DE717391C

DE717391C - Rectifiers, especially high-voltage rectifiers

Info

Publication number: DE717391C
Application number: DEK139792D
Authority: DE
Inventors: Horst Beger
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1935-11-01
Filing date: 1935-11-01
Publication date: 1942-02-13

Description

Gleichrichter, insbesondere Hochspannungsgleichrichter Die Vor- und Nachteile der Glühkathoden-und Lichtbogengleichrichter gegenüber den mechanischen (umlaufenden) Gleichrichtern sind bekannt. Der wesentliche Vorteil der mechanischen Gleichrichter besteht darin, d.aß zu ihrem Betrieb keine Heizwandler benötigt werden und daß sie viel weniger als die änderen bekannten Gleichrichter dem Verschleiß unterworfen sind. Nachteilig ist bei ihnen aber die geringe Belastbarkeit, die durch den Ab,reißlichtbogen bedingt ist, sowie ihr großer Raumbedarf und ihr geräuschvolles Arbeiten. Außerdem wild bei ihnen nur jeweils ein kleiner Teil der Wechselstromkurve nutzbar gemacht.Rectifiers, especially high-voltage rectifiers Disadvantages of hot cathode and arc rectifiers compared to mechanical ones (rotating) rectifiers are known. The main advantage of the mechanical Rectifier consists in that no heating converters are required for their operation and that they wear much less than the other known rectifiers are subject. However, the disadvantage with them is the low load capacity that is caused by the tear-off arc is caused, as well as their large space requirements and their noisy Work. In addition, they only have a small part of the alternating current curve made usable.

Diese Nachteile sind bei einer bestimmten Art der mechanischen Gleichrichter vernieden, nämlich bei den bekannten Gleichrichtern, bei denen an die gleichzurichtende Wechselspannung ein Spannungsteiler gelegt ist, dessen Anzapfungen an eine Reihe von Kontakten geführt sind, die von einer oder mehreren in Synchronismus mit der Wechselspannung bewegten Bürsten bestrichen wird, an denen die gleichgerichtete Spannung abgenommen wird.. Bei diesen Gleichrichtern sind die mit den Anzapfungen des Spannungsteilers verbundenen Kontakte derart Angeordnet, d.aß jede Abnahmebürste bei ihrer Bewegung von dem einen Ende des Spannungsteilers zum anderen Ende der Reihe nach mit den :einzelnen Anzapfungen verbunden wird, so daß sich die .an der Bürste abgenommene gleichgerichtete Spannung entsprechend der Unterteilung des Spannungsteilers vergrößert bzw. verkleinert. Mit Bezug auf die Zeit wird die Bürste zweckmäßig so eingestellt, daß sie sich in denjenigen Augenblicken, in denen die Wechselspannungskurve ihr positives oder negatives Maximum erreicht, in Verbindung mit dem einen oder .anderen Endpunkt des Spannungsteilers befindet, während sie sich bei Durchgang der Wechselspannungskurve durch Null auf dem mit der Mittelanzapfung des Spannungsteilers verbundenen Kontakt oder einer entsprechenden Kontaktlage befindet. Als Spannungsteiler wird vorzugsweise die mit Aizapfungen versehene Sekundärwicklung eines Transformators bzw. Wicklung eines Spartransforniators,benutzt. Es ist aber auch möglich, ,als Spannungsteiler Ohtnsche, induktive oder kapazitive Widerstände oder aus solchen Widerständen bestehende Kombinationen vorzusehen. Bei diesen mechanischen Gleichrichtern sind alle Abreißlichtbo.gen durch die Potentialsteuerung längs, der Kontaktbahn der umlaufenden Bürsten vermieden, so daß der Belastbarkeit dieser Gleichrichter durch Rundfeuer, Rückzündung u. dgl. keine Grenzen gesetzt sind. Auch der Raumbedarf und die Geräuschbildung sind gering. Um die Kurvenform der abgenommenen Gleichspannung den jeweils gewünschten Verhältnissen anzupassen, ist es bekannt, die einzelnen MTindungsabschnitte des Spannungsteilers verschieden groß zu -wählen.These disadvantages are common to one type of mechanical rectifier avoided, namely in the case of the known rectifiers, in which the rectified AC voltage a voltage divider is placed, the taps of which are connected to a series are held by contacts that are in synchronism with the AC voltage moving brushes is painted, to which the rectified Voltage is removed .. These rectifiers are those with the taps The contacts connected to the voltage divider are arranged in such a way that each pick-up brush as they move from one end of the voltage divider to the other end of the One after the other with the: individual taps is connected so that the .an the Brush removed rectified voltage according to the division of the voltage divider enlarged or reduced. With respect to time, the brush becomes functional so set that they are in those moments in which the AC voltage curve reaches its positive or negative maximum, in connection with the one or .other end point of the voltage divider is, while it is at passage the alternating voltage curve through zero on the one with the center tap of the voltage divider connected contact or a corresponding contact position. As a voltage divider is preferably the secondary winding of a transformer with tapping or winding of an autotransformer, is used. But it is also possible, as Voltage divider Ohtnsche, inductive or capacitive resistors or from such Provide existing combinations of resistors. With these mechanical rectifiers are all tear-off arcs by the potential control along the contact path of the rotating brushes avoided, so that the resilience of this Rectifiers by round fire, flashback and the like, there are no limits. Even the space requirement and the generation of noise are low. To the curve shape of the removed It is known to adapt the DC voltage to the required conditions in each case to choose different sizes of the individual M connection sections of the voltage divider.

