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Anordnung zur Speisung verschiedener Gleichstromverbraucher mit fallender
Stromspannungskennlinie Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Speisung
mehrerer Gleichstromverbraucher mit fallender Stromspannungscharakteristik, wie
Sammlerbatterien, Lichtbogenschweißeinrichtungen,- Bogenlampen o. dgl., unabhängig
voneinander über ein und denselben Gleichrichter.
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Sollen mehrere Gleichstromverbraucher mit fallender Charakteristik,
z. B. Sammler-Batterien, aus einem Wechselstromnetz unab-._ hängig voneinander über
Gleichrichter. gespeist werden, so ist es bisher üblich gewesen, eine der Zahl der
Batterien entspreghende Anzahl von Gleichrichtern vorzusehen, von denen jeder eine
Batterie versorgt und dementsprechend bei Bedarf zu- bzw. abgeschaltet wird. Es
sind hierbei also, wenn es sich um die Ladung von z. B. 12 Batterien aus einer einphasigen
Wechselspannungsquelle handelt, 12, Gleichrichter mit zusammen mindestens 24 Anoden
erforderlich. Eine derartige Anlage ist auch dann noch in vielen Fällen unwirtschaftlich,
wenn, wie ebenfalls bekannt; die verschiedenen Gleichrichter in ein gemeinsames
Gefäß eingeschlossen sind.
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Es sind auch bereits Gleichrichteranordriiingen bekanntgeworden, bei
denen die Speisung mehrerer Verbraucher derart vorgenommen wird, daß der Gleichrichtertransformator
sekundärseitig mit mehreren getrennten Nullpunkten ausgebildet und der einzelne
Verbraucher jeweils an einen dieser Nullpunkte angeschlossen wird. Um die einzelnen
Verbraucherspannungen voneinander
unabhängig zu machen, sind Drosselspulen
in die einzelnen Stromkreise eingeschaltet. Diese bekannte Anordnung dient aber
zur Speisung von Verbrauchern, die eine Regelung der zugeführten Leistung erfordern;
zu welchem Zweck Steuereinrichtungen in den einzelnen Entladungsstrecken vorgesehen
sind: Das bedingt jedoch eine der Zähl der Verbraucher entsprechende Anzahl von
Entladungsstrecken bzw, Gruppen von Entladungsstrecken.
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Gegenstand der Erfindung ist aber eine Anordnung, die es gestattet,
nur mit zwei Anöden bzw: mit einer von der Zahl der zu speisenden Gleichstromverbraucher
mit fallender Stromspannungskennlinie unabhängigen, und zwar vorzugsweise möglichst
geringen Anzahl von Anoden auszukommen und trotzdem die verschiedenen Verbraucher
vollkommen unabhängig voneinander zu speisen. Erfindungsgemäß läßt sich das dadurch
erreichen; daß die Gleichrichteranordnung nur eine Anodengruppe bzw.. eine der Zahl
der sekundären Wechselstromphasen des Gleichrichtertransformators gleiche Anzahl
von Anoden besitzt und indem in an sich@bekannter Weise der Gleichrichtertransformator
sekundärseitig reit mehreren. getrennten Nullpunkten ausgebildet wird, zwischen
die und die einzige Gleichrichterkathode die verschiedenen Gleichstromverbraucher
der genannten Art, insbesondere Sammlerbatterien; gegebenenfalls unter: der an sich
bekannten Zwischenfügung von Drosseln, eingeschaltet: werden. Jeder Gleichstromverbraucher
bzw. jede Batterie liegt dann in Reihe mit besonderen Wechselstromwicklungsteilen,
so .daß ihre Anschaltung parallel zueinander an den Gleichrichter möglich ist und
dabei jeder Verbraucher unabhängig von der anderen die richtige Stromspannungskennlinie
(Ladekurve) besitzt.
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Zur Herstellung der verschiedenen Nullpunkte kann man so verfahren,
daß der Gleichrichtertränsformator in den einzelnen Phasen eine der Zahl der zu
speisenden Verbraucher entsprechende Anzahl von Sekundärwicklungen erhält, welche
dann (-in: Reihe mit den zugehörigen Anodendrosseln) untereinander parallel geschaltet
werden und zwischen deren Nullpunkte und die Kathode des Gleichrichters die Gleichstromverbraucher
(Sammlerbatterien) eingeschaltet werden.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform, die sowohl für zweiphasige
als auch für mehrphasige Gleichrichter von Bedeutung ist, wird am Gleichrichtertransformator
nur eine gegebenenfalls mehrphasige Sekundärwicklung vorgesehen: Diese Wicklung
wird erfindungsgemäß mit offenem Nullpunkt ausgeführt, und mittels zusätzlicher,
an die Wicklungsenden im offenen Nullpunkt: angeschalteter Anödendrosselpaare wird
dann je nach der Zahl der zu speisenden Verbraucher die entsprechende Anzahl von
Nullpunkten hergestellt.
