<B>A</B> Verfahren und Anlage zum Parallelbetrieb zweier Kontaktumformeranordnungen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Parallelbetrieb zweier Kontaktumfor- meranordnungen mit verschiedenen synchro nen Wech@selspannungssystemen,
deren Span nungsvektoren zwecks Erzielung einer höher- phasigen Welligkeit um einen Teil des Win kels zwischen zwei benachbarten Spannungs- vektoren eines Systems gegeneinander ver setzt sind, vorzugsweise mit Spannungsteiler- dross,el. Bei Umformern,
deren Kontakte zum Beispiel durch einen Synchronmotor im Takte der Wechselspannung angetrieben werden, muss zur Vermeidung von schädli- chem Schaltfeuer besonders sorgfältig darauf geachtet werden, dass die Kontaktöffnung in 'die Zeit der stromschwachen Pause fällt, die in der Nähe des, Stramnullwertes auftritt und gegebenenfalls durch in Reihe mit den Kontakten angeordnete Wirk-,
Blind- oder Scheinwiderstände, insbesondere durch Schaltdrasseln mit beim Nennstromwert hochgesättigten und bei ihrer Entsättigung in der Nähe des Stromnuilwertes- eine den Stromverlauf abflachende Verzögerung der weiteren Stromänderung hervorrufenden Ma gnetkernen, verlängert werden kann.
Bei wechselnder Belastung ändert sich infolge der verschiedenen Dauer der Kommutierung die Lage der Stroms chwaehen Pause gegen über dem Schalttakt. Sind nun die Span nungen der beiden parallel geschalteten Um- formungeanoTdnungen auf der Lastseite nicht genau gleich, so werden dadurch Ausgleich ströme verursacht,
die die beiden Anordnun gen zusätzlich be- bezw. entlasten. Dadurch wird nicht nur die Höhe der zulässigen Gesamtbelastung hera;bgos@etzt, sondern es er geben sich .auch bei Leerlauf und Teillast verschiedene Kommutierungshedingungen für die beiden Umformeranordnungen, so dass die Gefahr, dass:
die Kontaktöffnung wenigstens bei einer der beidenUmformungsanordnungen ausserhalb der Gtroms@chwachen Pause fällt, besonders gross ist. Die Erfindung beruht auf .der Erkenntnis, dass mit Rücksicht auf diese besonders hohe Empfindlichkeit der Kontaktumformer gegen zusätzliche Be lastung- bezw. gegen Ausgleichströme etwaige Unterschiede in :
der Höhe der Spannung auf der Lastseite, auch wenn ,diese Unterschiede an äch sehr klein sind, nach Möglichkeit noch mehr herabgesetzt oder beseitigt werden müssen.
Erfindungsgemäss werden daher ,die durch den Aufbau der beiden Umformeranordnun- gen bedingten Ausgleichsströme zwischen ihnen durch zusätzliche Beeinflussung der Spannung mindestens einer der beiden Um formeranordnungen vermindert.
Die erfindungsgemässe Aufgabenstellung und ihre Lösung werden im folgenden am Beispiel einer D.rehs@trom-Gleich6trom-Um- formunb anlage mit zwei parallel geschalte ten -Kontaktumformern, von denen jeder mit sechs Schaltstellen und in Reihe damit lie genden Schaltdrosseln ausgerüstet ist, näher erläutert.
Um eine :Schaltung mit zwölfphasiger Gleichstrom-Welligkeit bezw. zwölfphasiger Rückwirkung auf das speisende Drehstrom- netz bei Anwendung von dreiphasigen Brückenschaltungen zu erhalten, liegt die Aufgabe vor, zwei derartige Brückensysteme mit je sechsphasiger Gleichstramwelligkeit mit 30 Phasenversetzung zu betreiben, wo bei dann auf der Gleichstromseite zur Auf nahme der Oberwellen-Spannungsdifferenz,
die zwischen Edlen beiden Systemen besteht, die Eihschaltung von zwei Gl'äUungedrosseln oder von. einer @Spannungsteilerdrossel (S.aug- dressel) erforderlich ist. Die Erläuterungen erstrecken sich: vorzugsweise auf Schaltungen, in denen eine Spannungsteilerdrassel verwen det wird.