Die Erfindung betrifft einen derartigen Gleichrichter, insbesondere Hochspannungsleichrichter, bei dem an die gleichzurichtende Wechselspannung ein Spannungsteiler gelegt ist, dessen Anzapfungen an eine Reihe von Kontakten geführt sind, die von einer oder mehreren in Synchronismus mit der Wechselspannung bewegten Bürsten bestrichen werden, an denen die gleichgerichtete Spannung abgenommen -wird. Erfindungsgemäß sind zur Anpassung der Kurvenform der abgenommenen Gleichspannung entsprechend den jeweils ge";ünschten Verhältnissen einzelne Anzapfungen des Spannungsteilers in umgekehrter Reihenfolge wie die übrigen an die von den Bürsten bestrichenen Kontakte angeschlossen und, oder L-mschalter zur wahlweisen Verbindung einzelner Kontakte eritweder mit Anzapfungen des Spannungsteilers oder mit den benachbarten Kontakten vorgesehen. Die l?rfiiidung löst die Aufgabe, die Kurvenform der jeweils abgenommenen Spannung den jeweils gewünschten Verhältnissen a a nzupassen -, auf -wesentlich einfachere und umfassendere Art und Weise, als es durch unterschiedliche Größe einzelner Windungsabschnitte des Spannungsteilers möglich ist. Insbesondere ermöglicht die Erfindung auch eine Regelung der gleichgerichteten Spa.ilnung in -reiten Grenzen.The invention relates in particular to such a rectifier High-voltage rectifier, in which an alternating voltage to be rectified Voltage divider is placed, the taps of which are led to a number of contacts are moved by one or more in synchronism with the alternating voltage Brushes are painted on which the rectified voltage is removed. According to the invention, for adapting the shape of the curve, the DC voltage drawn off individual taps of the voltage divider according to the respective desired conditions in reverse order to the other contacts on the brushed contacts connected and, or L-m switch for the optional connection of individual contacts Either with taps on the voltage divider or with the neighboring contacts intended. The finding solves the task of the curve shape of the respectively removed Tension to adapt to the desired conditions -, to - essential easier and more comprehensive way than it is by different size of individual Turn sections of the voltage divider is possible. In particular, the Invention also a regulation of the rectified tension within wide limits.

