DE744202C

DE744202C - Rectifier circuit

Info

Publication number: DE744202C
Application number: DEST61999D
Authority: DE
Inventors: Harry Forssell; Haakan Oefverholm
Original assignee: STALTURBINE GmbH
Current assignee: STALTURBINE GmbH
Priority date: 1941-07-11
Filing date: 1942-06-27
Publication date: 1944-01-12

Description

Gleichrichterschaltung Wenn es sich um die Messung elektrischer Ströme handelt, sei es bei direkter Angabe des Meßergebnisses auf einem Instrument (Messen in beschränktem Sinne) oder bei der Beeinflussung eines Apparates, wie eines Relais oder eines Reglers, haben sich Gleichrichter bekanntlich sehr nützlich als Zwischenglieder erwiesen. Die meisten auf Zusammenwirkung zwischen Strömen und magnetischen Kraftflüssen beruhenden Instrumente sprechen auf Gleichstrom genauer als auf Wechselstrom an, ferner kann der Gleichstrom leichter als der Wechselstrom durch magnetische Verstärker (gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen) verstärkt werden, und schließlich wird man bei einem Vergleich zwischen verschiedenen Strömen von einer Phasenverschiebung zwischen ihnen unabhängig.Rectifier circuit When it comes to measuring electrical currents whether it is a direct indication of the measurement result on an instrument (measuring in a limited sense) or when influencing an apparatus such as a relay or a regulator, rectifiers are known to be very useful as intermediate links proven. Most of them are based on the interaction between currents and magnetic fluxes of force based instruments respond more accurately to direct current than to alternating current, furthermore, the direct current can flow more easily than the alternating current through magnetic amplifiers (DC biased chokes) are amplified, and finally will a phase shift when comparing different currents between them independently.

Andererseits haben Gleichrichter, besonders solche der verhältnismäßig einfachen Art, die für Meßzwecke - im - obengenannten weiteren Sinne des Wortes - wirtschaftlich verwendbar sind, den Nachteil, daß der gleichgerichtete Strom oft sehr ungleichförmig und schartig wird. On the other hand, have rectifiers, especially those that are proportionate simple type, for measuring purposes - in the - above-mentioned broader sense of the word - Are economically usable, the disadvantage that the rectified current often becomes very irregular and jagged.

In gewissen Fällen ist dies von untergeordneter Bedeutung, aber in anderen kann es ernsthafte Nachteile beispielsweise durch Ausgleichströme verursachen. Ein Glätten des Stromes kann zwar immer mit Hilfe von Kapazitäten und Induktanzen in geeigneter Verbindung bewirkt werden, aber derartige Anordnungen werden ziemlich verwickelt und können auch nicht erwünschte Nebenwirkungen verursachen.In certain cases this is of minor importance, but in for others it can cause serious disadvantages, for example through equalizing currents. The current can always be smoothed with the help of capacitances and inductances be effected in appropriate connection, but such arrangements become quite involved and can also cause undesirable side effects.

Die Erfindung betrifft eine Gleichrichterschaltung, die sich dadurch auszeichnet, daß zwei oder mehrere aus gegenseitig phasenverschobenen Spannungen gespeiste Stromkreise, die Geräte enthalten, z. B. Gleichrichter mit Glättungsdrossel oder gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen, die die Kurvenform des Wechselstromes von einem Gleichstrom wesentlich abhängig machen, z. B. bei konstantem Gleichstrom den Wechselstrom über einen wesentlichen Teil der Halbwelle konstant halten, Gleichrichter enthalten, die auf der Gleichstromseite in Reihe und mit so geringer Impedanz im Stromkreis liegen, daß die Wechselstromseite den Strom bestimmt. The invention relates to a rectifier circuit, which is thereby distinguishes that two or more of mutually phase-shifted voltages powered circuits that contain devices, e.g. B. Rectifier with smoothing choke or direct current-biased inductors, which form the waveform of the alternating current make it dependent on a direct current, z. B. at constant direct current keep the alternating current constant over a substantial part of the half-wave, rectifier contain, those on the DC side in series and with such a low impedance in the circuit lie that the AC side determines the current.

