DE970108C

DE970108C - Kontaktumformer in mehrphasiger Einwegschaltung mit Schaltdrosseln

Info

Publication number: DE970108C
Application number: DEA8528D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Flo Koppelmann
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1943-09-10
Filing date: 1943-09-10
Publication date: 1958-08-21

Description

Bei mechanischen Stromrichtern (Kontaktumformern) kann man durch Schaltdrosseln die Kontakte weitgehend von Schaltfeuer entlasten. Im allgemeinen verwendet man bei mehrphasigen Umformern für jede Phase eine Drossel. Die Drossel besteht aus Eisenkern und Wicklung. Es ist bereits vorgeschlagen, eine derartige Drossel für mindestens zwei Phasen dadurch zu benutzen, daß die Drosseln abwechselnd auf verschiedene Phasen geschaltet werden. Dies hat verschiedene Nachteile, z.B. den, daß der Kurzschlußstrom nicht immer über die Schaltdrosseln fließt und daher durch letztere nicht begrenzt wird.

Bei Kontaktumformern in Brückenschaltung, bei denen mehrere Phasen gleichzeitig kommutieren, ist es bekannt, auf je einen Schaltdrosselkern mehrere zu verschiedenen, gleichzeitig kommutierenden Phasen gehörende Wicklungen aufzubringen, um die Zahl der Schaltdrosseln zu verringern. Eine solche Anordnung eignet sich nicht für Kontaktumformer in mehrphasiger Einwegschaltung (Mittelpunktschaltung), bei denen keine gleichzeitig kommutierenden Phasen vorhanden sind. Um auch bei Kontaktumformern dieser Art, vorzugsweise solchen mit einem Umspanner in Sternschaltung, mit einer geringeren Anzahl von Schaltdrosseln ohne Störung

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ihrer Funktion auszukommen, wird gemäß der Erfindung für mindestens zwei nicht gleichzeitig und nicht miteinander kommutierende Phasen, d. h. für solche Phasen, welche nicht unmittelbar, sondern unter Zwischenschaltung anderer Phasen aufeinanderfolgen, ein einziger Schaltdrosselkern, vorzugsweise ein Ringkern, vorgesehen.

In der Zeichnung ist die Erfindung am Beispiel einer sechsphasigen Sternschaltung dargestellt, und ίο zwar sind die sechs Phasen ι bis 6 des Umspanners, dessen Primärwicklung nicht gezeichnet ist, dargestellt. Die sechs Schaltdrosselkerne 7 bis 12, welche in bekannter Weise in jeder Phase angeordnet werden können, tragen je eine laststromdurchflossene Wicklung. Nach der Erfindung werden die Kerne 7 und 8, 9 und 10, 11 und 12 durch gemeinsame Kerne 13, 14, 15 ersetzt und jeder dieser Kerne mit zwei Wicklungen versehen, die den Phasen 1 und 2 bzw. 3 und 4 bzw. 5 und 6 zugeordnet sind. Jede dieser ao Wicklungen führt an je einen der Kontakte 16 bis 21. 22 und 23 sind die Gleichstromklemmen des Umformers. 24, 25, 26 sind Vorerregerwicklungen, welche je nach dem Wicklungssinn der beiden Wicklungen eines Kernes mit Wechselstrom oder Gleichstrom oder auch beiden gemeinsam erregt werden können. Schaltet man beispielsweise die Wicklungen der Phasen 1 und 2 mit entgegengesetztem Wicklungssinn auf den Drosselkern 13, so wird der Kern 13 bei geschlossenem Schalter 16 beispielsweise in positiver Richtung, bei geschlossenem Schalter 17 in negativer Richtung durch den Laststrom gesättigt. Dementsprechend ist in der Wicklung 24 ein Wechselstrom zur Vorerregung erforderlich, welcher einerseits beim Ausschalten dem jeweiligen Laststrom entgegengesetzt, beim Einschalten dagegen gleichgerichtet sein kann. Man kann jedoch die Phasenwicklungen 1 und 2 auf dem Drosselkern 13 auch mit gleichem Wicklungssinn ausführen; es ist in diesem Falle mit Wechselstrom doppelter Netzfrequenz oder mit Gleichstrom vorzuerregen.

Durch die Anwendung der Erfindung wird die Zahl der hochwertigen Eisenkerne der Schaltdrosseln verringert, beim Ausführungsbeispiel z. B. von sechs auf drei. Wenn auch durch diese Verringerung der Durchmesser der Kerne größer werden muß, da ja zwei Wicklungen statt einer aufgebracht werden, so ergibt sich insgesamt doch eine Ersparnis von etwa 32 % des gesamten Baugewichtes der Drosseln zusammen. Dadurch wird der Schaltdrosselaufwand beispielsweise bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltung ebenso klein wie bei einer dreiphasigen Brückenschaltung mit drei Schaltdrosseln. Gegenüber der Brückenschaltung hat jedoch die in der Zeichnung dargestellte Schaltung den Vorteil, daß jeder der drei Drosselkerne zwischen zwei Stromübertragungszeiten eine stromfreie Zeit von 120⁰ aufweist, während bei der dreiphasigen Brückenschaltung mit drei Schaltdrosseln diese stromfreie Zeit nur 60 ° beträgt, was in manchen Fällen zu Schwierigkeiten bezüglich der Überlastbarkeit führt und dazu zwingt, kleine Schaltdrosseln mit sehr hochwertigem Kernmaterial zu verwenden. Da das Kernmaterial der Schaltdrosseln von außergewöhnlicher Qualität sein muß, so macht sich die durch die Erfindung mögliche Ersparnis wirtschaftlich erheblich bemerkbar.

Man kann die Wicklungen auf den Kernen mit verschiedener Induktivität ausführen. Beispielsweise kann man für jede der beiden Wicklungen in der Zeichnung den halben Umfang der Ringkerne ausnutzen. In diesem Falle wird die Induktivität der einzelnen Wicklungen verhältnismäßig groß, was z. B. erwünscht ist bei Umformen mit stark fallender Kennlinie, z. B. für Ladegeräte, Scheinwerferspeisung, Schweißgeräte u. dgl. Man kann jedoch auch beide Wicklungen ineinander verschachtelt über den ganzen Umfang verteilen, so daß ihre Luftinduktivität geringer wird. Man kann auch einen Mittelweg wählen und Wicklungsscheiben oder Wicklungsabschnitte der beiden Phasen auf dem Umfange miteinander abwechseln lassen.

Die Erfindung bietet besondere Möglichkeiten, durch Zusammenwickeln von Umspanner und Schaltdrosseln am Baugewicht einzusparen. Bei der dargestellten Schaltung kann man beispielsweise die Umspannerwicklungen 1 bis 6 gleichzeitig als Drosselwicklungen benutzen, indem man sie außer mit dem Umspannereisen auch mit den Kernen 13, 14, 15 verkettet. Man benötigt dann außer den Wicklungen 1 bis 6 nur noch die Primärwicklungen des Umspanners, welche allein das Umspannereisen umschließen. Zweckmäßig führt man den Umspanner dabei mit drei getrennten Kernen, insbesondere Ringkernenj von angenähert gleichem Durchmesser wie die Schaltdrosselkerne aus. Schaltet man die Primärwicklung in Stern, so erhält man bei der dargestellten Schaltung in jeder Phase eine Stromflußdauer von 120° und dementsprechend nur stromfreie Zeiten von 6o°; andererseits wird jedoch die Ausnutzung der Umspanner- und Drosselwicklung erhöht. Schaltet man die Primärwicklung in Dreieck, so bleibt auch bei Verwendung von drei Einzelumspannern die Stromflußdauer 6o° und dementsprechend die stromfreie Zeit 120⁰, aber die Ausnutzung der Wicklungen ist geringer.

Statt mit drei Schaltdrosseln kann man die Schaltung des Ausführungsbeispiels auch mit nur zwei Schaltdrosselkernen ausführen, so daß jeder Kern drei Phasenwicklungen erhält. Er muß dann entweder mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom dreifacher Frequenz vorerregt werden. Bei hochphasigen Umformern oder elektrischen Maschinen kann man die Zahl der Phasen wicklungen je Kern noch beträchtlich größer als drei wählen, wobei dann die Frequenz des Vorerregerstromes, sofern man Wechselstrom verwendet, entsprechend zu erhöhen ist.

Claims

Patentansprüche:

i. Kontaktumformer in mehrphasiger Einwegschaltung (Mittelpunktschaltung) mit Schaltdrosseln zur Entlastung der Kontakte von Schaltfeuer, vorzugsweise mit Sternschaltung

des Umspanners, dadurch gekennzeichnet, daß | lung des Umspanners gleichzeitig Schaltdrossel

für mindestens zwei nicht gleichzeitig und nicht miteinander kommutierende Phasen ein einziger Schaltdrosselkern, vorzugsweise ein Ringkern, vorgesehen ist.
2. Kontaktumformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwickwicklung ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 709 656; schweizerische Patentschrift Nr. 223 420; britische Patentschrift Nr. 20 867 vom Jahre 1909.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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