DE723010C - Transformationsgeraet fuer Drehstrom mit zugehoerigem Trockengleichrichter fuer hohe Stromstaerken - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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 .
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Transformationsgerät für Drehstrom mit zugehörigem Trockengleichrichter für hohe Stromstärken,- bei dem die Sekundärwicklungen von Einzeltransformatoren oder sekundäre Teilwicklungen eines Transformators - parallel geschaltet sind und die Einzelströme über ein zusätzliches Transformationsgerät verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß von drei um 1200 gegeneinander verschobenen Wechselströmen durchflossene Spulen.gruppen (z1, z2, z3) 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 (ml, nag, m3), daß auf jedes dieser Transformationsgeräte je eine der Spulengruppen (z1, z2, z3) einwirkt und daß die einzelnen Gruppen so untereinander verbunden sind, daß jedes zusätzlicheTransformationsgerät die Ströme von drei verschiedenen Drehstromsystemen führt.
2. 2. Transformatiönsgerät nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Transformationsgeräte (ml, m2, m3) gemeinsam einen einzigen Magnetkern (1n) aufweisen, der in einer Reihe von Fenstern (f t) gruppenweise die zusammengehörigen verketteten Leiter (se, se'), die zweckmäßig nur aus einer Windung bestehen, enthält.
3. 3. Transformationsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformationsgeräte (nal, 11121 nag) und an die die Sekundärwicklungen (se, se') verbindenden Nulleiter (1z) angeschlossene Saugdrosseln (nal', m,', ms) in einem gemeinsamen Magnetkern (m) mit mehreren Reihen von Fenstern (f t, f d) angeordnet sind.
4. 4. Transformationsgerät nach Anspruch r, gekennzeichnet durch Anzeige-oder selbsttätige Abschaltgeräte (o), die an besondere, bei der Verwendung der Abschaltgeräte zweckmäßig über Hilfsgleichrichter (lag) parallel geschaltete Wicklungen (z) in den Transformationsgeräten (m1, m2, m3) angeschlossen sind und bei starken Unterschieden in der Verteilung des Stromes in den einzelnen Gruppen wirksam werden.