Jeder derartige Gleichrichter gibt an und für sich, in geeigneter Weise geschaltet, einen Strom, der während des größten Teils der Wechselstromperiode ziemlich konstant gehalten werden kann, der aber während der lÇommutierungszeitabschnitte mehr oder weniger tiefe Scharten in der Stromkurve aufweist. Durch die Reihenschaltung der Gleichrichter auf der Gleichstromseite werden diese Scharten ausgefüllt, indem der Strom des Gleichrichters, der den höchsten Wert gibt, in jedem Augenblick den oder die übrigen überwiegt und den Gesamtstrom bestimmt. Man braucht deshalb nur dafür zu sorgen, daß die Phasenverschiebung zwischen den verschiedenen Wechselströmen so groß ist, daß eine in Betracht kommende Scharte in einer Stromkurve, z. B. während einer Kommutierung, stets durch einen verhältnismäßig ebenen Teil der Stromkurve eines anderen Gleichrichters gedeckt wird, damit der resultierende Gleichstrom so eben wird, wie der primär steuernde Strom (Primärstrom eines Stromwandlers, der gesamte Gleichstrom einer gleichstromvormagnetisierten Drosselspule) es zuläßt. Each such rectifier indicates in and of itself, in a suitable manner Wise switched, a current that lasts during most of the alternating current period can be kept fairly constant, but during the commutation periods has more or less deep nicks in the current curve. Through the series connection the rectifier on the DC side fills these gaps by adding the current of the rectifier that gives the highest value at each instant or the others predominate and determine the total current. So you just need to ensure that the phase shift between the various alternating currents is so large that a notch in question in a current curve, e.g. B. during commutation, always through a relatively flat part of the current curve Another rectifier is covered so that the resulting direct current is like this just like the primary controlling current (primary current of a current transformer, the total direct current of a direct current biased inductor) it allows.

Drei Ausführungsformen der Erfindung sind in Abb. I, 3 und 5 der Zeichnung dargestellt, während Abb. 2 ein Diagramm der Wirkungsweise der Abb. 1 und Abb. 4 ein Diagramm der Wirkungsweise der Abb. 3 darstellt. Three embodiments of the invention are shown in Figs. I, 3 and 5 of FIGS Drawing shown, while Fig. 2 is a diagram of the operation of Fig. 1 and FIG. 4 is a diagram of the operation of FIG.

Abb. I zeigt ein Beispiel der Speisung der in Reihe geschalteten Gleichrichter von Stromwandlern aus, die in nur zwei Phasenleitern eines Gleichrichters. I liegen. Letzterer ist von der gewöhnlichen Schaltung mit dreiphasiger Speisung auf der Primärseite und doppelt dreiphasiger Schaltung mit Saugdrossel auf der Sekundärseite. Die Belastung des Gleichrichters ist mit 2, die Stromwandler für das Entnehmen des Wechselstromes sind mit 3 und die auf der Gleichstromseite in Reihe geschalteten Gleichrichter mit 4 bezeichnet. Fig. I shows an example of the supply of the series-connected Rectifiers from current transformers, which are in only two phase conductors of a rectifier. I lie. The latter is different from the usual three-phase supply circuit on the primary side and double three-phase circuit with suction throttle on the secondary side. The load on the rectifier is 2, the current transformers for removing the Alternating currents are connected in series with 3 and those on the direct current side Denoted by 4 rectifier.

Ist der Gleichstrom vom Hauptgleichrichter geglättet und führt also jede Ventilstrecke davon einen konstanten Strom während 113 Periode, dann führen zwei Zuleiter der Primärseite Strom nach den beiden Kurven in Abb. 2a und 2b. Is the direct current from the main rectifier smoothed and thus leads each valve section of it then conduct a constant current for 113 periods two leads of the primary side current according to the two curves in Fig. 2a and 2b.

