DE435360C - Circuit for metal vapor rectifier systems with two parallel-connected in-phase and symmetrical 2n-phase rectifier systems - Google Patents

Description

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Im Falle der Parallelschaltung zweier Gleichrichter-Systeme besteht immer die Gefahr, daß das eine der beiden Systeme die ganze Leistung übernimmt, das andere dagegen nicht anspricht. Denn da der Spannungsabfall im Gleichrichter mit wachsender Belastung nicht zunimmt, sondern eher abnimmt, so genügt eine kleine Verschiedenheit der Spannungsabfälle in den beiden parallel ' ίο arbeitenden Systemen, um den Strom in dem System mit dem kleineren Spannungsabfall so weit anwachsen zu lassen, daß das andere stromlos wird. Diese Schwierigkeit besteht sowohl beim Parallelarbeiten zweier getrennter Gleichrichter als auch dann, wenn die parallel arbeitenden (gleichphasigen) Anoden in demselben Gleichrichtergefäß angeordnet sind.If two rectifier systems are connected in parallel, there is always the risk of that one of the two systems takes over the entire service, the other against it does not respond. Because since the voltage drop in the rectifier does not increase with increasing load, but rather decreases, a small difference in voltage drops in the two in parallel is sufficient 'ίο working systems to keep the electricity in the To let the system with the smaller voltage drop grow so far that the other becomes de-energized. This difficulty arises both when two separate ones work in parallel Rectifier as well as when the (in-phase) anodes working in parallel are arranged in the same rectifier vessel are.

Man verhindert diese Erscheinung durch Einfügung eines geeigneten, mit der Anodenstromstärke wachsenden Spannungsabfalls in den Stromkreis der einzelnen Gleichrichter-Systeme. In vielen Fällen ist hierzu der in der Transformatorwicklung auftretende induktive Spannungsabfall ausreichend. Die Größe dieses Spannungsabfalls hängt aber von der Größe der Gesamtspannung der Gleichrichteranlage ab. Bei Gleichrichtern für niedrige Spannung genügt sie daher im allgemeinen nicht, um ein Parallelarbeiten zweier Gleichrichter zu ermöglichen.This phenomenon can be prevented by inserting a suitable one with the anode current intensity increasing voltage drop in the circuit of the individual rectifier systems. In many cases this is the inductive one that occurs in the transformer winding Sufficient voltage drop. The size of this voltage drop depends on the size of the total voltage of the Rectifier system. In the case of rectifiers for low voltage, it is therefore sufficient in generally not to enable two rectifiers to work in parallel.

Eine andere bekannte Möglichkeit besteht in der Verwendung sog. Anodendrosselspulen, welche etwa auf einem Eisenkern zwei von den Strömen zweier parallel geschalteter Anoden durchflossene Wicklungen tragen können, die so geschaltet sind, daß ihre Amperewindungen bei gleicher Belastung der beiden Anoden sich aufheben. In den Fällen, in denen die beiden parallel arbeitenden Gleichrichtergruppen durch Saugdrosselspulen gekoppelt sind, bedeutet das Hinzufügen von Anodendrosselspulen eine Hinzufügung von zusätzlichen Einrichtungen, die als nachteilig und störend empfunden wird. Dieses Mehr an Einrichtung kann nun gemäß der Erfindung dank einer besonderen Ausbildung der ohnehin vorhandenen Saugdrosselspule vermieden werden, durch welche erreicht wird, daß ein Parallelarbeiten der beiden Gleichrichter-Systeme auch bei den kleinsten in Betracht kommenden Spannungen derart stattfindet, daß eine gewünschte Verteilung der Gesamtleistung auf die beiden Systeme besteht. Zu diesem Zweck wird bei der neuen Schaltung an Stelle zweier dreischenkliger Anodendrosselspulen und einer zweischenkligen Saugdrosselspule eine dreischenklige oder mehrschenklige Saugdrosselspule verwendet.Another known possibility is the use of so-called anode reactors, which approximately on an iron core two of the currents of two parallel connected Can carry anodes through which windings are connected so that their Ampere turns cancel each other out with the same load on the two anodes. In those cases where the two are in parallel working rectifier groups are coupled by suction inductors, means the addition of anode reactors an addition of additional facilities, which is perceived as disadvantageous and annoying. This additional facility can now be thanks to the invention a special design of the suction throttle coil, which is already present, can be avoided, by means of which it is achieved that a Parallel work of the two rectifier systems can also be considered for the smallest Coming voltages takes place in such a way that a desired distribution of the total power insists on the two systems. For this purpose, the new circuit uses two three-legged anode inductors instead of two and a two-legged suction choke coil, a three-legged or multi-legged one Suction reactor used.