Will: man bei derartigen zwölfphasigen Sohaltungen mit älat!ten Transformatürwick- lun:
gen auskommen, also keine @ickzack- sch@altungen zur PhasendTehuug verwenden, so macht mann vo@rtei@l\haft von der 30 -Ph@asen- verschiebung Gebrauch, die zwischen Stern- und Dreicokschaltung bestehlt. Man erhält dann zum.Beispiel die Schaltungen nach Fig.1 oder Fig. 2,
je nachdem mann zwei Primär wicklungen 11 und 12 mit zwei TransTor- matorrkernen oder nur eine gemeinsame Pri- märwicli:l,ung 13 mit nur einem Kern für beide Systeme zusammen verwendet.
An jede der beiden Sekundärwicklungen 21 und 22 ist eine dreiphasige Brückenschal- tung angeschlossen, wobei zwei Gleichs@trom- pal:e unmittelbar, die andern beiden über eine Spannungs,teilerdrossel 17 miteinander ver bunden sind gemäss r'ig. 3. Jedes System hat ,sechs Schaltstellen 14.
Die vorzugsweise mit Abhiebekontakten ausgerüsteten Schaltstellen werden durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Synchronmotor gemeinsam an getrieben. Es kann auch für jeden Umformer ein besonderer Synchronmotor vorgesehen sein.
Zwecks Abflachung des Stromverlaufs in der Nähe des @Stromnullwertes liegen Schaltdrosseln 15 mit beim Nennstromwert hochgesättigten und gegebenenfalls vaDmi- gnetisierten Magnetkernen in Reihe mit den Schaltstellen 14 und parallel zu den letzteren Nebenpfade 16 mit insbesondre regelbaren Kapazitäten und Widerständen. Ausser den Haupts!ehaltdrosselu 15 können zur Erleich terung der
Einschaltvorgäuge besondere, in der Zeichnung nicht @dargestellte Einschalt- drossel vorgesehen sein; auch :diese können gegebenenfalls vormagnetisiert werden.
Die S:pannungsteilerdrossel arbeitet nur in richtiger Weise, wenn sie bezüglich der Gleichströme magnetisch entlastet ist, wenn also jede der beiden Umformungsanordnun gen den halben Gleichstrom führt. Damit diese Stromverteilung eintritt, ist es notwen dig, dass der Mittelwert der Gleichspannung bei beiden Teilsystemen gleich gross ist.
In der Praxis treten jedoch Fälle ein, wo die Gleichspannungen verschieden sind, so dass ein Ausgle@ichsaro,m zwischen den beiden Teil- systemen fliesst, der das Eisen. der Spannungs- teilerdrossel magnetisch vorbelastet:
a) Die beiden Wicklungssysteme liefern ungleiche Leerlaufwechselspannungen. Dieser Fall ist häufig zu erwarten bei der Schaltung nach Fig. 2 mit gemeinsamer Pr- mä,rwicklunQ. Damit die verketteten Sekun- därspa.nnungen beider Systeme gleie-lr gross werden, müssen die Wind:ungszahlen genau im Verhältnis
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stehen.
Das ist aber bei Kontaktumformern für kleine Spannungen und gross:e Ströme nur in gewissen Fällen zu erreichen, weil sich hierbei infolge :der .durch die Baulleitstung des Transrformators beding ten hohen Win:
dungisspannung oft recht kleine Windungszahlen ergeben. So m--L,± zum Bei spiel ein Umformer für 400 V Gleichspan nung, 8000 A Gleichstrom in der Dreieck- wiekllu:ng 7, in der :Stemwicklung 4 Windun gen erhalten, womit von dem Verhältnis
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um etwa 1 % abgewichen wird.
