DE1218604B - Schaltung zur Kompensation eines schnell veraenderlichen Blindenergiebedarfs in Wechselspannungsnetzen mit Hilfe eines Energiespeichers - Google Patents

Description

• Schaltung zur Kompensation eines schnell veränderlichen Blindenergiebedarfs in Wechselspannungsnetzen mit Hilfe eines Energiespeichers Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf Schaltungen zur Kompensation eines schnell veränderlichen Blindenergiebedarfs in Wechselspannungsnetzen mit Hilfe eines Energiespeichers, insbesondere eines Kondensators, der dem Verbrauchersystem parallel geschaltet ist.
• Es ist bekannt, daß bei stromrichtergespeisten Gleichstrommotoren bei Teilaussteuerung im Netz hohe Blindstromstöße auftreten. Diese sind beispielsweise bei Reversierantrieben, wie bei Walzwerken und anderen, sehr lästig.
• Man hat schon versucht, diesen Nachteil durch bestimmte Vorkehrungen zu vermeiden. Bei einem dieser Verfahren geht man so vor, daß man rotierende Maschinen aufstellt, die über Stromrichterschnellerregung diese Blindstromstöße kompensieren. Ein anderes dieser bekannten Verfahren zur Vermeidung der Blindkomponente ist die sogenannte Phasenfolgesteuerung.
• Die Nachteile dieser bekannten Verfahren bestehen bei der Blindstrommaschine darin, daß sie sehr aufwendig sind, der Betrieb der Maschine dauernd Verluste mit sich bringt und daß sie die Aufgabe wegen des Zeitverhaltens der Regelung und der Felder nur bedingt erfüllen kann. Die Phasenfolgesteuerung ist nur bei bestimmten Aussteuerungszuständen in der Lage, die Blindkomponente zu beseitigen. Im direkten Nullspannungsbetrieb liefert die Phasenfolgesteuerung auch kein befriedigendes Ergebnis. Außerdem steigt beim Phasenfolgetrieb die elektrische Beanspruchung der Stromrichtergefäße, da die Sprungspannungen sich erhöhen, die wiederum infolge von Rück- und Durchzündungen die Beschädigung der Gleichrichtergefäße zur Folge haben können.
• Es ist außerdem bekannt, Blindströme mit Kondensatoren und gleichstromvormagnetisierten Drosselspulen zu kompensieren, wobei die Kapazität der Kondensatoren mit Hilfe der Drosselspulen einstellbar ist. Diese bekannten Schaltungen haben jedoch den Nachteil, daß die Kompensation des Blindstromes erst nach einem längeren Einschwingvorgang möglich ist, also zu seiner Wirksamkeit einen länger dauernden periodischen Vorgang voraussetzt. Diese Voraussetzungen liegen aber bei starken Momentanbelastungen, wie sie beispielsweise im Reversierbetrieb eines Walzwerkes auftreten, nicht vor, so daß eine wirksame Kompensation in solchen Fällen nicht durchgeführt werden kann.
• Die Erfindung vermeidet die vorstehend genannten Nachteile der bekannten Anordnungen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher mit steuerbaren Schaltern, insbesondere mit gittergesteuerten Stromrichtern; so zusammenwirkt, - daß die jeweils auftretenden Blindenergien momentan ausgeglichen werden.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen-Schaltung sind parallel zum Verbrauchersystem, z. B. einer Gleichstrommaschine mit vorgeschalteter Gleichrichteranordnung, zwei antiparallele Stromrichter in Reihe mit dem Kondensator geschaltet, wobei der Stromrichter während des Zeitraumes, in dem das Verbrauchersystem nicht eingeschaltet ist, zum Aufladen des Kondensators aufgesteuert werden kann, der andere Stromrichter hingegen zur Entladung des Kondensators gleichzeitig mit der Einschaltung des Verbrauchersystems aufgesteuert wird.
• Die Erfindung ermöglicht es, einen anfallenden Blindenergiebedarf momentan zu kompensieren und kann auch bei Hochleistungsanlagen Verwendung finden, bei denen mit erheblichen Spannungen gearbeitet wird.
• Die Erfindung ist an Hand der drei nachstehenden schematischen Schaltskizzen näher erläutert.
• F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche die Anwendung eines einphasigen Wechselspannungsnetzes auf einen Gleichstrommotor beschreibt, der einem Anfahrvorgang in der üblichen Weise unterworfen ist; F i g. 2 stellen Diagramme zu F i g. 1 dar; F i g. 3 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf ein dreiphasiges Drehstromnetz.
