-
Anordnung für die einanodigen Entladungsgefäße eines Stromrichters
Bei Stromrichteranlagen für größere Stromstärken muß der Strom meist auf mehrere
Anoden aufgeteilt werden. Die einzelnen Anoden sind idabei zum Teil einfach mit
Drosselspulen parallel geschaltet, zum Teil aber werden sie durch bekannte Saugdrossel-
oder Stromteilerschaltungen gezwungen, gleichzeitig Strom zu führen. Um überlastungen
einzelner Anoden oder Stromkreisteile zu vermeiden, muß dafür gesorgt wenden, daß
die richtige Verteilung des Stromes auf gleichzeitig brennende Anoden gesichert
ist.
-
Bei Stromrichtern, deren Entladungsstrecken in einanodi.gen Entladungsgefäßen
angeordnet sind, können Betrieibsschwierigkeiten dadurch entstehen, daß die Verteilung
des Stromes auf die einzelnen ,Anoden nicht in der gleichen Weise gesichert ist,
wie dies bei Stromrichtern mit einer größeren Anzahl Anoden in ein und demselben
Entladungsgefäß !der Fall ist. Der Grund dafür ist darin zu suchen, daß in jeder
Periode der Lichtbogen eines einanodigen Entladungsgefäßes neu aufgebaut werden
muß.
-
Sieht .man von den beim Bau der Transformatoren und der übrigen Teile
(der Schaltanlage zu berücksichtigenden Ungleichmäßigkeiten der Impedanzen ,der
Stromrichterkreise ab, dann ist bei ein-,anodigen Entladungsgefäßen ein guter Parallelbetrieb
und ein richtiges Zusammenarbeiten der Anoden dann zu erzielen, wenn Zünldsplann@ung,
Zündzeitpunkt und Brennspannung in den einzelnen
Entladungsgefäßen
einander gleich sind. Der Zündzeitpunkt muß von der Steuerungsseite her eingehalten
werden; Zündspannung und Brennspannung dagegen sind bei -gleicher Gefäßkonstruktion
lediglich eine Frage der Temperatur der Gefäße. Demnach müßten bei gleicher Gefäßtemperatur
alle Probleme des Parallelbetriebes gelöst sein.
-
Aus vorstehenden Gründen werden Stromrichteranlagen, die mit einanodigen
Entladungsgefäßen arbeiten, kühltechnisch so aufgebaut, daß die an der Umformung
beteiligtem Entladungsgefäße mit ihren Kühlmittelleitungen parallel geschaltet sind.
Fig. i zeigt die Schaltung für die Kühlwasserleitungen von sechs einanodigen Entladungsgefäßen.
Die Durchflußrichtung des Kühlwassers ist idurch Pfeile angedeutet. Eine Schwierigkeit
dieser Anordnung ist darin begründet, , daß das Druckdiagramm die @in Fig. z dargestellte
Form hat. Da die einzelnen Entladungsgefäße -aus konstruktiven Gründen im allgemeinen
mit .gleichbleibenden Rohrquerschnitten ausgerüstet sind, ändert sich der Druck
p, und es ergeben sich verschiedene Wassermengen für die einzelnen Kühlmittelwege.
Aus diesem Grunde ist vorgeschlagen worden, jedem der kühltechnisch parallel geschalteten
Entladungsgefäße einen Regler zuzuordnen, der die durchfließende Kühlwassermenge
konstant hält.
-
Die vorstehend gekennzeichneten Schwierigkeiten beim Betrieb der einanodigen
Entladungsgefäße eines größeren Stromrichters werden erfindungsgemäß dadurch behoben,
daß die Entladungsgefäße zu Gruppen zusammengefaßt und ihre Kühlmittelleitungen
in Reihe geschaltet werden. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß es vorteilhaft
ist, von vornherein bewußt gewisse Temperaturunterschiede in den einzelnen zu einem
Stromrichter gehörigen einanodigen Gefäßen zuzulassen, diese aber in so engen Grenzen
zu halten, daß die dadurch bedingten Unsymmetrien in der Stromrichterschaltung für
:den praktischen Betrieb nicht ins Gewicht fallen.
-
Mdt Rücksicht auf den schaltungstechnischen Aufbau der Anodenstromkreise
eines Stromrichters ist es vorteilhaft, jeweils sechs einanodige Entladungsgefäße
zu einer Gruppe zusammenzufassen und ihre Kühlmittelleitungen in Reihe zu schalten.
Einerseits läßt sich mit sechs Gefäßen ein vollständiger 6-Phasen-Stromrichter -aufbauen,!
der dann entsprechend, dem jeweiligen Bedarf in entsprechender Anzahl verwendet
werden kann. Andererseits würden sich bei den erzielbaren Strömungswiderständen
bei einer Reihenschaltung von mehr als sechs Gefäßen -zu hohe Widerstandshöhen ergeben.
