DE945528C - Einrichtung zum Schutz von Stromrichtertransformatoren gegen Stoerungen bei Rueckzuendungen - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Schutz von Stromrichtertransformatoren gegen Störungen bei Rückzündungen Die bei Rückzündungen in einem Stronnrichtertransformator, beispielsweise einem Gleichrichtertransformator, auftretenden hohen Kurzschlußströme führen zu einer derart hohen Kräftebeanspruchung, daß diese nur durch kostspielige Sonderkonstruktionen beherrscht werden können. Außerdem bedeuten die starken Rückzündströme eine unerwünschte Beanspruchung der Gleichrichter -gefäße. Der Bau eines Transformators mit einer allphasigen Kurzschlußreaktanz, welche über der natürlichen Streuung liegt, oder das Vorschalten von Drosseln ist teuer und macht den Transformator auch im normalen Betrieb weicher. Der Zweck der Erfindung ist, die Streuung des im Rückzündungsfall betroffenen Strompfades besonders stark zu erhöhen, ohne die Streuung bei allphasigem Kurzschluß abzuändern und ohne die im normalen Gleichrichterbetrieb wirksame Streuung nennenswert zu erhöhen, um unerwünscht hohe Rückzündströme bei Stromrichtertränsformatoren zu verhüten bzw. zu beseitigen. Dies wird. dadurch erreicht, daß im normalen Betrieb, wo mehrere in der Phase benachbarte Anoden gleichzeitig Strom führen, die Gebiete, in welchen die anodenseitigen, sekundären Amperewindungen durch die netzseitigen, primären kompensiert werden, auf kleine Räume beschränkt sind, und somit die Streuleitfähigkeit klein ist, dagegen im Rückzündungsfallder Kompensationsbereich derAmperewindungen der von der Rückzündung betroffenen Phase sich auf ein räumlich großes Gebiet erstreckt und somit die Streuleitfähigkeit stark erhöht wird.
• Fig. i a zeigt die Spulenanordnung eines zwölfphasigen Gleichrichtertransformators mit einem dreischenkligen Transformatorkern. u, v, w, x, y, z ; u', v', w', x, y'; z' bedeuten die anodenseitigen sekundärenTransformatorklemmen. Der zugehörige Spannungsstern der Anodenspannungen ist aus Fig. 5 ersichtlich, aus dem die Phasenfolge der Anodenspannungen hervorgeht. Die Primärwicklung des Transformators (Fig. i a) ist auf jedem Schenkel in zwei weit auseinanderliegende Spulen S und S' aufgeteilt, von denen jede mit einem sechsphasigen Wicklungssystem magnetisch eng gekoppelt ist. Normalerweise werden bei einer solchen Schaltung die Primärspulen S und S' parallel geschaltet, wie das in den Fig. i d und i e zu sehen ist. In diesen Figuren sind die zu den Wicklungen gehörigen Amperewindungen der Streufelder der sekundären und primären Spulenströme . skizziert, und zwar in den Fällen, in denen zwei in der Phase benachbarte Stammwicklungen. bei. S (zugehörig zu w) und S' (zugehörig zu v') Strom führen (Fig. id) b:zw. nur eine Stammwicklung bei S (zugehörig zu w) Strom- führt (Fig. i e). Die Kompensationsbereiche der sekundären und primären Amperewindungen beschränken sich auf ein kleines räumliches Gebiet in der Nähe der stromführenden Stammwicklungen. Die Streuleitfähigkeit ist entsprechend'klein und gleich groß in beiden gezeichneten Fällen. Erfindungsgemäß sollen die Primärspulen S und S' in Reihe geschaltet werden, wie das in den Fig. i b und i c dargestellt ist. Betrachtet man wiederum von den vier gleichzeitig im normalen Betrieb- brennenden, in dar Phase benachbarten Anoden zwei am gleichen Schenkel liegende stromführende Stammwicklungen, z. B. zugehörig zu den Anodenklemmen w und v' (s. auch Fig. 5), so erkennt man nach Fig. i b die gleichen kleinen Kompensationsbereiche der primären und sekundären Amperewindungen wie im Fall nach Fig. i d. Die Streuleitfähigkeiten sind demnach wiederum klein. Führt dagegen nur eine vom Rückzündungsstrom betroffene Stammwicklung Strom, wie das in Fig. i c angenommen ist, so erhält man als Folge der Reihenschaltung der Spulen S und S' im Gegensatz zu der Anordnung nach Fig. ie einen außerordentlich großen Kompensationsbereich der primären und sekundären Amperewindungen und somit eine besonders große wirksame Streuung im Rückzündungsf a1 1.
