DE639532C

DE639532C - Einrichtung zur Erzielung gleicher Stromaufnahme der Anoden eines Mehrphasengleichrichters, dessen Phasenzahl ein Vielfaches von 6 ist

Info

Publication number: DE639532C
Application number: DEA68543D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1933-02-05
Filing date: 1933-02-05
Publication date: 1936-12-07

Description

Bei ZwöHphasenschaltungen der Speisetransformatoren für Quecksilberdampfgleichrichter hates sich gezeigt, daß die beiden. Sechsphasensysteme, welche um 30 el. Grade gegeneinander versetzt sind, dazu neigen, ungleiche Teillasten aufzunehmen. Ein Grund hierfür liegt in den Oberharmonischen der Spannung des speisenden Drehstromnetzes. Es sind bereits verschiedene Mittel angegeben worden, um eine gleiche Stromaufnahme der beiden Sechsphasensysteme z'u erzwingen. Die Wirkung, wird bei den bisher bekannten Anordnungen entweder durch Aufteilung des Gleichrichtertransformators in zwei Sechsphasentransformatoren oder durch Verwendung von. Anodendrosseln erreicht. Beide Einrichtungen sind kompliziert 'und verteuern die Anlage.

Gemäß der Erfindung sind nun zur Erzielung gleicher Stromaufnahme der Anoden eines Mehrphasengleichrichters mit η sechsphasigen, hinsichtlich der Phasenlage der zugeführten Spannung gegeneinander verschobenen Anodensystemen (n eine ganze Zahl), dessen Anoden mit in bekannter Weise gesteuerten Gittern versehen sind, welche zur Gleichspannungsregulierung benutzt werden können, den ß sechsphasigen Anodensystemen η sechsphasige Gittersteuereinrichtungen. zugeordnet, und die Gitter werden hierbei so gesteuert, daß die Anodenströme desjenigen Sechsphasenanodensystems, welche die größere Stromaufnahme hat, eine Zündverzögerung erhalten, während gleichzeitig die Anoden des anderen Systems, welches eine zu kleine Last aufnimmt, eine entsprechende Vorverlegung des Zündzeitpunktes erhalten.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in den Abb. ι bis 5 dargestellt. Der Gleichrichter mit seinen Anoden, Steuergittern usw. ist zur Erleichterung der Darstellung des ■Erfindungsgegenstandes weggelassen.

Die beiden um 30⁰ gegeneinander versetzten Wicklungssysteme des Dreiphasen-Zwölfphasen-Transformators für die Speisung des nicht gezeichneten Gleichrichters sind mit I und II bezeichnet. Die Nullpunkte der beiden Sechsphasensysteme sind zusammengefaßt, der von der Verbindungsleitung abgehende Leiter bildet den negativen Leiter des Gleich-Stromnetzes. In den Leitungsstrecken zwischen den Nullpunkten der beiden Sechsphasensysteme'und dem Anschluß des negativenLeiters liegen die Amperemeter e, f. Den Steuergittern der aus den beiden Sechsphasensystemen I, II gespeisten Anoden sind getrennte Potentialverteiler bzw. Kontaktapparate a, b mit im Raum feststehenden Schleifkontaktringen und umlaufenden Bürsten zugeordnet, die getrennt für sich die Steuergitter mit der Steuerspannungsquelle verbinden. Die Bürsten beider Eontaktapparate a, b werden gemeinsam durch den Synchronmotor m. angetrieben, der an das Primärnetz c angeschlossen ist. . D'urch. Verschiebung der Systemachse des Synchronmotors infolge einer Verschiebung des Schleif-

kontaktes am Spannungsteilwiderstand d läßt sich in bekannter Weise ebenfalls eine Regulierung der Gleichspannung erzielen, durch Verstellung des Bürstenwinkels

einen oder anderen Richtung der Z .j,„ _t

punkt der Anoden im voreilenden oder naeH*v^; eilenden Sinn verschoben wird. Die Schleifkontaktringe der Kontaktapparate a, b sind bei dem dargestellten Beispiel als Zahnkränze ίο oder Schneckenräder ausgebildet, mit denen z. B. Schnecken g, h, die auf der Welle/ angeordnet sind, in Eingriff stehen, von denen die eine rechtsgängig und die andere linksgängig ist, so. daß die Schleifkontaktringe a, b, die auf der Welle Z₁ angeordnet sind, durch Drehen der Welle, z. B. mittels Handgriffes, in einander entgegengesetzter Richtung verdreht werden. Auf diese Weise wird z.B. bei dem durch den Kontaktapparat α gesteuerten System I der Zündzeitpunkt der Anoden im voreilenden Sinne, bei dem durch den Kontaktapparat δ gesteuerten System II der Zündzeitpunkt im nacheilenden Sinne verstellt. Die Verstellung der beiden Koiitaktringe erfolgt hierbei so lange, bis die gleiche Belastungsaufnahme in den beiden Systemen I, II an den Amperemetern e, f angezeigt wird.