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'' Zur näheren Erläuterung sind in den Abb. r bis 7 der Zeichnungen
einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Die Gleichrichteranlage nach Abb. i ,besitzt ein zweianodiges Quecksilberdampfentladungsgefäß
G; das an den Gleichrichtertransformator T angeschlossen ist. Das Gleichrichtergefäß
besteht vorzugsweise aus , Metall und ist bei: höherer Temperatur entgast und danach
von der Vakuumpumpe abgeschmolzen. Dem Quecksilberdampf ist vorzugsweise eine geringe
Menge eines schweren Edelgases (Krypton) zugesetzt.
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Bei der dargestellten Anordnung sollen z. B. drei- Batterien B1, BZ
und B3 gleichzeitig und unabhängig voneinander geladen werden. Zu diesem Zweck ist
der Gleichrichtertransformator T mit drei Sekundärwicklungen S1, S2, S3 versehen,
die über die Anodendrosseln Dr untereinander parallel geschaltet und an die Anöden
des Gleichrichters G angeschlossen sind. Es sind. in diesem Falle also drei Nullpunkte
01, 0., 03 vorhanden; zwischen die und die Gleichrichterkathode die zu ladenden
Batterien eingeschaltet werden können. Die Zahl der Sekundärwicklungen kann bei
Bedarf vermehrt werden. In der Kathodenleitung ist hier wie in allen übrigen Ausführungsbeispielen
eine Kathodendrossel K zur Glättung des Gleichstromes :vorgesehen.
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Abb. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Abb. r. Die Anodendrosseln
Dr sind hier jedoch nicht wie in Abb. i zwischen die Sekundärwicklungen ,des Gleichrichtertransformators
und die Anoden eingeschaltet, sondern die Sekundärwicklungen S1, S=, S3 sind vielmehr
in der Mitte aufgetrennt und über je zwei Drosseln' Dr wieder verbunden. Auf diese
Weise entstehen die Nullpunkte 01,
0.; 03.' In den Drosselleitungen können.
doppelpolige oder einpolige Schalter 1o, 11, i2 vorgesehen sein, um im Falle, daß
keine Batterien angeschlossen sind, auch die Drosseln abschalten zu können, damit
diese nicht unnötig Strom führen. Ferner können kathodenseitig weitere Schalter
13, 1q., 15 z. B. nach Art der üblichen Ladeschalter vorgesehen sein, welche bei
Erreichen der Gasung ein Zeitrelais in Tätigkeit setzen und nach Ab-]auf `v`ön z:
B. 3 Stunden die betreffende Batterie vom Gleichrichter G abschalten. Sicherungen
16: dienen zum Schutz der Anlage: Abb. 3 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung. Der Gleichrichtertränsformator T ist nur mit einer einzigen
Sekundärwicklung
mit offenem Nullpunkt versehen. Die verschiedenen der Anzahl der Verbraucher entsprechenden
Nullpunkte sind dadurch hergestellt, daß die Nullpunktleistungen 17- durch
Anodendrosselpaare Dr überbrückt sind. Im dargestellten Fall sind fünf Nullpunkte
01 bis 05 hergestellt, zwischen die und die Kathodenleitung z. B. Lichtbogenschweißeinrichtungen
eingeschaltet werden können. Infolge der Reaktanzen der Drosselspulen Dr können
die Schweißgeräte trotz ihrer fallenden Stromspannungscharakteristik völlig unabhängig
voneinander arbeiten. In die Primärleitungen des Transformators T sind die Sicherungen
16 ein-P rr fügt. Abb. q. zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens auf einen
Dreiphasengleichrichter G. Die Sekundärwicklung des Transformators T ist im Stern
geschaltet. Der Sternpunkt ist nufgel:6st, und die drei Sternpunktleistungen 18
sind herausgeführt. Durch Verwendung von dreiphasigen Drosseln Dl, D_. D3 sind drei
Sternpunkte 01, 0., 03 hergestellt. Es ist selbstverständlich möglich, eine noch
größere Zahl zu bilden, falls noch mehr Batterien gleichzeitig geladen werden sollen.
Die Sicherungen 16 liegen hier in gleicher Weise wie bei den Anordnungen nach den
Abb. 2, 6 und 7 unmittelbar in den Verbraucherstromkreisen.
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Eine für größere Leistung vorteilhafte Ausführungsform ist in Abb.
5 dargestellt. Der nuecksilberdampfgleichrichter G ist als Sechsphasengleichrichter
ausgebildet. Zur Speisung dient die Sekundärwicklung des Transformators T in Sechsphasensternschaltun-
mit aufgelöstem Sternpunkt. Es entstehen auf diese Weise dreiZweiphasensysteme,
deren Nullpunkte ebenfalls: aufgelöst sind und durch eine beliebige Anzahl von Anodendrosselpaaren
D1, D2 . . wieder gebildet werden können. Um eine möglichst gleichmäßige Belastung
des Primärnetzes zu erzielen, ist es zweckmäßig, die einzelnen Zweiphasensysteme
so weit wie möglich gleichmäßig zu belasten. Man wird somit zweckmäßig erst den
Verbraucher r, dann z. B. den Verbraucher 3, dann den Verbraucher 6, weiter den
Verbraucher 2 usf: anschalten. Es ist auch möglich, mehrere der Nullpunkte 01, 0:
... wieder zusammenzuschalten., so daß man an den einzelnen Stellen, z. B. Sehweißstellen,
beliebig viel Energie zur Verfügung hat. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erhält
die Arbeitsstelle q, die doppelte und die Arbeitsstelle 5 die dreifache Energiemenge
der anderen Arbeitsstellen i, 2, 3 und 6.
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In vielen Fällen ist es-.erwünscht, Verbraucher verschiedener Spannung
(Samnilerbatterien verschiedener Spannung) an ein und denselben Gleichrichter anzuschließen.
Gemäß der Erfindung läßt sich das auf einfache Weise, wie z. B. in Abb. 6 dargestellt,
dadurch erreichen, daß die Sekundärwicklung des Gleichrichtertransformators T mit
Anzapfungen versehen wird. Je zwei symmetrisch zum offenen Nullpunkt liegende Anzapfungen
werden dann wiederum, wie bereits beschrieben, durch" Anodendrosselpaare D2, D3
, . überbrückt und auf diese Weise voneinander unabhängige Nullpunkte 02,.
03 hergestellt.
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Zwischen den Nullpunkten 0=, 03 und dem Kathodenleiter des Gleichrichters
liegt in diesem Fall eine niedrigere - Spannung als zwischen .dem durch das Anodendrosselpaar
Dl gebildeten Nullpunkt 0, und der Kathodenleitung: Durch entsprechende Wahl
der Anzapfungen läßt sich praktisch jede gewünschte Spannung erzielen, so daß auch
beliebige Batterien geladen werden können.
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Der Gleichrichtertransformator kann auch als Spartransformator ausgeführt
werden, jedoch muß auch hier dafür gesorgt werden, daß der Nullpunkt offen ist.
Abb. 7 zeigt eine Anordnung dieser Art mit Spartransformator. Die Transformatorwicklung
ist ebenfalls mit Anzapfungen versehen, so daß verschiedene Gleichspannungen entnommen
werden können. Die Kathodendrossel K ist bei der Anordnung nach Abb. 7 aufgelöst
in vier entsprechend kleiner bemessene Drosseln Ki, K2, K3 -und,K4, die in ,die
Gleichstromleitungen der einzelnen Batterien hinter die Nullpunkte 01, 02,
03 und 04 eingefügt sind. Auf ,diese Weise ist es leichter möglich, die Glättungsdrosseln
den einzelnen Verbraucherströmen anzupassen.
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Soll das erfindungsgemäß ausgebildete Gerät zur Batterieladung benutzt
werden, so müssen die Anodendrosseln so bemessen werden, daß sie einen der Batterie
z. B. in i entladenen Zustand angepaßten -und den richtigen Ladestrom liefernden
Spannungsabfall besitzen. Mit steigender Batteriespannung ergibt sich dann ganz
von selbst die bekannte Ladekurve, d. 1i. mit steigender Batteriespannung wird der
Ladestrom geringer. - In den Fällen, in denen es erwünscht ist, .den Ladestrom über
den größten Teil des Ladebereiches konstant zu halten, können die Anodendrosseln
z. B. mit eitler Vormagnetisierung versehen werden; wobei der Vormagnetisierungsstromkreis
zweckmäßig in Abhängigkeit von der Batteriespannung derart gespeist wird, daß .der
Ladestroln konstant bleibt.
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Die Erfindung ist nicht auf Battericlädegerate beschränkt, sondern
besitzt; wie schon e iihnt, auch ganz wesentliche Vorteile für rwi Mehrutellcnschwcißgeräte.
Ebenso ist sie von Bedeutung, wenn es sich darum handelt,
mehrere
Lichtbogenlampen aus ein und demselben Gleichrichter zu speisen. Energieverzehrende
Widerstände im Gleichstromkreis sind in keinem Fall erforderlich.