Jedes der beiden Gleichrichter-Systeme ist in zwei symmetrische Gruppen unterteilt, und die zu jeder Gruppe gehörenden Transformatorsekundärwicklungen werden in Stern geschaltet. Die so erhaltenen vier Systemnullpunkte werden über Spulen der Saugdrosselspule miteinander verbunden. Gegenstand der Erfindung ist nun eine Schaltung für Gleichrichteranlagen mit zwei parallel geschalteten phasengleichen und symmetrischen 2n-phasigen Systemen, deren jedes zwei symmetrische n-phasige Gruppen von Transformatorsekundärwicklungen in Sternschaltung enthält, bei welcher eine Saugdrosselspule mit mindestens drei Schenkeln verwendet wird, welche mindestens je zwei Wicklungen tragen. Diese Wicklungen sind zu gleichen Teilen den beiden 2n-phasigen Systemen zugeordnet, und zwar derart, daß jedem der beiden Systeme auf jedemSchenkel je die gleiche Windungszahl zukommt. Erfindungsgemäß sollen nun ferner die aus denEach of the two rectifier systems is divided into two symmetrical groups, and the transformer secondary windings belonging to each group are connected in star. The four system zero points obtained in this way are connected to one another via coils of the suction throttle coil. The invention now relates to a circuit for rectifier systems with two in-phase and symmetrical ones connected in parallel 2n-phase systems, each of which has two symmetrical n-phase groups of transformer secondary windings in star connection contains, in which a suction choke coil is used with at least three legs, which at least two each Wear windings. These windings are equal to the two 2n-phase Assigned to systems in such a way that each of the two systems on each leg each has the same number of turns. According to the invention are now also from the

Nullpunkten desselben Systems fließenden gleichgerichteten Ströme sämtliche Schenkel der Saugdrosselspule im gleichen Sinn erregen, und es soll der magnetische Fluß der zu irgendeiner Gruppe gehörigen Wicklungen mit den Wicklungen der gleichphasigen Gruppe des anderen Systems nur zum Teil verkettet sein. Bei dieser Schaltung werden die Schenkel der Saugdrosselspule nur von den Oberwellenströmen nk-fächer Frequenz magnetisiert, welche von dem Nullpunkt der einen Gruppe zum Nullpunkt der anderen fließen (wobei η die Phasenzahl pro Gruppe und k alle positiven ungeraden ganzen Zahlen bedeutet).At zero points in the same system, rectified currents flow across all legs excite the suction throttle coil in the same sense, and it should the magnetic flux of the windings belonging to any group with the windings of the in-phase ones Group of the other system can only be partially chained. In this circuit, the legs of the suction choke coil magnetized only by the harmonic currents nk-fold frequency, which of flow from the zero point of one group to the zero point of the other (where η is the Number of phases per group and k means all positive odd integers).

Die den verschiedenen Gruppen zugeordneten Spulen der Saugdrosselspule wirken nun aber derart induktiv aufeinander ein, daß ein Gleichgewicht der Spannung und StrömeThe coils of the suction throttle coil assigned to the various groups act but now inductively interact with one another in such a way that there is an equilibrium of voltage and currents

