AT228342B

AT228342B - Anordnung zur Steuerung eines Gleichrichters in Doppeldreiphasen-Saugdrosselschaltung mittels sättigbarer Drosseln

Info

Publication number: AT228342B
Application number: AT479062A
Authority: AT
Original assignee: Licentia Gmbh
Priority date: 1961-06-23
Filing date: 1962-06-14
Publication date: 1963-07-10

Description

Anordnung zur Steuerung eines Gleichrichters in Doppeldreiphasen-Saugdrosselschaltung mittels sättigbarer Drosseln
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung eines Gleichrichters in
Doppeldreiphasen-Saugdrosselschaltung mittels sättigbarer Drosseln.

Bei den bekannten Anordnungen dieser Art werden Transformatoren in Doppelsternschaltung verwen- det, wobei in Reihe mit jeder Transformatorwicklung eine sättigbare Drossel vorgesehen ist. Fig. 1 zeigt eine solche bekannte Doppeldreiphasen-Saugdrosselschaltung. Der Transformator besitzt sechs Sekundär- wicklungen 1-6, von denen jeweils drei Wicklungen mit ihren Enden zu einem Sternpunkt verbunden sind. Natürlich können auch zwei selbständige Dreiphasentransformatoren verwendet werden. Die Primär- wicklung des Transformators ist in der Fig. 1 nicht dargestellt. Die beiden Sternpunkte sind über eine Saugdrossel 7 miteinander verbunden, deren Mittenanzapfung den negativen Pol 21 der Gleichrichteranordnung bildet. Die freien Enden der Transformatorwicklungen werden über sättigbare Drosseln 14-19 an
Ventile 8-13 angeschlossen.

Die andern Anschlüsse der beiden Ventilgruppen werden miteinander verbunden und bilden gemeinsam den positiven Pol 20 der Gleichrichteranordnung.

Der Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, dass insgesamt sechs sättigbare Drosseln zur Steuerung der Anlage erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den dadurch bedingten hohen Aufwand an Schaltmaterial und zu installierender Drosselleistung herabzusetzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung eine Anordnung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerung nur über drei sättigbare Drosseln erfolgt. Eine solche Anordnung kann nach der Erfindung in der Weise ausgeführt werden, dass die jeweils einander phasenm ässig entsprechenden beiden Wicklungen des Speisetransformators mit ihren ventilfreien Enden miteinander verbunden werden und diese Verbindungspunkte über je eine sättigbare Drossel an einen gemeinsamen Sternpunkt angeschlossen werden, während die Saugdrossel zwischen den andern beiden gemeinsamen Punkten beider Ventilgruppen liegt (Fig. 2).

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Es sind hiebei jeweils die beiden einander phasenmässig entsprechenden Wicklungen des Speisetransformators miteinander verbunden. Das heisst also, die Wicklung 1 ist mit der Wicklung 4, die Wicklung 2 ist mit der Wicklung 5 und die Wicklung 3 ist mit der Wicklung 6 verbunden. Diese drei Verbindungspunkte sind über sättigbare Drosseln 22,23 und 24 zu einem gemeinsamen Sternpunkt 21 zusammengeschlossen, der den negativen Pol der Anordnung bildet. Die freien Enden der Transformatorwicklungen 1-6 sind in bekannter Weise an die Ventile 8-13 angeschlossen. Zwischen den gemeinsamen Punkten beider Ventilgruppen ist die Saugdros-. sel 7 angeschlossen, deren Mittenanzapfung den positiven Pol 20 der Anordnung bildet.

Während bei der bekannten Schaltung die Arbeitswicklung jeder Drossel während jeder Periode von einem Stromblock, der sich über 1200 elektrisch erstreckt, durchflossen wird, werden die Arbeitswicklungen der sättigbaren Drosseln in Fig. 2 während einer Periode von zwei Stromblöcken, die sich über 1200 elektrisch erstrecken und die gegeneinander um 1800 elektrisch verschoben sind, durchflossen. Das bedeutet, dass bei gleicher Ausgangsleistung der Gleichrichterschaltungen in den Arbeitswicklungen der

sättigbaren Drossel nach Fig. 2 der für die Erwärmung und damit für die Baugrösse entscheidende effekti- ve Strom bei der Anordnung nach Fig. 2 um den Faktor V2grösser ist als bei der Anordnung nach Fig. 1.

Da jedoch anderseits nur die halbe Anzahl von Drosseln erforderlich ist, ist die gesamte zu installierende
Drosselleistung um den Faktor l :/2 kleiner als bei der Anordnung nach Fig. 1. Wenn z. B. in der An- ordnung nach Fig. 1 aus konstruktiven Gründen oder mit Rücksicht auf den Wirkungsgrad die Stromdichte niedriger gewählt wird als es mit Rücksicht auf die Erwärmung zulässig wäre, kann man bei einem Auf- bau der Schaltung nach Fig. 2 bei Beibehaltung gleicher Gesamtverluste mit der halben zu installierenden
Drosselleistung auskommen.

Die Anordnung nach der Erfindung lässt sich auch, ohne dass zusätzliche oder andere Drosseln erfor- derlich wären, in eine Dreiphasenbrückenschaltung nach Fig. 3 umschalten. Solche Umschaltmöglichkeiten sind betrieblich häufig erwünscht. In der Schaltung nach Fig. 3 erfolgt jedoch die Steuerung der sättigbaren Drosseln über eine Wechselgrosse, während in der Schaltung nach Fig. 2 die Steuerung nur durch einen in einer Richtung fliessenden Strom bzw. durch eine in einer Richtung wirkende Spannung erfolgt.

Bei der Anordnung nach der Erfindung, wie sie Fig. 2 zeigt, kann die Saugdrossel nicht mehr ohne weiteres innerhalb des Transformators angeordnet werden. Dies ist nicht immer ein Nachteil, jedoch hat die gemeinsame Unterbringung der Saugdrossel und des Transformators im gleichen Kühlkessel kühltechnisch gewisse Vorteile. Soll in Fig. 2 die Saugdrossel im Kühlkessel des Transformators untergebracht werden, dann sind hiezu zusätzlich Schienenführungen erforderlich.

Will man die Saugdrossel im Transformatorkessel mit unterbringen, ohne zusätzlich Schienenführungen aufwenden zu müssen, so kann die Anordnung nach Fig. 2 zu einer Anordnung abgewandelt werden, wie sie Fig. 4 zeigt. In Fig. 4 werden ebenfalls nur drei sättigbare Drosseln 22,23 und 24 verwendet. Jede dieser Drosseln trägt auf ihrem Kern jedoch zwei Arbeitswicklungen 22a-24a und 22b-24b. Die den Ventilen abgewendeten Enden der Transformatorwicklungen beider Gruppen werden über je eine Arbeitswicklung einer sättigbaren Drossel zu je einem Sternpunkt zusammengeschlossen. Die beiden Sternpunkte sind über die Saugdrossel 7 miteinander verbunden. Die beiden Arbeitswicklungen zweier phasenmä- ssig einander entsprechender Wicklungen beider Wicklungsgruppen sitzen auf einem gemeinsamen Drosselkern. In der Anordnung-nach Fig. 4 ist zwar die zu installierende Leistung die gleiche.

Da diese Leistung aber in drei Einheiten statt in sechs Einheiten untergebracht ist, sind die aufzuwendenden Kosten geringer als bei der bekannten Anordnung nach Fig. 1. Die Arbeitswicklungen sind auf den Kern der sättigbaren Drosseln 22-24 in Fig. 4 so angeordnet, dass die Steuerung der Drosseln durch eine Wechselgrö- sse zu erfolgen hat. Man kann durch entsprechende Polung der Anordnung auch erreichen, dass die Steuerung durch einen nur in einer Richtung fliessenden Strom bzw. nur in einer Richtung wirkende Spannung erfolgt. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 5.

Weitere Varianten der Anordnung nach der Erfindung sind in den Fig. 6-8 dargestellt. Die Anordnung nach Fig. 6 entspricht der Anordnung nach Fig. 4 : es ist lediglich die Reihenfolge der sättigbaren Drosseln und der Transformatorwicklungen vertauscht worden. In Fig. 6 liegen die Arbeitswicklungen der sättigbaren Drosseln also zwischen den Ventilen und den Transformatorwicklungen.

Die Anordnung nach Fig. 7 entspricht der Anordnung nach Fig. 5. Sie unterscheidet sich von der Anordnung nach Fig. 5 in der gleichen Weise, in der sich die Anordnung nach Fig. 6 von der Anordnung nach Fig. 4 unterscheidet.

In Fig. 8 sind, wie bei der bekannten Schaltung nach Fig. 1, die beiden Wicklungsgruppen des Transformators zu je einem Sternpunkt zusammengeschaltet und die beiden Sternpunkte sind über eine Saugdrossel 7 miteinander verbunden. Die freien Enden der Transformatorwicklungen sind an die Ventile 8-13 angeschlossen. Gemäss der Erfindung sind nun die andern Anschlüsse der Ventile zweier einander phasenmässig entsprechender Transformatorwicklungen miteinander verbunden und über sättigbare Drossein 22-24 zum gemeinsamen Pluspol 20 der Anordnung zusammengeschlossen.

Fig. 9 stellt eine Variante der Anordnung nach Fig. 8 dar. Sie unterscheidet sich von dieser lediglich durch Vertauschung der Reihenfolge der Ventile und Transformatorwicklungen bei einer der beiden Gruppen.

Zur Erläuterung der Anwendungsmöglichkeit der vorstehenden Erkenntnisse auf Schaltungen ohne Saugdrossel dienen die Fig. 10-13.

In Fig. 10 ist die bekannte Sechsphasensternschaltung eines Gleichrichters dargestellt. Sie enthält drei Transformatorwicklungen, von denen jede aus zwei Teilwicklungen zusammengesetzt ist ; u. zw. 1 und 4,2 und 5,3 und 6. Hiezu können entweder zwei getrennte Dreiphasentransformatoren verwendet werden oder es können auf den Schenkeln eines Dreiphasentransformators je zwei Teilwicklungen aufge-

bracht sein, oder es kann die auf jeden Schenkel durchlaufend gewickelte Wicklung mit einer Mittenanzapfung a, b, c versehen sein. Die Primärwicklungen des oder der Transformatoren sind nicht dargestellt. Die Mittenanzapfungen a, b, c bzw. die Verbindungspunkte der Teilwicklungen werden miteinander verbunden und bilden den einen Pol 21 der Gleichrichterschaltung.

Die sechs freien Enden der Transformatorwicklung werden über sättigbare Drosseln 14... 19 und Ventile 8... 13 zu dem andern Pol 20 der Gleichrichteranordnung zusammengeschaltet. Betriebsmässig unterscheidet sich die Sechsphasenstemschaltung von der Doppeldreiphasen-Saugdrosselschaltung in folgender Weise : In der ersteren ist, abgesehen von den Kommutierungszeiten, jeweils nur ein Ventil stromführend. Die Dauer dieser Stromführung beträgt 1/6 der Periodendauer des speisenden Wechselstromnetzes. Bei der Doppeldreiphasen-Saugdrosselschaltung sind jeweils zwei Ventile stromführend. Die Stromführungsdauer jedes Ventils beträgt 1/3 der Periode des speisenden Wechselstromnetzes.

Wird der Gleichrichterschaltung in beiden Fällen ein gleich grosser Strom entnommen, so haben die über die Ventile fliessenden Stromblöcke bei der Sechs- phasengleichrichter-Sternschaltung die doppelte Höhe wie der der Dreiphasen-Saugdrosselschaltung.

Auch hier kann die Steuerung mit nur drei sättigbaren Drosselspulen erfolgen.

Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Die Transformatorwicklungen bestehen aus den Teilwicklungen 1 und 4,2 und 5,3 und 6. Die freien Enden der Transformatorwicklungen sind über Ventile 8... 13 zu dem einen Pol 20 der Gleichrichteranordnung zusammengeschlossen. An der Mittenanzapfung a, b, c jeder Transformatorwicklung ist je eine sättigbare Drossel 22,23, 24 angeschlossen. Die freien Enden der drei sättigbaren Drosseln sind miteinander verbunden und bilden den andern Pol 21 der Gleichrichterschaltung.

