DE1184413B - Two-stage switching of single-phase consumers, e.g. B. from induction coils fed with mains frequency - Google Patents
Two-stage switching of single-phase consumers, e.g. B. from induction coils fed with mains frequencyInfo
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Description
Zweistufenschaltüng von: einphasigen Verbrauchern, z. B. von mit Netzfrequenz gespeisten Induktionsspulen Die Erfindung betrifft eine aus Stark- und Schwachstufe bestehende Zweistufenschaltung von einphasigen Verbrauchern, z. B. von mit Netzfrequenz gespeisten Induktionsspulen, die über eine aus Kondensatoren und Drosselspulen bestehende Symmetrieranordnung an ein Dreiphasennetz angeschlossen sind.Two-stage switching of: single-phase consumers, e.g. B. from with mains frequency powered induction coils The invention relates to a strong and weak stage existing two-stage switching of single-phase consumers, e.g. B. from with mains frequency powered induction coils, which are made up of capacitors and inductors Balancing arrangement are connected to a three-phase network.
Symmetrierungsanlagen zur Umwandlung einer Einphasenlast in eine symmetrische Dreiphasenlast sind allgemein bekannt. Hierbei werden vielfach die Einphasenverbraucher zwischen zwei Außenleiter des Versorgungsnetzes und eine Kondensatorbatterie sowie eine oder mehrere Drosselspulen dazu in Dreieck zum dritten Außenleiter geschaltet. Der einphasige Verbraucher wird, falls er induktiv ist, mit Hilfe von Kondensatoren auf cos phi = 1 kompensiert. Für eine symmetrische Netzbelastung müssen dann die Symmetrierungs-Blindwiderstände so aus= gelegt werden, daß ihre Blindleistungen VT-mal kleiner sind als die Wirkleistung des Verbrauchers.Balancing systems for converting a single-phase load into a symmetrical one Three phase loads are well known. The single-phase consumers are often used here between two external conductors of the supply network and a capacitor bank as well one or more choke coils connected in a triangle to the third outer conductor. The single-phase consumer is, if it is inductive, with the help of capacitors compensated to cos phi = 1. For a symmetrical network load the Balancing reactances are designed so that their reactive powers VT times are smaller than the active power of the consumer.
Bei Elektrowärmeanlagen, insbesondere bei mit Netzfrequenz gespeisten Induktionsspulen ist es oft zweckmäßig, zunächst mit einer hohen Leistung (Starkstufe) aufzuheizen und dann zur Konstanthaltung der Temperatur bzw. zur Durchwärmung mit einer schwachen Leistung (Schwachstufe) weiterzuheizen. Um die Leistung und damit die Spannung zu reduzieren, ist - wie in F i g: 1 dargestellt - ein Regeltransformator 1 vorgeschaltet, der als Spartransformator ausgebildet ist und mit Hilfe des dreipoligen Schützes 2 mit dem Stromversorgungsnetz (RST) verbunden werden kann. Zur Beaufschlagung des Induktionsofens 3 mit voller Leistung (Starkstufe) wird das dreipolige Schütz 4 eingeschaltet, und zur Beaufschlagung des Induktionsofens mit geringerer Leistung (Schwachstufe) wird das dreipolige Schütz 4 ausgeschaltet und das mit den Anzapfungen 5 des Transformators 1 verbundene dreipolige Schütz 6 eingeschaltet. Mit 7 ist die Kondensator-Regelbatterie für die Kompensierung und mit 8 die Kondensator-Regelbatterie für die Symmetrierung bezeichnet. Zur Symmetrierung dient ferner die mit 9 bezeichnete Stufendrosselspule.For electrical heating systems, especially those that are fed with mains frequency Induction coils, it is often useful to start with a high power (high level) and then to keep the temperature constant or to warm up a weak output (weak level) to continue heating. About the performance and thus To reduce the voltage is - as shown in Fig: 1 - a regulating transformer 1 upstream, which is designed as an autotransformer and with the help of the three-pole Contactor 2 can be connected to the power supply network (RST). For loading of the induction furnace 3 at full power (high level) is the three-pole contactor 4 switched on, and to act on the induction furnace with lower power (Weak level) the three-pole contactor 4 is switched off and that with the taps 5 of the transformer 1 connected three-pole contactor 6 switched on. At 7 she is Capacitor control battery for compensation and with 8 the capacitor control battery designated for symmetrization. The one labeled 9 is also used for balancing Step choke coil.