Die Zusammenfassung von sechs Gefäßen zu einer kühltechnisch in Reihe geschalteten
Gefäßgruppe ist außerdem noch vorteilhaft für den Aufbau höherphasiger, beispielsweise
12phasiger Stromrichter: In Fig. 3 ist die Schaltung der Kühlmittelleitungen von
sechs einanodigen Entladungsgefäßen :dargestellt. Durch alle Entladungsgefäße fließt
die ,gleiche Kühlwassermenge. Das hat zur Folge, daß zwischen Anfang und Ende der
Kühlmittelleitung ein Temperaturunterschied d t auftritt, somit für ein Gefäß
ein Temperaturunterschied von 6t . Da die Lichtbogenkennlinie eines Gasentladungsgefäßes
temperaturabhängig ist, werden sich für :die einzelnen Entladungsgefäße .der Fig.
3 verschiedene Brennspannungen einstellen. Die Brennspannung des Entladungsgefäßes
i wird am höchsten sein, diejenige des Entladungsgefäßes 6 am niedrigsten. Diese
Spannungsunterschiede werden entsprechend edier Zuordnung ider Phasen der Stromrichterschaltung
zu den einzelnen Entladungsgefäßen in einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge -wirksam
sein. Gemäß der Erfindung wird diese Reihenfolge derart gewählt, :daß der Mittelwert
der durch die Temperaturunterschiede :bedingten Ausgleichspannung möglichst klein
ist. Diese Ausgleichspannung wirkt indem Stromkreis, der in der Schaltung,der Fig.
4 strichpunktiert eingezeichnet ist. Es handelt sich um :die bekannte 6-Phasen-Gleichrichterschaltung
mit Saugdrosselspulen, bei der die Transformatorphasen X, Y, Z
und
U, Tl, W den sechs Anoden eines Gleichrichters zugeordnet sind.
-
Man könnte zunächst annehmen, daß der Ausgleichstrom für idie halbe
Differenz der Spannungen der Entladungsgefäße i und 6 .in Fig. 3 bestimmt ist, Eine
nähere Untersuchung ,zeigt jedoch, daß die treibende Ausgleichspannung grundsätzlich
von der Reihenfolge des Brennens in der Richtung der Temperaturzunahme abhängt und
daß sich durch besondere Zuordnungen noch geringere Ausgleichspannungen erzielen
lassen. Verschiedene Möglichkeiten für die Zuordnung der kühltechnisch in Reihe
geschalteten Entladungsgefäße i bis 6 der Fig. 3 zu den in der Schaltung der Fig.
4 mit X, Y, Z und U, Tl, W bezeichneten Phasen eines sechsphasigen
Gleichrichters sind in dem Diagramm :der Fig. 5 :dargestellt. In Fig. 6 ist für
idie .drei in Fig. 5 mit A, B und C bezeichneten Schaltmöglichkeiten der
Mittelwert bzw. die Gleichspannungsko:mpönente der Ausgleichspannung dargestellt.
Es ist dabei angenommen, daß sechs Entladungsgefäße und sechs voneinander unabhängige
Anoden vorhanden sind. Die Diagramme zeigen, daß sich .der Mittelwert der treibenden
Spannung auf den Spannungsunterschied zwischen zwei benachbarten Entladungsgefäßen
reduziert -und daß kleinere Oberwellen auftreten.
-
Wenn mehrere Entladungsgefäße in jeder Phase der Stromrichterschaltung
parallel arbeiten sollen, so ist es bei einer 6-Phasen-Schaltung und einfacher Saugdrosselspule
(Fig.4) zweckmäßig, die parallel arbeitenden Anoden temperaturmäßig gleichzusetzen.
Dies geschieht dadurch, daß entsprechend der Anzahl je Phase parallel arbeitender
Anoden gleich viele parallele Kühlmittelstromkreise vorgesehen werden.
-
Bei der bekannten ia@Phasen-Sch,altung mit mehrfachem Saugdrosseln
entsprechend Fig. 7 ist -es zweckmäßig, zwei parallele Kühlmittelstromkreise mit
je sechs Entladungsgefäßen vorzusehen, wobei
die näher zusammenhängenden
Sterne zusammengefaßt werden. Wenn bei dieser Schaltung zwei Gefäße je Phase verwendet
werden, so ist es zweckmäßig, unter Beibehaltung von je sechs zu einer Kühlmittelleitung
zusammengeschalteten Entladungsgefäßen eine solche Kühlmittelleitung jedem 3-Phasen-System
zuzuordnen und in einem Kühlsystem die Phasen so zu verteilen, daß der Mittelwert
der gleichzeitig brennenden Entladungsgefäße gleichbleibt. Ausgleichsströme zwischen
den einzelnen Stellen der Schaltung werden dann ganz vermieden.