35 und Eisendrossel 36, und wählt man die Abstimmung dieses Kreises so, daß bei einem vorbestimmten Gleichstrom oberhalb Vollast der Schwingungskreis in Resonanz liegt, so wird die Tertiärwicklung praktisch geöffnet, d. h. der Jochfluß wird voll wirksam und dadurch die Gleichspannung z.B. im Sinne der Kurve g in Abb. 4 beträchtlich vermindert. Die in Abb. 5 dargestellte Anordnung gibt somit im wesentlichen dieselben Ergebnisse wie die vorher beschriebenen Anordnungen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzielung eines Spannungsabfalles bei Gleichrichteranla- ^:g"en in Sechsphasenschaltung mit Saugtransformator, dem ein Kondensator parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Bemessung der Kapazität und der Induktivität des Saugtransformatorkreises der Übergang vom sechsphasigen auf den doppelt dreiphasigen Betrieb erst bei \^rollast oder oberhalb Vollast erfolgt.

2. Einrichtung zur Erzielung eines Spannungsabfalles bei Gleichrichteranlagen in Sechsphasenschaltung mit in Stern-Stern geschaltetem Haupttransformator mit zusätzlicher, in Dreieck geschalteter Tertiärwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Tertiärwicklung in einem Eckpunkt durch eine Parallelschaltung von Kondensator und stromabhängiger Drossel abgeschlossen ist und durch geeignete Bemessung der Kapazität und der Induktivität der Übergang vom sechsphasigen auf den doppelt dreiphasigen Betrieb erst bei Vollast oder oberhalb Vollast erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen