DE974690C - Anordnung zum Betrieb von Stromrichtern, bei denen eine Stromunterbrechung auf mechanischem Wege erfolgt - Google Patents

Description

Ein Nachteil der bekannten Quecksilberdampfgleichrichter ist der Lichtbogenabfall von etwa io bis etwa 30 V, je nach Größe des Entladungsgefäßes. Dieser Lichtbogenabfall vermindert den Wirkungsgrad gerade bei kleinen Spannungen erheblich. Bei einer Gleichrichteranlage für 5000 A und einem Lichtbogenabfall von 25 V gehen beispielsweise dauernd 125 kW verloren, die nutzlos in Wärme umgesetzt werden und die Wirtschaftlichkeit bei kleinen Spannungen in Frage stellen. Mit einem besseren Wirkungsgrad im Bereich kleiner Spannungen arbeiten die Stromrichter, bei denen eine Stromunterbrechung auf mechanischem Wege erfolgt. Dabei ist es gleichgültig, ob die Elektroden in Luft oder in einer Flüssigkeit (Elektrolyt) getrennt werden oder ob die bewegte Elektrode selbst ein Flüssigkeitsstrahl ist. Schwierigkeiten beim Betrieb der Stromrichter mit Stromunterbrechung auf mechanischem Wege ergeben sich durch Abnutzung und Verschmutzung der Elektroden und sind in erster Linie durch die Unterbrechung des Stromes bedingt.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung des Betriebes von Stromrichtern, bei denen eine Stromunterbrechung auf mechanischem Wege erfolgt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Stromrichter schaltungsmäßig in mindestens zwei phasen verschobene

109 542/13

Teilstromrichter mit je mindestens zwei in zyklischer Reihenfolge arbeitenden Phasen zu unterteilen, von denen jeweils höchstens eine Phase Strom führt, und zwischen die Phasenspannungen der Teilstromrichter Drosselspulen bzw. Transformatoren einzuschalten, die magnetisch derart beschaffen sind und an deren Klemmen eine Spannung mit derartiger Beschaffenheit hinsichtlich Frequenz und Kurvenform liegt, daß in gewissen Zeitteüchen — nämlich in der Nachbarschaft ίο der Gleichheit der Augenblickswerte zweier aufeinanderfolgender, aber verschiedenen Teilstromrichtern angehörender Phasenspannungen — der Strom auf mindestens zwei Strombahnen verteilt wird und daß in anderen Zeitteüchen — nämlich in der Nachbarschaft der Gleichheit der Augenblickswerte zweier Phasenspannungen eines Teilstromrichters — der Strom von der Strombahn der noch stromführenden Phase des oder der anderen Teilstromrichter allein übernommen wird. Dadurch gelingt es, sowohl die eingangs geschilderten Schwierigkeiten zu beheben als auch die Stetigkeit des Energieflusses, wie sie bei mehrphasigen Gleich- und Wechselrichtern gefordert wird, sicherzustellen.

In Fig. ι der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Dieses bezieht sich auf eine sechsphasige Gleichrichter an lage, die das Gleichstromnetz 1 speist. Von dem speisenden Haupttransformator sind der Anschluß an das Wechselstromnetz sowie die Primärwicklung nicht dargestellt. In der Zeichnung angegeben ist die in zwei dreiphasige Sternwicklungen 2' und2" unterteilte Sekundärwicklung des speisenden Haupttransformators. An jede der Phasenwicklungen 21 bis 26 ist eine Kontaktbahn angeschlossen, die von einer umlaufenden Bürste 20' bzw. 20" bestrichen wird. Man erkennt, daß die den einzelnen Phasenwicklungen zugeordneten Kontaktbahnen, auf elektrische Verhältnisse bezogen, weniger als 120⁰ lang sind, daß in dem der Zeichnung zugrunde liegenden Zeitpunkt die Bürste 20' stromlos ist und die Bürste 20" den Gesamtstrom führt. Etwa io° später läuft die Bürste 20' auf die zur Phasenwicklung 21 gehörende Kontaktbahn auf. Die Bürste 20' übernimmt nun einen steigenden Anteil des Laststromes, bis nach spätestens weiteren 40° die Bürste 20" stromlos wird und während weiterer 20° die Bürste 20' den Gesamtstrom führt. Erreicht wird dieses Arbeiten durch eine Drosselspule bzw. einen Transformator 3, an deren -Klemmen eine Spannung liegt, und zwar ist diese Spannung hinsichtlich Frequenz und Kurvenform derart beschaffen, daß in gewissen Zeitteüchen — nämlich in der Nachbarschaft der Gleichheit der Augenblickswerte zweier aufeinanderfolgender Phasenspannungen — der Strom auf mindestens zwei Strombahnen verteilt wird, und daß in anderen Zeitteüchen — nämlich in der Nachbarschaft der Gleichheit der Augenblickswerte zweier Phasenspannungen einer Sternwicldung — der Strom von einer Phasenwicklung der anderen Sternwicklung allein übernommen wird. Bei Zugrundelegung des Schaltbildes gemäß Fig. 1 ergeben sich die Stromverhältnisse gemäß Fig. 2. Im oberen Teü sind die Phasenspannungen 21 bis 26 dargestellt. Darunter ist der durch die Bürste 20' fließende Strom i' und unten der durch die Bürste 20" fließende Strom i" dargestellt. Man erkennt, daß i' einen Größtwert annimmt, wenn i" jeweils-den Wert Null hat, und daß für i" das gleiche gut.