Ein Ausführungsbeispiel für einen Gleichrichter gemäß der Erfindung ist schematisch in der Abb. ia dargestellt, und -zwar handelt es sich um einen Gleichrichter zur Gleichrichtung eines Eiriphasenwecllselstronles. Die Selz:undärvv-icklung i i eures Spannungstransformators, dessen Primärwicklung und dessen Eisenkern der Einfachheit halber in der Abbildung weggelassen sind, ist mit einer Mehrzahl. von Anzapfungen versehen. i i kann aber auch ein Spannungsteiler sein, dessen beide Enden i a und 13 an die gl.eichzuriclitende Wechselspannung angeschlossen sind. Die einzelnen Anzripfungen der Wicklung i i sind immer zu je zwei Kontakten geführt; so ist z. B. die Mittelanzapfung 14 mit den Kontakten 15, 16 verbunden. Eine Hälfte der Kontakte liegt mit Bezug auf die gedachte Verbindungslinie der Enden i z und 13 spiegelbildlich zu den anderen Kontakten. Die Kontakte sind kreisförmig angeordnet und werden von zwei Abnahmebürsten 17 und i 8 bestrichen, die uni i So' gegeneinander versetzt sind und gemeinsam von einem an der gleichzurichtenden Wechselspannung liegenden Synchronmotor angetrieben werden, beispiels-Wüise in Pfeilrichtung. Zwischen ihnen ist die gleichgerichtete Spannung abnehmbar. Die Bürste i7 ist beispielsweise als positive, die bürste is als negative Bürste bezeichnet. Die Mittelanzapfung 14 der Wicklung i i kann, wie in der Abbildung dargestellt ist, geerdet Sein.An exemplary embodiment of a rectifier according to the invention is shown schematically in Fig. Ia, and it is a rectifier for rectifying an egg phase alternating current. The self-winding winding of your voltage transformer, whose primary winding and iron core are omitted in the figure for the sake of simplicity, has a plurality. provided by taps. ii can also be a voltage divider, both ends of which ia and 13 are connected to the alternating voltage to be calibrated. The individual tapping of the winding ii are always led to two contacts; so is z. B. the center tap 14 is connected to the contacts 15, 16 . With reference to the imaginary connecting line of the ends iz and 13, one half of the contacts is a mirror image of the other contacts. The contacts are arranged in a circle and are brushed by two pick-up brushes 17 and i 8, which are uni i So 'offset from one another and are jointly driven by a synchronous motor connected to the alternating voltage to be rectified, for example in the direction of the arrow. The rectified voltage can be removed between them. The brush i7, for example, is referred to as the positive brush, the brush is referred to as the negative brush. The center tap 14 of the winding ii can, as shown in the figure, be grounded.

Wie die Abb. i.a erkennen läßt, sind nun zur lrzielting einer bestimmten Kurvenform der i,l>g.enommenen Gleichspannung einzelne !, Anzapfungen 'der Wicklung i i in umgekehrter Reihenfolge wie die übrigen an die von den Bürsten 17, i S bestrichenen Kontakte angeschlossen. In der Abb. ib ist das Potential des Punktes 13 durch die Kurve U, das des Punktes i-1 durch die Nullage dargestellt. Die Spannung, welche die Bürste 17 bei ihrem L,mlauf -e-enüber der Nullinie hat. ist aus , b C der mit i7' bezeichneten Kurve ersichtlich. Das Potential des Punktes 12 ist durch die Kurve L' und die Spannung, -welche die Bürste 18 bei ihrem Umlauf gegenüber der Nullinie hat, durch die Kurve 18' dargestellt. 1n dem innit O bezeichneten Punkt, welcher der dargestellten Stellung der Bürsten i;, und i8 in Verbindung mit der Anzapfung 14 entsprechen mag, sind sämtliche Anzapfungen gleich Null. _3n der Stelle z i, an der die Bürste 18 auf dem Kontakt 15, die Bürste i; dagegen auf dem Kontakt i 6 liegt, ,wird die Spanming -wieder zu Null. Beim @fieiterlaufen der Bürsten kehren sich die Verhältnisse vors jetzt ab für eine halbe Periode um -, so daß auch in der zweiten Halbperiode die Spannung der Bürste i; gegenüber der Nullinie positiv- und die Spannung der Bürste 18 gegenüber der Nullinie negativ bleibt. Die Größe der zwischen den Bürsten 17 und 18 jeweils herrschenden Spannung ergibt sich aus der jeweiligen Entfernung der beiden Kurven 17' und 18' voneinander. Erdet man statt der Mittelanzapfung 14 die Bürste 18 oder 17, so erhält inan eine pulsierende positive oder negative Gleichspannung gegen Erde. Infolge des =gekehrten Anschlusses einzelner Anzapfungen der Wicklung i i an die Kontakte und der Verbreiterung einzelner Kontakte ergibt sich eine ungefähr rechteckige Kurve für die gleichgerichtete pulsierende Spanntang.As Fig. Ia shows, in order to achieve a certain curve shape of the assumed direct voltage, individual "taps" of winding ii are connected to the contacts swept by brushes 17, i S in reverse order to the others . In Fig. Ib, the potential of point 13 is shown by the curve U, that of point i-1 by the zero position. The tension which the brush 17 has at its L, mlauf -e-en above the zero line. can be seen from , b C of the curve denoted by i7 '. The potential of the point 12 is shown by the curve L 'and the voltage which the brush 18 has during its revolution relative to the zero line is shown by the curve 18'. In the point marked with O, which may correspond to the illustrated position of the brushes i; and i8 in connection with the tap 14, all taps are equal to zero. _3n the point zi at which the brush 1 8 on the contact 1 5, the brush i; on the other hand, is on contact i 6, the spanming will be zero again. When the brushes run down, the situation is reversed for half a period - so that the voltage of the brush i; with respect to the zero line positive and the voltage of the brush 18 with respect to the zero line remains negative. The size of the voltage prevailing between the brushes 17 and 18 results from the respective distance between the two curves 17 'and 18'. If the brush 1 8 or 17 is grounded instead of the center tap 14, a pulsating positive or negative DC voltage to ground is obtained. As a result of the inverted connection of individual taps of the winding ii to the contacts and the widening of individual contacts, an approximately rectangular curve results for the rectified pulsating voltage.