Der Nachteil derartiger Anordnungen liegt vor allem darin, daß sie durch die Verwendung des Regeltransformators und der erforderlichen Stufenschalteinrichtung sowie der zugehörigen dreipoligen Schütze zu aufwendig und kostspielig sind und außerdem für diese Einrichtungen viel Platz beansprucht wird. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Schaffung einer Zweistufenschaltung, die im Aufbau wesentlich einfacher ist und außerdem ein erhöhtes Maß an Betriebssicherheit aufweist. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in der dreiphasigen Speiseleitung Schaltmittel vorgesehen sind,, ,die `die alleinige Abschaltung einer Phasenleitung ermöglichen, so. daß bei der Schwachstufe die Symmetrierungskapaztät oder die Symmetrierungsinduktivität in Reihe mit dem kompensierten Verbraucher-hegen.The disadvantage of such arrangements is mainly that they through the use of the regulating transformer and the required tap changer and the associated three-pole contactors are too complex and expensive and in addition, a lot of space is required for these facilities. That of the invention The underlying task is to create a two-stage circuit that is much simpler in structure and also has an increased level of operational reliability having. According to the invention this is achieved in that in the three-phase Feed line switching means are provided ,, which `the sole disconnection of a Enable phase conduction so. that the Symmetrierungskapaztät at the weak level or the balancing inductance in series with the compensated consumer.
In Weiterbildung der Erfindung ist bei eingeschalteter Schwachstufe durch Reduzieren der Symmetrierungskapazität oder durch Erhöhen. der. Sypmetrierungsinduktivität die Wirkleistung im Verbraucher weiter abschwächbar. Ferner ist.es vorteilhaft, daß die während.' der Schwachstufe .parallel zu dem aus Verbraucher nd Symmetrieruugskapazität bestehenden Zweig liegende Symmetrierungsinduktivität abschaltbar und/oder vergrößerbu ist. Schließlich ist es vorteilhaft,, daß die währqad der ehwachs,tufe- parallel zu dem aus Verbraucher: und Symmetrierungsinduktivität bestehenden Zweig. liegende Symmetrierungskapazität ganz oder teilweise abschaltbar ist.In a further development of the invention, when the weak level is switched on by reducing the balancing capacity or by increasing it. the. Symmetrizing inductance the active power in the consumer can be further weakened. It is also advantageous that the during. ' the weak level .parallel to the consumer and symmetry capacity existing branch balancing inductance can be switched off and / or enlarged is. Finally, it is advantageous that the currency of the eh wax, level-parallel to the branch consisting of consumer: and balancing inductance. lying Balancing capacity can be completely or partially switched off.
Von der bekannten Anordnung gemäß F i g. 1 ausgehend, ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung in den F i g. 2, 3 und 4 dargestellt.From the known arrangement according to FIG. 1 is an exemplary embodiment according to the invention in Figs. 2, 3 and 4 shown.
In F i g. 2 liegt der Verbraucher V, z. B. eine Induktionsspule, mit der zugehörigen parallelgeschalteten Kondensatorregelbatterie Cx für die Kompensierung an den beiden Sammelschienen 10 und 11, die über ein einpoliges Schütz 12 bzw. 13 mit der Phasenleitung R bzw. T verbunden werden können. Die mittlere Sammelschiene 14 wird über das einpolige Schütz 15 mit der' Phaseileitung S verbunden. Zwischen den Sammelschienen 12 und 14 sind die Symmetrierungskondenseoren C$ s und C, , und gegebenenfalls weitere Kondensatoren abschaltbar angeordnet. Zwischen den Sammelschienen 10 und 14 sind die Stufendrosselspulen Ls 1 und L, z abschaltbar angeordnet.In Fig. 2 is the consumer V, z. B. an induction coil, with the associated parallel capacitor control battery Cx for compensation on the two busbars 10 and 11, which can be connected to the phase line R and T via a single-pole contactor 12 and 13, respectively. The middle busbar 14 is connected to the phase line S via the single-pole contactor 15. Between the busbars 12 and 14, the balancing capacitors C $ s and C, and optionally further capacitors are arranged such that they can be switched off. Between the busbars 10 and 14 , the stepped choke coils Ls 1 and L, z are arranged such that they can be switched off.