Anstatt den Belastungsausgleich durch gegenseitige Verstellung der Kontaktringe für die Gittersteuerung wie beim Beispiel nach Abb. ι von Hand vorzunehmen, ist ein selbsttätiger Ausgleich der Belastung der beiden Systeme I 'und II durch ein von den " Nullpunktsströmen beeinflußtes, waagebalkenartiges Relais möglich, wie in Abb. 2 dargestellt. Das Differenzrelais/' enthält die beiden Stromsp'ulen«^ n_%> deren Anker durch einen Waagebalken verbunden sind und die Kontaktpaare k_u k₂ schließen und öffnen. Je nach der Richtung der Nullpunktsströme werden -durch das Relais an dem einen Kontaktpaar die oberen, an dem anderen Kontaktpaar die unteren Kontakte durch die Relaisanker überbrückt, so daß der Antriebsmotor ρ für die Schneckenspindel/, welcher die Kontaktringe β ,und b verstellt, in der einen ο der anderen Richtung zum Anlaufen gebracht wird, wodurch die Kontaktringe so lange gegeneinander verstellt werden und der Zündzeitpunkt der' Anoden beider Systeme so lange verstellt wird, bis der Ausgleich in der Belastung der Anodenströme vorhanden ist.

Das Relais nach Abb. 2 kann auch weggelassen werden, wenn man nach Abb. 3 die Nullpunkte der beiden vom Netze gespeisten Sechsphasensysteme I, II durch einen Widerstand 0 verbindet, an dessen Mittenanzapfung der negative Leiter des Gleichstromnetzes angeschlossen ist, und dessen Endpunkte mit' den Bürsten des Gleichstrommotors/7 verbunden werden, der die Schnekkenspindel/ für die Verstellung der Kontaktringe α und b der beiden Kontaktapparate gegeneinander verstellt. Der Motor ρ ist hier ;iif4tnd erregt. Je nachdem, welcher Nullfunktsstrom überwiegt, erhält der Anker des teuermotors eine positive oder negative Spannung und setzt sich in der einen oder anderen Drehrichtung in Bewegung. In dieser Abbildung bedeutet tn wieder den die umlaufenden Bürsten antreibenden Synchronmotor tn, dessen Rotor mittels des Spannungsteilers d in seiner räumlichen Phasenlage verstellt werden kann.

Man kann die Verdrehung der Kontaktringe auch nach Abb. 4 vornehmen. Hier sind zwei Synchronmotoren In₁, fn..₂ zum Antrieb der Bürsten der Kontaktapparate a, b für die Gittersteuerung vorhanden, deren Rotoren aus dem Netze über je drei Bürsten mit Drehstrom gespeist werden. Die mit einer normalen, in Stern geschalteten Drehstromwicklung versehenen Statoren erhalten die Gleichstromerregung von einer Batterie s, welche zwischen die Phasen 1 und 2 bzw. 1 und 3 geschaltet ist. Die Phase 2 des einen Synchronmotors m_x ist mit der Phase 3' des anderen Synchronmotors OTo verbunden, während die Phase 3 mit der Phase 2' verbunden ist. Ferner sind die Phasen 1 und 1' miteinander verbunden. Die Phasen 2 und 3 sind an die Endpunkte des Widerstandes ο gelegt, der in der Verbindungsleitung der Nullpunkte der beiden Systeme I und II liegt. Ist die Stromaufnahme der beiden Sechsphasensysteme gleich, so fließt der Batteriestrom durch die beiden Phasen 1 Und 1' und verteilt sich gleichmäßig auf die beiden Phasen 2 und 3 bzw. 2' und 3', um zu dem anderen Pol der Batterie über den Widerstand ο zurückzufließen. Ist aber die Stromäufnahmeider beiden Sechsphasensysteme eine ungleiche, so entsteht an den Endpunkten des Widerstandes entweder eine positive oder negative Spannung. Diese veranlassen einen Strom in den Phasen 2 und 3, welcher sich dem Batteriestrom überlagert und den Strom in der einen Wicklung schwächt, in der anderen stärkt. Dadurch findet eine Verdrehung des magnetischen Feldes des Stators gegenüber dem Rotor statt, was eine entsprechende Verstellung der räumlichen Phasenlage der Bürsten der Kontaktapparate a, b bewirkt. Da aber die Phasen 2 und 3 gegenüber den Phasen 2' und 3' miteinander vertauscht sind, so wirkt sich die Verdrehung der magnetischen Achse auf den einen Synchronmotor in umgekehrter Richtung wie auf den anderen aus. Dadurch wird die gewünschte Verstellung gegeneinander bewirkt.

