DE945939C - Schaltanordnung fuer einen elektromagnetischen Gleichrichter - Google Patents

Schaltanordnung fuer einen elektromagnetischen Gleichrichter

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DE945939C
DE945939C DEK13742A DEK0013742A DE945939C DE 945939 C DE945939 C DE 945939C DE K13742 A DEK13742 A DE K13742A DE K0013742 A DEK0013742 A DE K0013742A DE 945939 C DE945939 C DE 945939C
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DEK13742A
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Inventor
Ernst Egli
Dr Fritz Kesselring
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FKG AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/30Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by dynamic converters
    • H02M7/32Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by dynamic converters using mechanical contact-making and -breaking parts
    • H02M7/36Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by dynamic converters using mechanical contact-making and -breaking parts with electromagnetically-operated vibrating contacts, e.g. chopper

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

  • Schaltanordnung für einen elektromagnetischen Gleichrichter Bekannt ist eine Schaltanordnung für einen elektromagnetischen Gleichrichter, bestehend aus einem elektromagnetischen Unterbrecher mit zwei Einschaltwicklungen und einem Steuergleichrichter, enthaltend ein echtes Ventil, wobei beide Gleichrichter von der gleichen Stromquelle gespeist werden und der Strom des Steuergleichrichters (Steuerstrom) durch eine Einschaltwicklung des elektromagnetischen Unterbrechers fließt. Erfindungsgemäß kann eine derartige Schaltanordnung verbessert werden, indem die Impedanzen im Steuerstromkreis derart gewählt werden, daß der Unterbrecher frühestens 2. ZO-4 Sekunden vor dem Zeitpunkt geschlossen wird, da der Strom im Hauptgleichrichter (Hauptstrom) in der Gleichstromrichtung fließen kann und der Steuerstrom spätestens 2. io-4 Sekunden nach dem Hauptstrom durch Null geht. Damit wird eine besonders vorteilhafte selbsttätige Anpassung der Arbeitsweise der Gleichrichteranordnung an Veränderungen der Belastung erzielt.
  • Der Grundgedanke der Erfindung soll zunächst an dem einfachen Beispiel eines Einphasengleichrichters gemäß Fig. i und dem zugehörigen Diagramm nach Fig. 2 erläutert werden.
  • In Fig. i bedeutet i einen Transformator mit der Primärwicklung 2 und der Sekundärwicklung 3. 4 ist der Unterbrecher mit der Strombrücke 5, der Ausschaltfeder 6, der Hauptstromwicklung 7 und der Einschaltwicklung B. 9 ist eine Schaltdrossel, io der Steuergleichrichter, ii eine regelbare Impedanz, 12 die zu ladende Batterie, =3 die Belastung.
  • Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende Sowie die Sekundärspannung u des Transformators größer wird als die Gleichspannung Ug, was vom Zeitpunkt tl (s. Fig. 2) an. der Fall ist, fängt im Steuerstromkreis ein Strom i an zufließen. Er nimmt seinen Weg über den Steuergleichrichter io, die Impedanz ii, die Einschaltwicklung 8 und die Belastung 12, 13 zurück -zur Sekundärwicklung 3 des Transformators. Solange- dieser Strom unterhalb des Ansprechstromes I" des Unterbrechers q. ist, arbeitet der Steuergleichrichter allein auf die Belastung. Sowie jedoch der Strom i den Ansprechstrom I" erreicht, wie dies beispielsweise nach Fig. 2 im Zeitpunkt t2, also bei diesem