Bei andern, benachbarten Windung"sverhrältnissen, zum Beispiel! 9:5 oder 5:3, ist die Abweichung noch grösser.
Das erste genau passende Win- .dungsver'hläl'tnis ist <B>19:</B> 1.1, sodann folgt<B>26:15.</B> In diesen :beiden Fällen liegen aber die Win- dungsspannungen schon ausserhalb des wirt- echaftlmch gut ausführbaren Bereiches :der Transfo:
rmatorauslegung.
b) Trotz gleicher Leerläufspannungen lie fern die Systeme ungleiche Lastspannungen. Die Ursache hierfüre sind ungleiche Span- nungsabfälle an beidenSystemen. Vorwiegend kommen hier die induktiven Gleichspannungs- - abfälle <B>in</B> Frage, -die dann ungleich werden, \wenn die ,
Streuspannungen der einzelnen Sekundärwicklungen gegenüber der Primär wicklung ungleiche Grösse haben. Dieses kann auch bei .genau gleicher Ausführung der Wicklungsabmessungen -bei Ho.chstromtrans,- fo@rmatoren bereits durch :die verschieden grosse Zusatzstreuim,g der Schalitverbindungen und Klemmzuleitungen :
eüueeten: e) Trotz gleicher -LeerlaufwechGelspau- nungen liefern beide- Systeme nicht nur un- gIeiehe Lastspannungen, sondern auch bereits ungleiche Leerlaufgleicbspannungen.
Diese an sich von den Quecksilber-Dampf- gl:eichrichtern her bekannte Erscheinung ist auf Oberwellen in :der speisenden Drehspan nung zurückzuführen.
Die Oberwellen haben in :den beiden um 306 in der Phase gegen einander verschobenen Sekundärsystemen in bezug .auf :die durch -die Schaltzeitpunkte aus den Weehselsp,ahnungskurveu herausgeschnit- tenen Abschnitte, die für den Gleichspan- nungsmittelwer't masstgebend sind, ungleiche Phasenlage, so dass die zugehörigen. Span nungsflächen und,
diamit die Gleichspannui,gs- mittelwemte in beiden Systemen verschiedene Grösse aufweisen.
Diese :drei Ursachen können -einzeln oder auch im Verbindung miteinander :die Gleich spannungen verschieden machen und damit Veranlassung zu einem: Ausgleich-Gleich- sttrüm in oder @piannunngsteilerdross-el 17 geben.
Um diese @Gleichspannungen gleich gross zu machen, kann man besondere Abgleich- m;,ttal vorsehen, und zwar entweder eine :
durch einmalige Ju@tnerungsarbeiten am Kon taktumformer selber hervorgerufene Ver- schäedenheit des Ausstenerungsgrades odex zusätzliche Ahgleicheinrichtungen in der- ,
Schaltung mindestens .einer @deir beiden Um- fommungs@anordnungen. <I>1.</I> Justierungsarbeiten <I>am Kontaktumformer</I> <I>selbst.</I>
a) Mechanische Abgleichung -der Gl:eieh- spannungshöhe :durch Einstellung verschiede ner Aussteueraugen bei beiden Systemen (verschiedene Lage der @Schaltzeitpunkte). Hierzu russ der zwölfp@asüge Schaltapparat so eingerichtet nedn"dass :
die Schaltzeitpunkte der beiden sechsphasigen Teüsyts-e relativ zueinander ventellllt werden können: b) Elektrische Abgleichung des Beginns :dbr Hauptstro:mübergabe und damit :
des Mit- telwertes :der Gleichspannung durch Einstel- lung der Eins@chaltmajgneti@ierung (B,in) der S:chaltdro"siselk.,eme in vers-chiedener -Höhe bei beiden Systemen. Dieses kann beispiels- weise entweder durch eine- Veränderung :
der Bemessung ider Nebenwege 116 .geschehen oder dturch eine Veränderung :
dear Vormagnetise- rung der Einschaltdrossel, der Hauptdrossel 15 oder eventueller Hilfsdrosseln öder durch Verwendung sonskger Schaltelemente, die von Einfluss auf den Einschaltvorgang- sind. Der Umstand,
diass die Einschaltmagnettsie- rung (Bein) geringer ist als die Sättigungs- magnetisierung (B5);
hat eine Verzöge=g des Beginns des Stroman#stieges gegenüber den Einischaltzeitpunkten und somit eine Ver- ringeDung des Aussteuerungsgrades zur Folge. Verschiedene Einstellung der Höhe der Einschaltmagnetis:
ierung ruft eine ver schieden lange Verzögerung,des Stromanstie- ges und mithin genau so wie die mechanische Verstellung,dersschaUzeitpunkte einenUnter- schied des Aussteuerung.sgra:des dier beiden Umformeranordnungen hervor.
