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Einrichtung zur Erzielung einer bei geringeren Strömen zunächst schwachgeneigten,
bei stärkeren Strömen jedoch rasch bis auf Null abfallenden Spannungskennlinie .
für Gleichrichter Es tritt häufig das Bedürfnis auf, einer Gleichrichteranlage seine
Spannungsstromkennlini:e zu ,geben, die bei geringeren Strömen zunächst nur schwach
geneigt ist, bei stärkeren Strömen, insbesondere beiÜberschreitung eines bestimmten
Grenzstromes, jedoch rasch bis auf Null abfällt. Einre solche Kennlinie ist vor
allem dann von Wichtigkeit, wenn der gespeiste Gleichstromapparat bietriebsmäßig
häufig kurzgeschlossen werden muß, ohne daß der Kurzschlußstrom auf wesentlich höhere
Beträge als der Nennstrom ansteigen darf. Diese Verhältnisse liegen z. B. bei der
Gleichstromlichtbogenschweißung vor, bei der die Einleitung des Lichtbogens jedesmal
durch Berühren der Elektroden, d. h. durch Bildung eines Kurzschlusses, erfolgt.
Man hat bereits versucht, in diesen Fällen den Kurzschlußstrom durch Vorschalten
einer Induktivität zu begrenzen, beispielsweise in der Weise, daß man. den speisenden
Transformator mit künstlich vergrößerter Streuung ausrüstete. Die Kennlinie, die
sich auf diese Weise erreichen läßt, ist in Fig. z beispielsweise durch die Kurve
15 wiedergegebien. Man erkennt, daß die Spannung E zwar zunächst nur flach
und bei größeren Strömen J steiler abfällt, jedoch ist der Kurzschlußstrom Jk :immer
noch beträchtlich größer als der normale Betriebsstrom J".
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Eine andere Schaltung, die das gleiche Ziel anstrebt, besteht darin,
daß auf der Wechselstromsei.te des Gleichrichters eine vormagnetisierte Reihendrossel
vorgesehen wird, die mit zwei Vormagnetisierungswicklungen ausgerüstet `ist. Die
eine dieser Vormagnetisierungswicklungen wird von einer Hilfsstromqüelle mit konstantem
Strom erregt, während die andere in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom des Gleichrichters
derart mit Strom beschickt wird, daß bei einem bestimmten Betrag des Belastungsstromes
unter ihrer Einwirkung die von der anderen Vormagnetisierüngswicklung gelieferte
konstante Erregung aufgehoben wird. Bei der bekannten- Anordnung ,ist zu diesem
Zweck in den Stromkreis der von dem Belastungsistrom abhängigen Erregerwicklung
ebenfalls eine Hilfsstromquelle geschaltet, die bei Erreichung der genannten Belastungsstromgrenze
durch ein Re-
Iais eingeschaltet wird. Dabei ist naturgemäß das
Vorhandensein des von dem Belastungsstrom abhängigen- Relais sowie die Notwendigkeit
einer zweiten Hilfsspannungsquelle sehr störend. Man könnte nun daran denken, die
zweite Vormagnetisierungswicklung unter Vermeidung dieser zusätzlichen Schaltungsteile
unmittelbar von dem Belastungsgleichstrom durchfließen zu lassen, dann tritt jedoch
auch bei geringeren Strömen bereits eine merkliche Absenkung der Spannung auf, da
die Induktivität einer vormagnetisierten Drossel stetig mit sinkender Vormagnetisierüng
zunimmt. Die angestrebte Kennlinie, die bis etwa zum Nennstrom nur sehr flach abfällt,
dann aber plötzlich scharf nach unten umlenkt, ist also auf diese Weise nicht zu
verwirklichen.
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Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, unter Beibehaltung der
beiden Vormagnetisierungswicklungen, von denen die ein e von einem entsprechend--bemessenen
konstanten Gleichstrom,; die ,andere in entgegengesetztem Wirkungssinn von dem Belastungsgleichstrom
des Gleichrichters durchflossen -wird, den Magnetkreis deszwischenWechselstromnetzund
Gleichrichter liegenden Transformators mit zwei einen Querpfad bildenden Magnetpfaden
auszurüsten, die durch einen dritten Magnetpfad überbrückt sind, und die beiden
genannten Vormagnetisierungswicklungen auf dem letzteren Magnetpfad anzuordnen.
Das scharfe Umlenken der Spannungskennlinie wird hierbei .ausschließlich durch die
Eigenart des Querpfadtransformätors, der als solcher bereits bekannt ist, erzielt.