ao nur besteht, wenn alle Gruppen stromführend sind und die Ströme der einzelnen Gruppen in einem gewissen Verhältnis zueinander stehen. Die Herbeiführung dieses im voraus bestimmbaren Stromverhältnisses ist aber der Zweck der Einrichtung. Es bestehen hierbei mehrere Ausführungsmöglichkeiten der Schaltung. Sind die die einzelnen Gruppen bildenden Transformatorsekundärwicklungen unmittelbar in Stern geschaltet, dann werden die zugehörigen Spulen der Saugdrosselspule in die von den Nullpunkten der Gruppe ausgehenden Leitungen eingeschaltet. Man könnte aber auch die Transformatorsekundärwicklung erst über die zugehörigen Spulen der Saugdrosselspule in Stern verbinden, dann werden diese Spulen aus mehreren-Teilen zusammengesetzt, von denen je eine Teilspule mit einer Transformatorsekundärphase in Reihe geschaltet ist, wobei die zueinander gehörenden Spulenteile der Gruppe derart auf dem Eisenkern der Saugdrosselspule angeordnet sind, daß sie vom Gleichstrom der Gruppe im gleichen Sinn durchflossen werden. In jedem Fall werden dieao only exists if all groups are live and the currents of the individual groups are in a certain relationship to each other. The accomplishment of this in advance determinable current ratio is the purpose of the device. There are here several design options for the circuit. Are the transformer secondary windings that form the individual groups connected directly in star, then the associated coils of the suction throttle coil switched into the lines going out from the zero points of the group. But you could also use the transformer secondary winding first connect the suction throttle coil in star via the associated coils, then these coils are made up of several parts composed, each of which has a sub-coil with a transformer secondary phase is connected in series, the associated coil parts of the group in such a way on the iron core of the suction choke coil are arranged so that the direct current of the group flows through them in the same sense will. In any case, the

4-5 Wicklungen der Saugdrosselspule so geschaltet, daß die aus den Nullpunkten der beiden Gruppen desselben Systems austretenden gleichgerichteten Ströme sämtliche Schenkel der Drosselspule im gleichen Sinn erregen. Da für dieses Gleichstromfeld ein magnetischer Rückschluß nicht vorhanden ist, so wird die Saugdrosselspule von diesen gleichgerichteten Strömen praktisch nicht magnetisiert, auch dann nicht, wenn nur eines der beiden Systeme angesprochen hat.4-5 windings of the suction throttle coil connected in such a way that the zero points of the all of the rectified currents exiting from both groups of the same system Excite the legs of the choke coil in the same way. As for this DC field one magnetic return is not present, so the suction throttle coil of these rectified currents practically not magnetized, even if only one who addressed both systems.

Die Herbeiführung des gewollten Strombzw. Leistungsverhältnisses zwischen den beiden Systemen wird durch die übergreifende Anordnung der sich entsprechenden Spulen der beiden Systeme erreicht, indem die einer Phase zugehörenden Spulen des einen Systems teilweise mit der entsprechenden, teilweise aber auch mit den den anderen Phasen zugehörenden Spulen des anderen Systems induktiv gekuppelt ist. Der Umstand, daß der magnetische Fluß der zu irgendeiner Gruppe gehörigen Spule mit den Spulen der gleichphasigen Gruppe des anderen Systems nur zum Teil verkettet ist, hat zur Folge, daß das Ausbleiben des einen Stromes eine derartige Flußverschiebung in der Drusselspule herbeiführt, daß zusätzliche elektromotorische Kräfte im Stromkreis des stromlosen Systems auftreten, welche das Fließen des fehlenden Stromes verursachen und damit das elektromagnetische Gleichgewicht wieder herstellen.The induction of the desired current or Performance ratio between the both systems is achieved by the overlapping arrangement of the corresponding coils of the two systems by the coils of a system belonging to a phase partially with the corresponding, but is also partially inductively coupled to the coils of the other system belonging to the other phases. The fact, that the magnetic flux of the coil belonging to any group with the coils of the in-phase group of the other System is only partially chained, has the consequence that the absence of a current such a flow shift in the Drusselspule causes additional electromotive forces in the circuit of the de-energized systems occur, which cause the missing current to flow and thus restore the electromagnetic balance.

