DE19934749A1 - Antriebssystem für ein Walzgerüst in einer Walzstrasse - Google Patents

Abstract

Antriebssystem für ein Walzgerüst in einer Walzstraße mit einem Drehstrommotor mit offenen Wicklungen, wobei jede der beiden Seiten der offenen Wicklungen mittels eines Umrichters gespeist wird, und wobei zumindest zwischen einem Umrichter und dem Drehstrommotor zumindest eine Saugdrossel vorgesehen ist.

Description

Bekannte DU-Schaltungen in 12-pulsiger Ausführung (siehe Pelly: "Thyristor Phase Controlled Converters") weisen sehr aufwendige Transformatoren mit 4 bis 6 Sekundärwicklungen auf und benötigen außerdem zum Teil sehr viele Saugdrosseln.

Damit sind diese Varianten sehr komplex und teuer. Es sollte eine einfache und preiswerte Lösung für diese Schaltung ge­ funden werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Antriebs­ system für ein Walzgerüst in einer Walzstraße ein Drehstrom­ motor mit offenen Wicklungen vorgesehen ist, wobei jede der beiden Seiten der offenen Wicklungen mittels eines Umrichters gespeist wird, und wobei zwischen zumindest einem Umrichter und dem Drehstrommotor zumindest eine Saugdrossel vorgesehen ist.

Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im ein­ zelnen zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 und Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 3 einen Dreh­ strommotor mit zwei phasengleichen Systemen. Die Enden der Wicklungen 31, 32, 33, 34, 35, 36 der beiden Systeme sind auf Klemmen gelegt (vier Anschlüsse je Phase). Gegenüber einem Drehstrommotor mit nur einem System ist der Motorstrom bei gleicher Anschlußspannung halbiert.

Es ist in beispielhafter Ausgestaltung ein Transformator vor­ gesehen, der als einfacher sogenannter 3-Wickler mit z. B. einer Yy0/d5-Schaltgruppe zur Erreichung einer 12-pulsigen Netzrückwirkung ausgestaltet ist. Dabei bezeichnen Bezugs­ zeichen 10, 11 und 12 in Fig. 1 und 2 die Primärwicklung, eine Sekundärwicklung und eine zweite Sekundärwicklung des Trans­ formators. Die Sekundärwicklung 11 ist im Stern und die Se­ kundärwicklung 12 im Dreieck verschaltet.

Die Wicklungen 31, 32, 33, 34, 35, 36 des Drehstrommotors werden über Umrichter 21, 22, 23, 24, 25, 26 gespeist, die in beispielhafter Ausgestaltung als Direktumrichter ausgebildet sind. Dabei sind die Umrichter 21, 22, 23, 24, 25, 26 in bei­ spielhafter Ausgestaltung aus 6-pulsigen Thyristordrehstrom­ brücken aufgebaut. Es ist vorgesehen, daß je zwei Wicklungen 31 u. 32, 33 u. 34 sowie 35 u. 36 über je zwei Umrichter 21 u. 24, 22 u. 25 sowie 23 u. 26 gespeist werden. Dabei wird jeder Umrichter 21, 22, 23, 24, 25, 26 aus den drei Phasen einer Sekundärwicklung 11 oder 12 gespeist.

Wegen dieses Anschlusses von drei Umrichtern an dieselbe Tra­ fowicklung ergibt sich die Möglichkeit einer Unsymmetrie der beiden Teilströme einer Motorphase. Der Strom durch einen Ma­ schinenstrang muß nicht zwangsläufig schaltungsbedingt auch durch den zweiten Maschinenstrang derselben Phase fließen. Er kann auch durch die "anderen Maschinenstränge" zurückfließen. Um dieses zu verhindern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen zwischen zumindest einer Seite des Drehstrommotors 3 und den entsprechenden Umrichtern 21, 22, 23 zumindest eine Saugdros­ sel 1, 2, 4 oder 5 vorzusehen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 sind drei einphasige Saugdrosseln 1, 2 u. 4 vorge­ sehen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 ist eine drei­ phasige Saugdrossel 5 vorgesehen.