Die gleichen Stromkurven, gegebenenfalls in anderem Maßstabe, treten auf der Sekundärseite der Stromwandler 3 auf, und sie werden in den Gleichrichtern 4 zu den in Abb.2 c und 2d dargestellten Stromkurven gleichgerichtet. Falls diese Ströme durch die Reihenschaltung der Gleichrichter derart zusammengesetzt werden, daß der stärkste Strom in jedem Augenblick den Strom im Gleichstromkreis bestimmt, findet man durch einen Vergleich zwischen Abb. 2 c und 2d, daß dieser Strom ein ganz gleichförmiger Gleichstrom wird, der ein Instrument oder einen Apparat 5 beeinflussen kann.The same current curves, possibly on a different scale, occur on the secondary side of the current transformer 3 and they are in the rectifiers 4 rectified to the current curves shown in Fig. 2c and 2d. If this Currents through the series connection of the rectifiers are combined in such a way that that the strongest current determines the current in the direct current circuit at any moment, one finds by a comparison between fig. 2c and 2d that this current is a a completely uniform direct current, which influence an instrument or an apparatus 5 can.

Abb. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung auf Stromkreise, die über als Verstärker dienende gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen gespeist werden. Die Wechselstromwicklungen 3I bis 33 dreier derartiger Drosselspulen werden jede für sich von den verschiedenen Phasen einer dreiphasigen Wechselstromquelle 30 gespeist. Die drei Gleichstromwicklungen 34 bis 36 der Drosselspulen sind ihrerseits in Reihe geschaltet und von dem zu verstärkenden oder allgemein abzubildenden Gleichstrom durchflossen. In Reihe mit jeder Wechselstromwicklung liegt ein einphasiger Zweiweggleichrichter 37 bis 39, und diese drei Gleichrichter sind gleichstromseitig in Reihe geschaltet. Fig. 3 shows the application of the invention to circuits that have DC-biased inductors serving as amplifiers are fed. The AC windings 3I to 33 of three such reactors become each powered by the various phases of a three-phase alternating current source 30. The three DC windings 34 to 36 of the choke coils are in turn in series switched and from the direct current to be amplified or generally mapped flowed through. In series with each AC winding is a single-phase full-wave rectifier 37 to 39, and these three rectifiers are connected in series on the DC side.

Abb. 4a bis 4d gibt in großen Zügen die Wirkungsweise einer Schaltung nach Abb. 3 wieder. Jede gleichstromvormagnetisierte Drosselspule läßt eine hauptsächlich trapezförmige Wechselstromwelle (Abb. 4a) durch, indem der Strom am Anfang der Halbperiode während der zur Überwindung der Streureaktanzen usw. erforderlichen Zeit, im folgenden Kommutierungszeit genannt, ziemlich geradlinig steigt und sich dann bis zum Anfang der nächsten Kommutierung praktisch konstant hält. Durch den entsprechenden Gleichrichter wird die eine der beiden trapezförmigen Halbwellen umgekehrt, so daß ein pulsierender Gleichstrom nach Abb. 4b entsteht. Dieser Gleichstrom ist während des größten Teils der Zeit konstant, hat jedoch zweimal in der Periode des Wechselstromes eine Scharte, die bis zu Null geht. Falls die drei derartige Gleichströme liefernden Gleichrichter 37 bis 39 auf der Gleichstromseite in Reihe geschaltet werden, wird hier in jedem Augenblick der stärkste der drei Ströme überwiegen, weshalb das Ergebnis ein vollkommen ebener Gleichstrom wird, vorausgesetzt daß der Gleichstrom in den Wicklungen 34, 35, 36 ganz eben ist. Würde dagegen dieser Gleichstrom aus irgendeinem äußeren Grunde geändert werden, dann folgt der von den drei in Reihe liegenden Gleichrichtern gelieferte Gleichstrom, wie eine nähere Untersuchung zeigt, praktisch momentan dieser Änderung. Der gleichgerichtete Strom wird also eine genaue Abbildung des steuernden Gleichstromes, kann aber gleichzeitig eine vielmals größere Leistung als dieser besitzen. Die Anordnung eignet sich deshalb unter anderen für Fernmessung und für Regelung, in welchen beiden Fällen eine verhältnismäßig hohe Leistung nötig ist. Fig. 4a to 4d show the principle of operation of a circuit in broad outline after Fig. 3 again. Each DC biased choke coil leaves one mainly trapezoidal alternating current wave (Fig. 4a) by placing the current at the beginning of the half-period during the time required to overcome the leakage reactances, etc., hereinafter Called the commutation time, it rises in a fairly straight line and then continues to the beginning the next commutation keeps practically constant. Through the appropriate rectifier one of the two trapezoidal half-waves is reversed, so that a pulsating Direct current as shown in Fig. 4b is generated. This direct current is during most of the time constant over time, but has a notch twice in the period of the alternating current, that goes down to zero. If the three rectifiers supplying such direct currents 37 to 39 on the direct current side are connected in series, here in each Moment the strongest of the three currents predominate, which is why the result is a perfect one is even direct current, provided that the direct current in the windings 34, 35, 36 is completely flat. On the other hand, this direct current would for some external reason are changed, then follows that supplied by the three rectifiers in series Direct current, as a closer examination shows, practically momentarily this change. The rectified current is therefore an exact representation of the controlling direct current, but at the same time it can have a much greater performance than this. The order is therefore suitable, among other things, for remote measurement and for regulation, in which two Cases a relatively high performance is necessary.