Die Abb. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier bedeuten a_x und a₂ zwei Gleichrichterzylinder mit je sechs Anoden b. Die Kathoden c sind miteinander verbunden und führen zum Plusleiter des Gleichstromnetzes d. Die sechs Anoden jedes Sechsphasensystemes sind in zwei Gruppen geteilt, deren jede an eine symmetrische dreiphasige Gruppe von Transformatorsekundärwicklungen e in Sternschaltung angeschlossen ist. Die Nullpunkte der so entstandenen vier Gruppen sind mit / bezeichnet, und zwar sind f_x und f₂ die Nullpunkte der beiden Gruppen des einen Systems, f_z der Nullpunkt der mit f_t gleichphasigen Gruppe des anderen Systems und f_i der Nullpunkt der mit f₂ gleichphasigen Gruppe des anderen Systems, g ist die Saugdrosselspule, deren drei Schenkel h_u h₂, A₃ die sechs Wicklungen I₁ bis i_s tragen. Diese Wicklungen sind auf die beiden Systeme so verteilt, daß zu jedem System, auf jedem Schenkel der Spule, eine Wicklung gehört, und zwar sind an den Nullpunkt der ersten Gruppe des ersten Systems f₁ die Wicklungen J₁ und z"₂ angeschlossen, an den Nullpunkt der zweiten Gruppe des ersten Systems f₂ die Wicklung i₃, an den Nullpunkt der ersten Gruppe des zweiten Systems f_s die Wicklung J₄ und an den Nullpunkt der zweiten Gruppe des zweiten Systems f_i die Wicklungen i_s und i₆. Die Enden der vier so entstandenen Gruppen von Wicklungen sind miteinander verbunden und an den Minusleiter des Gleichstromnetzes k angeschlossen.Fig. 1 shows an embodiment of the invention. Here, a _x and a ₂ mean two rectifier cylinders, each with six anodes b. The cathodes c are connected to one another and lead to the positive conductor of the direct current network d. The six anodes of each six-phase system are divided into two groups, each of which is connected to a symmetrical three-phase group of transformer secondary windings e in a star connection. The zero points of the four groups thus created are marked with /, namely f _x and f _{2 are} the zero points of the two groups of one system, f _z the zero point of the group of the other system in phase with f _t and f _i the zero point of the group with f _{2 in-} phase group of the other system, g is the suction throttle coil, the three legs of which h _u h ₂ , A ₃ carry the six windings I ₁ to i _s. These windings are distributed between the two systems in such a way that one winding belongs to each system on each leg of the coil, namely the windings J ₁ and z " _{2 are} connected to the zero point of the first group of the first system f ₁ the zero point of the second group of the first system f ₂ the winding i ₃ , to the zero point of the first group of the second system f _s the winding J ₄ and to the zero point of the second group of the second system f _i the windings i _s and i ₆ . The ends of the four groups of windings thus created are interconnected and connected to the negative conductor of the direct current network k.

Der Wicklungssinn der Spulen bzw. die Verbindungen zwischen denselben sind so gewählt, daß die aus den Nullpunkten der beiden Gruppen desselben Systems (z. B. Z₁ und /₂) fließenden gleichgerichteten Ströme sämtliche Schenkel der Saugdrosselspule im gleichen Sinn erregen. Die Richtung dieser gleichgerichteten magnetischen Erregung ist durch die Pfeile angedeutet. Zwischen den Punkten/^ und f_z und ebenso zwischen denThe direction of winding of the coils or the connections between them are chosen so that the _{rectified currents flowing from the zero points of the two groups of the same system (z. B. Z 1} and / ₂ ) excite all legs of the suction throttle coil in the same direction. The direction of this rectified magnetic excitation is indicated by the arrows. Between the points / ^ and f _z and also between the

