DE1563404A1 - Anordnung zur Speisung eines Elektromotors fuer Speisepumpenantriebe - Google Patents

Description

• Anordnung zur Speisung eines Elektromotors für Speisepumpenantriebe Die Erfindung bezieht sich auf die Speisung eines Elektromotors für Speisepumpenantriebe von Dampfkraftwerken oder anderen scilweren Antrieben mit in weiten Grenzen veränderbarer Drehzahl für Arbeitsmaschinen mit lüftercharakteristik. Es ist bekannt, den Läufer bzw. Ständer eines derartigen Motors über ruhende oder bewegte Teile enthaltende Umformer mit der Stromquelle, insbesondere einem Drehstromnetz, in Verbindung zu setzen. Bei einer solchen Anordnung kann aber der starke Momentanrückgang bei kleineren Drehzahlen des Motors für die Dimensionierung der elektrischen Einheiten, die unmittelbar im Läuferkreis oder in damit in Verbindung stehenden Kreisen liegen, nicht berücksichtigt werden. Bei Nenndrehzahl ist der Läuferstrom am größten, dagegen die Läuferspannung sehr gering. Bei kleinster Drehzahl erreicht die Spannung den höchsten Wert, der Strom ist jedoch durch das wesentlich kleinere zu übertragende Drehmoment entsprechend gering. Für die Bemessung der elektrischen Einheiten hat man bisher die Grenzwerte berücksichtigt, wobei der Nennstrom, der bei Nenndrehzahl auftritt, den Grenzwert für den Strom und die bei niedrigster Drehzahl des Drehzahlstellbereiches sich ergebende höchste Spannung den Grenzwert für die Spannung darstellt. In den Figuren 1, 2 und 3 der Zeichnung ist dieser bekannte Stand der Technik versinnbildlicht. Figur 1 zeigt eine gebräuchliche, mit ruhenden Umformern arbeitende Schaltung zum Anschluß des Läufers 1 eines Drehstrommotors 2, dessen Ständer 3 über die Zuleitung ¢ am Drehstromnetz liegt. Der Anschluß des Läufers 1 an das Drehstromnetz erfolgt über den Transformator 5, an den die aus Gleichrichtern bzw. Thyristoren 6 bis 11 bestehende Brücke 12 angeschlossen ist. Im Läuferkreis liegt dann weiterhin die aus Thyristoren oder Gleichrichtern 13 bis 18 bestehende Brücke 19, wobei lediglich für das Anlaufen des Motors noch über den Schalter 20 ein vorzugsweise verstellbarer Widerstand 21 geschaltet werden kann. Bei der in Figur 2 dargestellten Anordnung ist die Brückenschaltung 12 von Figur 1 durch einen von der Drehstrommaschine 22 und der Gleichstrommaschine 23 gebildeten Umformersatz ersetzt, wobei auch eine Kupplung der Gleichstrommaschine 23 mit dem Motor 2 unter Einsparung der Drehstrommaschine 22 bekannt ist. Für die Dimensionierung der elektrischen Einheiten, die für die Energierückgewinnung bzw. Speisung des Läufers vorgesehen sind, sind bei diesen Schaltungen die Grenzwerte von Spannung und Strom zu berücksichtigen. Jie Figur 3 zeigt, nimmt mit steigender Drehzahl n die Spannung U ab und erreicht bei der Nenndrehzahl n = 100 % nahezu den Nert 0 %. Umgekehrt steigt der Strom J mit wachsender Drehzahl und erreicht bei Nenndrehzahl n = 100 % den Wert von 100 ö. Wenn man nun den wirksamen Regelbereich r betrachtet, der angenommen zwischen 50 und 100 ö der-Drehzahl liegt, so zeigt die Darstellung, daß für die Spannung ein Grenzwert von 50 % angesetzt werden muß, während der Grenzwert für den Strom 100 % beträgt. Unter Berücksichtigung dieser Grenzwerte ist die daraus resultierende Typenleistung für die elektrischen Einheiten im Läuferkreis wesentlich höher als die Durchgangsleistung, die proportional dem Produkt des Stromes und der Spannung des jeweiligen Ärbeitspunktes ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Verkleinerung der Typengröße dieser Einheiten möglich sein muß, wenn es gelingt, diese Einheiten im wesentlichen nur nach der maximalen Schlupfleistung bemessen zu können. Die Höhe der Gesamtkosten einer solchen Anlage wird nämlich entscheidend von den Kosten der Thyristor-Brücke oder der Gleichstrom-Maschine beeinflußt. Demgemäß besteht dig Erfindung darin, bei einer Anordnung der beschriebenen Art die Umformerkombination - unter Anpassung an den bei den verschiedenen Betriebszuständen des Motors zu berücksichtigenden jeweiligen Verlauf von Strom und Spannung -mit ein- oder mehrfach umschaltbaren elektrischen Einheiten zu versehen, wobei in den einzelnen Schalterstellungen jeweils nur Grenzwerte des Stromes und der Spannung für den der jeweiligen Schalterstellung entsprechenden Drehzahlstellbereich zu berücksichtigen sind. Wenn auf diese Weise durch einmaliges oder mehrmaliges Umschalten eine Verminderung der Typengrößen der elektrischen Einheiten im Läuferkreis ermöglicht wird, so bezieht sich dies sowohl auf das Umschalten von Thyristor-Brücken als auch von Gleichstrommaschinen, von Gleichrichter-Brücken usw. Weiterhin kann auch unter Zuhilfenahme von Transformatoren eine Bereichumschaltung vorgeno.en wL 'en. Um ein ständiges. Um,chalten bei Steuerung des Motors im Arbeitsbereich nahe dem Umschaltpunkt zu vermeiden, kann es von Vorteil sein, einen Überlappungsbereich vorzusehen. Je nachdem, ob die Steuerung auf niedrigere oder auf höhere Drehzahlen hinarbeitet, kann jetzt der Umschaltpunkt auf verschiedene Drehzahlen verschoben werden, wobei diese Steuerung beispielsweise mit Hilfe der zulässigen Spannung bzw. des zulässigen Stromes erfolgt. An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren 4, 5, 7, 8 und 9 zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen, während die Figur 6 die Wirkungsweise der Erfindung versinnbildlich.t. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in allen Figuren in Übereinstimmung mit der Darstellung der bekannten Anordnung mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die aus Thyristoren bestehenden Brücken 24 und 25 durch gleichzeitiges Betätigen der Schaltkontakte 26 a und 26b ' umgeschaltet. Durch Anordnung der Gleichrichter 27, 28 und 29 wird erreicht, daß in geschlossenem Zustand der Schalter 26 a und 26 b ein Parallelbetrieb der Thyristor-Brücken 24 und 25 stattfindet, während bei geöffneten Schaltern 26 a und 26 b die Thyristor-Brücken in Reihe geschaltet sind. In entsprechender gleise sind bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Gleichstrommaschinen 30 und 31 vorgesehen, die ebenfalls wahlweise in Reihe oder parallel geschaltet werden-können.
• Die Umschaltung von Reihen- in Parallelbetrieb läßt sich auch abwandeln, wenn man an Stelle des Gleichrichters 29 einen Schalter vorsieht.
• Die Art der Darstellung von Figur 6 entspricht im wesentlichen der gemäß Figur 3, wobei für die Drehzahl n von 0 % bis 100 die Werte für Strom undSpannung in Prozenten angegeben sind. Für den Strom J ist hier allerdings ein anderer Maßstab als für die Spannung angesetzt, da der Strom über den in Figur 3 angegebenen Höchstwert von 100 % ansteigt. Durch die Umschaltung ergibt sich jetzt ein abgestufter Verlauf von Strom und Spannung im Gleichstromkreis pro Brücke bzw. Gleichstrommaschine, bei dem die Grenzwerte für die Spannung U = 25 und für den Strom@J = 160 % liegen.
