DE1513934A1

DE1513934A1 - Verfahren zum Betrieb von Verbrauchern mit stossweise auftretendem grossem Blindstrombedarf

Info

Publication number: DE1513934A1
Application number: DE19651513934
Authority: DE
Inventors: Koppelmann Dr-Ing Floris
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-06-09
Filing date: 1965-06-09
Publication date: 1969-07-03
Also published as: GB1149552A; DE1513934C3; SE300463B; DE1513934B2; CH470784A; FR1482728A

Description

Dr. Ex?!. ι

Licentia Patent-Verwaltunga-G.m.boH« 6 Trankfurt a·Μ·, Theodor Stern-Kai 1

Bearbeiter: Lm«/ra Lm 80/069

Verfahren sun Betrieb von Verbrauchern mit stoßweise auftretendem großem Blindetrombedarf»

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb von Verbrauchern mit stoßweise auftretendem großem Blindetrombedarf an Hetzen geringer Kuraschlußleistung. Derartige Verhältnisse treten z.B. bei polumschaltbaren Käfigläufermotoren auf, die beispielsweise von den Bordnet»en auf Schiffen oder Plugzeugen gespeist werden, oder die an Netzausläufer angeschlossen sind«

Bs ist bekannt, daß besonders durch Blindstrom an Reaktanzen Spannungsabfälle auftreten, während Wirkstrom im wesentlichen nur eine Phasendrehung der Spannung zur Folge hat. Bei schwachen Hetzen, d.h. Hetzen mit großer Kusschlußspannung (Großreaktanzen) tritt infolgedessen beim plötzlichen Zuschalten von induktiver Last ein großer Spannungsabfall auf. Dieser ist in der Regel unerwünscht, ZoT, mit Rücksicht auf weitere angeschlossene Verbraucher unzulässig«

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Das bekannte Mittel, die VetaSpannung durch Leistungakondensatoren au stützen, versagt in den Fällen, in denen die Blindlast plötzlich anfällt und wieder rerschwindet, da Kondensatoren nicht schnell an die Blindlast angepaßt werden können. Legt man vorübergehend zuviele Kondensatoren an das Netz, so treten sogar nachteiligerweiße SpannungserhÖhungen auf, die die Betriebssicherheit gefährden können» Sie Aufgabe der nachstehend beschriebenen Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu verseiden·

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Verbrauchern mit stoßweise auftretendem großem Blindstrombedarf an Netzen geiLnger Kurzschlußleistung· Bine Erfindung wird darin gesehen, daß ein «wangskommutierter Wechselrichter mit einem Puf f erkondenaator auf der Gleiohstromseite an das Netz angeschlossen ist, dessen Strom durch Zündzeitpunktverstellung derart geregelt wird, daß die Netzspannung bei Belastungsstößen der Verbraucher angenähert konstant bleibt.

Im Gegensatz zu dem bekannten Mittel, Kondensatoren zur Stützung der Spannung an Netzen vorzusehen, vermag der Gegenstand der Erfindung sich auf Grund seiner schnellen elektronischen Steuerung® möglichkeiten schnell den Laststöfien anzupassen und die Spannung beim Anlassen z.B. von poliimschaltbaren Motoren durchaus konstant zu halten.

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Ba laaatn eioh ale ο schwache, stoßartig nit Blindstrom belastete, Hetie durch den erf jLndungsgemäßen Blindstromrichter mit einem Pufferkondensator auf der Gleichetromaeite kompensieren. Sin derartiger Weohaelrichter hat sehr kleine Zeitkonstanten, da .sein Strom nicht durch eine Ol&ttungsdrossel stabilisiert ist,lio dal durch Zündpunktverschiebuag der Veohselrlohterbllndstrom fast augenblicklich dem *ur Spannungsstabillsierung angepaBten Wert angepaßt werden kann. Ebenso kann der Vechselriohterbiindstrom sehr schnell redusiert und sogar von dem Bereich induktiven in den kapasitiven Betriebet amgesteuert werden, wenn ea das Netz but Vermeidung von Spannungeüberhöhungen erfordert«

An Hand einer Zeichnung tei ein sohematisches Auaführungsbelspiel der Erfindung erläutert. Die Schaltung dieaer Figur entspricht s.B· dem fall eines Bordnetzes auf Schiffen· Ss treibt ein Dieselmotor D einen Generator begrenzter Leistung G. Letsterer speist die 8a— !schienen des Net »es« An diese angeschlossen seiei zwei Ober Umschalter 3 polumschaltbar Motoren H· Hit U sei der erfindungsgemlÄe Blindatromreohselrichter bezeichnet, dessen Stei ■ rung St den SteuerwinkeH-beetimmt. Auf der Gleichstromseite des Blindatroawecheelrichtere V ist ein Pufferkondeneator C₀ vorgesehen.

Die Regelung erfolgt durch Abtasten der Baiamelschienenspannung oder/und des Generatoratromes derart, daß entweder der Generator-

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Strom auf reinen Wirketrom bzw. etwas ine Kapazitive gedrehton Strom, oder die Saamelsehienenspannung konstant geregelt wird* Steuert man den Blindstromwechselriehter derart, daß er etwas kapazitiven Strom im Generator zur Folge hat, so kann die dabei auftretende kleine Spannungserhöhung dazu benutzt werden, auch die ohmschen Spannungsabfälle bzw« die Wirkstromspannungsabfälle zu kompensieren, so daß die Sammelsohienenspaimungjauch bei starken und schnellen Wirk- und Blindstromstößen konstant bleibt»

Parallel zum Pufferkondensator C ist eine Batterie vorgesehen, die kurzzeitig Energie liefern kann» Auf diese Weise kann man den Generator und die Kraftmaschine auch von VirklaststöSen entlasten· Ss braucht dabei die Batterie sum Abfangen dieser Belastungsspitzen nur eine geringe Kapazität zu haben. In diesem Zusammenhang ergibt sich auch die Högliohkeit, bei Ausfall der Ener gieversorgung durch den Generator mit Hilfe des zwangn¹:*- ^-'U-¹--' tttt V#oh**larlck*·*· «la· felt Uk* dl· gMOtt Wirk- und Blind- lfttt in liefern. Vs wire eis© «in kttrzseitlger Kotbetrieb gesichert. Dasu ist allerdinge unter Umständen ein in der Spannung steuerbarer Wechselrichter, z.B. ein Pulsweohselrichter erforderlich.

Die Spannungeoberwellen des Blindstromwechselrichters können durch Drosseln I^ und Filterkreise P von der Sammelschiene ferngehalten werden. Stattdessen kann man auch die Spannungsoberwel-

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len des Wechselrichters ganz oder zum Teil auf die Sammeischienen geben und den Generator und/oder die Verbraucher durch Drosseln L« bzw» L» vor unzulässigen Oberschwingungsströmen schützen₍ In diesem Pail würde der Blindstromwechselrichter ohne die in der Figur 1 dargestellten Drosseln X*_w und "Pilterkreise direkt an das Netz angeschlossen sein. Die Größe jeder vor einen Vertrau eher vorgeschalteten Drossel würde dann nur für die Teilleistung eben dieses Verbrauchers auszulegen sein. Insgesamt ergäbe sich bei einer derartigen Anordnung in der Summe der Teilleistungen der Drossel eine Ersparnis, weil nicht alle Verbraucher in gleicher Weise oberachwingungsempfindlich sindο

Die Anordnung der Figur 2 zeigt ein Beispiel für einen zwangekommutierten Wechselrichter in dreiphasiger Brückenechaltung. Statt der sechs bei diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Löschkondensatoren sind auch Schaltungen mit gemeinsamem Löschkondensator für mehrere Phasen möglich· Die Drosseln L_w, L^ und der Figur 1 können durch parallele Kondensatoren zu Sperrkreisen für eine der Wechselrichteroberschwingungen ausgebildet werden.

