DE694441C - Anordnung zur Umformung von Wechselstrom mittels eines synchron mit dem umzuformenden Wechselstrom arbeitenden Kontaktgeraetes - Google Patents

Anordnung zur Umformung von Wechselstrom mittels eines synchron mit dem umzuformenden Wechselstrom arbeitenden Kontaktgeraetes

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DE694441C
DE694441C DE1936S0122245 DES0122245D DE694441C DE 694441 C DE694441 C DE 694441C DE 1936S0122245 DE1936S0122245 DE 1936S0122245 DE S0122245 D DES0122245 D DE S0122245D DE 694441 C DE694441 C DE 694441C
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Expired
Application number
DE1936S0122245
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Inventor
Dr-Ing Floris Koppelmann
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/20Contact mechanisms of dynamic converters
    • H02M1/26Contact mechanisms of dynamic converters incorporating cam-operated contacts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Anordnung zur Umformung von Wechselstrom mittels" eines synchron mit dem umzuformenden Wechselstrom arbeitenden Kontaktgerätes Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Umformung von Wechselstrom, die äus einem Kontaletgerät mit synchron mit .dem umzuformenden Wechselstrom bewegten Kontakteai besteht, das über besonders. ausgebildete und bemessene Drosseln mit magnetischem. Kern, sog. Schaltdrosseln, gespeist wird. Der magnetische Kern einer solchen Schaltdrossel ist so berechnet, daß er bei den. 'hohen Augenblickswerten des Wechselstromes gesättigt ist und sich in der Nähe .des Stromnulldurchgaiges (also bei Stromwerten unter etwa z Amp.) entsättigt, wodurch in .der Nähe des Stromnulldurchganges eine im folgenden als stromschwache Pause bezeichnete Zone von stark verminderter Stromstärke geschaffen wird, in der .eine praktisch ,funkenfreie Umschaltung bzw. Unterbrechung der Stromkreise erfolgen kann, in denen der umzuformende Strom. fließt. In 'derartigen Umformungsanordnungen wird also der Strom im wesentlichen durch unmittelbaren metallischen Kontaktschluß übertragen. Gasentladungen treten nicht öder. nur in sehr geringem Maße auf. Man kann diese Anordnungen insbesondere zur Umformung von mehrphasigen Wechselströmen `in Gleichstrom benutzen, wobei die Schaltdrosseln. entweder unmittelbar oder über einen Transformator an das mehrphasige Wechselstromnetz angeschlosssen sind und das Schaltgerät durch einen geeigneten Antrieb, z. B. Synchronmotor; angetrieben wird. Bei den bekannten Gleichstromerzeugungs- bzw. -,umformungsanlagen wird die Kommutation .entweder in üblicher Weise mit Hilfe eines gewöhnlichen Kollektors oder mit Hilfe von einzelnen Schwingungskontakten vorgenommen. Die Wendespannung wird hierbei im Innern der Maschine, d. h. also beispielsweise mit Hilfe von Wendepolen, Widerstandsverbindungen o. dgl.; oder auch mit Hilfe des Widerstandes der Stromabnahmebürsten erzeugt.. Anordnungen, bei denen eine Beeinflussung :deskommutierenden Stromkreises überhaupt nicht vorgesehen ist, sind über das Stadium von Versuchen mit sehr geringen Leistungen nicht hinausgekommen und haben infolgedessen nicht zur praktischen Verwirklichung geführt.
  • Demgegenüber stellt die Verwendung von Schaltdrosseln ein von- dem Bekannten abweichendes System insofern dar, als mit Hilfe der Schaltdrosseln die zur Kommutierung erforderliche Wendespannung außerhalb des: Erzeugers und Örtlich unabhängig von diesem hervorgebracht wird. Dadurch wäre an sich die Möglichkeit geschaffen, einen besonderen Stromerzeuger zu ersparen und das zur Umformung dienende Kontaktgerät samt den Schaltdrosseln an ein beliebiges W,echs:elgtromnetz ;anzuschließen. Beim heutigen Stand der Technik steht überall ein derartiges Netz zur Verfügung, im Gegensatz zu früheren Zeiten; in denen vielfach einzelne größere Verbraucher -durch einen eigenen Stromerzeuger gespeist wurden, weil eine Stromübertragung auf weitere Entfernungen und eine zentrale Stromerzeugung in großen Kraftwerken noch nicht eingeführt war.
  • Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß. gerade der nächstliiegende Gedanke, das Kontaktgerät mit den die Wendespannung erzeugenden Schaltdrosseln zusammen an ein beliebiges Netz ;anzuschließen, in diesem Falle unvorteilhaft ist: Der Nachteil dies=er Maßnahme beruht auf folgenden Verhältnissen: Bei diesenUmformungsanordnungenkommt es zur Ermöglichung eines anütandlosen B=etriebes .darauf an, :daß die Kontaktschließung und -öffnung immer in der richtigen Phasenlage zu dem umzuformenden Wechselstrom stattfindet- Durch eine zusätzliche B=elastung mit einem anderen Stromverbraucher kann die Klemmenspannung gegenüber der EMK des Stromerzeugers verändert werden. Die Veränderung ist beispielsweise besonders: stark wenn zwischen dem- Stromerzeuger und der Kontaktanordnung ein. Transformator eingeschaltet ist und wenn die zusätzliche Last aus Ohinschen Widerständen besteht. Dann ist die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung des Transformators gegenüber der EMK des Stromerzeugers um einen beträchtlichen Phasenwinkel verschoben. übersteigt die Verschiebung einen durch die gegebenen Ver- hältnisse festgelegten Betrag, so kann es geschehen, daß die Schließungs- oder öffnungszeitpunkte der Kontakte; die von der Läge des mit ihm gekuppelten Polrades des Generator's und damit mit der Phasenlage der EMK zeitlich zusammenhängen, außerhalb- der von den Schaltdrosseln hervorgerufenen und -.daher mit dem Verlauf der den Schaltdrosseln zugeführten Klemmenspannung zeitlich verknüpften stromschwachen Pause fällen. Die Folge davon ist, daß di=e Kontakte feuern. Es ist hierbei nicht einmal notwendig, daß die Belastung unsymmetrisch ist, sondern wie aus dem vorher Gesagten hervorgeht; kann das Feuern auch bei vollkommener Aufrechterhaltung der Symmetrie auf der Sekundärseite des Transformators vorkommen: Noch ärger ist es, wenn in dem Wechselstromnetz; aus: welchem der Umformer gespeist ist, ein=e Störung, insbesondere ein Kurzschluß, :oder auch eine sonstige besonders starke Belastung einzelner Phasen eintritt. In diesem Fall geht beispielsweise bei einem Drehstromnetz die Symmetrie der drei .Phasenströ=me verloren. Infolgedessen treten in einer oder mehreren Phasen des Schaltgerätes starke Entladungserscheinungen :auf, welche den Betrieb unmöglich machen können: Man müßte also den Umformer in jedem solchen Störungsfall durch Selbstschalter abschalten, was seine praktische Brauchbarkeit sehr stark beeinträchtigen würde: Nach der Erfindung wird nun dieser Nachteil dadurch behoben, daß zur Speisung der Umformungsanordnung ein besonderer, mit ihr mechanisch gekuppelter Generator vorwendet wird, an den weitere Verbraucher 'überhaupt nicht oder nur mit der Maßgäbe angeschlossen sind, däß durch das Ab- und Zuschalten oder weiteren Verbraucher die Phasenlage der der Umformungseinrichtung zugeführten Spannung gegenüber der EMK des Generators höchstens so weit verschoben werden kann, daß an sämtlichen Unterbrechungsstellen die zeitliche Lage der Kontaktöffnung innerhalb der von der Schaltdrossel hervorgerufenen stromschwachen Pause gesichert ist.
  • Hierdurch ist ein in sich abgeschlossener Umformersatz geschaffen, der nicht mehr durch fremde Verbraucher oder durch Kurzschlüsse in fremden Netzteilen gestört werden kann und mit dem man Ströme hoher Spannung und Stromstärke praktisch funkenfrei oder mit sehr geringer Entladungserscheinung umformen kann: Bei niedriger Spannung und sehr hoher Stromstärke verwendet man mit Vorteil Schaltgeräte mit metallischen Kontakten, die eine Abhebebewegung ausführen; weil hierdurch di=e Reibungsverluste, die bei rotierenden Umformern kleiner Spannung den Wirkungsgrad sehr stark herabsetzen, vermieden sind. Bei s=ehr hoher unizuformender Spannung besteht der Vorteil der Erfindung ;gegenüber den bekannten Kommutatormaschinen auch darin, daß das Schaltgerät mit einer verhältnismäßig geringen Zahl von Schaltsegmenten ausgeführt werden kann, wodurch unschwer eine hohe Isolationssicherheit erzielbar ist.
  • In .der Zeichnung ist ein solcher Umformer-Satzsinnbildlich dargestellt. i ist ein Drehstromerzeuger, der mit dem Schaltgerät z auf einer gemeinsamen Welle 3 sitzt. Das Schaltgerät 2 besitzt mehrere Kontaktsätze 4. Die beweglichen Kontakte werden von :einer Nökkenscheibe § angetrieb=en und führen eine Abhebebewegung aus. Der Strom des Dreh-Stromerzeugers i wird über einen Transformator 6 und die drei "Schaltdrosseln 7,: 8 und 9 in das Schaltgerät z hineingeschickt. Der gleichgerichtete . Strom wird durch die Leitungeri io und i i abgeleitet. Der Drehstromerzeuger i wird von- .einer Antriebsmaschine i z angetrieben. Däe Drosselspulen können mit' dem Transformator zu einem einzigen Gerät vereinigt sein. Bei Wegfall des Transformators kann der Drehstrom-' generator so gebaut sein,. daß seine Spannungskurve nicht, wie gewöhnlich, sinusförmig ist, sondern eine derartige Verzerrung durch Oberwellen aufweist, daß dadurch bereits die sonst von den Drosseln erzeugte stromschwache Pause verursacht wird, so daß die Drosseln in Fortfall kommen. - Dies ist aber nur deswegen zulässig und praktisch ausführbar, weil die Widerstandswerte und sonstige Konstanten des im wesentlichen nur aus Generator und Kontaktgerät bestehenden Stromkreises leindeutig bestimmt :und daher' die etwa durch Blindwiderstände hervorgerufene- Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung sowohl für die Grundwelle als auch für die Oberwellen von. vornherein bei der Festlegung der Spannungskurve des: Generators so berücksichtigt werden können., saß die gewünschte Stromverzerrung jedesmal in der richtigen Zeit eintritt.
  • Ein Aggregat, wie beschrieben bzw. in der Zeichnung dargestellt, vermag mit Vorteil einen Hochstrom-Gleichstrom-Generatox zu ersetzen, dessen Wirkungsgrad bekanntlich infolge der Bürstenübergangs- und Bürstenreibungsverluste verhältnismäßig schlecht ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: -Anordnung zur Umformung von Wechselstrom mittels eines synchron mit dem umzuformenden Wechselstrom arbeitenden Kontaktgerätes, ;dem der Strom über Schaltdrosseln mit magnetisch gesättigtem, sich in der Nähe des Stromnulldurchganges entsättigendem Kern zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Umformungsanordnung ein 'esonderer, mit ihr mechanisch gekuppelter Generator verwendet wird, an den weitere Verbraucher überhaupt nicht oder nur mit' der Maßgabe angeschlossen sind, daß durch das Ab- und Zuschalten der weiteren Verbraucher die Phasenlage der der Umformungseinrichtung zugeführtes Spannung gegenüber der EMK des Geridrators höchstens so weit verschoben werden käxin,-daß -an sämtlichen Unterbrechungsstellen ,die zeitliche Lage der Kontaktöffnung innerhalb der von der Schaltdrossel hervorgerufenen stromschwachen Pause # gesichert ist.
DE1936S0122245 1936-04-05 1936-04-05 Anordnung zur Umformung von Wechselstrom mittels eines synchron mit dem umzuformenden Wechselstrom arbeitenden Kontaktgeraetes Expired DE694441C (de)

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DE (1) DE694441C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE745237C (de) * 1941-02-26 1944-03-01 Aeg Kontaktumformer mit Umspanner und Schaltdrosseln

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE745237C (de) * 1941-02-26 1944-03-01 Aeg Kontaktumformer mit Umspanner und Schaltdrosseln

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