In den Abb. 2a, 3a und 4a sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt. die zeigen sollen, wie man durch Umschalter zur wahlweisen Verbindung einzelner Koiltakte entweder mit Anzapfungen des Spannungsteilers oder mit den benachbarten Kontakten die Kurvenform und auch die Höhe der abgenommenen Gleichspannung regeln kann. In diesen Abbildungen ist der Einfachheit halber nur die obere Hälfte der Spannungsteilenvicklung und der Kontaktbahn gezeichnet. Ebenso. ist auch in den zugehörigen Abb. 2b bis 4b nur die eine Halbwelle der Wechselspannung und der pulsierenden Gleichspannung dargestellt. Auch ist die zweite Bürste in den Abb.2.a bis 4a der Einfachheit halber fortgelassen.In Figs. 2a, 3a and 4a are exemplary embodiments according to the invention shown. which are supposed to show how to switch to optional connection individual coil cycles either with taps on the voltage divider or with the neighboring ones Contact the curve shape and also the height the drawn DC voltage can regulate. In these figures, only the upper half is shown for the sake of simplicity the tension parts winding and the contact track drawn. As well. is also in the associated Fig. 2b to 4b only the one half-wave of the alternating voltage and the pulsating DC voltage shown. The second brush is also shown in Fig.2.a. to 4a are omitted for the sake of simplicity.

Bei dem in Abb.2a dargestellten Beispiel sind Umschalter 32 bis 37 angeordnet, welche so umgelegt werden können, wie in den Abb. 3,a und 4a beispielsweise dargestellt ist. Bei der in Abb.3a dargestellten Schaltung sind die Schalter 32 und 35 so umgelegt, daß der Kontakt 3 8 mit den nächsten beiden Kont.akten in jeder Richtung nicht mehr an dem Ende der Wicklung i r, sondern an der ersten Anzapfung liegt. In der Abb.4a ist die Stelhing der Schalter so, daß zu beiden Seiten des Kontaktes 38 noch ein weiterer Kontakt mit diesem Kontakt 38 verbunden ist und alle diese miteinander verbundenen Kontakte an die zweite Anzapfung der Wicklung i i ang:es:chl:oss:en sind. Es ist natürlich auch möglich, die Schalter 34 und 37 in ihre andere Stellung :entsprechend umzulegen, so daß der Kontakt 38 zusammen mit den ihm benachbarten übrigen Kontakten über sämtliche in Reihe liegenden Schalter an die dritte Anzapfu.ng der Wicklung i i gelegt wird.In the example shown in Figure 2a, there are changeover switches 32 to 37 arranged, which can be turned over, as in Figs. 3, a and 4a for example is shown. In the circuit shown in Figure 3a, the switches are 32 and 35 folded so that the contact 3 8 with the next two Kont.akten in each Direction no longer at the end of the winding i r, but at the first tap lies. In Fig.4a, the position of the switch is such that on both sides of the Contact 38 yet another contact is connected to this contact 38 and all these interconnected contacts to the second tap of the winding i i ang: es: chl: oss: en are. It is of course also possible to use switches 34 and 37 in their other position: to fold accordingly, so that the contact 38 together with the remaining contacts adjacent to it via all switches in series to the third tap of the winding i i.

