DE713642C - Stromrichterschaltung, insbesondere fuer Kontaktstromrichter, mit 6n-phasiger, gleichstromseitiger Welligkeit - Google Patents

Description

• Stromrichterschaltung, insbesondere für Kontaktstromrichter, mit 6n.-phasiger, - gleichstromseitiger Welligkeit Bei Stromrichteranlagen größerer Leistung reicht im allgemeinen eine 6phasige, gleichstromseitige Welligkeit mit Rücksicht auf die Rückwirkungen auf das speisende Netz nicht mehr aus. Es ist aus diesem Grunde bereits eine ganze Reihe von Schaltungen entwickelt worden, die eine wesentlich höherphasige, z. B. I2-, 18- oder 24phasige, gleichstromseitige Welligkeit liefern. Die für diesen Zweck bekanntgewordenen Schaltungen haben aber durchweg den Nachteil, daß die Ausnutzung derTransformatoren ziemlich schlecht ist. Besonders ist das der Fall, wenn die Stromrichterventile zu_Nullpunlctsschaltungen vereinigt sind. Es ergeben sich dabei unter Umständen für die Transformatoren Typenleistungen, die bis zu 5o °/a höher sind als die Gleichstromleistung. Besser liegen die Verhältnisse bei der Verwendung von Ventilanordnungen in 3phasiger Grae,tz-Schaltung. Die Transformatortypenleistung spielt nicht nur wegen der Größe des Transformators als solcher eine wichtige Rolle, sondern vor allem auch wegen der davon abhängigen Transformatorverluste. Gerade in neuerer Zeit ist man bestrebt, dieVerluste von Stromrichteranlagen möglichst herabzusetzen. So hat man sich aus diesem Grunde bereits der Weiterentwicklung von Kontaktstromrichtern zugewendet, da diese gegenüber den Entladungsstrecken nur außerordentlich geringe Spannungsabfälle aufweisen. Bei derartigen Kontaktstromrichternwird infolgedessen der weitaus größte-Anteil an den Gesamtverlusten der ganzen Strornrichteranlage durch die Transformatorverlustegebildet, so daß gerade hier eine günstige Transformatorausnutzung von besonderer Bedeutung ist.

  Die Erfindung betrifft eine Stroinricliter-

  schaltung für 6n-pliasige, gleichstromseitige

  Welligkeit, bei der gegenüber den bisher be-.

  kannten Schaltungen eine ganz erhebliZ@'

  Y

  Herabsetzung derTransforinatortypenleisittia#.

  und damit auch der Verluste erzielt wird.