Sind Anodendrosselspulen mit Sekundärwicklungen vorhanden, so lassen sich die Ströme in diesen Sekundärwicklungen dazu

verwenden, die Kontaktapparate entsprechend zu verstellen. Die Ströme in den Sekundärwicklungen der Anodendrosselspulen sind nämlich den Gleichströmen der betreffenden S Sechsphasensysteme proportional. Werden also für die beiden Sechsphasensysteme getrennte sechsphasige Anodenspulen angeordnet, so sind die Sekundärströme in diesen Spulen den Gleichströmen der betreffenden Sechsphasen-

to systeme proportional.

In Abb. s sind die beiden sekundären Sechsphasensysteme I, II des Dreiphasen-Zwölfphasen-Speisetransformators je in zwei in Stern geschaltete Dreiphasensysteme aufgelöst, deren Nullpunkte durch Saugdrosseln t miteinander verbunden sind. Mit ν sind die Anodendrosselspulen mit den Sechsphasenprimärwicklungen W, die die Anoden speisen, und den Sekundärwicklungen 2 bezeichnet.

Die Sekundärwicklungen speisen die Primärwicklungen eines Dreiphasendifferenztransformators u, die so geschaltet sind, daß die Sekundärströme der beiden Sechsphasensysteme gegeneinander verlaufen. Hierbei ist Z¹U beachten, daß das eine Sechsphasensystem gegen das andere um 30 el. Grade versetzt ist, so daß bei dem einen System eine Phasenkombination entweder in der Sekundärwicklung der Anodenspule, wie in dieser Abbildung gezeigt, oder aber in den Wicklungen auf dem Differenztransformator angewandt werden muß. Die einander entgegenwirkenden Sekundärströme haben bei gewissen Schaltungen verschiedene Kurvenformen, so daß auch, wenn die Gleichströme bzw. die Grundharmonischen von Netzfrequenz gleich groß sind, noch Oberharmonische übrigbleiben. Diese Oberharmonischen sind jedoch so viel kleiner wie die Grundharmonischen und von so viel höherer Frequenz, daß sie die Steuerapparatur nicht störend beeinflussen.

Bei dem in Abb. 5 dargestellten Beispiel

sind jedem Sechsphasensystem I, II je zwei parallel geschaltete Sechsphasenanodendrosselspulen zugeordnet, die parallel arbeitende Anodenpaare speisen. Die parallel arbeitenden Anoden können dabei einem einzigen oder zwei getrennten Gleichrichtern angehören.

Der Differenztransformator, der zweckmäßig einen. Luftspalt erhält, besitzt eine dreiphasige Sekundärwicklung, deren Enden zu den dreiphasig gespeisten Statoren der Synchronmotoren tn_L> m₂ geführt sind. Die Mitten der drei Sekundärwicklungen sind mit den drei Phasen des Primärnetzes c verbunden. Bei den Synchronmotoren werden die Rotoren über die Spannungsteiler d mit Gleichstrom erregt; die Motoren treiben die Bürsten der Kontaktapparate a, b für die Gittersteuerung an. Ist die Belastung der beiden Sechsphasensysteme I, II gleich, so tritt zwischen den beiden Statoren der Synchronmotoren eine Spannung von Netzfrequenz nicht auf. Bei ungleichen Belastungen wird R₅ jedoch, bezogen auf einen vorbestimmten Zeitpunkt, entweder in der einen oder anderen. Richtung eine Spannung an den Enden der Sekundärwicklung des Differenztransformators ,κ auftreten. Die Zusammenschaltung der Phasen ist so gewählt, daß die den Statoren der Synchronmotoren zugeführten Spannungen in ihrer Phasenlage in einander entgegengesetztem Sinn verschoben werden, wodurch erfindungsgemäß der Belastungsausgleich bewirkt wird.

Sind zwei getrennte Transformatoren für die beiden Sechsphasensysteme I, II vorhanden, so kann der Differenztransformator 11 auch direkt von den Primärstromen der beiden Transformatoren gespeist werden an Stelle der Ströme der Sekundärwicklungen ■der Anodenspulen, wie in Abb. 5 gezeigt.