Die Wirkungsiv.eise dieser Umschaltung der Schalter ist aus den Abb. 2b bis 4b ersichtlich. In diesen Abbildungen ist der Spannungsverlauf des Punktes 13 -wieder mit U bezeichnet. In der Abb. 2b hat die Spannung des Punktes 13 den gleichen Verlauf 'wie die Spannung des Kontaktes 38. In der Abb. 3b erkennt man, daß nach der Umschaltung der Schalter 32 und 35 der Kontakt 38 einen anderen Spannungsverlauf hat als der Punkt 13. Der Spannungsverlauf des Kontaktes 38 ist mit 38' bezeichnet. Aus der Abb.4b ist ersichtlich, daß die Spannungskurve des Kontaktes 38 noch tiefer unterhalb der Spannungskurve U des Punktes 13 hegt. Es ergibt sich also auf diese Weise eine einfache Möglichkeit, die gleichgerichtete pulsierende Spannung in weiten Grenzen zu verändern. Die Umschaltung der Schalter :erfolgt zweckmäßig durch eine geeignete Kurvenführung.The effective way of switching over the switches can be seen in Figs. 2b to 4b. In these figures, the voltage curve at point 13 is again denoted by U. In Fig. 2b, the voltage at point 13 has the same curve as the voltage of contact 38. In Fig. 3b it can be seen that after switching over switches 32 and 35, contact 38 has a different voltage curve than point 13 The voltage curve of the contact 38 is denoted by 38 '. From Fig. 4b it can be seen that the voltage curve of the contact 38 lies even deeper below the voltage curve U of the point 13 . In this way, there is a simple possibility of changing the rectified pulsating voltage within wide limits. Switching the switches: is expediently carried out by means of a suitable curve guide.

Bei dieser Art der Spannungsregelung ergibt sich gleichzeitig der Vorteil, daß beim flermlterregulieren die Spannungskurve flacher wird. Da im allgemeinen bei geringeren Spannungen größere Ströme entnommen werden, paßt sich diese Art der Regelung auch in dieser Beziehung den jeweils gewünschten Verhältnissen gut an. Man kann die eine Hälfte der Schalter, z. B. die.Schalter 35, 36, 37, vollständig fortlassen, -wenn man die betreffenden Kontakte mit den Drehpunkten derentsprechenden Schalter 32, 33, 34 dauernd verbindet. Die von den Anzapfpunkten der- Wicklung i i zu den Kontakten der Schalter 35, 36, 37 führenden Leitungen kommen dabei natürlich ebenfalls in Fortfall.This type of voltage regulation also has the advantage that the voltage curve becomes flatter when regulating the voltage. Since larger currents are generally drawn at lower voltages, this type of control adapts itself well to the respective desired conditions in this respect as well. You can use one half of the switches, e.g. B. die.Schalter 35, 36, 37, completely omit, -when the relevant contacts with the pivot points of the corresponding switches 32, 33, 34 are permanently connected. The lines leading from the tapping points of the winding i i to the contacts of the switches 35, 36, 37 are of course also omitted.

Man kann die Kurvenform der glelchgerichteten pulsierenden Spannung zusätzlich auch dadurch verändern, daß man die Kontakte :der von den Bürsten bestrichenen Kontaktbahn mit Anzapfungen der Wicklung i r verbindet, die nicht in gleichen Abständen auf der Wicklung i i, sondern in unterschiedlichem Abständ voneinander angeordnet sind.One can see the waveform of the rectified pulsating voltage also change by the fact that the contacts: the one brushed by the brushes Contact track connects with taps of the winding i r, which are not equidistant on the winding i i, but arranged at different distances from one another are.

Die gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen zur Anpassung der Kurvenform der abgenommenen Gleichspannung entsprechend den jeweils gewünschten Verhältnissen sind ,auch bei Mehrphasengleichrichtern, insbesondere Drehstromgleichrichtern, mit Vorteil anwendbar, bei denen drei Spannungsteilerwicklungen in Sternschaltung oder in Dreieckschaltung vorgesehen sind.The proposed according to the invention measures for adapting the Curve shape of the drawn DC voltage according to the desired one Conditions are, even with multi-phase rectifiers, especially three-phase rectifiers, Can be used advantageously where three voltage divider windings are connected in a star connection or in delta connection.

Claims

PATENT CLAIM: Rectifiers, especially high-voltage rectifiers, for which a voltage divider is connected to the voltage to be rectified, whose taps are led to a series of contacts that are operated by an or several brushes are operated in synchronism with the alternating voltage, at which the glei.chgeri: rhtete voltage is removed, characterized by that to adapt the shape of the curve of the drawn DC voltage according to the individual taps of the voltage divider in reverse Sequence - as, the others connected to the contacts swept by the brushes and / or changeover switch for the optional connection of individual contacts either with taps of the voltage divider or with the adjacent contacts are provided.