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Punkten fs und· f\ herrscht bekanntlich eine Spannung von der dreifachen Frequenz des Wechselstromnetzes. λ'Όη f₁ über I₁, i₂, i_z nach f„ fließt also ein Magnetisierungsstrom dieser Frequenz. Dieser Magnetisierungsstrom erregt die beiden Schenkel H₁ ttnd h₂ in demselben Sinn, den Schenkel A₈ im entgegengesetzten Sinn. Der entstehende magnetische Fluß ist also im Schenkel h_s doppelt ίο so stark als in jedem der beiden anderen Schenkel. Infolgedessen ist auch die in der Wicklung i_s induzierte elektromotorische Kraft ebenso groß wie die in den beiden Wicklungen Z₁ und i„ zusammen, so daß der Anschlüßpunkt des Minusleiters k tatsächlich die elektrische Mitte zwischen f_t und /₂ ist. Ebenso läßt sich zeigen, daß er auch die elektrische Mitte zwischen f₃ und f_t ist. Fließt nun derselbe Magnetisierungsstrom auch von Y₃ über t„i_fl dann heben sich die Erregungen der beiden äußeren Schenkel auf, dagegen- wirken die beiden Erregungen auf den mittleren Schenkel in demselben Sinn. Es entsteht also jetzt ein magnetischer Fluß im mittleren Schenkel, welcher in den beiden äußeren Schenkeln seinen Rückschluß findet und daher im mittleren Schenkel so groß ist wie in den beiden äußeren Schenkeln zusammen. Da aber in bezug auf dieses Feld die Wicklungen I₁ und i₂ und ebenso die Wicklungen i_e und -i_e gegeneinander geschaltet sind, so ist auch jetzt wieder die in i_x und i₂ zusammen induzierte Spannung ebenso groß wie die in i₃ induzierte und die in i₅ und i_B zusammen induzierte Spannung ebenso groß wie die in i₄ induzierte. Der Minusleiter des Gleichstromnetzes k ist also auch jetzt wieder der elektrische Mittelpunkt der beiden Systeme. Jedes Aussetzen eines der beiden Systeme würde ebenso wie bei den gebräuchlichen Anodendrosselspulen die Spannung an den aussetzenden Anoden so stark erhöhen, j daß der Strom in diesen Anoden sofort | wieder entstehen müßte. Damit ist gezeigt, I daß diese Spule einmal als Anodendrosselspule richtig wirkt, d. h. daß sie je eine Anode der einen Gruppe des einen Systems zum gleichzeitigen Arbeiten mit einer Anode der gleichen Gruppe des anderen Systems zwingt.As is well known, at points fs and · f \ there is a voltage of three times the frequency of the alternating current network. A magnetizing current of this frequency flows λ'Όη f ₁ via I ₁ , i ₂ , i _z to f ". This magnetizing current excites the two legs H ₁ ttnd h ₂ in the same sense, and leg A ₈ in the opposite sense. The resulting magnetic flux is therefore twice as strong in the leg h _s as in each of the other two legs. As a result, the electromotive force induced in the winding i _{s is} just as great as that in the two windings Z ₁ and i " together, so that the connection point of the negative conductor k is actually the electrical center between f _t and / ₂ . It can also be shown that it is also the electrical center between f ₃ and f _t . If the same magnetizing current now also flows from Y ₃ via t "i _fl, then the excitations of the two outer limbs cancel each other out, while the two excitations act on the middle limb in the same sense. So there is now a magnetic flux in the middle limb, which finds its conclusion in the two outer limbs and is therefore as great in the middle limb as in the two outer limbs together. _{However, since the windings I 1} and i ₂ and also the windings i _e and -i _e are connected to one another in relation to this field, the voltage induced in i _x and i ₂ together is as great as that in i ₃ induced voltage and the voltage induced in i ₅ and i _B together as large as that induced _{in i 4.} The negative conductor of the direct current network k is therefore again the electrical center point of the two systems. Any exposure to one of the two systems would, as with the usual anode choke coils, increase the voltage at the failing anodes to such an extent that the current in these anodes immediately | would have to arise again. This shows that this coil works properly as an anode choke coil, ie that it forces an anode of one group of one system to work simultaneously with an anode of the same group of the other system.

