DE1638426B2

DE1638426B2 - Anordnung zum einschalten von kondensatoren bei wechselspannung

Info

Publication number: DE1638426B2
Application number: DE1967L0057941
Authority: DE
Inventors: Flons Prof Dr-Ing 1000 Berlin Koppelmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs-GmbH 6000 Frankfurt
Priority date: 1967-11-24
Filing date: 1967-11-24
Publication date: 1977-09-15
Also published as: DE1638426C3; DE1638426A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einschalten von Kondensatoren bei Wechselspannung mit Hilfe von steuerbaren Ventilen.

Es ist vorgeschlagen worden (DT-OS 16 38 425), daß beim Schalten von Kondensatoren die Ventile zweckmäßigerweise in dem Zeitpunkt gezündet werden müssen, in dem die Spannung an ihnen Null ist. In diesem 3$ Fall treten nämlich nur geringfügige Stromschwingungen mit Eigenfrequenzen im Einschaltzeitpunkt auf. Diese Stromschwingungen verschwinden darüber hinaus vollständig, wenn man die Anordnungen derart trifft, daß der Abschaltkondensator auf dem Scheitelwert der Wechselspannung aufgeladen bleibt, und daß dementsprechend das Wiedereinschalten des Kondensators in demjenigen Zeitpunkt erfolgt, in dem die Wechselspannung ihren Scheitelwert in gleicher Richtung erreicht.

In manchen praktischen Fällen kann es vorkommen, daß die Gleichstromladung des abgeschalteten Kondensators größer ist als der Scheitelwert der Spannung beim Wiedereinschalten. In diesem Fall wird die Spannung an den antiparallelen Ventilen in keinem Zeitpunkt Mull. Dieser Fall tritt beispielsweise dann auf, wenn ein Wechselspannungsnetz plötzlich mit einer Induktivität belastet wird, und wenn kurz darauf zur Wiederanhebung der Netzspannung ein Kondensator an das Wechselspannungsnetz geschaltet werden soll.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Anordnung zum Einschalten von Kondensatoren bei Wechselspainnung mit Hilfe von steuerbaren Ventilen den Schaltvorgang mit möglichst geringen elektrischen Ausgleichsschwingungen durchzuführen.

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zum Einschalten von Kondensatoren bei Wechselspannung mit Hilfe von antiparallelen Ventilen, von denen mindestens das oder die Ventile, einer Durchlaßrichtung steuerbar sind. Erfindungsgemäß werden die Ventile in dem Zeitpunkt der Wechselspannungsperiode gezündet in dem die Spannung an ihnen einen kleinsten Wert hat

Der vorstehenden Lehre liegt der Gedanke zugrunde, daß die entstehenden Strom- und Spannungsschwingungen beim Schalten um so kleiner sind, je kleiner die im Augenblick des Schaltens am Ventil liegende Spannung ist Wird diese Spannung zu groß, so können für die Ventile und für die Kondensatoren gefährliche Amplituden des Ausgleichsstromes und der Ausgleichsschwingung auftreten. Aus diesem Grund wird in Weiterbildung der Erfindung die Zündung der steuerbaren Ventile gesperrt, wenn der Wert Au der Spannung an den Ventilen größer ist als ein bestimmter von der Steuerung vorgegebener Grenzwert Au_n^x, der durch die infolge der Spannung am Ventil auftretende Schwingung des Einschaltstromes und der Spannung gegeben ist. An Hand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert

Es zeigt die Fig. I eine Schaltungsdarstellung des Erfindungsgegenstandes, während in der F i g. 2 damit in Zusammenhang stehende zeitliche Verläufe von Strömen und Spannungen dargestellt sind.

Ein Kondensator C wird nach Fig. 1 über die Parallelschaltung eines steuerbaren Ventils Th und einer Diode D an eine Wechselspannung U angeschlossen, und zwar z. B. zur Kompensation einer Spannungsabsenkung, die auftritt wenn die Wechselspannung U plötzlich durch Zuschalten einer Induktivität L abgesenkt wird. Wenn der Kondensator Ceinen bestimmten Wert im Vergleich zur Induktivität L hat, läßt sich der Spannungsabfall infolge des Induktivitätsstromes i_L vollständig kompensieren durch den Kondensatorstrom ic, so daß die Wechselspannung U ihren ursprünglichen Wert wieder annimmt In praktischen Fällen handelt es sich oft um dreiphasige symmetrische oder unsymmetrische Belastungen mit stark induktiver Komponente, die in unregelmäßiger Zeitfolge an das Wechselspannungsnetz angeschlossen werden. In diesen Fällen müssen mehrere Kondensatoren oder Kondensatorgruppen zur Kompensation des Spannungsabfalles oder des Blindstromes der Verbraucher in das Wechselspannungsnetz angeschlossen werden. Nach Fig.2 ist angenommen, daß im Zeitpunkt to die Induktivität L an die Wechselspannung U angeschlossen wird. In diesem Zeitpunkt tritt eine Absenkung der Spannung [/auf, wie sie am Verlauf des Augenblickswertes u der Wechselspannung U in Fig.2 erkennbar ist Mit einem Steuerungsorgan St\ wird in bekannter Weise die Größe der Wechselspannung LJ gemessen. Wenn sie unter ihren Normalwert absinkt gibt es im Zeitpunkt fi einen Einschaltbefehl auf die Steuerung Si₂. Im Zeitpunkt t₂ ist der Kondensator C auf den Scheitel wert )/2U der Wechselspannung über die Diode D aufgeladen. Das steuerbare Ventil Th darf nicht im Zeitpunkt fi zuschalten, weil in diesem Augenblick die Spannung an ihm einen zu großen Wert hat nämlich den Wert Ad. Diese Spannung steigt im Laufe der folgenden Halbwelle auf den Maximalwert Au" an. Von diesem Zeitpunkt an nimmt die Spannung am steuerbaren Ventil 77? ab und erreicht im Zeitpunkt h ihren kleinsten Wert A u. In diesem Zeitpunkt soll nach der Erfindung die Steuerung St₂ einen Zündimpuls auf das steuerbare Ventil 77? geben, vorausgesetzt daß der Wert Δ u kleiner ist als ein in die Steuerung eingegebener Grenzwert Aunax. Im Zeitpunkt fc setzt der Kondensatorstrom /emit einer kleinen Ausgleichsschwingung ein, wie es in F i g. 2 dargestellt ist Gleichzeitig springt die verminderte Netzspannung U mit einer kleinen Ausgleichsschwingung wieder auf ihren ursprünglichen Scheitelwert ]/2U.

