<B>Zusatzpatent</B> zum Hauptpatent Nr. 225052. Anordnung zum Betrieb von Stromrichtern, bei denen eine Stromkreisunterbrechung auf mechanischem Wege erfolgt. Gegenstand des Hauptpatentes ist eine Anordnung zum Betrieb von Stromrichtern, bei denen eine Stromkreisunterbrechung auf mechanischem Wege erfolgt, und zwar ist der Stromrichter schaltungsmässig in n pha senverschobene Teilstromrichter mit je min destens zwei in zyklischer Reihenfolge arbei tenden Phasen unterteilt, von denen jeweils höchstens eine Phase Strom führt, und es sind zwischen die Teilstromrichter Drossel spulen bezw. Transformatoren geschaltet,
die magnetisch derart beschaffen sind und an deren Klemmen eine Spannung mit derartiger Beschaffenheit hinsichtlich Frequenz und Kurvenform liegt, dass in gewissen Zeitteil chen der Strom auf n Strombahnen verteilt wird und dass in andern Zeitteilchen der Strom von weniger als n Strombahnen über nommen wird.
Wie weiter schon vorgeschlagen wurde, kann man die Drosselspule bezw. den Trans- formator derartig baulich gestalten und/oder zusätzlich belasten, dass der dem Laststrom jedes Teilstromrichters überlagerte Wechsel strom wenigstens über einen Teil des Last bereiches sich selbsttätig mit dem Laststrom ändert. Bei der praktischen Durchführung kann man vorteilhaft die Drosselspule bezw. den Transformator aus bewickelten und un- bewickelten Schenkeln aufbauen und derart bemessen, dass ihre Induktivität mit zuneh mendem Laststrom verringert wird.
Die Erfindung bezieht sich auf eine wei tere Ausgestaltung dieser Lehren. Erfin- dungsgemäss gelingt dies dadurch, dass für je zwei Teilstromrichter zwei magnetische Pfade vorgesehen sind, dass die beiden den beiden Teilstromrichtern zugeordneten Teil wicklungen der Drosselspule bezw. des Trans formators beiden magnetischen Pfaden zu geordnet sind und dass für jeden magne tischen Pfad eine weitere vom Gesamtgleich- Strom durchflossene Wicklung derart vor gesehen ist,
dass in den Zeitpunkten der Off- nun- bezw. Schliessung der Kontakte ab wechselnd in jedem magnetischen Pfad die beiden Magnetisierungen einander das G-leieb- gewieht halten.
Fig. 1 der Zeichnung bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem die beiden magnetischen Pfade baulich zu einem drei- schenkligen Eisenkern mit den Schenkeln 1., 2, 3 zusammengefasst sind. Auf dem mitt leren Schenkel 2 liegt die eigentliche Wick lung mit den Spulenhälften 4 und 5, die schaltungsmässig dem Saugtransformator ent spricht und in eine der üblichen, nicht näher beschriebenen Gleichrichterschaltungen 8 ein gefügt ist.
Auf den Aussenschenkeln 1 und 3 sind die vom Gesamtgleichstrom durchflossenen Spulen 6 und 7 aufgebracht. Diese erzeugen je einen Fluss, derart, dass abwechselnd die Flüsse der Schenkel 1 und 3 dem Wechsel fluss des Mittelschenkels 2 das Gleichgewicht halten. So wirken z. B. in einem bestimmten Zeitpunkt die Flüsse qhl und (A, einander entgegen, während die Flüsse (P. und (I)., gleichgerichtet sind. Für den Eisenkern kann man normales Transformatorenblech verwenden.
Dann erhält man, wie Versuche gezeigt haben, Stromkurven weitgehend sinusförmiger Kurvenform gemäss den Kur ven i und i' in Fig. 2 des Hauptpatentes. In vielen Fällen, insbesondere bei Hochstrom- stromrichtern, ist es vorteilhafter, für den Eisenkern ein Eisenblech mit scharfem Sätti gungsknie zu verwenden, dessen idealisierte Magnetisierungskurve in Fig.2 wiedergege ben ist.
Dabei kommt es darauf an, dass die Asymptote an die 111agnetisierungskurve oberhalb des Sättigungsknies möglichst die Neigung Null gegen die Achse des magne tischen Feldes hat und dass die Asymptote und die Tangente im ungesättigten Gebiet der Magnetisierungskurve. einen Winkel von angenähert 90 bilden. Es sei nun zunächst angenommen, die Kerne 1 und 3 seien gesät tigt. Die Gleichstromamperewindungen der Spulen 1 und 3 sollen dabei so- gross sein, dass der Sä,ttigungspunla nennenswert über schritten uiid der Punkt a erreicht ist.
In FigA ist die Kurve der Gesamtspannung an den Spulen des Schenkels \? gezeigt, die aus den einzelnen Anodenspannungen 21 bis ?6 der Fiä. 3 gewonnen wird.