• Die Figuren 7 und 8 zeigen Ausführungsbeispiele für eine Umschaltmöglichkeit in Bereich der Gleichrichter-Brücken. Die Gleichrichter-Brücken 32 und 33, die über die Gleichrichter 34 und 35 angeschlossen sind, werden mit Hilfe des Schaltkontaktes 36 umgeschaltet. Bei geschlossenem Schaltkontakt 36 sind die Gleichrichter-Brücken in Serie geschaltet, bei geöffnetem Schaltkontakt ist Parallelschaltung vorhanden. Bei übersynchronem Betrieb und dementsprechender Verwendung von Thyristor-Brücken gemäß Pig. 4 an Stelle der Gleichrichterbrücken 32 und 33 erfolgt die Umschaltung wie bei den Thyristorbrücken 24 und 25 in FiL,. 4. Der Läufer 1 des Motors 2 enthält hierbei zwei getrennte Läuferwicklungen, die über getrennte Zuleitungen 37 und 38 angeschaltet werden können. Die beiden getrennten Läuferwicklungen können gegebenenfalls für verschiedene Leistungen ausgelegt werden, sodaß man auf diese Weise noch eine bessere Anpassung an den Stromverlauf erreichen kann, als dies der Fall ist, wenn die beiden Läuferwicklungen einander gleich sind.
• Bei dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel kann man mit einer einzigen Läuferwicklung auskommen, wenn man dabei den Schalter 39 so anschließt, daß in seiner Stellung I verminderte Spannung und erhöhter Strom und in seiner Stellung II normale Spannung bei normalem Strom wirksam ist.
• Das in Figur 9 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, wie durch Zuschalten eines Transformators im Bereich der kleineren Drehzahl die einspeisende Spannung an den Gleichrichtern vermindert werden kann. Der Transformator 40 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Spartransformator ausgebildet. Je nach gewählter Teilspannung kann man eine günstige Anpassung an den Spannungs- und Stromverlauf im Läuferkreis erreichen. Hierbei ist es auch leicht möglich, ein mehrmaliges Umschalten vorzunehmen, wobei dann noch entsprechende Überlappungsbereiche vorgesehen sind, die die Umschalthäufigkeit verringern.

Claims (1)

1. atenW:r.srrücre 1. Anordnun:; zum AnschluB eines Äirc:hs-trom-Asynchron motorj für Speisepum penantriebt von D3mpf'rraftwer::en odjr anJeren schweren ::ntrieben mit in weiten Grenzen veränderbarer D@ahzahl mit Lüfterchrakteristix'-, wobe. der Läufer und/oder Ständer des :üotors über ruhar@de oder besiegte Teile enthaltende U2former mit der Stromqueli.e, .insbe.-ondere einem Drehstromnetz, in Verbindung steht, dadurc gekenn- zuichnet, daß die U.dformerkombination ü:.@or Anpüssur:,-; an der. den ver:;e :iedenen v,letricbszuu tür:cien des.; :,.ctor s zu berücksichtienden jeweilien Verlauf von Strom und Spannung mit ein- oder mehrfach umschaltbaren elektrischen Einheiten versehen sind. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung sich auf 2hyristor--"r.cken, Gleich- strom-Maschinen, Gleichrichter-Brücken oder dergleichen bezieht. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurc. gekennzeichnet, daß die U:asc:.altung :.it iiilfe vcn Transformatoren voröe- nommen ist. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überlappungsbereich oder derer. mehr vorgesehen sind, die beim Arbeiten in der KvLhe der zu#ehöriöen Arbeitspunkte die Umschal thäufigkei . ver ri_,iäer . 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, düs der Überlappungsbereich je nach Tendenz der Steuerung auf kleinere oder höhere urehzalen mittels der zulässigen Spannung bzw. des zulässigen Stromes steuerbar ist.