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Transformationsgerät für Drehstrom mit zugehörigem Trockengleichrichter
für hohe Stromstärken Die Erfindung betrifft ein Transformationsgerät, das für die
Lieferung sehr großer Gleichströme bestimmt ist. In erster Linie soll es für elektrolytische
Anlagen verwendet werden. Auch können damit elektrische Gleichstromöfen oder Schweißvorrichtungen
beliefert werden. Das Transformationsgerät besteht aus .einem Ein- oder Mehrphasa..-transformator,
dessen Sekundärseite Trocke_igleichrichter speist, über die der GleichstroT abgenommen
wird. Es hat sich ,bei derartigen Anlagen herausgestellt, daß die einzelnen Gleichrichterscheiben
oder.Scheibengruppen im Betriebe ihren Widerstand ändern, so daß der Stromdurchgang
in verschiedenen Teilen der Gleichrichteranordnung wesentlich verschieden wird.
Es geht dann durch die Gleichrichterteile hohen Widerstandes nur noch wenig und
durch die uriveränderten Teile geringen Widerstandes sehr viel Strom, wodurch sich
bald eine derartige Teilüberlastung ergibt, daß Zerstörungen auftreten und damit
die gesamte Gleiehrichteranordnung unbrauchbar wird.
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Es ist nun bekannt, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß der
Transformator oder nur dessen Sekundärwicklung in eine größere Anzahl von Einheiten
aufgeteilt wird, von denen jede eine Gleichrichtergruppe speist und diese Einzelkreise
erst hinter den Gleichrichtern parallel zuschalten. Es kann hierbei auch keine Überlastung
einzelner Teile auftreten. Aber es besteht der Nachteil, daß bei Erhöhung des Widerstandes
einzelner Gleichriehtergruppen sich eine geringere Gesamtleistung einstellen muß.
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Die Beseitigung derartiger Erscheinungen erstreben Anlagen, bei denen
einem Mehrphasentransformator sekundär ein in den Gleichrichterkreis geschalteter
Mehrphas.enausgleichtransformator und eine Saugdrossel zugeordnet sind. Hierbei
wird die erstrebte Wirkung nicht voll erreicht, weil auf den Schenkeln des Ausgleichtransformators
nur je zwei Strom entgegengesetzter Phase führende Wicklungen miteinander gekoppelt
sind. Schließlich ist es auch .bekannt, derartige Verkettungstransformatoren anzuwenden,
um eine treppenförmige Stromkurve der aus einem Mehrphasentransformator gespeisten
Entladungsstrecken zu erhalten. Hierbei werden auf dem Zusatztransformator in einem
besonderen Übersetzungsverhältnis verkettete Kurzschluß- oder über je zwei
Schenkel
verteilte und in Reihe geschaltete Wicklungen verwendet. Entsprechend de :i besonderen
Zweck findet die Verkettung also in verschiedenen Magnetkreisen statt und kann keinen
ausreichenden Lastausgleich bei Änderung des Leistungszustandes einzelner Gleichrichter
ergeben.
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Gemäß der Erfindung wird ein sehr vollständiger Lastausgleich dadurch
erreicht, daß von drei um i2o ° gegeneinander verschobenen Wechselströmen durchflossene
Spulengruppen der Sekundärwicklung des Haupttransformators, die so geschaltet sind,
daß sie beide Halbwellen des Wechselstromes ausnützen, in derselben Anzahl vorgesehen
sind wie die in je einem Magnetkreis Teilströme einer Gruppe koppelnden zusätzlichen
Transformationsgeräte, daß auf jedes dieser Transformationsgeräte je eine der Spulengruppen
einwirkt und daß die einzelnen Gruppen so untereinander verbunden sind, daß jedes
zusätzliche Transformationsgerät die Ströme von drei verschiedenen Drehstromsystemen
führt.
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Der Einfluß der Widerstandsänderung in den Gleichrichtern kann zusätzlich
durch Einschaltung induktiver oder Ohmscher Widerstände oder durch Anwendung erhöhter
Streuung in den Transformatoren für den betreffenden Stromkreis vermindert werden.
Es ist ferner bei Schaltungen, die die Halbwellen beider Richtungen ausnutzen, zweckmäßig,
in bekannter Weise Saugdrosseln zu verwenden, deren Wicklungen an Nullpunktsverbinder
der Sekundärwicklungen, gegebenenfalls hinter den Stromleitern, angeschlossen werden
und ebenfalls eine Verteilung der Leistung innerhalb von Phasengruppen bewirken.
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In der Zeichnung ist in den Fig. i und eine Vorder- und eine Seitenansicht
des neuen Transformationsgerätes in einem Beispiel für Sechsphasenschaltung dargestellt.
Fig.3 ist das dazugehörige Schaltungsschema.
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Auf den Kernschenkeln hl, k2, k3 eines dreiphasigen Transformators,
der in dem nicht dargestellten Traggestell waagerecht angeordnet ist, sind je drei
Primärwicklungen pi, p2, p3 und drei Paare von Sekundärwicklungen s1, s2, s3 und
s,', s2', ss angeordnet. DieUnterteilung kann auch wesentlich weitergetrieben werden,
so daß man beispielsweise sechs Paare von Sekundärwicklungen neben drei Primärwicklungen
verwendet o. dgl.; auch können die Primärwicklungen auf die ganzen Schenkel gleichmäßig
verteilt und die Sekundärwicklungen konzentrisch darüber angeordnet werden. Die
einen Enden der Sekundärwicklungen sind mit Gruppen von Trockengleichrichtern g
und g' verbunden, von denen der Vereinfachung wegen nur je
eine Platte dargestellt
ist. Es ist zweckmäßig, die Gleichrichter so dicht unter dem Transformator anzuordnen
und die Transformatorschenkel so zu bemessen und zu bewickeln, daß die einen Enden
der bandförmigen Sekundärwicklungen unmittelbar an die Verbindungsleiter v der Gleichrichtergruppen
angeschlossen werden können. Die unteren Enden der Gleichrichterscheiben sind an
Stromschienen +sch angeschlossen, von denen dann der Gleichstrom positiver Polarität
abgenommen wird. Der Anschluß der anderen Enden der Sekundärwicklungspaare an die
zweite Stromschiene -sch. erfolgt zum Ausgleich der in den einzelnen Gleichrichtergruppen
auftretenden Widerstandsänderungen über als Stromleiter dienende zusätzliche Transformationsgeräte
inl, in-, m3 und Saugdrosseln in,, 11a2', RLg .
