DE925118C - Schaltumformer - Google Patents

Schaltumformer

Info

Publication number
DE925118C
DE925118C DES3998D DES0003998D DE925118C DE 925118 C DE925118 C DE 925118C DE S3998 D DES3998 D DE S3998D DE S0003998 D DES0003998 D DE S0003998D DE 925118 C DE925118 C DE 925118C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
switching
voltage
switching converter
converter according
additional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DES3998D
Other languages
English (en)
Inventor
Floris Dr-Ing Koppelmann
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 AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DES3998D priority Critical patent/DE925118C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE925118C publication Critical patent/DE925118C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

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

  • Schaltumformer Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltumformer, d. h. auf einen nach Art eines Schalters mit mechanisch bewegten Schaltstücken ausgerüsteten Stromrichter, mit einer Schaltdrossel. Die Schaltdrossel ist eine mit der Unterbrechungsstelle in Reihe geschaltete Drosselspule mit geschlossenem magnetischem Kreis, der nur bei kleinen Strömen ungesättigt, jedoch bereits beim Überschreiten eines verhältnismäßig niedrigen Stromwertes in der Größenordnung von z Amp. plötzlich infolge des einen scharfen Sättigungsknick aufweisenden Verlaufs der Magnetisierungskurve gesättigt ist. Die Schaltdrossel bildet also im Bereich des Stromnulldurchganges einen hohen Widerstand und flacht infolgedessen die Stromkurve in der Nähe der Stromnulldurchgänge ab. Dadurch wird die stromschwache Zeitspanne innerhalb jeder Periode verlängert. Durch passende Bemessung der Schaltdrossel läßt sich dabei diese Abflachung so weit treiben, daß absolute funkenfreie Unterbrechung auch bei hohen Strömen möglich wird. Während des übrigen Teiles der Halbwelle dagegen, also während der eigentlichen Stromübertragungszeit, bildet die Schaltdrossel nur einen sehr kleinen Widerstand. Durch regelbare Vormagnetisierung der Schaltdrossel kann der Stromwert, bei welchem die Sättigung eintritt, verändert und somit bei Wechselstrom auch der Zeitpunkt der Sättigung innerhalb der Wechselstromphase in gewissen Grenzen willkürlich verschoben werden, wodurch eine Anpassung an verschiedene Belastungszustände ermöglicht wird. . Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, zur Unterbrechungsstrecke des Schaltumformers einen Hilfsstromzweig parallel zu schalten, in welchem ein Widerstand angeordnet ist, dessen Größe nur einen Bruchteil des Widerstandswertes der Schaltdrossel in ungesättigtem Zustand beträgt, um so die Unterbrechungsstelle während des Abschaltvorganges von der Spannungsbeanspruchung zu entlasten. Ein weiterer Vorschlag geht dahin, den Parallelwiderstand während der Unterbrechungszeit zu vergrößern bzw. den parallelen Stromzweig kurz nach der Trennung der Hauptkontakte ebenfalls zu unterbrechen, damit nicht über diesen Zweig ein Rückstrom fließt. Es ist weiter vorgeschlagen, einen zu den Hauptkontakten parallelen Stromzweig kurz vor dem Einschaltaugenblick der Hauptkontakte zu schließen, um durch den über den parallelen Stromzweig fließenden Strom in der Schaltdrossel eine Feldveränderung hervorzurufen, welche die Betriebsspannung des Wechselstromnetzes schon vor dem Einschalten von der Unterbrechungsstelle weg an die Schaltdrossel verlagert: Diese Maßnahme genügt jedoch nicht in allen Fällen den gestellten Anforderungen, z. B. wenn der Einschaltzeitpunkt etwa 1/3 Periode nach dem Nulldurchgang - der Spannung liegen soll. Dies kommt beispielsweise vor, wenn ein weiter Regelbereich gefordert ist und zu diesem Zweck der Einschaltzeitpunkt innerhalb einer Stromübertragungsperiode in weiten Grenzen verändert wird. Dann würde also auch bei vorherigem Schließen eines Nebenweges keine genügend hohe Spannung vorhanden sein, um in der Schaltdrossel die zum spannungsfreien Einschalten erforderliche Feldveränderung hervorzurufen.
  • Um nun allen Anforderungen gerecht zu werden, wird nach der Erfindung in einer mit der Schaltdrossel in einem gewissen Stromkreis liegenden Wicklung eine zusätzliche synchrone, nach Größe und Phasenlage regelbare Hilfswechselspannung hervorgerufen, von der jedesmal vor dem Einschalten der Hauptkontakte ein Stromstoß durch die Schaltdrossel getrieben wird, der sie durch Feldveränderung veranlaßt, im Augenblick des Einschaltens der Hauptkontakte die gesamte Betriebsspannung des Wechselstromnetzes von der Unterbrechungsstelle weg zu übernehmen.
  • Man kann zu diesem Zweck erfindungsgemäß einen synchron mit der Wechselspannung umlaufenden, gegebenenfalls mit der Steuerwelle des Schaltumformers gekuppelten Hilfsgenerator verwenden. Der Hilfsgenerator wird vorteilhaft gleich so gebaut, daß seine Spannungskurve die zwecks geeigneter Vormagnetisierung der Schaltdrossel erforderlichen Oberwellen aufweist. Nach der weiteren Erfindung ist die Spannungskurve des Hilfsgenerators nach Form, Phasenlage und Amplitudengröße regelbar veränderlich. Das wird beispielsweise durch besondere abschaltbare bzw. regelbare Hilfserregerwicklungen, von denen einige nur mit einem Teil des gesamten Magnetkreises verkettet sind, ferner durch Bemessung der Eisenquerschnitte und Wahl der Eisensorten derart, daß der Sättigungspunkt erreicht und überschritten wird, sowie durch verdrehbare Anordnung des Ständers erzielt. Die Verwendung eines Hilfsgenerators, der wegen des kleinen, bis zur Sättigung erforderlichen Magnetisierungsstromes nur für eine sehr geringe Leistung zu bemessen ist, kommt in erster Linie für Großgleichrichter und andere große Umformereinheiten in Frage.
  • Eine andere Möglichkeit,- die zur Vormagnetisierung der Schaltdrossel erforderliche Spannung zu gewinnen, besteht nach der weiteren Erfindung in der Verwendung einer zweiten Schaltdrossel, die jedoch zwei Wicklungen hat, von denen die eine als Sekundärwicklung mit der Hauptschaltdrossel in Reihe liegt, während die andere als Primärwicklung vom Wechselstromnetz erregt wird, und zwar zwecks Regelung über einen Phasenschieber mit gegeneinander verdrehbaren Wicklungen. Die zweite Schaltdrossel ist viel kleiner als die Hauptschaltdrossel, weil sie ja nur den. geringen Magnetisierungsstrom für sie zu treiben hat. Durch die Eigenschaft der Drossel, sich bei Überschreiten eines sehr niedrigen Stromwertes plötzlich zu sättigen, besitzt die in der Sekundärwicklung hervorgerufene Spannung die erwünschte Form eines kurzzeitigen Spannungsstoßes. Ihm entspricht stets ein r8o elektrische Grad später auftretender, entgegengesetzt gerichteter Spannungsstoß. Dieser könnte den Ausschaltvorgang unter Umständen stören. Dies wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Hilfsschaltdrossel besonders vormagnetisiert ist. Dann beträgt die gegenseitige Verschiebung der Spannungsstöße gegeneinander nicht mehr r8o°, sondern einen größeren bzw. kleineren Betrag. Wählt man die Richtung der Vormagnetisierung so, daß der Abstand des nicht ausgenutzten von dem vorhergehenden, zuni Einschalten ausgenutzten Spannungsstoßes größer ist als i8o° elektrisch, so fällt der zweite Spannungsstoß z. B. in die.Zeit, während der die Kontakte geöffnet sind, stört also dann nicht mehr. Die Vormagnetisierung der zweiten Schaltdrossel kann entweder durch Verwendung permanenten. Magneteisens geschehen oder besser durch eine Gleichstromerregerwicklung. Letztere bietet die Möglichkeit einer Regelung, die besonders dann erwünscht ist, wenn zur Regelung der Belastung des Schaltumformers die Einschaltdauer der Hauptkontakte verändert wird.
  • Würde man die zum Hervorrufen der zusätzlichen Spannung dienende Wicklung in den Hauptstromkreis legen, so müßte sie für den Durchgang des gesamten Stromes bemessen sein. Würde man sie unmittelbar beiderseits an die Hauptschaltdrossel anschließen, so daß sie, vom Hauptstromkreis aus betrachtet, zur Schaltdrossel parallel läge, so müßte der von der Betriebsspannung des Wechselstromnetzes durch diesen Parallelzweig getriebene Strom von den Unterbrechungskontakten mit unterbrochen werden, oder es müßte im Unterbrechungsaugenblick für eine genaue Kompensierung der Betriebsspannung und der Zusatzspannung gesorgt werden. Beide Fälle bedeuten eine Erschwerung des Betriebes. Diese wird vermieden, wenn die zusätzliche Wicklung der weiteren Erfindung gemäß in einem zur Unterbrechungsstrecke parallelen Stromzweig liegt. Erfindungsgemäß liegt im Parallelstromkreis außer der Hilfsschaltdrossel noch ein Widerstand. Als solcher ist insbesondere ein Kondensator gut geeignet. Es empfiehlt sich, mit dem Kondensator noch einen Dämpfungswiderstand in Reihe zu schalten, der die Größe der Amplituden der Schwingungen in dem aus den Schaltdrosseln und dem Kondensator gebildeten Schwingungskreis dämpft. Macht man diesen Dämpfungswiderstand nach der weiteren Erfindung regelbar, so hat man die Möglichkeit einer weiteren bequemen Regelung. Zusammen mit der Veränderung der Phasenlage der Primärspannung der Zusatzdrossel und mit der Änderung ihrer Vormagnetisierung besitzt man drei Regelmöglichkeiten, mittels deren alle Belastungsfälle beherrscht werden können. Jede einzelne dieser drei Regelmöglichkeiten gestattet außerdem die Strom- und Spannungsregelung des Schaltumformers in einem begrenzten Bereich.
  • In der Zeichnung ist in Fig. i als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Schaltumformer in Verwendung als Gleichrichter in Form eines Schemas der Gleichrichteranlage dargestellt, wobei von dem Schaltumformer und den dazugehörigen Hilfseinrichtungen der besseren Übersichtlichkeit halber nur ein Pol dargestellt ist.
  • In Fig. i ist an das Netz i i der Haupttransformator 12 angeschlossen. Dieser speist die Hauptstromkreise, in welchen sich die Schaltdrosseln 13, die Unterbrechungskontakte 14 und die Gleichstromlast 15 befinden. Da bei mehrpoligen Schaltumformern in den Augenblicken des Einschaltens und des Ausschaltens stets noch ein zweiter Pol geschlossen ist, so daß während der Übergangszeit eine Art Kurzschlußstromkreis besteht, so ist in der Zeichnung als Hauptbelastung des einen dargestellten Pols eine induktive Last 16 angegeben. Ihr gegenüber ist die Gleichstromlast 15 für die hauptsächlich in Betracht kommenden Vorgänge während des Einschaltens und Unterbrechens vernachlässigbar. Für den Synchronantrieb der Unterbrecherkontakte 14 ist ein Synchronmotor 17 vorgesehen, der zwecks Veränderung der Schaltzeitpunkte über einen Phasenschieber 18 vom Netz il gespeist wird. Parallel zu jedem Unterbrecherkontaktpaar 14 liegt die Sekundärwicklung 22 einer zweiten Schaltdrossel 2o und in Reihe damit ebenfalls innerhalb des Parallelstromzweiges ein Kondensator 23, dessen Widerstandswert einen Bruchteil des Widerstandswertes der Schaltdrossel 13 in ungesättigtem Zustand beträgt, und ein regelbarer Dämpfungswiderstand 24. Die Primärwicklung liegt über einen besonderen Phasenschieber 25 am Netz i i. In den Stromkreis der Primärwicklung 21 ist außerdem zur Erzielung einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung und zur Begrenzung des Stromes bei gesättigter Hilfsdrossel eine Luftdrossel 26 eingeschaltet. Wird die Primärwicklung 21 erregt, so erhält man in der Sekundärwicklung 22 Spannungsstöße von der in Fig. 2 dargestellten Form. (ausgezogene Linien). Ein solcher Spannungsstoß treibt bei geöffneten Kontakten 14 einen Strom durch. die Schaltdrossel 13, der in dieser eine Feldänderung erzeugt. Regelt man mit dem Phasenschieber 25 die Phasenlage der Spannungsstöße so ein, daß der Spannungsstoß kurz vor dem Einschalten verschwunden ist, daß also in dem mit t, bezeichneten Augenblick der Hauptkontakt eingeschaltet wird, so befindet sich die Schaltdrossel 13 bei passender Größe und Richtung des Spannungsstoßes im Augenblick des Einschaltens im ungesättigten Zustand und hat demgemäß einen hohen Widerstandswert gegenüber dem nur einen Bruchteil davon betragenden Widerstandswert des Parallelkreises 22, 23 und 2q.. Infolgedessen liegt im Augenblick des Einschaltens praktisch die gesamte Betriebswechselspannung an der Schaltdrossel 13, so daß die Unterbrechungskontakte 14 spannungslos einschalten. Die Höhe des Spannungs-und damit des vormagnetisierenden Erregerstromstoßes hängt unter anderem von dem Dämpfungswiderstand 2,4 ab. Es kann auch noch im Kreis der Primärspule 21 eine Regeleinrichtung vorgesehen sein, und zwar am besten eine rein induktive, z. B. ein induktiver Spannungsteiler, um möglichst wenig Verluste zu bekommen. Auf eine genaue Regelung kommt es jedoch, und das ist gerade der Vorteil dieser Schaltung, nicht an; denn es soll ja lediglich erreicht werden, daß das Verhältnis der Widerstandswerte der Schaltdrossel 13 und des zu den Kontakten 14 parallelen Stromzweiges sehr groß wird, der absolute Wert der Widerstände spielt dabei keine Rolle. Auf jeden zum Einschalten nutzbaren Spannungsstoß folgt nun aber, wie bereits oben erwähnt, nach 1/2 Periode T/2 ein entgegengesetzter Spannungsstoß, der gegebenenfalls das Ausschalten der Kontakte 14 stören würde. Deswegen besitzt die Schaltdrossel 2o noch eine dritte Wicklung i9, durch welche sie mit Gleichstrom, beispielsweise aus einer besonderen Stromquelle 27, über eine Drossel 28 und eine Regeleinrichtung 29 vormagnetisiert wird. Man erhält dann Spannungsstöße, die den in Fig. 2 gestrichelt eingezeichneten Rechtecken entsprechen. Diese liegen nicht mehr um 1/2 Periode, sondern abwechselnd um mehr bzw. weniger voneinander entfernt. Stellt man die Phasenlage so ein, daß sich die Kontakte 14 zur Zeit t,' schließen, so geschieht dies ebenfalls spannungsfrei. Der nächste, entgegengesetzt gerichtete Spannungsstoß liegt dann aber in der Zeit, während welcher die Kontakte 14 geöffnet sind und daher in diesem Zweig kein Nutzstrom fließt. Der Spannungsstoß und damit der auf die Drossel 13 gegebene Stromstoß sind dann also für das Arbeiten des Schaltumformers nicht von Bedeutung. Die vier verstellbaren Geräte 24, 25, 29 und 18 ergeben durch getrennte und darüber hinaus durch gemeinsame Betätigung die verschiedensten Möglichkeiten zur Regelung unter Wahrung der günstigsten Schaltbedingungen, desgleichen des funkenfreien Ein- und Ausschaltens.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltumformer mit Schaltdrossel, dadurch gekennzeichnet, daß in einer mit der Schaltdrossel in einem gemeinsamen Stromkreis liegenden Wicklung eine zusätzliche synchrone, nach Größe und Phasenlage regelbare Hilfswechselspannung hervorgerufen wird, von der jedesmal vor dem Einschalten der Hauptkontakte ein Stromstoß durch die Schaltdrossel getrieben wird, der sie durch Feldveränderung veranlaßt, im Augenblick des Einschaltens der Hauptkontakte die gesamte Betriebsspannung des Wechselstromnetzes von der Unterbrechungsstelle weg zu übernehmen.
  2. 2. Schaltumformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Spannung durch einen besonderen, synchron mit der Wechselspannung umlaufenden Hilfsgenerator erzeugt wird.
  3. 3. Schaltumformer nach Anspruch?" dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungskurve des Hilfsgenerators Oberwellen enthält und regelbar veränderlich ist. q..
  4. Schaltumformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Spannung in der Sekundärspule einer zweiten Schaltdrossel hervorgerufen wird, die durch eine vom Wechselstromnetz her gespeiste Primärwicklung erregt wird. .
  5. Schaltumformer nach Anspruch .4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdrossel vormagnetisiert ist. .
  6. 6. Schaltumformer. nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wicklung in einem zur Unterbrechungsstelle parallel geschalteten Stromzweig liegt.
  7. 7. Schaltumformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Parallelzweig in Reihe mit der Zusatzwicklung noch ein Widerstand, insbesondere ein Kondensator, liegt. B. Schaltumformer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Parallelzweig in Reihe mit dem Kondensator noch einDämpfungswiderstand liegt. g. Schaltumformer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Dämpfungswiderstandes regelbar ist.
DES3998D 1936-06-30 1936-06-30 Schaltumformer Expired DE925118C (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DES3998D DE925118C (de) 1936-06-30 1936-06-30 Schaltumformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DES3998D DE925118C (de) 1936-06-30 1936-06-30 Schaltumformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE925118C true DE925118C (de) 1955-03-14

Family

ID=7470449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DES3998D Expired DE925118C (de) 1936-06-30 1936-06-30 Schaltumformer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE925118C (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0382110B1 (de) Ausgangssteuerkreis für Inverter sowie Hochfrequenz-Stromquelle zur Gleichstromversorgung einer Schweissstation
DE736850C (de) Wechselstromzeitschalteinrichtung mit synchron bewegten Kontakten
EP0396126A2 (de) Vorrichtung zur Stromversorgung
DE676128C (de) Einrichtung zur Ausloesung von Schalt- oder Steuerimpulsen zu einem innerhalb einer Periode einer Wechselspannung waehlbaren Zeitpunkt
EP2115864B1 (de) Wechselstrom-gleichstrom-umrichter ohne gleichrichterelemente auf der sekundärseite des transformators
DE699717C (de) Mit mechanischen Kontakten arbeitende Schalteinrichtung
DE925118C (de) Schaltumformer
DE673599C (de) Einrichtung zur strom- und spannungsabhaengigen Regelung von Stromrichtern
DE941494C (de) Magnetischer Verstaerker
DE610124C (de) Einrichtung zur Gleichlaufregelung zweier Gleichstrommotoren
DE675519C (de) Anordnung zur Regelung der Blindleistung mit Hilfe gesaettigter Drosselspulen, insbesondere zur Regelung der Blindleistung langer Fernleitungen
DE1069278B (de)
DE4403956C2 (de) Stelltransformatoranordnung
DE709102C (de) Anordnung zur Speisung von mit Lichtbogen arbeitenden Stromverbrauchern
DE971695C (de) Anordnung zum Anschluss von Kondensatoren an ein Wechselstromnetz
CH217070A (de) Schalteinrichtung zum Unterbrechen und Schliessen eines Stromkreises.
AT116320B (de) Einrichtung zur Regelung der Spannung eines Wechselstromnetzes.
DE1438444C (de) Anordnung zum Ausgleich von belastungsabhangigen Spannungs Schwankungen eines Wechselspan nungsnetzes
DE2366194C3 (de) Frequenzgenerator
AT234223B (de) Spannungsregler
DE942701C (de) Schaltanordnung fuer Wechselstrom, insbesondere fuer Umformungszwecke
CH198525A (de) Wechselstromschalteinrichtung.
DE975000C (de) Anordnung zum Betrieb von Stromrichtern, bei denen eine Stromkreis-unterbrechung aufmechanischem Wege erfolgt
DE3303136A1 (de) Synthetikpruefkreis fuer hochspannungs-leistungsschalter
DE544593C (de) Verfahren zur Erzeugung einer moeglichst oberwellenfreien Gleichspannung durch ueberMehrphasentransformatoren gespeiste Vakuum-Gleichrichter