• Fig. 2 a zeigt ein anderes Beispiel ,eines zwölfphasigen Gleichrichtertransformators mit einem dreischenkligen TransformatoTkern. Die Primärwicklung besteht aus vier Spulen Sa, Sb, Sä und Sb'. Während nach den Fig. 2d und ae die Kornpensation'sbereiche der Amperewindungen im Fäll, daß zwei in der Phase benachbarte Stammwicklungen Strom führen, bzw. im Fall, daß nur eine Stammwicklung Strom führt, beidesmal auf kleine Räume beschränkt sind, entsprechend der üblichen Schaltungä wird gemäß den- Fig. 2 b und 2 c in der dem Erfindungsgedanken entsprechenden Schaltung erreicht, daß beim gleichzeitigen Brennen zweier benachbarter Stammwicklungen (Fig.2b) der Kompensationsbereich ebenfalls klein ist, dagegen im Rückzündungsfall (Fig. Z c) wiederum überaus groß ist.
• Der Grund für die übliche Einhaltung gleich kleiner Kompensationsbereiche in den verschiedenen Belastungsfällen liegt in der Einfachheit und Übersichtlichkeit des Verhaltens des Transformators.
• Für die vier in Fig.2 gezeichneten Spulen je Schenkel der Primärwicklung gibt es noch eine ganze Anzahl anderer Schaltungsvarianten. Will man immer zwei Spulen in Reihe und zwei Spulen parallel schalten, so ergeben sich die in Fig. 3 dargestellten Möglichkeiten. Die Schaltungen nach Fig. 3 d, 3 e und 3 f, bei denen die Spulen S" und Sb in Reihe liegen, ergeben die üblichen gleichen kleinen Kompensationsbereiche bei einphasigem und allphasigem Kurzschluß bzw. angenähert. auch beim normalen Gleichrichterbetrieb, wo mehrere Anoden gleichzeitig Strom führen. Den Schaltungen nach den Fig. 3 a, 3 b, 3 c liegt dagegen der Erfindungsgedanke zugrunde. Die Wicklungen S" und Sb liegen in parallelen Zweigen. Die Streuleitfähigkeit im allphasigen Kurzschluß und angenähert auch im normalen Gleichrichterbetrieb sind klein, die Streuleitfähigkeit im Rückzündungsfall ist groß. Dies gilt auch für den Fall, daß alle vier Spulen S", Sb, Sd', Sb in Reihe liegen.
• Ein Beispiel für die Anwendung des Erfindungsgedankens auf einen sechsphasigen Gleichrichtertransformator zeigt Fig. q.. Zur Erzielung einer kleinen Streuung im normalen Gleichrichterbetrieb und einer großen im Rückzündungsfall sind die Primärspulen S und S' auf verschiedenen Schenkeln in Reihe zu schalten. Bei den gewählten Beispielen ist zunächst an primäre Dreieckschaltung gedacht. Der Erfindungsgedanke ist aber auch als primäre Sternschaltung und Zickzackschaltung anwendbar.
• Eine weitere Schaltungsmöglichkeit für die primären Spulen eines Stromrichtertransformators ist in Fig,6 dargestellt. Auf jedem Transformatorschenkel sitzen vier primäre Spulen S", Sb, Sd und Sb', von denen jede im gleichen frei wählbaren Verhältnis in zwei Teilspulen unterteilt ist. Die eine Gruppe dieser Teilspulen ist mit A, die andere Gruppe mit B bezeichnet. Alle Teile A sind in üblicher Weise so geschaltet, daß der Kompensationsbereich der Amperewindungen im normalen Gleichrichterbetrieb der gleiche ist wie im Rückzündungsfall.Es ist also beispielsweise die GruppeA der Teilspulen entsprechend Fig. 2 d und 2 e geschaltet, die andere Gruppe B der Teilspulen. ist dagegen nach dem Vorschlag der Erfindung, z. B. entsprechend Fig. 2 b und 2 c, so geschaltet und angeordnet, daß im Rückzündungsfall der Kompensationsbereich der Amperewindungen einer von einer Rückzündung betroffenen Phase sich auf ein räumlich großes Gebiet erstreckt. Die beiden (Truppen A und B liegen in Reihen- oder Parallelschaltung an der Netzspannung. Auf diese Weise lassen sich Zwischenwerte für die Streuungserhöhung im Rückzündungsfall erreichen.