Auch irgendeine andere Methode zur Steuerung der Gitter von Gleichrichtern zwecks Spannungsregulierung kann für den vorliegenden Zweck des Belastungsausgleiches angewendet werden, z. B. die Spannungsregulierung durch verdrehen der Phase der Steuerspannungen. Auch diese Steuerspannungen können mit einem. Differenztransformator ähnlich, demjenigen der Abb. 5 in ihrer Phasenlage entsprechend gegeneinander verdreht werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzielung gleicher Stromaufnahme der Anoden eines Mehrphasengleichrichters mit η sechsphasigen, hinsichtlich der Phasenlage der zugeführten Spannung gegeneinander verschobenen Anodensystemen {ti eine ganze Zahl), dessen Anoden mit in bekannter Weise gesteuerten Gittern versehen sind, welche zur Gleichspannungsregulierung benutzt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die den «sechsphasigen Anodensystemen des Mehrphasengleichrichters zugeordneten η sechsphasigen Gittersteuereinrichtungen so gesteuert werden, daß die Anodenströme desjenigen Sechsphasenanodensystems, welches die größere Stromaufnahme hat, eine Zündverzögerung erhalten, während gleichzeitig die Anoden des anderen Systems, welches eine Z¹U kleine Last aufnimmt, eine entsprechende Vorverlegung· des Zündzeitpunktes erhalten..

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Kontaktapparaten für die Gittersteuerung mit im Raum festen Schleif-

kontaktringen und umlaufender Schleifbürste die den einzelnen Sechsphasensystemen zugeordneten Kontaktapparate im leinander entgegengesetzten Sinn verstellt werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkontaktringe der Kontaktapparate für die Gittersteuerung der beiden Sechsphasensysteme, deren Schleifbürsten gemeinsam durch einen an das Wechselstromnetz angeschlossenen Synchronmotor in Drehung versetzt werden, mit Zahnkränzen am Umfang versehen sind, in die auf einer gemeinsamenWeUe liegende Schnecken eingreifen, von denen die eine rechts-, die andere linksgängig ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle von Hand oder selbsttätig durch auf die Differenz der Nullpunktsströme der Sechsphasensysteme ansprechende Einrichtungen gedreht wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle von einem Motor angetrieben wird, dessen Drehsinn durch ein auf die Differenz der Anodenströme in den beiden Sechsphasensystemen ansprechendes Relais beeinflußt wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais ein Waagebalkenrelais mit zwei von den Nullpunktsströmen der beiden Sechsphasensysteme durchflossenen Spulen ist, deren Anker Umschaltkontakte für die Erregung des Antriebsmotors der Schnekkenwelle steuern.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor der Kontaktapparate ein fremd-.eraegter Motor ist, dessen Bürsten an die Enden eines Widerstandes gelegt sind, der die Nullpunkte der Sechsphasensysteme miteinander verbindet, und an dessen Mittelpunkt der negative Leiter des Gleichstromnetzes angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kontaktapparate für die verschiedenen Sechsphasensysteme von besonderen Synchronmotoren angetrieben werden, deren Rotoren über Schleifringe aus dem Wechselstromnetz gespeist werden und deren in Stern geschaltete Statorwicklungen an eine Batterie angeschlossen sind, die einerseits an die Enden der miteinander verbundenen Statorwicklungen der Phase 1, anderseits an den Mittelpunkt •eines die Nullpunkte der Sechsphasensysteme miteinander verbindenden Widerstandes angeschlossen ist und daß die Enden der übrigen Statorwicklungen der Phasen 2 'und 3 bei den einzelnen Motoren gegeneinander vertauscht an die Enden dieses Widerstandes angeschlossen sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3 für Gleichrichter mit parallel arbeitenden Anoden unter Verwendung von Anodendrosselspulen mit Sekundärwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme in den Sekundärwicklungen der Anodendrosselspulen den Primärwicklungen eines Differenztransformators in der Weise zugeführt werden, daß diese Ströme gegeneinandergerichtet sind, 'und daß die dreiphasige Sekundärwicklung dieses Differenztransformators die Statoren der rotorseitig gleichstromerregten Synchronmotoren für den Antrieb der Kontaktapparate speist, und daß schließlich die Mittelpunktsanzapfungen der dreiphasigen Sekundärwicklung des Differenztransformators an das Wechselstromnetz angeschlossen sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Phasenkombination entweder in der Sekundärwicklung der Anodendrosselspule des einen Sechsphasensystems oder in den Wicklungen des Differenztransformators vorgesehen ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 bei Verwendung von getrennten Transformatoren für die Speisung der einzelnen Sechsphasensysteme, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenztransformator primärseitig direkt von den Primärströmen der beiden Transformatoren gespeist wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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