• Gemäß F i g. 1 ist das Netz über den Transformator T und den Gleichrichter G an den Gleichstrommotor M gekoppelt. Beim Hochfahren des Motors wird zunächst nur ein kleiner Teil (t 0 - t 1) der hinteren Halbwelle ausgenutzt, der im Zuge des Hochfahrens kontinuierlich vergrößert wird, bis die gesamte Halbwelle (t0-t4) erfaßt ist. Um die während dieses übergangsvorganges auftretenden Blindkomponenten zu kompensieren, ist parallel zu der in Reihe geschalteten Kombination G, M ein Kondensator C in Reihe mit einer vorzugsweise verwendeten Drossel D und dem Gleichrichter G2 eingeschaltet.
• Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, . wird während des Teiles der Halbwelle, in der der Motor M infolge der Sperrung des Gleichrichters G beim Anfahren keinen Strom führt (Motorstrom im = 0), der Kondensator C über den Gleichrichter G1 aufgeladen (t4-t3). Hierbei fließt der Ladestrom 'L.
• Die Aufladung des Kondensators C ist im Scheitelpunkt der Halbwelle (t3) beendet. Hierdurch wird der Gleichrichter G 1 gelöscht und erreicht damit seinen. Sperrzustand, und hierbei wird der Strom iL = 0. Im weiteren Phasenablauf wird nun der Punkt der Halbwelle erreicht, in dem der Gleichrichter G gezündet wird (z. B. t1), um den Motorstrom freizugeben. Gleichzeitig wird nun erfindungsgemäß der Gleichrichter G2 gezündet, so daß die Kapazität C sich über die Gleichrichter G 2 und G über den Motor entladen kann. Es fließt der Entladestrom iE. Um einen Schwingvorgang zu dämpfen, wird noch vorzugsweise die Drossel D zwischen Kondensator C und Gleichrichter G 2 eingeschaltet. Im Verlauf des Anfahrvorganges für den Motor verschiebt sich automatisch mit dem jeweiligen Zündpunkt des Gleichrichters G auch der Zündpunkt für die Entladung des Kondensators.
• F i g. 3 veranschaulicht eine analoge Schaltung in einem Drehstromsystem. Sie besteht im wesentlichen aus einem Stromrichtertrafo T, dem Gleichrichter G und dem Gleichstrommotor M. Das dreiphasige Netz N ist über die Phasen R, S, T mit dem Mittelpunktsleiter Mp, über drei antiparallel, geschaltete Ventilpaare G1 bis G6 mit dem Kondensator C1 verbunden. Die Gleichrichter G1 bis G6 laden und entladen in analoger Folge, wie bereits in F i g. 2 beschrieben. Der Kondensator C1 dient vorzugsweise zur Unterstützung der positiven Halbwelle, während der Kondensator C2 in der negativen Halbwelle im erfindungsgemäßen Sinne ge- und entladen wird. G 7 bis G12 'haben gleiche Aufgaben in Verbindung mit dem Kondensator C 2 wie G 1 bis G 6 in. Verbindung mit C 1. Zur Verbesserung - der Lade- und Entladeverhältnisse sind vorzugsweise die Drosseln D 1 bis D12 vorgesehen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Schaltung zur Kompensation eines schnell veränderlichen Blindenergiebedarfs in Wechselspannungsnetzen mit Hilfe eines Energiespeichers, insbesondere eines Kondensators, der dem Verbrauchersystem parallel geschaltet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Energiespeicher (C) mit steuerbaren Schaltern, insbesondere mit gittergesteuerten Stromrichtern, so zusammenwirkt, daß die jeweils auftretenden Blindenergien momentan ausgeglichen werden.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Verbrauchersystem, z. B. einer Gleichstrommaschine (M) mit einer vorgeschalteten Gleichrichteranordnung (G), zwei antiparallele Stromrichter (G 1, G 2) in Reihe mit dem Kondensator geschaltet sind, wobei der Stromrichter (G1) während des Zeitraumes, in dem das Verbrauchersystem nicht eingeschaltet ist, zum Aufladen des Kondensators aufgesteuert werden kann, der andere Stromrichter (G 2) hingegen zur Entladung des Kondensators gleichzeitig mit der Einschaltung des Verbrauchersystems aufgesteuert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1019 410; schweizerische Patentschrift Nr. 343 494; ETZ, 58 (1937), S. 992; Elektrizitätswirtschaft, 56 (1957) 4, S. 119 bis 122, und 6, S. 186 bis 191; ASEA-J., 34 (1961), S. 75 bis 78.