Für den Fall, daß die volle Leistung aus dem Netz (Starkstufe) benötigt wird, werden die einpoligen Schütze 12, 13 und 15 eingeschaltet. Wird dagegen die kleine Leistung (Schwachstufe) erforderlich, so kann entweder das einpolige Schütz 12 ausgeschaltet werden, so daß eine Schaltanordnung gemäß F i g. 3 vorliegt, oder es kann nur das einpolige Schütz 13 abgeschaltet werden, so daß eine Schaltanordnung gemäß F i g. 4 vorliegt.In the event that full power is required from the network (high level) the single pole contactors 12, 13 and 15 are switched on. On the other hand, the low power (weak level) is required, either the single-pole contactor 12 are turned off, so that a switching arrangement according to FIG. 3 is present, or only the single-pole contactor 13 can be switched off, so that a switching arrangement according to FIG. 4 is present.
Wie aus F i g. 3 zu ersehen ist, liegt der durch den Kondensator CK kompensierte Verbraucher V in Reihe mit der Symmetrierungs-Kondensatorregelbatterie C, und parallel hierzu die abschaltbare oder in ihrer Größe veränderbare Symmetrierungs-Stufendrosselspule L5.As shown in FIG. 3 can be seen, is through the capacitor CK Compensated consumer V in series with the balancing capacitor control battery C, and parallel to this the balancing stepped choke coil, which can be switched off or its size can be changed L5.
Bei der in F i g. 4 gezeigten Anordnung liegt der durch den Kondensator CK kompensierte Verbraucher V in Reihe mit der Symmetrierungs-Stufendrosselspule L, und parallel dazu die abschaltbare Symmetrierungs-Kondensatorregelbatteüe C5.In the case of the in FIG. The arrangement shown in Figure 4 is that through the capacitor CK compensated consumer V in series with the balancing step reactor L, and parallel to it the disconnectable balancing capacitor control battery C5.
Der Übergang von der Stark- auf die Schwachstufe erfolgt dadurch, daß die Netzphase, die am Verbraucher V und am Symmetrierungskondensator liegt (F i g. 3), vom Netz mit Hilfe eines einpoligen Schützes abgeschaltet wird. Analog dazu kann der Übergang von der Stark- auf die Schwachstufe durch Abschalten der Phase erfolgen, die am Verbraucher und an der Symmetrierungsinduktivität liegt (F i g. 4). Statt mit Hilfe von einpoligen Schützen kann ein derartiger Schaltvorgang auch mit einem einpoligen und einem zwei- oder dreipoligen Schütz durchgeführt werden, insbesondere dann, wenn diese Schaltmittel in einer bereits vorhandenen Anlage eingebaut sind und ein nachträglicher Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Erwägung gezogen wird.The transition from the strong to the weak stage takes place by that the mains phase that is connected to the consumer V and the balancing capacitor (F i g. 3), is disconnected from the mains with the help of a single-pole contactor. Analogue to do this, the transition from the strong to the weak stage can be achieved by switching off the Phase, which is due to the consumer and the balancing inductance (F i g. 4). Such a switching process can be used instead of single-pole contactors can also be carried out with a single-pole and a two- or three-pole contactor, especially when this switching device is installed in an existing system and a subsequent installation of the device according to the invention is under consideration is pulled.
