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Einrichtung mit einem elektromagnetischen Gerät für extrem hohe Erregerströme Zur Erzeugung von extrem hohen Gleichströmen, wie man sie beispielsweise bei der Elektrolyse benötigt, sind bereits Trockengleichrichter verwendest worden, die über Hochstromtransformatoren gespeist werden. Wenn eine Steuerung des Stromes erforderlich ist, können zwischen Transformator und Gleichrichter Transduktoren einbebaut werden.
Als vorteilhaft hat sich die Drehstromdoppelsternschaltung mit Saugdrossel erwiesen, wobei meist sämtliche Bauelemente in einem gemeinsamen Öl- kessel untergebracht sind.
Es hat sich gezeigt, dass derartige Gleichrichtergeräte einen verhältnismässig schlechten Wirkungsgrad aufweisen. Man hat versucht, diesen durch Verwendung von Ventilen mit kleiner Schwellspannung (Germanium- oder Siliziumtrockengleichrichter) zu verbessern, doch konnten überraschenderweise damit die bei Trockengleichrichtern gewohnten Wirkungsgrade nicht anreicht werden.
Nähere Untersuchungen haben ergeben, dass dies vor allem auf zwei Einflüsse zurückzuführen ist, die bei Hochstromgeräten eine ausschlaggebende Rolle spielen. Zunächst bedingen die hohen Stromstärken in der Grössenordnung von mehreren kA und mehr, dass die Wechselstromverbindungsleitungen einen wesentlichen Anteil der gesamten Kupferverluste, ausmachen, und ferner erzeugen die nicht von Magnetkernen abgeschirmten Verbindungsleitungen durch elektromagnetische Induktion in den Kesselwänden beträchtliche Zusatzverluste.
Es leuchtet ein, dass die eben geschilderten Einflüsse nicht nur bei Gleichrichtergeräten, sondern auch bei Einrichtungen zur Lieferung extrem hoher Wechselströme störend auftreten müssen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Hochstromgeräte zu beseitigen. Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung mit einem elektromagnetischen Gerät für extrem hohe Erregerströme, mit einem Hochstromtransformator, der einen transduktorgesteuerten Gleichrichter speist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkerne des Gerätes in Hülsenform und die hochstromführenden Wicklungen als gerade Stromleiter ausgebildet und die Apparate gegenseitig so angeordnet sind, damit die Stromleiter soweit wie möglich von Magnetkernen umschlossen sind.
Wesentlich ist also hierbei, dass die Einrichtung nach der Erfindung so aufgebaut ist, um wenige und kurze nichtaktive, das heisst nicht von Kernen umschlossene Leitungen aufzuweisen, so dass sowohl der Kupferaufwand als auch die Kupfer- und Wir- belstromverlusite entscheidend verringert werden.
Es wird im allgemeinen vorteilhaft sein, die Hochstromwicklung jedes Kernes aus einer einzigen Rohrleitung aufzubauen, die eine solche Wandstärke hat, dass die Stromverdrängung noch nicht zu gross wird. Sollen etwas höhere Spannungen erzeugt werden, so ist es in bei Schaltdrosseln bekannter Weise möglich, die Hochstromwicklung aus mehreren konzentrischen Rohren aufzubauen. Die Erfindung ist insbesondere beim Aufbau von DTehstromdoppelsternschaltungen mit Saugdrosseln anwendbar, wobei auch die Saugdrossel mit einem hülsenförmigen Kern und zwei als konzentrische Rohre ausgebildeten Wicklungen ausgebildet sein kann.
In der Zeichnung sind der Erfindung in Drehs.tromdoppelsternschaltung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt das -elektrische Schalt- bild. Es ist ein Transformator 1 mit Primärwicklungen 2 vorgesehen, der über Sekundärwicklungen 3 bzw. 4 je eine Einzellsternschaltung speist. In den einzelnen Phasenleitungen sind in Reihe Transduktordrosseln 5
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und Gleichrichter 6 angeordnet. Zwischen die beiden Einzelsternschaltungen ist eine Saugdrossel 7 geschaltet. Dia Ausgangsklemmen, die den Gleichstrom führen, sind mit 8 und 9 bezeichnet.
Die Steuerwicklung für die Transduktoren 5 ist hier wie in den übrigen Figuren nicht dargestellt.
Fig.2 zeigt eine teilgeschnittene Ansicht einer Einrichtung nach Fig. 1. Der Schnitt verläuft dabei längs der Ebene II-II in Fig. 3, die den Grundriss des Gerätes darstellt. Der Transformator besteht aus drei Einzeltransformatoren 10, 11 und 12, die auf hülsenförmigen Kernen 13 die Primärwicklungen 2 tragen. Diese können Toroidwicklungen oder Bügel sein. Die Sekundärwicklungen 3 und 4 sind als je eine Rohrleitung ausgebildet. Die Rohrleitung 3 bildet in ihrer Verlängerung zugleich auch die Arbeitswicklung des Transduktors 5 mit dem Hülsenkern 14 und stellt die Verbindung mit dem Gleichrichter 6 her. Transformator, Transduktor und Gleichrichter sind in Stromflussrichtung räumlich unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnet, so dass Verbindungsleitungen vermieden sind.
