DE846724C - Gleichstrom- und Gleichspannungswandler - Google Patents

Gleichstrom- und Gleichspannungswandler

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DE846724C
DE846724C DEP2491A DEP0002491A DE846724C DE 846724 C DE846724 C DE 846724C DE P2491 A DEP2491 A DE P2491A DE P0002491 A DEP0002491 A DE P0002491A DE 846724 C DE846724 C DE 846724C
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DEP2491A
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English (en)
Inventor
Otto Dr-Ing Mohr
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/18Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of DC into AC, e.g. with choppers
    • G01R19/20Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of DC into AC, e.g. with choppers using transductors, i.e. a magnetic core transducer the saturation of which is cyclically reversed by an AC source on the secondary side

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Gleichstrom- und Gleichspannungswandler Zur transformatorischen Übertragung von Gleichstrom- und Gleichspannungsgrößen für bLeß- und Regelzwecke finden Anordnungen mit magnetisch gesättigten Kreisen Verwendung, die man auch als fremderregte Strom- und Spannungswandler ilezeichnet. Die für die Messung erforderliche Leistung wird hierbei nicht dem Netz entnommen, in dem gemessen wird, sondern einer eigenen Ä\'echselstromquelle, die die Erregung des NVandlers liefert.
  • Die Theorie dieser Schaltungen ist seit langem genau bekannt; die Wandler lassen sich mit großer Genauigkeit ausbilden, besonders wenn man hochgesättigte Kerne aus magnetischen Niaterialien mit sehr scharfem Sättigungsknicl; benutzt.
  • Bei der Auslegung derartiger Wandler treten Schwierigkeiten auf, sobald es sich um t ibersetzungsverhältnisse handelt, die dem Wert 1 nallekommen, und sobald man in den beteiligten Stromkreisen Störungen fürchten muß, die von Wechselstrom- oder Wechselspannungskomponenten an den Wicklungen dieser Wandler in den Gleichstromkreisen herrühren. Auf der Primärseite, wo der Wandler also von dem zu messenden Gleichstrom oder einem von einer Gleichspannung abgeleiteten Meßstrom durchflossen wird, machen sich diese Störungen verschieden bemerkbar, je nachdem, wie groß die Meßgröße selbst ist. Es ist bekannt, daß durch die Vornagnetisierung der Kerne ein Gemisch von Grund- und Oberwellen der erregenden Wechselspannung in Form von Spannungsspitzen auftritt. diese Spannungsspitzen sind bei Wandlerti voI1 einem Übersetzungsverhältnis von viel- leicht I: 25 bis 1 : 1000 oder noch höher vollkommen unerheblich, da diese Wandler auf der Gleichstromseite dann sehr niedrige Windungszahlen erhalten. Bei Gleichspannungswandlern machen sich die Wechselspannungskomponenten auf der Gleichstromseite meist deswegen nicht störend bemerkbar, weil vor der Gleichstromwicklung ein großer Widerstand liegt, der sie in ihren Rückwirkungen auf den Hauptkreis abdrosselt.
  • Werden derartige Wandler zur Ubertragung von Gleichströmen in Stromrichtergeräten insbesondere für Regelzwecke verwendet, bei denen die Leistungen im Gleichstromkreis im Verhältnis zur Ausgangsleistung der Wandler relativ klein sind, dann können besonders bei Einschaltung von Stromwandlern in die Kreise von Stromrichtern Störungen auftreten dadurch, daß der Gleichstromwandler im Betrieb in die Gleichstromkreise Wechselspannungen induziert, die z. B. das Arleiten der Stromrichter stören. Diese Störungen sind nicht ganz einfach auszugleichen, da die WechselsI,annungskomponenten im Wandler ein Gemisch aus Grund- und Oberwellen des Netzes sind, für deren Kurzschließung man Kondensatoren benötigt, die nun wieder auf die von dem Stromrichter erzeugten Oberwellen im Gleichstromkreis außerordentlich störend einwirken.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile, die sich besonders zeigen, wenn man den Gleichstromwandler z. B. für Regelzwecke in die Kathodenleitung eines Gleichrichters einschaltet, der z. B. durch eine 5augdrossel mit verlängerter Anodenbrenndauer arbeitet, wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Speisung des Wandlers nicht aus einem Einphasennetz, sondern aus einem dreiphasigen Netz vorzunehmen. Dann ist die Störspannungskomponente auf der Wechselstromseite eine einfache Spannungskurve dreifacher Frequenz und ihrer Vielfachen, die durch eine abgestimmte Kombination von Induktivität und Kapazität einwandfrei kurzgeschlossen werden kann. Für den Wandler selbst ergibt sich die Aufteilung in drei Kerne 1, 2, 3, die in den Zuleitungen eines speisenden Dreiphasennetzes U, V, W entweder direkt vor einem Gleichrichter Io in Dreiphasenbrückenschaltung liegen (Fig. I) oder diesen über einen zwischengeschalteten Übersetzungswandler dreiphasiger Bauart (Fig. 2) speisen. In Fig. I verläuft der Gleichstromkreis J = über die Wicklungen 4, 5, 6; dieWechselstromwicklungen sind 7, 8, 9; die Bürde ist 1 1.
  • Berücksichtigt werden muß dabei, daß von den drei Wandlern immer zwei Kerne durch gleiche Wechselstrommagnetisierung im gleichen Sinne übersättigt werden, so daß die Gleichstromamperewindungen zweimal von den Wechselstromamperewindungen der Kerne ausgeglichen werden müssen.