Beispiel nach dem Zeitpunkt ti, bei dem der Hauptstrom in der Gleichstromrichtung fließen kann, der Fall ist, wird der Unterbrecher q. geschlossen, und es fließt nun ein Strom I über die Schaltdrossel 9, die Hauptstromwicklung 7; die Strombrücke 5 und die Belastung 12, 13 zurück zur Sekundärwicklung 3. Es arbeiten nun der Steuer- und der Hauptgleichrichter parallel. Damit sich der Unterbrecher jeweils während der nach dem Nulldurchgang des Hauptstromes durch die Schaltdrossel 9 erzeugten Stufe öffnen kann, muß durch passende Wahl der Impedanzen im Steuerstromkreis, unter Umständen durch Hinzufügung einer Zusatzspannung geeigneter Größe und Phasenlage im Steuerstromkreis, dafür gesorgt werden, daß der Steuerstrom i in allen möglichen Betriebsfällen spätestens 2. io-4 Sekunden nach dem Hauptstrom I durch Null geht. Aus Fig. 2 erkennt man, daß der Steuerstrom i seinen Nullwert im Zeitpunkt t4 erreicht, während der kleinste Hauptstrom I, nur wenig später im Zeitpunkt t5 Null wird und dann seine Stufe durchläuft, wobei der Unterbrecher unter dem Einfluß der Ausschaltfeder 6 sich öffnet. Bei größeren Hauptströmen erreicht der Hauptstrom seinen Nullwert im allgemeinen zu späteren Zeitpunkten. In Fig. 2 bedeutet I den Nennstrom und I, den Kurzschlußstrom, die zu den Zeitpunkten t6 bzw. t7 Null werden. Entsprechend dem steileren Stromabfall bei größeren Hauptströmen wird die Strombrücke 5 des Unterbrechers q. durch den Hauptstrom praktisch bis zum Nulldurchgang festgehalten; die unterstützende Wirkung der Einschaltwicklung ist daher nicht mehr notwendig. Um ein vorzeitiges Abfallen der Strombrücke 5 bei kleinen Hauptströmen I, zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, den Steuerstromkreis so zu bemessen, daß der Steuerstrom i entweder gleichzeitig mit I, oder sogar etwas später (i ... 2. io-4 Sekunden) seinen Nullwert erreicht. Auf diese Weise ist es möglich, die Hauptstromwicklung 7 des Unterbrechers q. mit nur wenigen Windungen, im Grenzfall sogar nur mit einer Windung zu- versehen.
  • Es ist auch möglich, den Haupt- und Steuerstromkreis so aufeinander abzustimmen, daß der Steuerstrom i und der Hauptstrom I unter allen Belastungszuständen praktisch gleichzeitig durch Null gehen. In diesem Fall können Unterbrecher benutzt werden, die überhaupt, keine Hauptstromwicklung 7 aufweisen. Dies hat allerdings den Nachteil, daß der Kontaktdruck durch den Hauptstrom nicht verstärkt wird. -In einfachen Fällen, wenn der Gleichrichter beispielsweise auf eine Belastung ohne oder mit nur geringer Gegenspannung arbeitet, kann die Anordnung noch weiter vereinfacht werden. Eine beispielsweise Ausführungsform, und zwar in Dreiphasenschaltung, zeigt Fig. 3. Hierin bedeutet 2o einen Dreiphaseritransförmator mit den in Dreieck geschalteten Primärwicklungen 21 und den in Stern geschalteten Sekundärwicklungen 22; 23 sind Zusatzwicklungen, die an den Anzapfstellen A angeschaltet sind, wodurch die Steuerspannungen u eine. geringe Voreilung gegenüber den Sekundärspannungen U erhalten. 24 ist der Unterbrecher mit der Hauptstromwicklang 25 und der Einschaltwicklung 26, der Vormagnetisierungswicklung 27; 28 sind Schaltdrosseln, 29 ist die Belastung, 3o eine Glättungsdrossel im Hauptstromkreis und 31 eine Glättungsdrossel im Steuerstromkreis; 32 sind die Steuerventile. Der besseren Übersicht wegen sind die Bezugszeichen nur in einer Phase eingetragen.
  • Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Im Zeitpunkt t1 (s. Fig. q.) schneiden sich die Phasenspannungen Ih- und U2, d. h., die zugehörige verkettete Spannung durchläuft ihren Nullwert. Die Steuerspannung %l geht infolge der Zusatzspannung d Üi bereits zum Zeitpunkt to, der vor t, liegt, durch Null. Es beginnt daher zur Zeit to der Steuerstrom i, zu fließen. Die Impedanzen im Steuerstromkreis sowie die-Größe und Phasenlake der Steuerspannung zai sind nun so gewählt, daß der Ansprechstrom I" gerade im Zeitpunkt ti, da Ui = U2 ist, erreicht wird. Der Unterbrecher schließt unmittelbar danach; die Drossel 28 (s. Fig. 3) sei so vormagnetisiert, daß in dem Zeitintervall 1l -+- t2 eine kurze Einschaltstufe entsteht. Dies hat den Vorteil, daß auch bei leichten Prellungen der Unterbrecher praktisch keinen Strom öffnet. Durch entsprechende Einschaltvormagnetisierung kann eine Vergrößerung des Zeitintervalls 1l -+- t, und damit auf einfache Weise eine Spannungsregulierung bewirkt werden. Im Zeitpunkt t3 geht der Steuerstrom il durch Null, der Unterbrecher bleibt jedoch unter dem Einfluß der Hauptstromspule geschlossen. Der Hauptstrom Il erreicht seinen Nullwert zur Zeit t4; während der Ausschaltstufe im Zeitintervall t4-+- t5 öffnet sich dann der Unterbrecher. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Belastung des Steuerstromkreises unabhängig von der Größe der Belastung 29 des Hauptstromkreises. Der im Steuerkreis erzeugte Gleichstrom wird nutzbringend zur Vormagnetisierung der Unterbrecher mit Hilfe der Wicklungen 27 verwendet. Hierdurch kann die Windungszahl der Einschaltwicklungen 26 und damit ihre Induktivität verringert werden, was zur Folge hat, daß eine kleinere Steuerspannung u gewählt werden kann, wodurch wieder der Steuergleichrichter verbilligt wird. Anordnungen, wie sie Fig. 3 zeigt, können zweckmäßig für Gleichrichter verwendet werden, bei denen keine nennenswerten Gegenspannungen auftreten, wie dies z. B. bei ,galvanischen Bädern, Elektrolysen, elektrischen Öfen der Fall ist. .
  • In Fig. 5 ist eine Anordnung aufgezeichnet, wie sie speziell zu Ladezwecken oder zur Speisung von Gleichstrommotoren verwendet werden kann. Die mit Fig.3 übereinstimmenden Bauelemente weisen die gleichen Bezugszahlen auf. Hinzugekommen sind ein Schalter 40 mit einer Ausschaltfeder 41 und einer Einschaltwicklung 42, die parallel zu einem im Gleichstromkreis liegenden Shunt 43 liegt, ferner ein Gleichstrom-Hauptschalter 44, die zu ladende Batterie 45 und die veränderliche Belastung 46. Wird der Schalter 44 geschlossen und liegen die Verhältnisse so, daß zunächst nur ein geringer Belastungsstrom fließt, so erfolgt die Speisung ausschließlich durch den Steuergleichrichter. Erreicht die Amplitude des Steuerstromes, die infolge der Glättung des Steuerstromes praktisch gleich dem Steuergleichstrom ist, den Wert des Ar.)Qurechstromes der Unterbrecher, so beginnen diese sich zu schließen und zu öffnen; der Hauptgleichrichter gibt aber noch keinen Strom an die Belastung ab, da der Schalter 4o noch geöffnet ist. Erst wenn der vom Steuergleichrichter erzeugte Gleichstrom den Ansprecbstrom der Unterbrecher um beispielsweise 500/, überschreitet, schließt sich der Schalter 40 unter der Wirkung seiner Einschaltwicklung 42. Von diesem Zeitpunkt an arbeiten der Steuer- und der Hauptgleichrichter parallel auf die Gesamtbelastung 45, 46. Damit dies einwandfrei erfolgt, ist es zweckmäßig, den beiden Gleichrichtern etwas verschiedene Strom-Spannungs-Charakteristiken zu geben, wie dies in Fig. 6 angedeutet ist. Hierbei ist angenommen, daß durch in Fig. 5 nicht dargestellte Mittel der Hauptgleichrichter auf eine konstante Gleichspannung U, reguliert wird. Seine Kennlinie K ist daher eine zur Abszissenachse parallele Gerade. Der Steuergleichrichter (Modellgleichrichter) weist hingegen eine etwas fallende Kennlinie k auf. In Fig. 6 bedeutet ferner I" den Ansprechstrom der Unterbrecher, i, den Einscbalt- und i" den Abfallstrom des Schalters 40. Man erkennt, daß sowohl i, als auch i" über dem Ansprechstrom I" der Unterbrecher liegen. Schließt sich nun der Schalter 4o bei Erreichen des Einschaltstromes i" so übernimmt der Hauptgleichrichter einen Teil der Last, während der Steuergleichrichter so viel Last abgibt, bis seine Klemmenspannung mit der regulierten Spannung des Hauptgleichrichters zusammenfällt, was bei Erreichen des Punktes P in Fig. 6 der Fall ist. Der zugehörige Steuerstrom ist mit i bezeichnet.