In Abb. 5 sind an ein Drehstromnetz 50 zwei gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen in Scottschaltung angeschlossen, wodurch man im Vergleich mit Abb. 3 zwei Drosselkerne spart. In Fig. 5 there are two DC bias on a three-phase network 50 Choke coils connected in a Scott circuit, which in comparison with Fig. 3 saves two throttle cores.

Die Wechselstromwicklungen 51 der einen Drossel vertreten die Höhe des Phasendreiecks, die Wechselstromwicldungen 52, 53 der anderen Drossel je die halbe Basis des Dreiecks. Die Gleichstromwicldungen 54, 55 sind wie vorher in Reihe geschaltet.The AC windings 51 of one reactor represent the height of the phase triangle, the alternating current windings 52, 53 of the other choke each half the base of the triangle. The DC windings 54, 55 are as before connected in series.

In dieser Ausführungsform sind die Wechselstromwicklungen unmittelbar an das Netz 50 angeschlossen, anstatt wie in Abb. 3 von getrennten Sekundärwicklungen eines Transformators gespeist zu werden. Dies macht einen Anschluß an die Gleichrichter 57, 58 über Stromwandler 59, 60 nötig, um. den Reihenanschluß auf der Gleichstromseite der Gleichrichter an die Belastung 6r zu ermöglichen. In this embodiment the AC windings are direct connected to the network 50 instead of separate secondary windings as in Fig. 3 a transformer to be fed. This makes a connection to the rectifiers 57, 58 via current transformers 59, 60 necessary to. the series connection on the direct current side the rectifier to allow the load 6r.

Dasselbe gilt selbstverständlich auch für die ganz dreiphasige Schaltung, falls die Drosselspulen dort unmittelbar an das Netz angeschlossen werden.The same applies of course to the three-phase circuit, if the reactors are connected directly to the mains there.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Rectifier circuit, characterized in that that two or more of mutually phase-shifted alternating voltages are fed Circuits into which devices, e.g. B. Rectifiers with smoothing choke or direct current bias Choke coils, which form the waveform of the alternating currents of a direct current make substantially dependent, z. B. at constant direct current over the alternating current keep a substantial part of the half-wave constant, contain rectifiers, those on the DC side in series and with such a low impedance in the circuit lie that the AC side determines the current.

2; Rectifier circuit according to claim, wherein the current in the AC circuits are essentially determined by direct current biased inductors is, characterized in that the direct current windings determining the current these reactors are also in series.

To distinguish the subject of the application from the state of the art is The following publication has been considered in the grant procedure: USA.-Patent No. I 9I5 58r