DE761249C - Durch Kontaktumformer gespeiste Dreileiteranlage - Google Patents

Durch Kontaktumformer gespeiste Dreileiteranlage

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DE761249C
DE761249C DES145508D DES0145508D DE761249C DE 761249 C DE761249 C DE 761249C DE S145508 D DES145508 D DE S145508D DE S0145508 D DES0145508 D DE S0145508D DE 761249 C DE761249 C DE 761249C
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DE
Germany
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voltage
switching
converter
constant
wire system
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Expired
Application number
DES145508D
Other languages
English (en)
Inventor
Ernst Schroeder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens Schuckertwerke AG, Siemens AG filed Critical Siemens Schuckertwerke AG
Priority to DES145508D priority Critical patent/DE761249C/de
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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)
  • Rectifiers (AREA)

Description

  • Durch Kontaktumformer gespeiste Dreileiteranlage Es besteht noch häufig das Bedürfnis, als speisende Stromquellen für Gleichstromdreileiteranlagen an Stelle rotierender Maschinen Gleichrichter zu verwenden. Bei Quecksilberdampfglaichrichtern tritt dabei jedoch als Nachteil in Erscheinung, daß diese Gleichrichter einen verhältnismäßig hohen inneren Spannungsabfall haben. Es ist infolgedessen bei Verwendung von Quecksilberdampfgleichrichtern nicht ratsam, jeder Netzhälfte einen besonderen Speisegleichrichter zuzuordnen, weil dann in bezug auf die Außenleiter der Gleichstromanlage die beiden Gleichrichter in Reihe geschaltet wären und der doppelte Wert des an sich schon sehr hohen Spannungsabfalles in Kauf genommen werden müßte. Diese einfache Schaltung läßt sich jedoch ohne weiteres anwenden, wenn man an Stelle von Quecksilberdampfgleichrichtern Kontaktgleichrichter verwendet, wobei diese zweckmäßig mit Schaltdrosseln und gegebenenfalls auch mit Nebenwegen zu den Kontakten zur Verbesserung der Kommutierung ausgerüstet werden. Auf eine solche Anlage bezieht sich die Erfindung.
  • Nun ist es, um die Spannung, insbesondere die Spannungsaufteilung zwischen den beiden Netzhälften, an den Verbrauchern konstant zu halten, erforderlich, beide Speisestromquellen je für sich zu regeln, da man ja immer mit einer verschieden hohen Belastung der beiden Netzhälften rechnen muß. Die Spannungsregelung bei Kontaktumformern kann in Analogie zu der Gittersteuerung von Ouecksilberdampfgleichrichtern dadurch erfolgen, daß man die Synchronlage der Schaltzeitpunkte der Kontakte in bezug auf die zugeführte Wechselspannung verschiebt. Das wird, wenn man auf verwickelte und zur selbsttätigen Regelung wenig geeignete mechanische Getriebe verzichten will, praktisch meist so durchgeführt, daß man den Synchronmotor, der die Umformerkontakte antreibt, mit einer zweiachsigen Erregung ausrüstet, um auf diese Weise mit rein elektrischen Mitteln die Lage des Läuferfeldes in bezug auf den Läufer verdrehen zu können. In dem Fall der Speisung eines Dreileiternetzes durch zwei Kontaktumformer würde das für jeden Kontaktumformer einen besonderen Antriebsmotor erfordern.
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei Beibehaltung der Regelung durch rein elektrische Mittel, also unter Ausschluß verstellbarer mechanischer Getriebe, die Kontakte beider Umformer durch einen gemeinsamen Synchronmotor anzutreiben. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die zur Aufrechterhaltung der Spannungssymmetrie zwischen den beiden \etzhälften erforderliche Regelung der Umformerspannungen durch Beeinflussung der Vormagnetisierung ihrer Schaltdrosseln erfolgt.
  • Die Erfindung möge an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In. Fig. i ist mit i ein Drehstromnetz bezeichnet, das über die beiden Kontaktumformer das Dreileitergleichstromnetz speisen soll. Die Außenleiter dieses Dreileiternetzes sind mit 2 bzw. 2' und der Mittelleiter mit o bezeichnet. Für die Kontaktumformer ist die Verwendung der bekannten Graetzschaltung angenommen. Der Einfachheit halber sind die Elemente jedes der beiden Umformer nur für eine Phase dargestellt. Mit 6 sind die Kontakte des einen und mit 6' die des anderen Umformers bezeichnet. Zum Antrieb beider Kontaktgruppen dient der gemeinsame Synchronmotor 7. In Reihe mit den Umformerkontakten 6 bzw. 6' liegen die Wicklungen a der Schaltdrosseln 8 bzw. 8'. Gespeist werden die Kontaktumformer durch einen Transformator 3, der für jeden Umformer eine besondere Sekundärwicklung .a. bzw. q.' hat. Die Wirkungsweise der Schaltdrosseln beruht bekanntlich darauf, daß sie im Bereich des Stromnulldurchganges eine nur langsame Änderung des Stromes zulassen, so daß jeweils ein längerer Zeitraum zur Verfügung steht, innerhalb dessen der zugehörige Kontakt praktisch stromlos geöffnet werden kann.
  • Die Schaltdrosseln haben aber nun weiterhin noch die Eigenschaft, daß sie beim Schließen des Kontaktes der ablösenden Phase ebenfalls einen Zeitraum geringer Änderungsgeschwindigkeit des Stromes schaffen. so daß der Vorgang der eigentlichen Stromühernahme von der einen Phase zur anderen gegenüber dem Schließungszeitpunkt des ablösenden Kontaktes nach .Maßgabe dieses Zeitraumes verzögert wird. Diese Erscheinung kann man zur Spannungsregelung ausnutzen, indem man durch Vormagnetisierung der Schaltdrosseln die Länge dieser Zeitspanne geringer Stromänderungsgeschwindigkeit mehr oder weniger ausdehnt.
  • In Fig. i haben die Schaltdrosseln 8 bzw. 8' außer den mit den Schaltkontakten in Reihe liegenden Arbeitswicklungen a zunächst noch je eine weitere Wicklung c, die zur Vormagnetisierung dient und von einem Strom durchflossen ist, der dem Belastungsstrom der betreffenden Netzhälfte proportional ist. Zu diesem Zweck sind die Wicklungen c in Reihe miteinander an einen in dem zugehörigen Außenleiter :2 bzw. 2' liegenden Meßwiderstand 9 bzw. g' angeschlossen. Nun kann man durch das Aufbringen einer @ormagnetisierung auf die Schaltdrosseln die Gleichspannung des Umformers im wesentlichen nur herabsetzen, nicht dagegen auch erhöhen. Wenn die Vormagnetisierung Null ist, entspricht die Spannung angenähert dem durch die Synchronlage der Schaltzeitpunkte bestimmten Aussteuerungsgrad. Andererseits erfordert aber die Spannungshaltung an den Verbrauchern, daß die Umformerspannung oder, genauer gesagt, die Gleich-E:\IK des Umformers mit zunehmendem Belastungsstrom um den Wert der Spannungsabfälle im Umformer selbst und gegebenenfalls auch in den Netzleitungen heraufgesetzt wird. Um das zu ermöglichen, ist auf jeder der Schaltdrosseln noch eine weitere -#Iormagnetisierungswicklung b angeordnet, die konstant erregt wird. Die hierzu benötigte konstante Gleichspannung wird einer besonderen Spannungsquelle i i entnommen, die beispielsweise aus einem an das Drehstromnetz i angeschlossenen magnetischen Spannungsgleichhalter und einem Hilfsgleichrichter bestehen kann. Wäre die Spannung, die das Drehstromnetz i liefert, absolut konstant, würde es also nur darauf ankommen, die durch die Belastung hervorgerufenen inneren Spannungsabfälle bzw. die Spannungsabfälle auf den Leitungen auszuregeln, so müßte man den Strom in den Wicklungen b so einstellen, daß die durch ihn hervorgerufene Vormagnetisierung, wäre sie allein vorhanden, die Umformerspannung um daß Maß des gesamten bei Vollast auftretenden Spannungsabfalles herabsetzt. Um bei Leerlauf auf der Gleichstromseite der Umformer die Sollspannung zu bekommen, müßte man in diesem Fall den Transformator so auslegen, daß die Umformer bei nicht vormagnetisierten Schaltdrosseln eine um diesen Betrag der Spannungsabfälle zu hohe Spannung liefern. Dann erhält man bei Leerlauf, bei dem die Vormagnetisierungswicklungen b allein wirksam sind, an den Gleichstromklemmen die Sollspannung. Mit wachsender Belastung wirkt nun die Vormagnetisierung der Wicklungen c der von den Wicklungen b herrührenden Vormagnetisierung entgegen, und zwar wären die Wicklungen c bzw. die Meßwiderstände 9, 9' so zu bemessen, daß sich bei Vollast die Wicklungen c und b hinsichtlich ihrer vormagnetisierenden Wirkung gerade aufheben.
  • Mit einer Konstanz der Drehstromnetzspannung kann allerdings meist nicht gerechnet werden. Es muß der Regelung vielmehr die Möglichkeit eines Schwankens der Drehstromnetzspannung innerhalb bestimmter Grenzen zugrunde gelegt werden. Um diese Netzspannungsschwankungen auszuregeln, sind auf den Schaltdrosseln schließlich noch die Wicklungen d angeordnet. Diese Wicklungen werden in Abhängigkeit von der Abweichung der Drehstromnetzspannung von ihrem Sollwert erregt, und zwar je nach der Richtung der Abweichung ebenfalls mit positivem oder negativem Stromvorzeichen. Das Zusammenwirken aller drei Vormagnetisierungswicklungen ist in Fig. 2 in Form eines Schaubildes näher dargestellt. Es sind dort die Spannungen U in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom J des Umformers aufgetragen. Uk möge derjenige Sollwert sein, auf dem die Gleichspannung des Umformers konstant gehalten werden soll. Um zunächst die inneren Spannungsabfälle A Ui, die von dem Belastungsstrom hervorgerufen werden, auszuregeln, muß die EMK des Umformers in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom J nach der Kennlinie Uk -I- A Ui verlaufen. Das wird, wie schon erwähnt, durch einekonstante Erregung der Wicklungen b und die ihr entgegenwirkende, vom Belastungsstrom abhängige Erregung der Wicklungen c erreicht. Der Transformator wird nun so ausgelegt, daß bei dem zu erwartenden Kleinstwert der Drehstromnetzspannung und bei nicht vor-.magnetisierten Schaltdrosseln der Umformer eine Leerlaufgleichspannung liefern würde, die um den Betrag der inneren Spannungsabfälle bei Vollast höher ist als die Sollspannung Uk. Diese Spannung ist in Fig. 2. mit U( m1" bezeichnet. Wenn die Drehstromnetzspannung ihren Normalwert hat, ergibt sich demzufolge die Umformerleerlaufspannung Uonorm und beim Höchstwert der Drehstromnetzspannung die Leerlaufspannung Uo ,.x.
  • Die konstante Erregung der Vormagnetisierungswicklungen b wird nun so eingestellt, daß durch sie, wenn sie allein wirksam ist, die Umformerspannung um den Wert der Spannungsabfälle bei Vollast und um den halben Betrag der durch die größtmögliche Schwankung der Drehstromnetzspannung bedingten Gleichspannungsänderung herabgesetzt wird. Dieser Gesamtbetrag, um den die Spannung durch die Wirkung der Wicklungen b herabgesetzt wird, ist in Fig. 2 durch den nach unten gerichteten Pfeil A Ub versinnbildlicht. Dieser Spannungsherabsetzung entgegen wirkt die von dem Belastungsstrom J abhängige und von den Wicklungen c herrührende Spannungsänderung @ U, die ebenfalls durch einen Pfeil dargestellt wird. A U, ist bei jedem Belastungsstrom seinem Absolutwert nach gleich dem zugehörigen inneren Spannungsabfall /\ Ui. Die Wicklungen d bewirken, wenn die Drehstromnetzspannung ihren Normalwert hat, überhaupt keine zusätzliche Vormagnetisierung. Beim Kleinstwert der Drehstromnetzspannung tritt dagegen eine Spannungserhöhung A Udmi" und beim Größtwert der Drehstromnetzspannung eine Spannungsherabsetzung AU d"ax auf. Beim Kleinstwert der Drehstromnetzspannung wird also die Spannungsherabsetzung A Ub zum Teil wieder aufgehoben, während sich bei maximaler Drehstromnetzspannung die Spannungsherabsetzung A Ud ""x zu ihr addiert. Auf diese Weise wird erreicht, daß die T-Tmformer-EMK der Kennlinie Uh -I- A Ui folgt und die Umformerklemmenspannung auf dem Wert Uk konstant bleibt, auch dann, wenn die Drehstromnetzspannung innerhalb der berücksichtigten Grenzen schwankt.
  • DurchEinfügen einesZwischengliedes bzw. eines weiteren Steuerreglers ist es möglich, die drei auf den Schaltdrosseln angebrachten Vormagnetisierungswicklungen zu einer einzigen Spule zusammenzufassen, ohne daß an der Wirkung etwas geändert wird:

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Gleichstromdreileiteranlage, bei der jeder Netzhälfte als Speisestromquelle ein Kontaktumformer mit Schaltdrosseln zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte beider Umformer von einem gemeinsamen Synchronmotor angetrieben werden und die zur Aufrechterhaltung der Spannungssymmetrie zwischen den beiden Netzhälften erforderliche Regelung ihrer Spannung durch Beeinflussung der Vormagnetisierung ihrer Schaltdrosseln erfolgt. a. Dreileiteranlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator der Kontaktumformer so ausgelegt ist, daß die Umformer bei nicht vormagnetisierten Schaltdrosseln eine um den Vollastspannungsabfall zu hohe Spannung liefern, und daß auf die Schaltdrosseln außer einer konstanten, für sich allein die Umformerspannung um den Vollastspannungsabfall herabsetzenden eine dieser entgegengerichtete, von dem Belastungsstrom abhängige Vormagnetisierung einwirkt, «-elche die konstante Vorerregung bei Vollast aufhebt. 3. Dreileiteranlage nach den Ansprüchen i und -z. dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator beim Kleinstwert der Primärspannung eine Sekundärspannung liefert, die bei nicht vormagnetisierten Schaltdrosseln der um den Vollastspannungsabfall vermehrten \ennspannun" der Netzhälfte auf der Gleichstromseite des Umformers entspricht, und daß bei einer solchen Bemessung des konstanten Anteils der Schaltdrosselvormagnetisierung, daß die U mformerspannung noch «-eiter um einen der Hälfte der möglichen Wechselspannungsschwankung entsprechenden Betrag herabgesetzt wird. auf die Schaltdrosseln eine weitere, von den Abweichungen der Wechselspannung von ihrem Sollwert abhängige Vorinagnetisierttng einwirkt, die bei zu hoher Wechselspannung die konstante VormagnetiSierung unterstützt und ihr bei zu niedriger Wechselspannung entgegenwirkt.
DES145508D 1941-05-27 1941-05-27 Durch Kontaktumformer gespeiste Dreileiteranlage Expired DE761249C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2883601A (en) * 1955-02-28 1959-04-21 Siemens Ag Constant current circuit for mechanical rectifiers

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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