DE757285C - Einrichtung zur Kuehlung von Entladungsgefaessen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Kühlung von Entladungsgefäßen Die Erfindung bezieht sieh auf die Kühlung von Entladungsgefäßen, insbesondere von Ouecksilberdampfstromvorrichtern mittels eines Lüfters, der von einem Elektromotor angetrieben wird. Neuzeitliche Stromrichter benötigen infolge ihrer geringen, Abmessungen eine sehr intensive Kühlung. Das gilt reicht nur für Stromrichtergefäße aus Glas, sondern auch für luftgekühlte Eisenstromrichter und Stromrichter mit keramischen Gehäusen. Die hohe Intensität .der Kühlung macht es aber andererseits erforderlich, die zugeführte Kühlluftmenge und damit die Drehzahl des Lüftermotors in allen Bereichen möglichst genau an die Belastung anzupassen. Eine bekannte Schaltungsart für den Lüfter, die sich in dieser Hinsicht als besonders brauchbar erwiesen hat, besteht grundsätzlich .darin, daß die Erregung des als, Gleichstrommotor ausgebildeten Lüftermotors aus einem konstanten und einem entgegengesetzt gerichteten, der Belastung des Entladungsgefäßes etwa proporbionalen Anteil zusammengesetzt wird. Es liegt nun zunächst nahe, den der Belastung des Entliadungsgefäßess proportionalen Erregerstrom dem Gleichstromkreis des Entladungsgefäßes zu entnehmen. Das führt jedoch aus folgenden Gründen zu :erheblichen Schwierigkeiten: Aus baulichen Gründen muß die Erregerwicklung des Lüftermotors, die den von dem Belastungsstrom abhängigen Anteil des Erregerfeldes liefern soll, so bemessen werden, daß ihre mittlere Kliemmspannung wenigstens in der Größe von etwa 3 bis 4 Volt liegt. Bei Entnahme des entsprechenden Erregerstroms aus der Gleichstromleitung müßte man also den gesamten Gleichstrom des Entladungsgefäß:es über einen Widerstand führen, an dem dieser Spannungsabfall auftritt. Das würde jedoch einen untragbar großen Leistungsverlust mit sich bringen. Beispielsweise würde bei einem Entladungsgefäß für iooo A Normalstrom bei den angegebenen Spannungswerten. für die Erregerwicklung in dem Widerstand .eine Leistung von 3 bis .I kW vernichtet werden müssen. Ein solcher Widerstand wäre praktisch auch nicht mehr ohne Schwierigkeiten ausfü'hr'bar.
• Gemäß der Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch vermieden, daß die dem Belastungsstrom proportionale Erregerstromkomponente für den Lüftermotor über Stromwandler und eine Hi.lfsgleichrichteranordnung der Wechselstromseite des Entladungsgefäßes, vorzugsweise der Primärseite des Transformators, entnommen wird. Hierdurch tritt noch ein weiterer Vorteil auf, der sich besonders bei Entladungsgefäßen für höhere Spannungen sehr günstig auswirkt. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung befindet sich nämlich die belastungsabhängige Erregerwicklung nicht mehr wie beim Anschluß an das Gleichstromnetz auf Kathodenpotential. Die Ankerwicklung des Motors wird man, insbesondere bei Stromrichtern für höhere Spannung, aus einer besonderen Gleichspannungsquelle speisen, wodurch man auch gleichzeitig von dem Aussteuerungsgrad des Entliadungsgefäßes unabhängig ist und bei Störungen im Entladungsgefäß noch Kühlluft zur Verfügung hat. Würde hierbei eine Wicklung des Motors Kathodenpotentiaa besitzen, so müßte sie gegenüber den übrigen Teilen des Motors für die volle Spannung des Entladungsgefäßes isoliert werden, wenn nicht auch der Motor und die Hilfsglieicbstromquelle Kathodenpotential erhalten sollen.
• In. Fig. i der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel. das Schaltbild einer gemäß der Erfindung gekühlten Gleichrichteranlage dargestellt. Das: Gleichstromnetz 6 wird über den Gleichrichter .I mit dem zugehörigen Transformator 3 aus dem Drehstromnetz i mit Gleichstrom gespeist. Zum Antrieb. des Lüfters io dient ein Gleic`hstromnebenschlußmotor 5, dessen Anker an dem Gleichstromnetz 6 liegt. Zur Stabilisierung ist noch eine Verbundwicklung 5b in Reihe mit dem Anker vorgesehen. Der Motor 5 besitzt zwei Erregerwicklungen; die eine, 5e, liegt dabei ständig an derselben Gleichspannung, die auch den Anker speist, während ,die Wicklung 5a über eine Gleiclirichterano.rdnung 8 mit einem Gleichstrom gespeist wird:, der dem Belastungsstrom des Gleichrichters auf der Wecbselstromseite angenähert proportional ist. Zu diesem Zweck ist die Gleichrichteranordnun:g 8 über den Zwischentransformator 7 an die in der Wechselstromzuleitung liegenden Stromwandler 2 angeschlossen, und zwar ist hder für die Stromwandler die sog. V-Schaltung gewählt, um bei der dreiphasigen Anordnung mit nur zwei Stromwandlern auskommen zu können. Um das Maß der Beeinflussung des Lüftermotorfeld!es durch: den Belastungsstrom einstellbar zu! machen, ist noch ein Spannungsteilerwiderstand 9 zwischen Gleichrichteranordnung 8 und Erregerwicklung 5a vorgesehen. Die Stromwandler 2 können ohne weiteres: auch in die Anodenzuleitungen des Gleichricli:ters gelegt werden.
• Bei der nun folgenden Betrachtung der Wirkungsweise dieser Anordnung ist von irgendwelchen Sättigungserscheinungen in dem Motor abgesehen worden. Das Drehmoment eines Lüfters verläuft ungefähr nach der in Fig. 2 dargestellten Kurve 3TdL = a - n2. Das. Drehmoment eines 'Nebensc'hlußmotors Md"t entspricht in erster Annäherung der Formel 1Id. = K - rp - Ja. In diesen beiden Formeln bedeuten a und K konstante Größen, dlie sich aus der Abmessung des Lüfters bzw. aus den Wickeldaten der Maschine ergeben, it ist die Dre'hza'hl pro Minute, (p der Fluß und Ja der Ankerstrom. In Fig. 3 sind die Drehmomente für verschiedene Ankerströme und verschiedene Flüsse dargestellt. Die Drehzahl eines Nebenschlußmotors ergibt sich aus der Formel Bei den weiteren Betrachtungen möge der Spannungsabfall im Motor selbst, also Ja. Ra unberücksichtigt bleiben, da es sich ja nicht um quantitative genaue Werte handelt, sondern nur der Charakter der Kurven gezeigt werden soll. Die obige Formel vereinfacht sich also zu worin L% die Klemmenspannung des Motors bedeutet und C eine Konstante des Motors ist. Für konstante Klemmenspannung ergibt sich also 'hieraus eine umgekehrt proportionalt Abhängigkeit der Drehzahl n vom Fluß 99.
• Durch Entnehmen der entsprechenden Werte für cp und n aus dein Kurven Fig. 2 und 3 erhält man die Abhängigkeit des Ankerstromes Ja = f (n) bei Zugrundelegung des Ventilatordrehmomentes nach Fig.2 sowie dein Verlauf des Flusses (ffür diesen Fall (9'=f (n))-In Fig. 5 seien neun als Funktion von Ja die Flüsse dargestellt, die in den einzelnen Wicklungsteilen dies Motors hervorgerufen werden. Mit TF ist der konstante Fluß in der Feldwicklung bezeichnet, mit To der Fluß in der zusätzlichen Verbundwicklung, während mit TR der zurr Einhaltung der in den vorherigen Bildern Fig.2 bis q. .dargestellten Betriebsbedingungen: erforderliche Fluß bezeichnet ist. Aus. diesen Kurven ergibt sich die Kurve für den Fluß gpgl, der von dem Gleichrichterstrom aufgebracht werden muß, um den verlangten Bedingun:gZ#n zu genügen.
• Dieser Fluß cpgl ist in Fig. 6 noch einmal als Funktion der Drehzahl dargestellt. Man erkennt, daß die Drehzahl in.nerhalb.'des Regelbereichs des Motors ungefähr linear mit diesem Fl,uß ansteigt. Durch eine geeignete B;emes.sung der einzelnen Wicklungen des Lüftermotors. läGt sich,eine weitgehende Übereinstimmung -zwischen Dreh zahla@ns,ti,eg des Ventilators und äußerem Belastungsstrom erreichen.
• Die Lieferung .der Ankerspannung und der konis.tanten Erregerspannung kann im allgemeinen: durch den Stromrichter selbst erfolgen. In den Fällen, in denen während des Betriebes häufiger eine tiefe Aussteuerung des Stromrichters zu erwarten ist, dürfte es zweckmäßig sein, die Betriebsspannung des Motors über einen getrennten Trockengleichrichter zu ,erzeugen oder einem geeigneten Netz zu entnehmen..

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Kühlung von Entladungsgefäßen, insbesondere Quecksi.lberdampfstromriehtern, mittels eines Lüfters, der von: einem Gleichstrommotor angetrieben wird, dessen Erregung sich aus ,einem konstanten und einem .der Belastung des Entladungsgefäßes etwa proportionalenAn--teil zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daB die dem Belastungsstrom proportionale Erregerstromkomponente für dien Lüftermotor über Stromwandler und eine Hilfs:gleichrichteranordnung der Wechselstromseite des Entladungsgefäßes, vorzugsweise der Primärseite des Transformatoms,, entnommen wird..
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Speisung des Stromrichters aus einem Drehstromnetz nur in zwei Zuleitungen Stromwandler liegen, deren Sekundärwicklungen in der sog. V-SehaItung an dep dreiphasigen Zwischentransformator angeschlossen sind.
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüftermotor noch eine weitere, von seinem eigenenAnkerstrom durchflosseneErregerwicklung besitzt. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 486 839; schweizerische Patentschrift Nr. 75 922; französische Patentschrift Nr. 752 525; Hütte 2, 26. Auflage, S. ioo5 und ioo9.