Während in der bekannten Schaltung nach Fig. 10 die Arbeitswicklungen jeder Drossel während jeder Periode von einem Stromblock, der sich über 600 elektrisch erstreckt, durchflossen-werden, werden die Arbeitswicklungen der sättigbaren Drosseln in Fig. 11 während einer Periode von zwei Stromblöcken, die sich über je 600 elektrisch erstrecken und die gegeneinander um 1800 elektrisch verschoben sind, durchflossen. Das bedeutet, dass bei gleicher Ausgangsleistung der Gleichrichterschaltungen in den Arbeitwicklungen der sättigbaren Drosseln nach Fig. 11 der für die Erwärmung und damit für die Baugrösse ent-
EMI3.1
Anordnung nach Fig. 10. Da anderseits jedoch nur die halbe Anzahl von Drosseln erforderlich ist, ist die gesamte zu installierende Drosselleistung um den Faktor kleiner als bei der Anordnung nach Fig.

10.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 12. In Fig. 12 sind die Mittenanzapfungen a, b, c der aus je zwei Teilwicklungen bestehenden Transformatorwicklungen 1 und 4,2 und 5,3 und 6 wie bei der bekannten Schaltung nach Fig. 10 miteinander verbunden und bilden den einen Pol 21 der Gleichrichterschaltung. Die freien Enden der Transformatorwicklungen sind an die Ventile 8... 13 angeschlossen.

Gemäss der Erfindung sind nun die andern Anschlüsse der Ventile der zu einer Transformatorwicklung gehörenden beiden Teilwicklungen miteinander verbunden und über sättigbare Drosseln 22... 24 zum an- dern Pol 20 der Gleichrichterschaltung zusammengeschlossen.

Fig. 13 stellt eine Variante der Anordnung nach Fig. 12 dar. Sie unterscheidet sich von der Anordnung nach Fig. 12 dadurch, dass für eine der beiden Gruppen, bestehend aus je drei Teilwicklungen und drei Ventilen, die Reihenfolge in der Schaltung von Ventilen und Teilwicklungen vertauscht ist.

Grundsätzlich kann man die Schaltung nach Fig. 11 in der Weise abändern, dass die Mittenanzapfungen a, b, c direkt zu dem einen Pol der Gleichrichterschaltung zusammengeschlossen werden und an Stelle der sättigbaren Drosseln 22,23, 24 solche verwendet werden, die zwei Arbeitswicklungen besitzen. Diese Drosseln werden dann so in die Schaltung eingefügt, dass jede der beiden Arbeitswicklungen einer Drossel mit einer der beiden Teilwicklungen einer Transformatorwicklung in Reihe geschaltet ist.

Gleichgültig ist es dabei, ob diese Reihenschaltung an der Stelle zwischen den Teilwicklungen und dem Sternpunkt oder an der Stelle zwischen den Teilwicklungen und den Ventilen erfolgt.

Bei den Schaltungen nach der Erfindung kann selbstverständlich wie bei den bekannten Schaltungen die Steuerung der sättigbaren Drosseln statt über eine isolierte Steuerwicklung auch unter Zuhilfenahme von Isoliertransformatoren über die Arbeitswicklungen selbst erfolgen.