Die dabei auftretende Überspannung während der Ausgleichsschwingung ist um so größer, je größer der Wert Au im Verhältnis zum Scheitelwert ]/2üist Wenn Au=i/IU wäre, würde die Überspannung, abgesehen von der Dämpfung der Schwingung, den doppelten Wert des Scheitelwertes der Wechselspannung erreichen, was für die Elemente des Stromkreises unerwünscht ist. Um diese Überspannung zu verhindern, wird nach der Erfindung die Zündung des steuerbaren Ventil Th gesperrt, wenn der Wert Au größer ist als der Grenzwert Au_max. Wenn zu dem Kondensator C ein Entladewiderstand r paralielgeschaltet ist, wird nach einiger Zeit der Wert Au kleiner werden als der Grenzwert Au_max, so daß die Steuerung St₂ den Zündbefehl für das steuerbare Ventil Th freigibt

F i g. 1 deutet eine Steuerung an, nach der der Erfindungsgedanke mit an sich bekannten Mitteln verwirklicht werden kann. Der Wert Au an den antiparaUefen Ventilen speist über einen großen Vorwiderstand R eine Gegeninduktivität M. Die Sekundärspannung der Gegeninduktivität M wird der Steuerung St₂ zugeführt. Sie ist Null in dem Zeitpunkt, in dem der Wert Au einen Höchstwert annimmt, z. B. im Zeitpunkt t₂. Das Nullwerden dieser Spannung gibt in der Steuerung St₂ einen Zündimpuls auf das steuerbare Ventil Th frei. Vorausgesetzt ist dabei, daß der Spannungsabfall am Vorwiderstand R, d. h. also der Wert Au, den Grenzwert Au_nO₁ nicht überschreitet. Dadurch wird sichergestellt daß die Steuerung 5/2 den Zündbefehl nicht im Zeitpunkt t₂ freigibt in dem ebenfalls ein Höchstwert der Spannung vorliegt. Außerdem wird dadurch erreicht daß der Kondensator nicht an das Netz angeschaltet wird, wenn der Wert Au größer als der Grenzwert Au_n^x. d. h. so groß ist, daß unerwünschte Ausgleichsschwingungen in der Spannung und im Strom auftreten.

Diese Ausgleichsschwingungen hängen u. a. davon ab, wie groß die Reaktanz AL ist die dem Kondensator C vorgeschaltet ist. Wenn diese Reaktanz zu klein ist, z. B. nur aus der Reaktanz der Zuleitung zum Kondensator besteht kann nach der weiteren Erfindung eine Reaktanz AL zusätzlich in den Kondensatorstromkreis eingeschaltet werden, um dadurch den Grenzwert A U_1711x zu vergrößern. Das Einschalten einer zusätzlichen Reaktanz AL ist dann besonders vorteilhaft, wenn das speisende Netz reaktanzarm ist, d. h. wenn nach F i g. 1 die Netzreaktanz Inz klein ist oder wenn an die Wechselspannung U bereits größere Kondensatoreinheiten Cnz ohne Reaktanzen angeschaltet sind. Letzteres ist dann der Fall, wenn man zur Kompensation von Spannungsschwankungen oder Blindstromschwankungen mehrere oder viele Kondensatorstufen nach der Lehre der Erfindung schnell durch einen Regler zu- und abschaltet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Einschalten von Kondensatoren bei Wechselspannung mit Hilfe von antiparallelen Ventilen, von denen mindestens das oder die Ventile einer Durchlaßrichtung steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (Th)'m dem Zeitpunkt (t₂) der Wechselspannungsperiode gezündet werden, in dem die Spannung (u) an ihnen einen kleinsten Wert (Au) hat

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Ventile (Th) gesperrt wird, wenn der Wert (Au) der Spannung an den Ventilen (Th) größer ist als ein von der Steuerung vorgegebener Grenzwert (Au_nU_x), der durch die infolge der Spannung am Ventil (Th) auftretende Schwingung des Einschaltstromes und der Spannung gegeben ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kondensatorstromkreis eine zusätzliche Reaktanz {AL) vorgesehen ist

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (C) ein Entladewiderstand (r) parallel geschaltet ist