Die Spule arbeitet aber auch unter allen Umständen gleichzeitig als Saugdrosselspule, sowohl wenn nur eines der beiden Systeme allein arbeitet, als auch wenn beide Systeme gleich belastet' sind. Daß dies auch bei gleicher Belastung der beiden Systeme der Fall ist, ist eine Folge der beschriebenen Wicklungsverteilung auf den drei Schenkeln der Saugdrosselspule. Diese bedingt auch bei Gleichheit der Belastung beider Systeme einen WechselfLuß, der der Differenzspannung der beiden phasenverschobenen dreiphasigen Gruppen jedes Systems entspricht und welcher ganz im Eisen der Drosselspule verläuft. Es kann somit auch jedes der beiden Systeme für sich außer Betrieb gesetzt werden, ohne daß damit die Wirkung der Drosselspule als Saugdrossel gestört wird.However, the coil also works simultaneously as a suction throttle coil under all circumstances, both if only one of the two systems works alone, as well as if both systems are equally burdened '. That this also occurs with the same load on the two systems of the The case is a consequence of the winding distribution described on the three legs the suction choke coil. This also requires the same load on both systems an alternating flux that corresponds to the differential voltage of the two phase-shifted three-phase Groups of each system and which runs entirely in the iron of the reactor. Each of the two systems can therefore also be put out of operation separately, without the effect of the choke coil as a suction throttle being disturbed.

Die in der Abb. 1 dargestellte Schaltung ist nicht die einzig mögliche. Die Abb. 2 bis 4, in welchen dieselben Bezeichnungen verwendet sind wie in Abb. 1, zeigen beispielsweise drei weitere Schaltungen der Drosselspule, welche in der gleichen Weise wirken. Sie unterscheiden sich von der in Abb. ι dargestellten Schaltung dadurch, daß in Abb. 2 und Abb. 4 die gleichgerichteten Ströme aller vier Gruppen (nicht nur der beiden zu einem System gehörigen) sämtliche Schenkel der Saugdrosselspule im gleichen Sinn erregen und daß in Abb. 3 und 4 die von ./_x nach /₂ und von f_s nach f_i fließenden Magnetisierungsströme der dreifachen Frequenz nicht auf den beiden äußeren Schenkeln, sondern nur auf einem (dem mittleren) Schenkel sich entgegenwirken.The circuit shown in Fig. 1 is not the only one possible. Figs. 2 to 4, in which the same designations are used as in Fig. 1, show, for example, three further circuits of the choke coil, which act in the same way. They differ from the circuit shown in fig 3 and 4 the _{magnetization currents of three times the frequency flowing from ./ x} to / ₂ and from f _s to f _i do not counteract each other on the two outer limbs, but only on one (the middle) limb.

Claims (1)

Patent-Anspruch :Patent claim: Schaltung für Metalldampfgleichrichteranlagen mit zwei parallel geschalteten phasengleichen und symmetrischen 2n-phasigen Gleichrichter-Systemen, deren jedes von zwei symmetrischen n-phasigen Gruppen (n > 3) von Transformatorsekundärwicklungen in Sternschaltung gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullpunkte der Sekundärwicklungen durch eine mindestens dreischenklige Saugdrosselspule verbunden sind, deren einzelne Schenkel mindestens zwei Wicklungen tragen, die zu gleichen Teilen den beiden 2n-phasigen Systemen zugeordnet und derart gewickelt und geschaltet sind, daß die aus den Nullpunkten desselben Systems fließenden gleichgerichteten Ströme sämtliche Schenkel der Saugdrosselspule im gleichen Sinn erregen und daß der magnetische Fluß der zu irgendeiner Gruppe gehörigen Wicklungen mit den Wicklungen der gleichphasigen Gruppe des anderen Systems nur- zum ■ Teil verkettet ist.Circuit for metal vapor rectifier systems with two parallel-connected in-phase and symmetrical 2n-phase rectifier systems, their each of two symmetrical n-phase groups (n> 3) of transformer secondary windings is fed in star connection, characterized in that the zero points of the secondary windings are connected by an at least three-legged suction throttle coil, the individual legs of which have at least two windings wear, which are assigned in equal parts to the two 2n-phase systems and are wound and switched in such a way, that the rectified currents flowing from the zero points of the same system all legs of the suction choke coil excite in the same sense and that the magnetic flux of the to any Windings belonging to the group with the windings of the in-phase group of the other system only for the ■ Part is chained. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.