Bei Unterschreitung einer bestimmten Vormagnetisierung wird nämlich der Querpfad
plötzlich für den Hauptfluß freigegeben, so daß die Streuung des Transformators,
die zunächst annähernd konstant bleibt, bei Erreichung dieses Zustandes rasch steigt.
Durch die Erfindung wird .also nicht nur in nahezu vollkommener Weise die gewünschte
Spannungskennlinie .erreicht, sondern darüber hinaus noch der Vorteil erzielt, daß
eine zusätzliche Drossel sowie alle Relais oder sonstigen Einrichtungen fortfallen.
Die Stromgrenze, bei der das rasche Absinken der Spannungskennlinieeinsetzt , kann
dabei durch die Einstellung des Stromes in der konstant erregten Vormagnetäsierungswicklung
festgelegt werden. j Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt.
Der Gleichrichter 22 wird aus dem Wechselstromnetz 2o über den Transformator 18
gespeist. Dieser Transformator besitzt einen magnetischen Querpfad, der sich seinerseits
aus den beiden parallel geschalteten Teilpfaden 12 und 13 zusammensetzt.
Diese Teilpfade sind wiederum untereinander durch den dritten Querpfad 14 verbunden,
-auf. weichen die Vormagnetisierung -einwirkt.
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. An Wicklungen sind auf dem Transformator außer der Primärwicklung
i 9 und der den Gleichrichter speisenden Sekundärwicklung 2i mit Mittelanzapfung
noch die beiden Vormagnetisierungswicklungen 23 und 24 angeordnet. Die letztgenannten
Wicklungen liegen dabei auf dem dritten Querpfad 14. Die Wicklung 23 wird von einem
konstanten, aber einstellbaren Strom erregt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist zu diesem Zweck in den Stromkreis dieser Wicklung eine Hilfsspannungsquelle
25 und ein Regehviderstand 26 eingeschaltet. An Stelle der Regelung durch einen
Regelwiderstand können auch andere gleichwertige Anordnungen verwendet werden. So
kann man beispielsweise die Gleichstromerregung auch durch Änderung der Windungszahlen
der Erregerwicklungen oder durch Zu- und Abschalten von Parallelwiderständen verändern.
Wenn der Gleichrichter ,als Quecksilberdampfgleichrichter ausgebildet ist, so kann
man den konstanten Erregerstrom der Wicklung 23 auch gleichzeitig als Erregerstrom
für die Erre&ranöden des Gleichrichters verwenden. Es -war bisher üblieh, den
Erregerstrom eines Quecksilbierdampfgleichrichters über besondere Hilfswiderstände
fließen zu lassen. Bei der erwähnten Ausführungsform der Erfindung wird somit ein
erheblicher Leistungsbetrag gespart.
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Solange von den Wicklungen 23 und 24, noch eine gewisse resultierende
Erregung ausgeübt -wird, sind die Querpfade 12 und 13, die verhältnismäßig schwach
ausgeführt sind, gesättigt und besitzen daher einen sehr großen magnetischen Widerstand.
Heben sich dagegen die magnetischen Wirkungen der Wicklungen 23 und 24 annähernd
auf, so verschwindet die Sättigung der Querpfade, und ein Teil des mit der Wicklung
i 9 verketteten Flusses kann sich über diese Querpfade schließen. Wichtig ist dabei,
daß die Wicklungen 23 und 24 durch die eigenaitige Anordnung der Querpfade. in keiner
Weise mit den Arbeitswicklungen i 9 bzw. 21 verkettet sind. Ebenso tritt durch die
magnetische Wirkung der Wicklungen 23 und 2q. keinerlei Vormagnetisierung des Hauptkernes
des Transformators auf.
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Die Kennlinie, die auf diese Weise erreicht wird, ist in Fi. i mit
16 bezeichnet. Bis zum ArbeitspunktN verläuft sie etwa in der gleichen Weise wie
die bereits oben beschriebene Kennlinie, 15, die lediglich durch die natürliche
oder künstlich vergrößerte Streuung des Transformators bedingt wird. Im Punkt N
ist jedoch der Belastungsstrom des Gleichrichters so weit gewachsen, daß er die
magnetisierende
Wirkung der konstant erregten Wicklung ,annähernd
aufhebt. Die Streuung des Transformators wächst plötzlich rasch au, und die Spannung
sinkt steil ab; bis sie schließlich im Kurzschlußp unkt Ik den Nullpunkt erreicht.
Man erkennt, daß der Kurzschlußstrom Jk nur wenig größer ist als der Normalstrom
1n.