  • Das Übersetzungsverhältnis des Wandlers ist also nicht gleich dem Windungsverhältnis der Kerne, sondern bezogen auf den Sekundärstrom doppelt so groß. Für die Dimensionierung gelten genau die gleichen Regeln wie bei den früher üblichen Ausführungen; insebsondere läßt sich die Anordnung mit Kernen aus normalem Trausformatorblech ebenfalls gut ausführen, besonders dann, wenn der durch den Magnetisierungsstrom der Kerne entstehende Fehlstrom im Wirkungskreis des Wandlers durch eine andere Hilfsgröße kompensiert werden kann.
  • Der hier dargestellte Gedanke ist besonders vorteilhaft, wenn man Gleichspannungen evtl. sogar unter Vergrößerung ihres Absolutwertes, z. B. für Steuerungszwecke, übertragen muß. Um für die Spannungsmessung nicht gar zu große Verbrauche in Kauf zu nehmen, wird man anstreben, die Primärwicklungen der Wandler mit hohen Windungszahlen auszuführen. Von dem Vorschaltwiderstand kommt dann ein erheblicher Teil in Fortfall, aber die störenden Wechsel spannungskomponenten, die dazu auch belastungsabhängig sind, treten dann ziemlich unbehindert in den Gleichstromkreis ein und wirken besonders schädlich, wenn in diesem, z. B. im Leerlauf eines Stromrichters, ein Organ von Ventilcharakter enthalten ist. Es bereitet aber keine Schwierigkeit, diese Komponenten durch Kondensatoren oder abgestimmte Hilfskreise kurzzuschließen, besonders da diese jetzt relativ hochohmig ausgeführt werden können.
  • Schließlich ergibt sich noch ein Vorteil auf der Ausgangsseite dieser Anordnungen, wo eine gute Glättung des bei der Verwendung üblicher Eisensorten welligen Ausgangsstromes durch Kondensatoren vorgenommen werden kann. Es ist bereits angegeben, hierfür Drosseln zu benutzen, die dann auch noch die Fehler dieses Wandlers in gewissem Umfang auszugleichen in der Lage sind. Es zeigt sich jedoch, daß bei Regelanordnungen, wo der Wandler insbesondere auf plötzliche Stromzunahme sofort und einwandfrei reagieren soll, die Drosseln nicht sehr angenehme Bauteile sind. Bei gleicher Kondensatorgröße ist in der dreiphasigen Anordnung die Glättungswirkung dreimal besser, so daß die Zeitkonstanten für das Nachfolgen der Sekundärgröße gegenüber plötzlichen Änderungen an der Primären kleiner werden.
  • Es kann unter Umständen auch ein siebenschenkliger Kern verwendet werden, bei dem die fünf Mittelschenkel doppelt so breit wie die beiden Außenschenkel und die Joche gehalten sind. Ein Ausführungsbeispiel für einen Wandler dieser Art ist in Fig. 2 dargestellt, bei der die Breitenverhältnisse durch die Zahlen l/2 und I angegeben sind.
  • Bezeichnet man die Schenkel von links beginnend mit A bis G, so sind in diesem Fall die Schenkel B, D und F mit Wicklungen versehen. Die Richtung des von diesen Wicklungen erzeugten Flusses ist in diesen Schenkeln dieselbe. In den Schenkeln C und E kommen daher die Flüsse von je zwei benachbarten Wicklungen zusammen. Daraus ergibt sich die oben angeführte Bemessungsregel für die Querschnitte. Die Joche brauchen, da sie in jedem Teilabsehnitt den Fluß nur einer Wicklung führen, nur den halben Querschnitt zu haben. Da die Flüsse im Bereich einer Wicklung nicht zu den Schenkeln im Bereich anderer Wicklungen übergehen, kann man praktisch diese Anordnung auch an den ge- strichelt eingezeichneten Stellen trennen und erhält dabei die schon eingangs angeführte Anordnung mit drei getrennten Kernen.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRUCHE i. Gleichstrom- oder Gleichspannungswandler mit magnetischen Kernen und transformatorischer Übertragung unter Erregung aus einem Wechselstromnetz für Aleß- und Regelzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung dreiphasig ausgeführt wird.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Wandlerkerne vollkommen gleich ausgestaltet und ihre Wicklungen mit der dreiphasigen Bürde auf der Wechselstromseite in Reihe geschaltet sind, so daß im Gleichstromkreis von diesen Kernen Störwechel spannungen nur der dreifachen Frequenz des erregenden Netzes und ihrer Vielfachen erzeugt werden.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für diese Störspannungskomponenten auf der Primärseite ein Kurzschlull über Kondensatoren oder al>gestimmte Schwingkreise vorgesehen ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Verwendung üblicher Kerne besonders störend auftretende Welligkeit auf der Gleichstromseite durch eine Glättung über Kondensatoren ausgeglichen wird.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein siebenschenkliger Kern verwendet wird, bei dem die fünf Mittelschenkel doppelt so breit wie die beiden. Außenschenkel und die Joche gehalten sind.
DEP2491A 1949-04-06 1949-04-06 Gleichstrom- und Gleichspannungswandler Expired DE846724C (de)

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DE846724C true DE846724C (de) 1952-08-18

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DE (1) DE846724C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2881383A (en) * 1956-12-05 1959-04-07 Columbiasouthern Chemical Corp Novel apparatus
DE1166364B (de) * 1961-11-17 1964-03-26 Licentia Gmbh Gleichstromwandler mit saettigbaren Drosselspulen in drei- oder mehrphasiger Gleichrichterbrueckenschaltung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2881383A (en) * 1956-12-05 1959-04-07 Columbiasouthern Chemical Corp Novel apparatus
DE1166364B (de) * 1961-11-17 1964-03-26 Licentia Gmbh Gleichstromwandler mit saettigbaren Drosselspulen in drei- oder mehrphasiger Gleichrichterbrueckenschaltung

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