Die Erfindung ermöglicht eine wesentlich vorteilhaftere Betriebsweise schwacher Hetze mit Stoßlasten»

Der Genetraoär und die Kraftmaschinen können verkleinert werden« so daß sich die Anlage- und Betriebskosten ermäßigen. Die Netzspannung wird in der Weise konstant} daß die volle Leistung der Verbraucher, z.B. der Motoren, ausgenutzt werden kann, daß sich

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außerdem die einzelnen Verbraucher nicht gegenseitig störend beeinflussen und daß auch in weiteres? Folge ompfindlietiere Geräte, wie Glühlampen, Relais, zuverlässig am Hetz arbeiten. Durch Sttibafti der Drosseln Lq,; bzw. durch eine bewußte Vergrößerung der Streureaktanz des Generators wird der Kurzschlußstrom des lietzse verringert, ohne daß die sonst daraus folgenden Nachteile, nämlich z.B. eine schwankende Spannung bei schwankender Last, auftreten·· Die Drosseln Il. verringern den Kurzschlußstrom der Verbraucher und mildern bei konstanter Sammelschienenspannusg die Anlaufström» der Käfigläufermotoren.

Die Erfindung kann bei Frequenzen von 16 2/3 bis etwa 500 Hertz angewendet werden, und zwar auch bei schwankender Frequenz des Netzes* Kan kann vor allem bei wenigen Einzelverbrauchern,die nacheinander arbeiten, den Spannungsstabilisierenden Strom des Wechselrichters auch so regeln, daß man zur Milderung des Ein,·» schaltstromes» beispielsweise eines polumachaltbaren Motors, die Spannung das letzes um ein vorgebbares Maß absinken und darauf nach einem ebenfalls vorgebbarem Zeitprogramm wieder anrr;?·¹ · gen läßt. ;

In besonderen Fällen ist es auch möglich, durch Einspeisen von kapazitivem Strom iß ein weiches Netz seine Spannung Wl sr und so größere !leistung an den Verbrauchern »ur Verfügnms¹ au haben* Damit würde z.B. eine Erhöhung des Kippmomentes ^m chron- oder S^nchronwotoren erzielbar sein.

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Hit an sich bekannten Mitteln läßt sich auch der vom Wechselrichter ιμτΙβλΊ abgebbare Strom durch zusätzliche schnell wirkende Singriffe in die Steuerung begrenzen. Im Störungefall «kann der Wechselrichter durch Gittersperrung schnell stromlos gemacht werden· Der Übergang von der induktiven zur kapazitiven BlindstromljLeferung kann selbsttätig durch Änderung des Steui·*» winkele des Wechselrichters erfolgen·

Die Anordnung der Figur 1 läßt sich leicht in der Welse ergänzen, daß eine Batterie zuschalt^?_rer Kondensatoren zur Unterstützung des Wechselrichters bei ^induktiver Blindetromlleferung vorgesehen ist, die bei kapazitivem Blindstrombedarf des Netzes selbständig abgeschaltet wird.

7 Seiten Beschreibung 5 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen

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. Ttvft&rt* aaoh dta JUteprOelt^ V%U 9, dadit^oh gakennieiolmet, dal dit %anflMnf der VtttsafcatUofclenen dnnsn rilttxkrelee yon

Obereohwingmgen, inabttoadtrt dt· Weohaelrichtere,befreit wird.

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5. Verfahren nach Anspruo* 1, *·* de« der Wechselrichter direkt an da. Ket. anee.onlo.Mli iet, daduroh gekeaateioi«·^ daß in die Zuleitung ·* den Verlppauohem entsprechend ihrer stung Drosseln angeordnet .ind»

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