Beide Hilfsmittel sind vorzugsweise ge eignet für Umfoirmeranlagen, die eine un gefähr gleichbleibende Gleichspannung lie- fern sollen. Bei weitgehender Spannungs- regelung ,sind sie nur bedingt anwendbar; hier kommen eher Massnahmen in der Schal tung in Frage, -die hundertprozentig bei allen Spannungen wirksam. sind.
<I>2.</I> Zusätzliche Abgleicheinrichtuägen <I>in der</I> Schaltung. a) Abgleich,der Leerlaufwechselspannun- gen durch. Verwendung eines Z:
usatztrans- farmatoirs mit einer Primärwicklung 18 und einer SekundIrwicklung 19 in einem der bei- ,den Teilsysteme gemäss Fig. 4.
Der Zusatztransformator erhält nur wenige oder gar nur eine einzige sekundäre Hochstromwindung, die je nach Schaltung -eine spannungserhöhende oder spannungs- erni@e@driben@d'> Zusatzspannung liefert.
Die Primärwicklung 18 wird zweckmässig an die zugehörige Sekundärwicklung 21 des Haupt- tranisformato:rs angeschlossen, .damit bei irgendwelchen Umschaltungen im Haupt- transformator,
zum Beispiel SteTn-Dreieck- ums -ohaltung"der Prozentsatz der Zusatzspan- nung stets der ,gleiche bleibt.
Fig. 5 zeigt die sinngemässe Anwendung eines Zusatztransformators bei einer Poly- gonschaltung. Hier hat bekanntlich der Spesetransform:ator für beide Systeme nur eine gemeinsame Sekundärwicklung 20, die auf jedem Schenkel einen grösseren Teil 23 und einen mit der Wicklung eines andern Schenkels unmittelbar verbundenen kleine ren Teil 24 aufweist. An diesen Verbin dungsstellen sind :die Zuleitungen einer Um- formungsanordnung angeschlossen.
Die Pri märwicklung 18 des Zusatztransformators kann entweder an dem Wicklungsteil ?3 oder an dem Wicklungsteil 24 angeschlossen erden. Seine Sekundärwicklung 19' verbin det die Wicklungsteile 24 mit je einem Wicklungsteil 2'3 des jeweils dritten Schen kels. An den Verbindungsstellen zwischen den Sekundärwicklungen 19 und den Wick- lungsteilen 23 sind die Zuleitungen der zwei ten Umformungsanordnung angeschlossen.
Die Leistung :des Zusatztransformators ist im Vergleich zum Haupttransformator sehr gering. Sie beträgt beim Windungsver- hältnis 7:4 nur etwa, 1 %, bei '9 : 5 etwa 4 %. Der Zusatztransformator kann also unter Umständen als kleiner Lufttransformator un mittelbar in den Zug der Verbindungs.lei- tungen vom Haupttransformator zu den Schaltdrosseln eingefügt werden.
Bei dieser geringen Grösse wird die Ausführung eines Zusatztransformators unter Verwendung der Schaltung nach Fig. 2 billiger als :der Über gang auf die Schaltung nach Fig. 1. mit. zwei getrennten Kernen in einem Ölkessel oder gar zwei getrennten Transformatoren hal ber Leistung, zu dem man sonst mit Rück sichtauf die Forderung nach gleichen Sekun- därspannunigen gezwungen sein würde.