Die positiven Spannungsimpulse können für den Betraehtungsfall keine weitere Stei gerung der Induktion B bewirken, da das Eisen gesittigt ist., das heisst die Ampere- windun-en der Spulen 4, 5 können keine Wirkung auf den Schenkel 3 ausüben. In Schenkel 1 dagegen wirken die Amperewin- dungen von 4 und 5 denen der Spule 6 ent gegen. Infolgedessen nimmt die Stromkurve in 4, 5 eine Form an, wie in dem untern Teil der Fig.2 in Abhängigkeit der Zeit t ge zeigt.
Der Strom J", steigt zunächst rasch auf den Wert b", bis durch die Wechselstrom Amperewindungen der Kern 1 in Punkt b der Fig. ? entsättigt wird. Nunmehr wird plötzlich die Induktivität des Kreises 1, 2 tvirhsam, das heisst der Strom steigt nun mehr nur sehr langsam bis zum Punkt c" an. In Kurv enteil b" c" heben sich also die Wechselstrom- und C'Tl(-,icbstrom- Amperewin- dungen annähernd auf.
Je besser das Eisen ist, das heisst ,je mehr l) an die B- Achse heranrilekt, um so mehr werden die beiden Amperewindungen gleich gross sein. ZVech- selt L' die Richtung, so vertauschen die Schenkel 1 und 3 ihre Rolle. Der Magneti- sierinigsstrom .I", des Mittelschenkels nimmt deshalb die im untern Teil von Fig. 2 dar gestellte Form an.
Für die weiteren Betrach tungen sollen die Flanken a" b" nicht so steil gezeichnet werden, da sich alsdann die ein zelnen Vorgänge leichter verfolgen lassen.
In Fig. 5 stellen Ai, <I>A,</I> die Stromkurven in der Wicklung 4 bezw. 5 dar, die dem 3lagnetisierungsstroin entsprechen und um den Betrag
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bezw. gegen die Nullinie verschoben sind.
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In den Punkten g, i bezw. h., 7c werden die Ströme in den Spulen 4 und 5 abwechselnd Null.
Bei sehr genauem Abgleich der beiden Amperewin- dungen nähert sich sogar die Strecke la.' 1a" dem Nullwert, so dass man fast 60 zur Öff nung und Schliessung der Kontakte zur Ver fügung hat. Zur Erfüllung der gestellten Be dingungen müssen die Spulen 4, 5, 6, 7, wenn man von der Streuung absieht, gleiche Win- düngszahl haben.
Den Flussverlauf in den einzelnen Schen keln zeigt Fig. 6. Man erkennt, dass e, und I3 nach Erreichen des Sättigungsknies sich nicht mehr ändern. Im Gegensatz zu bekann ten Einrichtungen, bei denen sogenannte Schaltdrosseln, also reine Drosselspulen, mit dem Betriebsstrom sättigen, kommt es im vorliegenden Fall auf das Gleichgewicht der Amperewindungen an. Der Fluss im Mittel schenkel 02, welcher äusserstenfalls 5), bezw. 0 3 erreicht, wird durch die Differenz von rh, und 03 gebildet.
Der Kernquerschnitt des Mittelschenkels braucht deshalb nicht grösser zu sein als der der Aussenschenkel 1 und d.
Von wesentlicher Bedeutung ist dabei, dass die Grösse des Magnetisierungsstromes Jm zur wechselweisen Verdrängung des Gleich stromes J, auf den Nullwert bei der be schriebenen Drosselspule bezw. Transforma tor sich stets selbsttätig auf die richtige Höhe einstellt, so dass die Bedingung 1/2 < T@. = Jmmag für alle Belastungen (siehe Kurve a, Fig. 7) erfüllt ist.
Die Kurve b zeigt die entsprechende Kurve für normales Transformatorenblech. Durch Parallelschalten von Kondensatoren zur Drosselspule bezw. Transformator kann die Kurve b mit a teilweise zur Deckung gebracht werden, so dass diese Bedingung auch mit normalem Transformatorblech für einen gewissen Belastungsbereich erfüllt wer den kann. Es muss noch hervorgehoben wer den, dass in Fig. 5 die Strecke<I>h'</I> h" bei sehr gutem Eisen sich genau der Nullinie an schmiegt.
Ein Unterschreiten der Nullinie bezw. ein Umdrehen der Stromrichtung ist nicht möglich, da die Spannungskurve U4, 5 eine Umkehr der Stromrichtung nicht zulässt (Punkte c und e"). Selbst wenn die Span- nung U", so gross ist, dass eine Umkehr der Induktion B bewirkt wird, so kann der Strom A4 auch nicht die Nullinie unterschrei ten, wenn B in der negativen Richtung unter dem Sättigungswert bleibt.
Da die Kontaktöffnung und -schliessung bei etwa 10 Kontaktunterbrechung in dem 60 langen Teil<I>h'</I> h" erfolgt, wird die Span nungskurve U", in ihrer Form, wie ge strichelt angedeutet, verändert. An der voran gegangenen Betrachtung ändert sich hierdurch nicht viel, da man ja die Kontaktunterbre chung kurz hinter den Punkt b" legen kann.