DE631277C - Einrichtung zur Speisung von Quecksilberdampfgleichrichtern mit gegenueber der Phasenzahl des den Gleichrichter speisenden Transformators vermehrter Phasenzahl - Google Patents

Description

Um die Welligkeit des in Quecksilberdampfgleichrichtern erzeugten Gleichstromes zu verringern, ist man bestrebt, die Phasenzahl der dem Gleichrichter zugeführten Mehrphasenspannung möglichst hoch zu wählen. Ist primär ein Dreiphasennetz gegeben, so wird in üblicher Weise zunächst dieser Dreiphasenstrom in einem Transformator in 6- oder 6w-Phasenstrom (n = ganze Zahl) umgewandelt und der mehrphasige Sekundärstrom dem Gleichrichter zugeführt. Man hat vielfach η = 2, also eine ζ wolf phasige Sekundärwicklung gewählt, weil die Welligkeit dabei schon sehr gering ausfällt, ohne daß die Anodenzahl übermäßig groß ist. Die Erzeugung von zwölf Sekundärphasen im Transformator hat aber insofern einen großen Machteil, als mindestens die halbe Zahl der Phasenwicklungen durch Kombination von auf

ao verschiedenen Transformatorschenkeln liegenden Wicklungen gewonnen wird, nämlich die Wicklungen derjenigen sechs Phasen des Zwölfphasensystems, deren Spannungsvektoren nicht in die Richtung der Vektoren der Primärspannungen fallen. Ein Transformator dieser Art wird dadurch kompliziert und teuer.

Diese Nachteile können vermieden werden, daß die Zwölfphasigkeit der Gleichrichterspannung außerhalb des Transformators mit Hilfe besonderer Spulen erzeugt wird, welche die Stromkreise der Anoden benachbarter Phasen verketten, und es ist Gegenstand der Erfindung, eine Einrichtung zur Speisung von Quecksilberdampfgleichrichtern mit gegenüber der Phasenzahl des den Gleichrichter speisenden Transformators vermehrter Phasenzahl, bei welcher jede Phase der Sekundärwicklung des Transformators mit mehreren Anoden des Gleichrichters verbunden ist und in die Stromkreise der Anoden (entweder in die Anodenleitungen selbst oder in den Nullpunkt des sekundären Transformatorsystems) Verkettungsspulen eingeschaltet sind, die mit den Verkettungsspulen der von anderen Sekundärphasen gespeisten Anoden¹ induktiv mittels derartiger Phasenkombinationen ihrer Wicklungen gekoppelt sind, daß die in ihnen induzierten Spannungen die Spannungen der von der gleichen Sekundärphase gespeisten Anoden derart gegeneinander verschieben, daß die im Zyklus benachbarten Vektoren aller Anodenspannungen etwa gleiche Winkel miteinander bilden.

Die Erfindung sei an Hand der Ausführungsbeispiele der Fig. 1 bis 3 näher erläutert.

In Fig. ι ist die Sekundärwicklung Q des Transformators T sechsphasig, während der Gleichrichter G zwölf Anoden besitzt, welche zwölfphasig gespeist werden. Die Primärwicklung P des Transformators wird aus dem Dreiphasennetz N gespeist. Die Zwölfphasigkeit der Gleichrichterspannung wird nun dadurch erreicht, daß jede Sekundärphase (ζ. B. η) durch getrennte Verbindungs-