Die Sekundärwicklungen 3 jedes Transformators sind mittels einer Stromschiene 15 gemeinsam an das eine Ende der Saugdrossel geführt, die in Fig. 4 schematisch dargestellt ist.
Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Ebene IV-IV der Fig.3. Man erkennt im oberen Teil die von der Stromschiene 15 kommende Schiene 16, die an die eine Wicklung 17 der Saugdrossel geführt ist. Die zweite Wicklung 18 ist an eine Schiene 19 angeschlossen, die mit der Stromschiene 20 verbunden ist. Die Stromschiene 20 verbindet die unteren Enden der Sekundärwicklungen 4 der einzelnen Transformatoren, wie in Fig. 2 ersichtlich. Die noch freien Enden der Wicklungen 17 und 18 der Saugdrossel 7 (Mittelpunkt) sind an eine Rohrleitung 21 geführt, die den Minuspol 8 des Gleichrichtersatzes darstellt. Die Saugdrossel ist analog wie die Transformatoren und die Transduktoren mit einem hülsenförmigen Kern 22 ausgebildet.
Fig. 5 zeigt eine teilgeschnittene Ansicht des Gleichrichtersatzes, wobei der Schnitt längs der Ebene V-V in Fig. 3 geführt ist. Die oberen Enden der Sekundärwicklungen 4 sind mittels Schienen 23 an dis Wicklungen 24 der übrigen drei Transduktoren 5 geführt, die wieder hülsenförmige Kerne 25 aufweisen. Die Wicklungen 24 sind am anderen Ende mit je einem Gleichrichter 6 verbunden. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, hat jeder Transduktorkern 25 eine Länge, die etwa der Summe der Längen von Transformatorkern 13 und Transduktorkern 14 entspricht. Dadurch, wird der zur Verfügung stehende Raum gut ausgenutzt und es ist möglich, den Kern 25 mit wesentlich geringerem Aussendurchmesser als den Kern 14 herzustellen.
Sämtliche Gleichrichter 6 sind an ihren unteren Enden mit der positiven Stromschiene 26 verbunden, die zur positiven Klemme 9 des Gleichrichtergerätes geführt ist. Die Gesamtanordnung kann in einem Ölkessel untergebracht sein, wobei sich zugleich der Vorteil ergibt, dass die Gleich- richter am Boden des Kessels intensiv gekühlt werden. Die Rohrleitungen gestatten durch ihre senkrechte Anordnung eine kräftige thermische Ölströ- mung, die zur guten Kühlung der Wicklungen beiträgt.
Es ist bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden, die Widerstandsnahtschweissung von Rohren mit Gleichstrom vorzunehmen und zur Erzeugung des Gleichstromes mit dem Rolltransformator einen Gleichrichtersatz zusammenzubauen. In Weiterentwicklung des Begriffes Rolltransformator sei diese Anordnung als Rollgleichrichter bezeichnet.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft zum Aufbau derartiger Rollgleichrichter mit Transduktor- steu.erung geeignet. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigen die Fig. 6 und 7 im Schnitt bzw. im Grundriss. Es handelt sich wieder um eine Drehstromdoppel- sternschaltung mit Saugdrossel, wobei die Bezugszeichen aus den Fig. 2 bis 5 übernommen worden sind.
Der Rollgleichrichter unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 im wesentlichen durch die räumliche Anordnung der einzelnen Elemente, indem die Kerne und die Gleichrichter etwa an den Ecken eines gle:ichseitigen Sechseckes angeordnet sind. Die Saugdrossel ist in den Mittelpunkt des Sechseckes gelegt. Dadurch kann die gesamte Anordnung in einen zylinderförmigen Ölkessel eingesetzt werden, wie er bei Rolltransformatoren üblich ist. Die Rollelektroden werden in bekannter Weise an die im, unteren Teil der Fig. 6 erkennbaren Gleichstromleitungen 26 und' 21 angeschlossen.
Da bei einem Rollgleichrichter nach Fig. 6 die Leitungen etwa waagrecht liegen, kann es unter Umständen vorteilhaft oder notwendig sein, den Ölumlauf im Kessel künstlich zu erzwingen. Die hierzu nötigen Mittel können als bekannt vorausgesetzt werden.
Der in den Ausführungsbeispielen erläuterte Aufbau kann in analoger bzw. abgewandelter Weise auf andere ein- oder mehrphasige Schaltungen übertragen werden. Die erfindungsgemässe Ausbildung der Saugdrossel, wobei durch den Kern zwei konzentrische Rohrleitungen mit entgegengesetzter Stromflussrich- tung geführt sind, kann auch bei höheren Spannungen noch wirtschaftlich sein, wenn man für den Transformator bereits den üblichen Aufbau wählt.
Anderseits bietet die Erfindung bei Transformatoren höherer Frequenz, wie sie bei der Anwendung von Transistoren in der Starkstromtechnik benötigt werden, wesentliche Vorteile, und zwar auch dann, wenn höhere Spannungen auftreten. Wie bereits :erwähnt, kann man in diesem Fall die Wicklung aus mehreren konzentrischen Rohren aufbauen.