Die Drosselspule bzw. der Transformator 3 unterliegt schaltungsmäßig gleichen Bedingungen wie bekannte Anordnungen, unterscheidet sich aber hiervon wirkungsmäßig. Zieht man beispielsweise den Saugtransformator zum Vergleich heran, so ergibt sich dort, daß der Saugtransformator — im Gegensatz zu Fig. 2 — den Laststrom in jedem Zeitteüchen auf beide Teilstromrichter gleichmäßig unterteüt. Vergleicht man aber die Anordnung gemäß der Erfindung mit dem Transformator zur Einfügung von Kommutierungsharmonischen, so ergibt sich, daß im bekannten Falle stets nur eine Entladungsstrecke Strom führt. Zwar liegt in allen dreiFällen an der Drosselspule bzw. an dem Transformator 3 eine Spannung dreifacher Frequenz, aber hinsichtlich Phasenlage und Kurvenform sind alle drei Fälle verschieden. Vergleicht man eine Anordnung gemäß der Erfindung mit dem Saugtransformator, so haben die beiden Spannungen im Falle gleicher Phasenlage auch annähernd gleiche Augenblickswerte in der Nähe der Spannungsnulldurchgänge, aber in der Nähe ihrer Höchstwerte sind sie wesentlich verschieden, da bei einer Anordnung gemäß der Erfindung die Höchstwerte viel kleiner sind als beim Saugtransformator. Hinsichtlich ihrer sinusförmigen bzw. fast trapezförmigen Kurvenform unterscheidet sich die hier vorgeschlagene Spannung auch von der mehr spitzen Kurvenform einer Kommutierungsharmonischen, außerdem aber noch durch die Phasenlage, die im bekannten Falle veränderlich, im vorliegenden Fall aber fest ist.

Arbeitet der Stromrichter mit veränderlicher Last, so ist es zweckmäßig, die für die Drosselspule bzw. den Transformator erforderliche Spannung fremd zu erzeugen. Arbeitet jedoch der Stromrichter mit praktisch unveränderlicher Last, so ist die Fremderzeugung nicht notwendig; in diesem Falle kann man die gewünschte Wirkung durch entsprechende Bemessung des Kupfers und Eisens (gegebenenfalls auch des Luftspaltes und eines etwaigen magnetischen Nebenschlusses) für die Drosselspule bzw. den Transformator erreichen.

In manchen Fällen ist es günstig, an Stelle mehrerer Stern wicklungen eine Vieleckwicklung für den Haupttransformator zugrunde zu legen. Dieser Fall ist schematisch in Fig. 3 angedeutet. Erforderlich sind hierbei zwei Drosselspulen bzw. Transformatoren 3 und zwei Bürstensätze 20', 20", nämlich je einer für jede Gleichstromleitung.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zum Betrieb von Stromrichtern, bei denen eine Stromunterbrechung auf mechanischem Wege erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichter schaltungsmäßig inmindestens zwei phasenverschobene Teilstromrichter mit je mindestens zwei in zyklischer Reihenfolge arbeitende Phasen unterteüt ist, von denen jeweils höchstens eine Phase Strom führt, und daß zwischen die

   Phasenspannungen der Teilstromrichter Drosselspulen bzw. Transformatoren geschaltet sind, die magnetisch derart beschaffen sind und an deren Klemmen eine Spannung mit derartiger Beschaffenheit hinsichtlich Frequenz und Kurvenform liegt, daß in gewissen Zeitteilchen —· nämlich in der Nachbarschaft der Gleichheit der Augenblickswerte zweier aufeinanderfolgender, aber verschiedenen Teilstromrichtern angehörender Phasenspannungen — der Strom auf mindestens zwei Strombahnen verteilt wird, und daß in anderen Zeitteilchen — nämlich in der Nachbarschaft der Gleichheit der Augenblickswerte zweier Phasenspannungen eines Teilstromrichters — der Strom von der Strombahn der noch stromführenden Phase des oder der anderen Teilstromrichter allein übernommen wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 103 704, 193 489, 726, 505 218, 681 394, 715 211;

   schweizerische Patentschriften Nr. 197 090, 198 525, 204063;

   französische Patentschrift Nr. 830 743;

   Prince und Vogdes, »Quecksilberdampfgleichrichter«, München und Berlin, 1931, S. 151.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 109 542/13 3.61