Wich tig ist auch noch insbesondere bei Kontakt umformern, dass die Schaltung nach Fig. 2, deren weitgehende Anwendung durch den Zusatztransformator ermöglicht wird, bezo gen auf .ein Sekundärsystem nur etwa die halbe Streuspannung besitzt gegenüber der Schaltung nach F'ig. 1 mit getrennten Ker nen; infolgedessen lassen sich mit der Schal tung nach Fig.2 höhere Grenzgleichströme erreichen als mit der Schaltung nach Fig. 1.
Besonders vorteilhaft lässt sich der Zu satztransformator verwenden, wenn man seine Primärwicklung regelbar macht, beispiels weise wie in Fig. 4 dargestellt. Man schafft sich dann sozusagen eine "regelbare Zusatz windung" zum Haupttransformator.
Der Zusatztransformator bietet dann,die Möglich keit, auch den Einfluss primärer Spannunias- oberwellen auf die Stromverteilung zu besei- tigere, wobei die richtige Einstellung auch bei veränderlichem Oberwellengehalt der Primärspannung betriebsmässig jeweils so vorgenommen werden kann,
dass der Aus gleichstrom zwiechen den beiden Systemen verschwindet oder eine gewünschte Grösse nicht überschreitet. Der Zusatztransformator beseitigt also ohne weiteres die oben erwähn ten Störungsursachen a) und c).
Zur Vereinfachung :des Aufbaues der An lange und zur Verbesserung der Kühlung kann der Zusatztransformator mit in den Glkessel des Haupttransformators eingebaut werden.
b) Zur Herstellung gleicher induktiver Spannungsabfälle bietet sich das Mittel, die Streuspannung der Wicklung mit dem ge ringeren Betrag durch zusätzliche Induktivi- täten auf den Betrag der Wicklung mit der höheren,Streuung zu bringen. Anstatt beson dere Drosselspulen hierfür zu verwenden., kann man auch die Luftinduktivität der bei den Schaltdrosselsätze verschieden gross aus führen.
Bei Verwendung eines Zusatztrans formators nach a) wird man zweckmässig so vorgehen, dass man den Zusatztransformator in die Leitungen desjenigen Wicklungs- systemseinfügt, das die kleinere Streuung besitzt. Unter Umständen wird dann die Streuung des Zusatztransformators in Ver bindung mit der vermehrten Induktivität der Verbindungsleitungen bereits ausreichen, die Gesamtstreuungen gleich zu machen. Dabei muss man natürlich, sofern beispielsweise gerade das System mit der höheren Wechsel spannung zufällig die kleinere Streuung be sitzt, den Zusatztransformator so schalten.
dass er eine negative Zusatzspannung liefert; in diesem Falle kann der Zusatztransformator auch in der sogenannten ",Sparschaltung" be trieben werden.
Bei Anlagen, die mit im wesentlichen kon stantem Gleichstrom betrieben werden, kann man die Wirkung der verschieden grossen Streuspannungen auch durch den Zusatz transformator mit ausgleichen. Jedoch ist dieser Ausgleich immer nur für einen einzigen Belastungsstrom genau nichtig; dieses Ver- fahren ist also für Kontaktumformer mit stark wechselnder Belastung nur bedingt an wendbar.
In sinngemässer Übertragung lässt sich die Erfindung auch auf Schaltungen mit anderer Phasenzahl anwenden. Sie. ist auch nicht auf die - sogenannten Brückenschaltungen be schränkt, sondern hat auch für Sternpunkt- schaltungenGültigkeit.
Die beschriebenen Hilfsmittel können, auch bei Anlagen, die keine Spannungsteilerdrossel verwenden, dazu benutzt werden, die Lastauf- teilung-auf parallelarbeitende Teilsysteme<U>zu</U> beeinflussen, um Ausgleichströme zu ver meiden.