  Diese Vorteile fallen nach dem vorher Ge-

  sagten besonders bei Kontaktstromrichtern

  ins Gewicht, bedeuten aber auch bei anderen

  Stromrichterarten, z. B. bei Quecksilber-

  danipfentladungsgefäßen, besonders bei sol-

  chen niit Initialzündung mittels Tauchzünder,

  bei Trockengleichrichtern und bei ähnlichen

  Ventilen eine erhebliche Verbesserung. Die

  Erfindung knüpft alt eine bekannte Schalturig

  für izphasige, gleichstromseitige Welligkeit

  an, bei der die insgesamt zwölf Ventile zu je

  sechs zwei 3phasige Graetz-Schaltungen

  bilden, die parallel miteinander an ein und

  dieselbe Transformatorsekundärwicklung an-

  geschlossen sind. Die Sekundärwicklung be-

  steht in dieseln Falle entweder aus einer

  Gabelschaltung mit sechs freien Wicklungs-

  enden, die untereinander abwechselnd den

  Winkel von 30 und 6o° einschließen, oder

  aus einer entsprechend ausgebildeten Stern-

  Dreieck-Mischwicklung. Allgemein gespro-

  chen bezieht sich also die Erfindung auf eine

  Stromrichterschaltung mit61z-lihasiger,gleicli-

  stromseitiger Welliglzeit, bestehend ,aus zz gleich-

  stromseitig parallel geschalteten 3phasigen

  Stromrichtersystemen in Graetzsch; Schal-

  tting, die aus einer gemeinsamen Transforma-

  torwicklung gespeist werden, die so aufgebaut

  ist, daß die Stroinrichtersysteirie mit uin='@

  - 0 1t

  in der Phase gegeneinander verschobenen

  Spannungssystemen gespeist werden. Von der

  bekannten Schaltung unterscheidet sich die

  Schaltung nach der Erfindung grundsätzlich

  dadurch, daß beide Gleichstrompole jedes

  Teilsystems mit den entsprechenden Polen der

  anderen Teilsysteme über Strom- bzw. Span-

  nungsteiler verbunden sind. Die Möglichkeit,

  auch bei Anschluß mehrerer Stromrichter-

  s:,-steme in Graetzscher Schaltung an ein und

  dieselbe Transformatorwicklung Strom- und

  Spannungswickler zu benutzen, hatte man

  nach nicht erkannt. Es wird hierdurch der

  wichtige Vorteil erreicht, daß jedes Strom-

  richtersvstem hinsichtlich der Stromführungs-

  zeitender einzelnen Stromrichterelemente ge-

  nau so arbeitet, als wäre das andere bzw. die

  anderen Systeme nicht vorhanden. Durch die

  Vereinigung mehrerer Stronirichtersysteine

  i -in ein und derselben Sekundärwicklung wird

  also nicht mehr, wie es bei der bekannten

  Anordnung der Fall ist, die Stroniführungs-

  zeit des einzelnen Stromrichtereleinentes ver-

  kürzt. Die verlängerte Stromführungsdauer

  ergibt aber wiederum eine beachtliche Er-

  höhung der Transforrnatorausnutzung und

  damit eine Herabsetzung der Verluste.

  Für die praktische Ausführung der Trans-

  @orniatorwicklung kommt neben der Gabel-

  schaltung auch die Polygonschaltung als sehr

  vorteilhaft in Frage. Man ist in keinem Fall

  auf die Verwendung von nur zwei Strom-

  richtersystemen beschränkt, sondern kann

  auch eine größere Anzahl davon parallel

  schalten. Polygon- und Gabelschaltungen zur

  Erreichung höherer Phasenzahlen sind für

  Stromrichterschaltungen auch in Verbindung

  mit der Graetz-Anordnung der Ventile grund-

  sätzlich bekannt. Zu beachten ist iedoch, daß

  sich bei der Anordnung nach der Ei-tindung

  wegen der verwendeten Graetz-Schaltungen

  eine andere Aufteilung der elektrischen Win-

  kel zwischen den freien Wicklungsenden er-

  `ibt als bei den gewöhnlichen Schaltungen.

  In der Zeichnung sind Ausführungsbei-

  spiele der Erfindung dargestellt. In Fig. 1

  sind die beiden Ventilsysteme, die in Graetz-

  eher.Schaltung angeordnet sind, mit 3 und 3'

  bezeichnet. Ihre Gleichstrompole sind über

  die Spannungsteilerdrosseln 4. und .1 .' parallel

  geschaltet. Der Gleichstromverbraucher liegt

  an den Mittelpunkten der beiden Spamiungs-

  teilerdrosseln. Die Sekundärwicklung des

  Transformators, dessen Primärwicklung in

  Dreieck geschaltet ist, stellt eine Gabelschal-

  tung dar, an deren drei Gabelstämmen je zwei

  Gabelzweige sitzen. Dabei beträgt der Win-

  kel zwischen den Klemmen ir und ii' ebens(-)

  wie der zwischen ;., und v' bzw. 7v und U" 30--

  elektrisch. Es entstehen somit zwei uni 3f--

  gegeneinander phasenverschobene Spannungs-

  systeme u, v «, und u', v', z",', deren jede,

  eine der beiden Graetz-Schaltungen 3 bztV. 3'

  speist. Da jede dieser Graetz-Schaltungen

  bereits eine 6phasige Welligkeit liefert,

  ergibt sich wegen der Phasenverschiebung

  von 30° insgesamt eine i2phasige Wellig-

  keit. Es sei bemerkt, daß die @haseni: erschie-

  bung von 3o'- dadurch zu erreichen ist, daß

  die Gabelstämme für 81,5 °jo der Phasenspan-

  nung und die Gabelzweige für je 3o o--o dnr

  Phasenspannung ausgelegt «-erden. Die Aus-

  nutzung der dargestellten Schaltung ist außer-

  ordentlich hoch, und zwar beträgt die Typen-

  leistung nur das i,o6fache der Gleichstrom-

  leistung.