leitungen mit je zwei Anoden (a_t, a₂) des Gleichrichters verbunden ist, daß aber in jeder dieser Verbindungsleitungen eine Verkettungsspule %, ·μ₂ eingeschaltet ist. Die bei^! den mit der gleichen Sekundärphase verbund denen Verkettungsspulen liegen auf verschle-* denen dreiphasigen Verkettungstransforma^;£\ toren T₁ und T₂. Auf den gleichen Schenkeln der Verkettungstransformatoren liegen auch ■ to die * Verkettungsspulen X₁, x₂ der um i8o° gegen die erste phasenverschobenen Sekundärspannung x. Die auf gleichem Schenkel liegenden Verkettungsspulen sind so gegeneinander gerichtet, daß zwei von den Phasen η und χ zu den Anoden a_l7 a₂ und d_it d₂ fließende, gleich starke Gleichströme in den Verkettungstransformatoren kein Gleichstromfeld erzeugen. In gleicher Weise sind die Verkettungsspulen der Sekundärphasen ν und y bzw. w und s auf den' anderen Schenkeln der Verkettungstransformatoren T₁ und T₂ angeordnet. Um nun aber in den der gleichen Sekundärphase zugeordneten Spulen U₁, U₂ (bzw. .1T₁, x₂...) gegeneinander phasenverschobene Spannungen zu erzeugen, die • in Kombination mit der zugehörigen Sekundärspannung zwei um 30° gegeneinander phasenverschobene resultierende Spannungen für das Zwölfphasensystem ergeben, werden die beiden Verkettungstransformatoren durch besondere auf ihnen angebrachte Wicklungen Uf₁, H₂ so miteinander verkettet, daß die Ausgleichsströme in diesen Wicklungen einen Phasenwinkel miteinander einschließen. Im Falle der Fig. 1 ist die Wicklung H₁ in Stern, die Wicklung H₂ in Dreieck geschaltet. Die Wicklungen sind aufeinander geschaltet, und. der Strom in der Wicklung H₁ ist somit um 30° gegen den Strom in der Wicklung H₂ phasenverschoben. In entsprechender Weise " ist auch die in den Spulen U₁, U₂ induzierte EMK um den Phasenwinkel von 30° verschoben. Entsprechend schiebt sich der Anodenstrom der einen Anode gegenüber der angeschlossenen Phase des Gleichrichtertransformators um 15 elektrische Grade vor, der andere um 15 elektrische · Grade nach. Die hierfür notwendigen Spannungen werden als Ausgleichsspannungen in den Verkettungsdrosselspulen erzeugt. Bei ausreichender Bemessung der Verkettungsspulen ergibt sich so eine angenäherte Zwölfphasenspannung zur Speisung des Gleichrichters unter Verwendung eines Dreiphasentransformators mit nur sechsphasiger Sekundärwicklung. ·. Die für die obengenannten Ausgleichspannungen nötigen Magnetisierungsströme der! Verkettungsspulen sind Wechselströme und. fließen über die gleichzeitig brennenden An-; öden, verstärken die einen und schwächen? die anderen. Sie können sich nur dann frei^! 1 ausbilden,' wenn der Hauptbelastungsstrom der betreffenden Anode größer ist als die Amplitude des überlagerten Wechselmagneti-I-jsierungsstromes. Wird der Belastungsstrom •^Meiner, so schaltet die betreffende Anode den ativen Ast des überlagerten Wechselstroab, da sie ja negativen Strom nicht führen kann. Die für die zwölfphasige Wirkung der Einrichtung notwendigen Ausgleichspannungen in den Verkettungsspulen können sich daher nicht mehr frei ausbilden, und die Einrichtung entspricht dann der normalen sechsphasigen Schaltung des Haupttransformators. Bei kleinen Belastungen und bei Leerlauf arbeitet daher die Anordnung nicht, ergibt vielmehr Sechsphasenbetrieb. Da die Magnetisierungsströme der Verkettungsspulen durch geeignete Konstruktion klein gehalten werden können, läßt sich das Versagen der Anordnung auf sehr kleine Belastungen (¹I₂ bis ι °/₀ der Vollast) beschränken, die praktisch kein Interesse haben.

Die Fig. 1 ist der Übersichtlichkeit halber rein schematisch unter Weglassung von Konstruktionsdetails gezeichnet. Bei der gezeichneten Schaltung des Haupttransformators können sich z. B. die in den Anodenströmen vorhandenen dritten Harmonischen in der linken Verkettungsspule frei ausbilden, während sie durch die Dreieckswicklung der rechten Spule kompensiert werden. Fällst die dritten harmonischen Streufelder der linken Verkettungsspule eine unerwünschte Größe annehmen, stehen die bekannten Hilfsmittel zu ihrer Beseitigung zur Verfügung (z. B. die Hinzufügung einer nicht angeschlossenen Dreieckswicklung). Dasselbe gilt auch für die Fig. 2, die ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt.

In Fig. 2 besitzt der den Gleichrichter speisende Transformator T sekundär zwei phasengleiche Sechsphasenwicklungen Q₁, Q₂ (Doppelsechsphasenwicklung), und die Verkettungsdrosselspülen sind zwischen dem Nullpunkt O und den senkundären Phasenwicklungen angeordnet. Ferner sind die beiden, den zwei phasengleichen Sechsphasenwicklungen Q₁, Q₂ zugeordneten Verkettungsspulensysteme auf einem gemeinsamen dreischenkligen Transformatorkern untergebracht, aber derart, daß sie gegeneinander um (180 + 30)° versetzt angeordnet sind. So ist also z. B. die Spule der Anode 1 gegen die Spule der Anode 1' um (180 + 30)° elek- 115 , trisch verschoben. Dementsprechend weisen auch die in diesen Spulen fließenden Ströme einen Phasenwinkel von 30⁰ gegeneinander auf, wie es ein Zwölfphasensystem verlangt.

Auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 besitzt der den Gleichrichter speisende Transformator sekundär eine Doppelsechsphasen-

wicklung. Diese ist hier in drei gegeneinander phasenverschobene Vierphasensysteme mit gesonderten Sternpunkten O₁, O₂, O₃ zerlegt. Man erhält so die Systeme i, 4, 3', 6'# 3> 6, 2', 5'; 2, 5, 1', 4'. Diese Zerlegung άψ-Doppelsechsphasenwicklung in Teilsysteme«" (die übrigens nicht auf drei Vierphasensysteme beschränkt ist, es können auch vier Dreiphasensysteme oder sechs Zweiphasen-

jo systeme gebildet werden) gestattet eine Vereinfachung des Verkettungssystems, indem die Ströme der von der gleichen Sekundärphase gespeisten Anoden in einer dreiphasig in Zickzack-Stern geschalteten Drossel D verkettet werden, deren Klemmen mit den Nullpunkten O₁,0₂,0₃ verbunden sind und deren Sternpunkt mit dem negativen Leiter des Gleichstromnetzes verbunden ist. Durch die Zickzackschaltung der Verkettungsdrossei werden z. B. die Ströme der Phasenwicklungen ι und 1', obwohl sie auf dem gleichen Schenkel des Transformators angeordnet sind, gezwungen, einen Phasenwinkel gegeneinander zu haben, so daß die von ihnen gespeisten Anodenl des Zwölfphasen-Gleichrichters ungleichphasige Ströme erhalten, deren Phasenwinkel bei entsprechender Bemessung der Verkettungsdrossel etwa 30 elektrische Grade betragen kann.

In all den beschriebenen Fällen ist esi also möglich, den Haupttransformator sekundär sechsphasig, ohne Phasenkombination· auszuführen und den Gleichrichter dennoch zwölf- oder mehrphasig zu speisen. Gleichzeitig wird durch die beschriebenen Verkettungsdrosseln eine Verlängerung der Brenndauer der einzelnen Anoden, d. h. eine Saugdrosselwirkung, erzielt.

Claims (4)

1. *° Patentansprüche:

   ι . Einrichtung zur Speisung von Quecksilberdampfgleichrichtern mit gegenüber der Phasenzahl des den Gleichrichter speisenden Transformators vermehrter Phasenzahl, dadurch gekennzeichnet, daß jede Phase des Sekundärsystems des .Transformators mehrere Anoden des Gleichrichters über Verkettungsspulen speist, die entweder unmittelbar vor den Anoden oder im Nullpunkt des Sekundärsystems des Transformators eingeschaltet sind, und mit den Verkettungsspulen der von den anderen Sekundärphasen gespeisten Anoden induktiv in derartigen Phasenkombinationen ihrer Wicklungen gekoppelt sind, daß die Vektoren der von der gleichen sekundären Phasenwicklung oder von phasengleichen Sekundärwicklungen gelieferten Anodenspannungen miteinander und mit den Vektoren der im Zyklus benachbarten Anodenspannungen annähernd gleiche Winkel bilden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 zur Speisung eines Zwölfphasengleichrichters von einem Transformator mit sechsphasiger Sekundärwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sekundärphase des Transformators mit zwei Anoden des Gleichrichters durch getrennte Verbindungsleitungen verbunden ist und daß in jeder dieser Verbindungsleitungen sich Verkettungsspulen befinden, die auf verschiedenen dreiphasigen Verkettungstransformatoren angeordnet sind, die durch besondere Wicklungen, von denen die eine in Stern, die andere in Dreieck geschaltet ist, so miteinander verkettet sind, daß die Ausgleichströme in diesen Wicklungen einen Phasenwinkel von 30 elektrischen Graden miteinander einschließen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 zur Speisung eines Zwölfphasengleichrichters von einem Transformator mit doppelsechsphasiger Sekundärwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkettungsspulen zwischen dem sekundären Nullpunkt und den sekundären Phasenwicklungen angeordnet sind und daß die beiden den zwei phasengleichen Sechsphasenwicklungen zugeordneten Verkettungsspulensysteme auf einem gemeinsamen dreischenkligen Transformatorkern um 180 -f· 30⁰ gegeneinander versetzt untergebracht sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 zur Speisung eines Zwölfphasengleichrichters von einem Transformator mit doppelsechsphasiger Sekundärwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelsechsphasenwicklung in drei mit gesonderten Nullpunkten versehene Teilsysteme gleicher Phasenzahl zerlegt ist und daß an die Nullpunkte der Teilsysteme eine in Zickzack geschaltete Verkettungsdrossel entsprechender Phasenzahl angeschlossen ist, deren Nullpunkt mit dem negativen Leiter des Gleichstromnetzes verbunden ist, während die zwölf freien Klemmen der Doppelsechsphasenwicklung mit den zwölf Anoden des Gleichrichters verbunden sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen