CH233669A

CH233669A - Umformer mit periodisch betätigten Schaltkontakten.

Info

Publication number: CH233669A
Authority: CH
Inventors: Haftung Licentia Beschraenkter
Original assignee: Licentia Gmbh
Priority date: 1941-10-14
Filing date: 1942-09-02
Publication date: 1944-08-15

Description

Umformer mit periodisch betätigten Schaltkontakten. Bislang war es üblich, für Umformer mit periodisch betätigten Schaltkontakten, die duireh Siehaltdiross,eln -vom Schaltfeuer ent lastet sind, die Brückenschaltung anzuwen den.

Die Vorteile Bier Brückenschaltung sind unter anderem: Hohe Ausnutzung des Um.- spa-nners; im VerhüRnis zugerzielten Gleich spannung kllaine Sperrspannung an den Kontakten sowie einfaüheT Aufbau der Um spanner als @norm-alie Drehphasenumspanner.

Diesen Vorteilen stehen jedoch bei kleinen Spannungen und grossen Strömen gewisse Na@ehteile gegenüber. @So wird z. B. bei der BrückenschaTtung der Gleichstrom auf dem Hin.- und Rückweg je einmal über,die Kon takte geführt. Dies hat einen verhältnismässig grossen Aufwand für Kontakte und Miei- tun,

b schienen zur Folge. Ausserdem ist die Herstellung von Umspannern für sehr grossle S'itroimstärken bei kleinen Spannungen kost- spieJli,g.Dazu kommt, d@ass bei der wirts@chaft- lichsten Ausführung der Brückenscheltung mit drei Schaltdrosseln, besonders bei grossen Strömen und kleinen Spannungen,

die Reck tanz des Kurzschlussikreiees sich so unigünstig auswirkt, .dass entwe-dbr auf volle Aussteue rung verzichtet odier sehr hochwertiges Ma terial für die Sohaltdroi--o61 benutzt werden muss.

Dis Erfindung sieht demgegenüber für Umformer mit periodisch betätigten Schalt- konrtakten, die durch Sch@altdroeseln vom Sohaltfeuer entlastet sind, vor, dass, min destens zwei n-phasige in Stern :

geschaltete Systemre über einen mit einander verbunden sind. Sie nimmt die be- kannten Nachteile dieser Schaltung gegen- über der B,rückeneelchgltung, nämlich schlech- tere Ausnutzung, komplizierterer Aufbau .des Unispanners in Kauf,

um die Vorteile ,dieser ISchalbung, insbesondere bei kleinen Spannungen, z. B. unter 200 V, und grossen Strömen, z.. B. über 500 A, auszunützen.

Die Anwendung @ dieser .Schaltung für Kontaktumformer (Kontaktstro.mrichter? ist infelge einiger Eigenarten nicht ohne wei- teres ge-getben. So nimmt bekanntlich beiAb- senkung .der Belaettung unter den Mabnefisie- rungsstr:om des Saugtransformators die.

Stromfluss.da.uer der einzelnen Phasen von 120 auf 60" -ab. Bei Ventil'stromrichtern be deutet dies keine grundsätzliche Schwierig- kelt, -bei Kontaktumformern dagegen müsst e.

um Rückzündungen zu vermeiden, die Kon taktzeit entsprechend vermindert werden, was auf grosse konstruktive Schwierigkeiten stösst.. Zur Überwindung dieser Schwieri@g- kei:

t wird zweckmässig eine Grund@las-t von solcher Grösse vorgesehen, dass die Strom- flussze.it auch bei kleinster äusserer Belastung mindestens gleieh 120" bleibt.

Diese Grund last kann iii bekannter ZVeis!e bei genügender äusserer Last abschaltbar und schnell zu- schaItbar angeordnet werden. Mit Vorteil verwendet man für den Saugtransformator einen Aufbau .ä.hniliiich wie der der Schalt drossel selbst z.

B. unter Verwendung eines hochwerti:ben Ringbandkern.es,. Auf diese Weise lässt sich :der Magnetisie.rungsstrom und damit die erforderliche Grundlast ausser- ordentlich klein halten.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann man eine derarti-e Vor- erregung des Saugtrausforma.tors mit@'Ni'e ,ch- eelstrom @dreifacher Frequenz vorsehen, dass der Ma@gnetsierungsstrom auch bei fehlender Belastung von diesem Vorerre@gerkreis g;elie- fert wird. In diesem Fall ist ein Betrieb auch ohne nennenswerte Grundlast möglich.

Man kann aber auch in manchen Fällen den Saugtran,sform#a.tor mit Gleichstrom vor- erregen.

Die Zeichnung zeigt mehrere Ausfiili, rung.s;bei,spie@l!e der Erfindung.

In Fig. 1 liegt in jeder der Umspa:nner- phasen 1-6 eine Schaltdro@sel@ 7-12 vor jedem der Kontakte 13-18. Der Sa.ug- trans,formator 19 kann entweder im Um- spannersternpunkt oder im Sternpunkt der Kontakte (20) angeoirdnet sein.

In der Anordnung nach Fig. 1 führt ,jede der SchalIdrosseln nur in einer Richtung Strom, und zwar während eines Drittels einer Periode. Im Gegensatz hierzu kann man die Sehaltdrosseln auch wie in FLg. 2 anordnen, wo die Dress,

eln von je zwei um 180 gegen. einander versetzten Phasen mit; gemeinsamem Eisenkern ausgeführt send. Man erhält so drei Eisenkerne 21, 22, 23, welche je eine in der Mitte angezapfte Wicklung 24, 25 und 26 tragen.

Die Mitten dieser Wieklun-en sind zu e11Mrn Sternpunkt und damit; zu einem Gleiches rompol zusamm.engesehlo@ssen. Diese Schaltung hat den Vorteil, dass d,er Aufwand an lioehweri;ibem maglnetischetn Material, z. B.

Nickeleisen, für die Sclia.ltdroKsselkerne vermindert wird. Ausserdem bedeutet die Verminderung der Zahl der Drosseln von 6 auf 3 wirtschaftliche und! bauliche Vorteile.

Die Anor@dnun@- der Drosseln im Sternpunkt ermöglicht ferner in besonders einfacher Weise einen Einbau in den Olkessel des Hauptum@s.p@ann.ers. Wie bislang kann auch der Saugtranssfo,rmator irr den Umspanner kessel mit eingebaut werden, so dass nach aussen weder die 'Seh@alitdrosssel noch der Saug transformator in Erscheinung treten.

Fig. 3 ze@i:gt eine dritte Mäbliehkeit der Scba,ltdross(el,ariordnun!g. Hier sind je zwei um 180' versetzte Umspannerphasen über die Kontakte miteinander verbunden. An die V erbindungsleitun,gen. 27 und 28 und 29 ist je eine Schaltdrossel. 30, 31, 32 angeschlossen, welche zu einem Gleiahstrompol führen.

Im Sternpunkt des Umspanners liegt der Saug- transforma.tor 19.

Man kann für die Anordnungen nach dei Erfin@dun,g alle Hilfsuiittel zur Entlastung der Kontakte anwenden, welche für Kontakt- umformer mit Schaltdrosseln bekannt gewor- .den sind, wie beispielsweise Kondensatoren parallel zu den Kontakten, Vorerregun,

gen der Scha-ltdrosselu mit Gleich- oder Wech@sel- ,strom oder mit dem Laststrom, sowie Kurz- seh@liesser zum Schutze der Kontakte in Störutigfällen.

Die Ariorditiun-ä naeh Fig. 3 hat, den Nachteil, dass der Kurz.sühlussstrom im Wech- seIstrom-kreis nieht durch die Sch@altdrosse1'n begrenzt wird. Dies kann jedoch bei kleinen Leistungen einen Vorteil bedeuten,

da hier durch die Schaltdrosseln der Kurzs.chluss# stram so, stark begrenzt sein würde, da,ss :er die Schutzeinrichtungen nicht zum An sprechen bringt.

In bekannter Weise kann der Saug- transformator mit einem drei:sehenkliggen Eisenkern ausgeführt werden, welcher auf dem M.ittelischenkeldie Wicklung -trägt.

Man kann die Auss#ens,chenikel! mit dem Belastungs- Strom deirart voreirregen, dass der Saug- trans!fo:rmator seine Aufgabe, Ausgleichs: ströme zwischen den beiden Dreiphasen- syste:men zu vermeiden, nur teilweise er füllt Durch @diese Anordnung wird dIe:

r Augenblichswe.rt sdes jeweils kammutierenden Stro:m-es im Verhältnis zum Gleichstram- mittelwert heraägessetzt. Damit wird gleich zeitig der induktive Spannungsabfall, wel- cher pro@po:rtio@nal idem Augenblickswert des Laststramess zu Beginn der Kommutierung ist, vermindert, 6:

o ,diass ,sich eine B.elastungs- kenulinie mit geringem Spannun;gs:abfa.ll er b 'bt. Bei Ko:ntaktstromriehtern gewinnt man jedoch darüber hinaus noch weitere Vorteile, welche darin bestehen, dass bei konstant ge- ha:liten@er Kontaktzeit :

die Belastbarkeit bezw. Überlas:tbarkeit des Umfo:rmere erhöht wird, oder da, bei glü:ichem BeIasüarkeit die An forderungen an die Schärfe dee Sättigungs knies :der Schaltdrosseln gemildert werden können.

Die in Fig. 1 aargesstellte Sahal@tun;g er möglicht es, infolge der sich über .angenähert 240 erstreckenden stromlosen Zeiten, :die :Schaltdros@slii, das heisst ihre Stufenlänge, grösser auszulegen als es bei dier,dreip:hasigen Brückenschaltung, bei der die s@tromloise Zeit jeder kleiner als 60 isst, all:

ge- mein üblieh isst. Diese grossen Schaltdrosseln haben :den Vorteil, dass sie die Sicherheit des, Betriebes erhöhen, bei gleichzeitiger Verrin- gerun@g des Kurzschlusssstromes. Ausserdem bieten sie die Mäglichkelt, bei festen Kon taktzeiten. die Spannungsregelung mit Hilfe :

der Vorerr bgung der Schaltdrosseln durch zuführen, wobei zur Beeinflussung der Kenn linien und zur bleichzeitigen Entlastung der Kontakte beim Einschaltur eine Varerrebo-ung mit Gleichstrom, Wechselstrom verzerrter Kurvenfarm und mit dem Belastun:gsstro:m vo,rbesehen sein kann.

Die verhältniasmässi,g lange stromfreie Pause ermöglicht es auch, weniger hoch wertiges Material, das heisst Material mit nicht vollkommen scharfem Sättigungsknick für die Sch@aUdrasselkerne zu benutzen, z. B. Siliziume:isen.

Legt man während -der stromlosen Zeit ,die S,chaltdsrosseln praktisch dauernd an eine fest vorgegebene Spannung, :so kann man einen von der Bedaetung uniabhängn;gen induk tiven 'Sl)anuungs:abfa.ll erzielen. Dies erreicht man z.

B. bei :der Schahtung nach F'ig. 3 :da durch, d@ass man bei genügend grossen Schalt- :dro,sseln :die Kontaktzeiten so .gross wählt, dass :dio Drosseln nach dem Öffnen eines Kon- taktes,dirrchSchliessen dess zugehörigen Kon- t.aktes :

des zweiten DreiThasensystams so,- gleich wieder an die Umspannerspannung ge- legt werden,.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, :dien Saugtransformator aue zwei getrennten Eisenkernen, z. B. Ringkernen, mit teilweise gemeinsamer Wicklung aufzubauen, da man -dann ho,chwertiige Eissenkennlinien erreichen kann.

Die Erfindung ist nicht auf :das Zusam- menarbeiten von zwei n-phasigen Systemen, die zusammen ein zwei n-phasiges System bilden, beschränkt. Es können auch mehr als zwei n-pha:s:ige :Systeme zusammenarbeiten, beispielsweiss :

dreizweiphasige Systeme, tdie zusammen ein sechsphasiges System bilden, oder vier ,dreiphasige Systeme, die zusammen ein zwöilr±phasi:ge:s System bilden. Das Zu- siammenarbeiiten wird dabei durch =mehrere einphasige Saugtransformatoren oder einen - mehrphasigen, in Stern oder Zickzack ge- sth@alteten Slaugtranssformator sichergesteIlt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Umformer mit periodisch b.etItigten Schaltkontakten, die durch Sehaltdrosse:ln vom Schaltfeuer entlastet eind, dadurch ;ge- ken,n.zei.chn:et, dass mindestens zwei n-phasige in. Stern geschaltete Systeme über einen Saubtra.nsTo,rmator miteinander verbunden sind.

UNTERANSPRtrCHE 1. Umformer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, @dass jeder Umspanner phase eine Scha-ltdrossel zugeordnet ist. ?. Umformer nach Patentanspruch, da: durch gekennzeichnet, dass die Schaltdrosseln von je zwei um. 180 versetzte Umspanner- phasen einen gemeinsamen Eisenkern be sitzen.

3. Umformer nach. Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Saugt.ransfor- m;aito,r zur Verminderun @g seines 111a.gnetisie- run,gsstromes aus hochwertigen Ringband- kernen aufgebaut ist. 4.

Umformer nach Patentanspruch, da durch ,gekennzeichnet, dass der Saugt,ransfor- mator mit Wechselstrom von dreifacher Fre.- duenz vorerreggt ist. 5. Umformer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Sau-transfor- matoT mit Gleichstrom vorerregt ist.

6. Umformer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche ein Absinken der Belastung unter den Na!gnetis.ierungss trom des Sang transformators verhindern. 7.

Umformer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Saugtran:sfor- niator derart reit dem Belastungsstrom vor- erregrt ist, dass d;c@i. Augenblickswert des jeweils kommutierenden Stromes im Ver hältnis zum Gleichstrommittelwert vermin dert wird.

B. Umf ornier nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass der Saugtransfor mator aus zwei getrennten Eisenkernen mit teilweise bemeiiisa.iner 'Wicklung aufgebaut ist.

9. Umformer nach Patentanspruch, da.- durch gekennzeichnet, dass die Stufenlange der Sc:h;

altd,rosseln grösser ist als bei drei phasigen Briiekenscha-ltungen. 10. Umformer nach Patentanspruch, da durch0, gekennzeichnet, dass die Spa.nnunps- regelung hei, festen Kontaktzeiten mit der Vorerre@gu.n @g der Schaltdrosseln erfolgt.

11.. ITmformer iiaeh Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Schaltdro@sse l- herne aus Siliziumeisen bestehen. 1?. Umformer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer von der Belastung unabhängigen Klem@inenspa.iinuiz.;

die Schaltdrosseln prak- tiscb. dauernd an einer fest vorgegebenen Spannung liegen.