  • Aus der Erläuterung der Fig. 5 und 6 geht hervor, daß mit einer derartigen Anordnung ein lückenloser Betrieb zwischen Null und Vollast, ja sogar bis zu Überlastung und'Kurzschluß möglich ist; es muß nur durch passende Wahl der Steuerspannung und der Impedanzen im Steuerstromkreis dafür gesorgt werden, daß der Hauptstrom nicht nennenswert vor dem Steuerstrom seinen Nulldurchgang erreicht. Der Unterschied zwischen den Strömen i" und i" wird zweckmäßig möglichst groß gemacht; ferner wird man darauf achten, daß das Stromintervall i.-i" nicht mit einem häufig vorkommenden Betriebszustand der Gleichrichteranlage zusammenfällt. Durch diese Maßnahmen kann erreicht werden, daß der Schalter 4o nur selten betätigt wird und daher nur geringer Abnutzung unterworfen ist.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltanordnung für einen elektromagnetischen Gleichrichter, bestehend aus einem elektromagnetischen Unterbrecher mit zwei Einschaltwicklungen und einem Steuergleichrichter, enthaltend ein echtes Ventil, wobei beide Gleichrichter von der gleichen Stromquelle gespeist werden und der Strom des Steuergleichrichters (Steuerstrom) durch eine Einschaltwicklung des elektromagnetischen Unterbrechers fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzen im Steuerstromkreis derart gewählt sind, daß der Unterbrecher frühestens 2 .10-4 Sekunden vor dem Zeitpunkt geschlossen wird, da der Strom im Hauptgleichrichter (Hauptstrom) in der Gleichstromrichtung fließen kann und der Steuerstrom spätestens 2 io-4 Sekunden nach dem Hauptstrom durch Null geht.
  2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch i,. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung gegenüber- der Hauptspannung so viel voreilt, daß der Unterbrecher beim Nulldurchgang der Hauptspannung geschlossen wird.
  3. 3. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Haupt- und Steuergleichrichter auf verschiedene Belastungen arbeiten.
  4. 4. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Haupt- und Steuergleichrichter auf die gleichen Belastungen arbeiten.
  5. 5. Schaltanordnung nach Anspruch 4, bei der der Steuerstrom spätestens mit dem Hauptstrom durch Null geht, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzen im Haupt- und Steuerstromkreis sowie die Haupt- und Steuerspannungen so aufeinander abgestimmt sind, daß der zeitliche Abstand der Nulldurchgänge von Haupt- und Steuerstrom mit abnehmender Belastung abnimmt.
  6. 6. Schaltanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzen im Haupt-und Steuerstromkreis sowie die Haupt- und Steuerspannungen so aufeinander abgestimmt sind, daß Haupt- und Steuerstrom über den ganzen Belastungsbereich praktisch gleichzeitig den Nullwert erreichen.
  7. 7. Schaltanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen im Hauptstromkreis liegenden Schalter, der selbsttätig erst dann schließt, wenn der Steuerstrom über dem Ansprechstrom des Unterbrechers liegt, und wieder öffnet, bevor der Belastungsstrom den Ansprechstrom des Unterbrechers erreicht. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 261 2o4.
DEK13742A 1952-02-23 1952-04-03 Schaltanordnung fuer einen elektromagnetischen Gleichrichter Expired DE945939C (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH261204A (de) * 1951-08-06 1949-04-30 Fkg Ag Elektrischer Umformer.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH261204A (de) * 1951-08-06 1949-04-30 Fkg Ag Elektrischer Umformer.

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