  Fig. : zeigt eine ähnliche Anordnung, nur

  daß jetzt an Stelle der Gabelschaltung der

  Transformatorsekundärwicklung eine Pol_v-

  gonschaltung getreten ist. Der Winkel zWi-

  sehen den Spannungssystemen ir, .,, w und u',

  zr,' muß wiederum 30' betragen, so da13 die

  Polygonschaltung ein ungleichseitiges Sechs-

  eck darstellt. Auch hier stehen die kurzen

  und die langen Wicklungsteile zueinander iiii

  Verhältnis 30 :81,5. Die Ausnutzung des

  Transformators ist hier noch höher als zuvor, und zwar beträgt die Typenleistung des Transformators nur das i,o2fache der Gleichstromleistung.
• In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens lassen sich auch Schaltungen mit i8-, 24-, 36- und noch höherphasiger Welligkeit herstellen. Hierzu können alle die von den gewöhnlichen _ Stromrichterschaltungen höherer Phasenzahl her bekannten Hilfsmittel zur Phasenversetzung verwendet werden wie z. B. Sekundärwicklungen mit mehr als sechs passend versetzten Anschlußpunkten u. dgl. Allen diesen Schaltungen ist die Verwendung von 3phasigen Grundschaltungen mit 6phasigier Welligkeit gemeinsam, wobei. durch Ausnutzung derTransformatorwicklungen für beide Stromrichtungen bei einer Stromführungsdauer in jeder Richtung von i2o° elektrisch je Transformatorphase eine geringe Typenleistung des Transformators sichergestellt ist.
• Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für iSphasige Welligkeit. Die Schaltung besteht aus drei 3phasigen Graetz-Schaltungen mit den Ventil- bzw. Kontaktgruppen 3, @3' und 3", die an die Wicklungsenden 2c, v, w bzw. z.', v', w' und a", v", w" einer Gabelschaltung mit neuen freien Enden angeschlossen sind. Die Phasenversetzung zwischen je zwei zu demselben Gabelstamm gehörigen Gabelzweigen beträgt hier 20°. Die Parallelschaltung der drei Graetz-Schaltungen erfolgt über zwei 3phasige Spannungsteilerdrosseln 5 bzw. 5'.
• Die beschriebenen Schaltungen stellen, wie gesagt, nur Beispiele dar, die aus einer Vielzahl von aus dem Erfindungsgedanken abzuleitenden Kombinationsmöglichkeiten herausgegriffen sind, wobei die jeweilige Auswahl einer geeigneten Schaltung ganz den Voraussetzungen und Erfordernissen des Einzelfalles entsprechend getroffen werden kann. Selbstverständlich können auch mehrere geinäß der Erfindung aufgebaute Stromrichteranordnungen in Reihe oder parallel geschaltet werden. Auch hierbei kann man die einzelnen Teilanordnungen wiederum gegeneinander in der Phase verdrehen, wozu in bekannter Weise OOuertransformatoren verwendet werden können.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stromrichterschaltung, insbesondere für Kontaktstromrichter, mit 6n-phasiger, gleichstromseitiger Welligkeit, bestehend aus n gleichstromseitig parallel geschalteten 3phasigen Stromrichtersystemen in Graetzscher Schaltung, die aus einer gemeinsamen Transformatorwicklung gespeist werden; die so aufgebaut ist, daß die Stromrichtersysteme mit um 6- @ in der Phase gegeneinander verschobenen Spannungssystemen gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gleichstrompole jedes Teilsystems mit den entsprechenden Polen der anderen Teilsysteme über Strom- bzw. Spannungsteiler verbunden sind.
2. 2. Stromrichterschaltung nach Anspruch i für 12phasigeWelligkeit, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teilsysteme abwechselnd an die freien Wicklungsenden einer 6phasigen Gabelschaltung angeschlossen sind, bei der die Gabelstämme für 81,51/" die Gabelzweige für 30'/, der Phasenspannungen bemessen sind.
3. 3. Stromrichterschaltung nach Anspruch i für i2phasige Welligkeit, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teilsysteme abwechselnd an die Eckpunkte eines unregelmäßigen Sechsecks angeschlossen sind, bei dem die kurzen und die langen Seiten im Verhältnis 30:81,5 stehen. ¢. Stromrichterschaltung nach Anspruch i für i8phasige Welligkeit, dadurch gekennzeichnet, daß drei Teilsysteme der Reihe nach an die freien Wicklungsenden einer aus dr,i Gabelstämmen mit je drei Gabelzweigen bestehenden Gabelschaltung angeschlossen sind.