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Diese Teile sind über dem Transformator angeordnet. Die Einrichtung
wird gemäß den Fig. i und :2 im wesentlichen aus einem Magnetkern na gebildet, in
dem in zwei Reihen eine Mehrzahl von Fenstern ft und fd, im vorliegenden Falle je
drei, vorgesehen sind. Die unteren Fenster dienen den Ausgleichseinrichtungen, die
oberen für di° Saugdrosseln. Da die Spannungen der Leiter gegeneinander sehr gering
sind, werden die Enden se und se' der Sekundärwicklungen des Transformators, die
einander beeinflussen sollen, gegenläufig durch die zugehörigen Fensterft gezogen.
Die Leitungen sind an Nullpunktsverbinder za geführt, deren Anschlüsse na und 11ä
zur Bildung der Saugdrosseln m,', m2', mg ebenfalls gegenläufig durch die
oberen Fenster fd gezogen und dann an die Gleichstromschiene -sch angeschlossen
sind.
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Fig.3 zeigt die Schaltung der Ausgleichtransforinatoren und Saugdrosseln,
wobei deren Magneteisen getrennt und die einander induktiv beeinflussenden Teile
als Wicklungen ran Stelle der einfachen geraden Leiter) dargestellt sind. Es sind
danach auf den Transformatorkernen 1z1, k2, k3 drei Spul.engruppen Z1, Z_, Z3 angeordnet,
die von um iao ° gegeneinander verschobenen Wechselströmen durchflossen werden und
deren Einzelspulen s1 und si so geschaltet sind, daß beide Stromhalbwellen ausgenützt
werden. Jeder dieser Spulengruppen ist ein Transformationsgerät ml, 11a.., ins zugeordnet,
in dem die Teilströme der Gruppe in Spulen se und ,se' in einem :Magnetkreis gekoppelt
werden. Die Nullpunktsleiter n. sind derart an die Einzelspulen se und se' der drei
Transforn iationsgeräte angeschlossen, daß jede Spulengruppe Z1, Z2, Z3 mit den
zugeordneten Spulen se, se' der anderen Gruppen zu je einem Drehstrom system zusammengefaßt
ist.
Die dargestellte Ausgleichschaltung hat gegenüber in üblicher
Weise einphasig geschalteten Geräten den Vorteil, daß die Gesamtzahl der zusätzlichen
Geräte auf ein Drittel vermindert ist. Anstatt die Aus-Bleichgeräte den Sternpunkten
zuzuordnen, können diese auch zwischen die Transformatoren und die z. B. in Graetzschaltung
angeordneten Gleichrichter gelegt werden.
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Um eine Sicherung zum Schutz der Teilstromkreise gegen Überlastung
zu erlangen, können zwischen die Transformatorsekundärwicklungen und die Sternpunktsverbindungen
1a Sicherungsstellen i eingefügt werden. Diese können entweder aus einfachen Schmelzstreifen
bestehen oder auch durch Einschnürungen in den Anschlußleitungen gebildet werden,
die bei Stromüberlastung durchschmelzen.
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Wie in Fig.4 .beispielsweise dargestellt, können an den zusätzlichen
Transformationsgeräten auch noch Wicklungen z angeordnet werden, an die Anzeige-
oder Abschaltorgane o bzw. ö angeschlossen werden. Diese wirken dann auf den Hauptschalter
h, so daß bei einer starken Verschiebung der Stromverteilung in den einzelnen Parallelkreisen
das ganze Transformationsgerät abgeschaltet wird. Die Anzeigegeräte lassen erkennen,
an welcher Stelle der Fehler aufgetreten ist. Die Zusatzwicklungen kann man über
kleine Hilfsgleichrichter lag parallel schalten und dann gemeinsam auf die Auslösevorrichtung
ö für den Hauptschalter h einwirken -lassen. Auch hierbei erfolgt die Auslösung,
sobald an irgendeiner Stelle in den Stromteilerkreisen eine starke Stromüberlastung
auftritt.
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Die zusätzlichen Transformationsgeräte and Saugdrosseln können anstatt
unmittelbar oberhalb auch unterhalb des Transformationsgeräts angeordnet werden.
Der Transformator wird in seinen Schenkellängen und Schenkelabständen dem von den
Gleichrichtern eingenommenen Raum angepaßt. Es können dann die Verbindungsleitungen
zwischen den Sekundärwicklungen und den Gleichrichtern kurzgemacht werden, so daß
die induktiven Verluste besonders gering ausfallen. Zur Kühlung werden Ventilatoren
in solcher Weise angeordnet, daß der Luftstrom sowohl den Gleichrichter als auch
die Transformationsgeräte und die Saugdrosseln durchläuft. Der Luftstrom kann dabei
durch alle Teile hindurchgedrückt oder hindurchgesaugt werden oder auch bei Anordnung
in der Mitte teils auf dem Saugwege, teils auf dem Druckwege die Kühlwirkung ausüben.