• Der Erfindungsgedanke läßt sich auch mit Hilfe von Ausgleichswicklungen durchführen, d. h. mit Hilfe von Tertiärwicklungen, die einen eigenen in sich geschlossenen Stromkreis bilden und weder mit der Primärwicklung noch mit der Sekundärwicklung elektrisch verbunden sind. So kann man beispielsweise derartige Ausgleichswicklungen bei der Schaltung nach Fig. i vorsehen und den primären Teilspulen S und S' zuordnen sowie untereinander parallel schalten, daß bei allphasigem Kurzschluß bzw. im normalen Gleichrichterbetrieb in den Ausgleichswicklungen keine bzw. fast keine Ausgleichsströme fließen, im Rückzündungsfal.l dagegen Aus-0 a eichsströme auftreten, welche dann die angestrebte große räumliche Ausdehnung der Kompensationsamperewindungen der primären und sekundären Ströme zustande kommen lassen. Schaltungen, bei denen in dieser Art Ausgleichswicklungen vorgesehen sind, lassen sich mit den vorher beschriebenen. und an Hand der Fig. i bis 6 erläuterten Schaltungen kombinieren.
• Die Schaltungen nach der Erfindung sind auch anwendbar, wenn der mehrphasige Transformator nicht einen Eisenkern besitzt, sondern die einzelnen drei- bzw. sechsphasigen Einzelsysteme, aus denen die mehrphasige Wicklung aufgebaut ist, auf getrennten Kernen angeordnet sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Verhütung bzw. Beseitigung unerwünscht hoher Rückzündströme bei Stro.mrichtertransformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die primären und sekundären Wicklungen derart angeordnet und geschaltet sind, daß die Gebiete, in welchen die anodenseitigen sekundären Amperewindungen durch die netzseitigen primären Amperewindungen kompensiert werden, im normalen Betrieb auf kleine Räume beschränkt sind, daß dagegen im Rückzündungsfall der Kompensationsbereich der Amperewind.ungen der von der Rückzündung betroffenen Phase sich auf ein räumlich großes Gebiet erstreckt. z. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung in mehrere nicht zu parallel arbeitenden gleichphasigen Anodenwicklungen gehörende Teilwicklungen unterteilt ist und daß diese Teilwicklungen an weit voneinander entfernt liegenden Stellen des Transformatorkerns angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet sind. 3. Einrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zwölfphasigen Stromrichtertransformator mit einem dreischenkligen Transformatorkern die Primärwicklung auf jedem Schenkel in zwei weit auseinanderliegende Spulen aufgeteilt ist, von denen. jede mit einem sechsphasigen Sekundärwicklungssy;stem magnetisch enggekoppelt ist. q.. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zwölfphasigen Stromrichtertransformator mit einem dreischenkligen Transformatorkern die Primärwicklung auf jedem Schenkel aus mehreren Spulen besteht, deren eine Hälfte eng mit einem sechsphasigen sekundären. Wicklungssystem und deren andere Hälfte eng mit dem zweiten sechsphasigen sekundären Wicklungssystem magnetisch gekoppelt und räumlich weit auseinanderliegend angeordnet ist, wobei je zwei räumlich auseinanderliegende Spulen elektrisch in Reihe geschaltet sind, die Schaltung der Spulen jeder Hälfte dagegen frei wählbar ist. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem sechsphasigen Stromrichtertransformator mit dreischenkligem Transformatorkern jede primäre Phasenwicklung aus zwei Gruppen von Tei.l@wicklungen besteht, die auf je verschiedenen Schenkeln angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet sind. 6. Einrichtung nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jede der primären Teilspulen im gleichen frei wählbaren Verhältnis in zwei Teile unterteilt ist, und daß die ersten Teilspulen (A) in üblicher Weise geschaltet sind, während bei den zweiten Teilspulen die Schaltungen nach den Ansprüchen i bis 5 verwendet sind, wobei die so entstandenen beiden Schaltungen untereinander in an sich bekannter Weise zur Primärwicklung vereint sind. 7. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den primären Teilspulen Ausgleichswicklungen zugeordnet sind, die so parallel geschaltet sind, daß nur im Rückzündungsfall wirksame Ausgleichsströme auftreten. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften @Nr. 612 315, 502 453, 641o66.