Ebenso kann bei den Schaltungen nach der Erfindung wie bei den bekannten Schaltungen eine Umpolung sämtlicher Ventile vorgenommen werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Anordnung zur Steuerung eines Gleichrichters in Doppeldreiphasen-Saugdrosselschaltung, mittels <Desc/Clms Page number 4> steuerbarer sättigbarer Drosseln, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung drei sättigbare Drosseln vorgesehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdiejeweils. einanderphasenmässigent- EMI4.1 en Enden miteinander verbunden sind und diese Verbindungspunkte über je eine sättigbare Drossel (22-24) an einen gemeinsamen Sternpunkt (21) angeschlossen sind, während die Saugdrossel (7) zwischen den ge- meinsamen Punkten beider Ventilgruppen (8-10 und 11-13) liegt (Fig. 2).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zu einer Gruppe gehören- den drei Wicklungen (1-3 und 4-6) des Speisetransformators über Arbeitswicklungen (22a, 23a und 24a bzw. 22b, 23b und 24b) sättigbarer Drosseln zu je einem Sternpunkt zusammengeschlossen sind, wobei jeweils die beiden Arbeitswicklungen einander phasenmässig entsprechender Wicklungen des Speisetrans- formators auf einen gemeinsamen Drosselkern (22, 23, 24) aufgebracht sind und die beiden gebildeten Sternpunkte über diesaugdrossel (7) miteinander verbunden sind (Fig. 4).

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswicklungen auf den sättig- baren Drosseln (22-24) so angeordnet sind, dass die Steuerung dieser sättigbaren Drosseln durch einen Wechselstrom oder eine Wechselspannung erfolgt (Fig. 4).

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswicklungen auf den sättigbaren Drosseln (22-24) so angeordnet sind, dass die Steuerung dieser sättigbaren Drosseln durch nur in einer Richtung wirkende Ströme oder Spannungen erfolgt (Fig. 5).

6. Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sättigbaren Drosseln mit ihren Arbeitswicklungen zwischen den Ventilen und den Transformatorwicklungen angeordnet sind (Fig. 6).

- 7. Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sättigbaren Drosseln mit ihren Arbeitswicklungen zwischen den Ventilen und den Transformatorwicklungen angeordnet sind (Fig. 7).

8. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Sternpunkte beider Transformatoren über eine Saugdrosselschaltung (7) miteinander verbunden sind und an jeder Transformatorwicklung ein Ventil (8-13) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventile jeweils einander entsprechender Phasen miteinander einpolig verbunden sind und über eine sättigbare Drossel (22-24) an den gemeinsamen Pluspol (20) der Anordnung geführt sind (Fig. 8).

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die eine Gruppe die Reihenfolge in der Schaltung der Ventile (11-13) und der Transformatorwicklungen (4-6) vertauscht ist (Fig. 9).

10. Anordnung zur Steuerung einer Sechsphasengleichrichter-Sternschaltung mittels steuerbarer sättigbarer Drosseln, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung gemäss Anspruch 1 über nur drei sättigbare Drosseln erfolgt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an die Mittenpunkte (a, b, c) der aus je zwei Teilwicklungen (1 und 4, 2 und 5,3 und 6) bestehenden Transformatorwicklungen je eine sättigbare Drossel (22... 24) angeschlossen ist und die freien Enden dieser Drosseln miteinander verbunden sind und den einen Pol (21) der Gleichrichteranordnung bilden, während die freien Enden der Transformatorwicklungen in bekannter Weise über Ventile (8... 13) zu dem ändern Pol (20) der Gleichrichteranordnung zusammengeschaltet sind (Fig. 11).

12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventile jeweils einander entsprechender Transformatorwicklungen einpolig miteinander verbunden sind und über je eine sättigbare Drossel (22-24) zu dem einen Pol (20) der Gleichrichterschaltung zusammengeschlossen sind, während die Mittenanzapfungen der aus je zwei Teilwicklungen (1 und 4,2 und 5,3 und 6) bestehenden Transformatorwicklungen in bekannter Weise zu dem andern Pol (21) der Gleichrichteranrodnung zusammengeschlossen sind (Fig. 12).

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für eine der beiden aus je drei Ven, tilen-und drei Transformatorteilwicklungen bestehenden Gruppen die Reihenfolge der Schaltung der Ventile (11,12, 13) und der Transformatorteilwicklung (4,5, 6) vertauscht ist (Fig. 13).

- 14. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass drei sättigbare Drosseln mit je zwei <Desc/Clms Page number 5> Arbeitswicklungen vorgesehen sind und dass diese Drosseln so in die Gleichrichterschaltung eingefügt sind, dass die beiden Arbeitswicklungen jeder Drossel mit je einer der beiden Teilwicklungen einer der Transformatorwicklungen in Reihe liegen.