Die Symmetrierungsinduktivität kann dabei abgeschaltet oder reduziert werden, und zwar mit Vorteil so, daß der kapazitive Strom kompensiert wird. Die Schwachstufe zwischen zwei Außenleitern des Netzes ist meist so klein, daß diese Unsymmetrie zulässig ist.The balancing inductance can be switched off or reduced with advantage so that the capacitive current is compensated. the Weak level between two outer conductors of the network is usually so small that this Asymmetry is allowed.
Besteht ein Betriebszustand, bei dem der Leistungsfaktor der drei Netzströme als auch der des Verbrauchers 1,0 ist, so sinkt bei der Umschaltung auf die Schwachstufe die Wirkleistung des Verbrau-' chers auf 25 v. H. ab. Wird die sonst zur Symmetrierung verwendete und nunmehr in Reihe zum Verbraucher geschaltete Kapazität vermindert, was durch Abschalten einzelner Regelkondensatoren leicht möglich ist, so sinkt die Wirkleistung des Verbrauchers nach folgender Formel weiter ab: wobei x = - C ist; Cs NV = Wirkleistung des Verbrauchers bei Symmetrierungsschaltung (Starkstufe); N = Wirkleistung des Verbrauchers bei Reihenschaltung (Schwachstufe); C, = Symmetrierungskapazität (Nennwert); C = wirksame Kapazität von C"; falls diese verstellbar ist.If there is an operating state in which the power factor of the three mains currents and that of the consumer is 1.0, the active power of the consumer drops to 25% when switching to the weak level. Have. If the capacitance, which is otherwise used for balancing and is now connected in series to the consumer, is reduced, which is easily possible by switching off individual regulating capacitors, the active power of the consumer continues to decrease according to the following formula: where x = - C; Cs NV = active power of the consumer with balancing circuit (high level); N = active power of the consumer when connected in series (weak level); C, = balancing capacity (nominal); C = effective capacitance of C "; if this is adjustable.
Setzt man für x Werte ein, so ergibt sich folgende Tabelle:
Die Zweistufenschaltung gemäß der Erfindung läßt sich vielseitig mix Vorteil anwenden. Insbesondere ist dies bei Induktionserwärmungsanlagen der Fall, W denen die Werkstücke meist sehr schrei aufgel werden und bei denen die erforderliche Heizlezstg während der Haltezeit zur Durchwärmung des Werkstücken allmählich absinkt. Durch Anwendüng der Zweistufenschaltung gemäß der Erfindung braucht zur Temperaturregelung in dieser Zeit die Schwachstufe nicht periodisch unterbrochen zu werden, sondern sie kann durch einfaches Abschalten einzelner Kondensatoreinheiten allmählich nach Bedarf reduziert und eingestellt werden, wodurch sich eine sehr genaue Temperaturregelung ergibt.The two-stage circuit according to the invention can be mixed in many ways Apply advantage. This is particularly the case with induction heating systems, Where the workpieces are usually very screaming and where the required Heizlezstg gradually decreases during the holding time to heat the work piece. By using the two-stage circuit according to the invention, temperature control is required During this time, the weak level is not periodically interrupted, but rather it can gradually decrease by simply switching off individual capacitor units Needs can be reduced and adjusted, resulting in a very precise temperature control results.
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DES75426A DE1184413B (en) | 1961-08-24 | 1961-08-24 | Two-stage switching of single-phase consumers, e.g. B. from induction coils fed with mains frequency |
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DE1184413B true DE1184413B (en) | 1964-12-31 |
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DES75426A Pending DE1184413B (en) | 1961-08-24 | 1961-08-24 | Two-stage switching of single-phase consumers, e.g. B. from induction coils fed with mains frequency |
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DE (1) | DE1184413B (en) |
Cited By (2)
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DE2365111A1 (en) * | 1973-12-21 | 1975-06-26 | Licentia Gmbh | Running up circuit for centrifuge driving hysteresis motor - has transformer matching load to give constant ratio between timing and resonant frequencies |
WO2007107762A1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-09-27 | Keele University | Indirect heating |
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1961
- 1961-08-24 DE DES75426A patent/DE1184413B/en active Pending
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