Die Baugröße der Saugdrosseln kann z. B. so bemessen werden, daß 1/2-2/3 der 300 Hz Spannung an der Saugdrossel und der Rest an der Motorwicklung abfällt. Das heißt, die Hauptfeld­ induktivität der Saugdrossel muß etwa gleich bis doppelt so hoch sein wie die Streuinduktivität Xd der Maschinenwicklung. Damit ergibt sich eine Baugröße für die Saugdrossel, die be­ zogen auf 50 Hz < 6% der Trafobaugröße beträgt und damit ei­ nen nicht zu großen Mehraufwand bedeutet. Die Kombination von drei Einzel-Saugdrosseln nach Fig. 1 zu einer 3-Schenkel- Saugdrossel nach Fig. 2 ist vorteilhaft.

Die maximale Saugdrosselspannung bei α = 90° und 600 Hz (50 Hz Netz) beträgt 11,9% der ideellen Leerlaufgleichspan­ nung (Udi) einer Drehstrombrücke für jede der zwei Teilwick­ lungen und ist damit relativ gering. Die maximale Größe jeder der drei Saugdrosseln bezogen auf 50 Hz errechnet sich wie folgt:

Pd = (Udi × 0,119 × In × Bf) ÷ (2p × B2pf) ≈ (Udi × 0,119 × In × 1,7T) ÷ (12 × 0,4T)
mit
Udi = ideelle Leerlaufgleichspannung
In = Bemessungsstrom der Drossel = Motorstrom
Bf = Induktion bei 50 Hz
B2pf = Induktion bei 2 × 6 × 50 = 600 Hz.

Zum Schutz der Thyristoren ist eine zusätzliche Überspan­ nungsschutzbeschaltung (RC-Beschaltung) für die Saugdros­ sel(n) vorteilhaft, wenn der Stromnulldurchgang in beiden Teilwicklungen einer Phase mit großer Wahrscheinlichkeit nicht exakt gleichzeitig erfolgt: In alternativer Ausgestal­ tung reicht die RC-Beschaltung der Thyristoren aus, um die Spannung ausreichend zu begrenzen.

Die Regelung der Motorströme ist vorteilhafterweise so zu ge­ stalten, daß jedem 6-pulsigen Umrichter 21, 22, 23, 24, 25, 26 je eine Stromregelung zugeordnet ist, wobei jeder Umrich­ ter ein ihm zugeordnetes Strommeßgerät 51, 52, 53, 54, 55, 56 aufweist.

Wenn zwei Stromregler einer Phase jeweils den gleichen Soll­ wert bekommen, sind die Teilströme bedingt durch die Saug­ drosseln 1, 2, 4, 5 nahezu gleich.

Es ergeben sich folgende Vorteile:

• - 12-pulsige Netzrückwirkung
• - Einfacher 3-Wicklertrafo
• - 12-pulsige Motorströme
• - Ausgangsfrequenz bis 0,8 × f_N möglich (mittlerer Impulsab­ stand 1,67 ms bei 50 Hz)
• - Relativ kleiner Zusatzaufwand für die Saugdrossel(n)
• - Wegen der möglichen höheren Ausgangsfrequenz können Motoren mit höherer Polpaarzahl ausgeführt werden, was zu niedrige­ ren Baukosten für die Motoren führen kann (gleicher Vorteil wie bei ML bzw. MLT Umrichter)
• - Wegen der niedrigen Stromwelligkeit sind die hierdurch be­ dingten Zusatzverluste geringer
• - Die bekannte Stromrichteranordnung der "Offenen Schaltung" kann praktisch unverändert übernommen werden.
• - Trotz Reihenschaltung der Stromrichter keine Verdopplung des Isolierspannungspegels gegenüber Erde.

Claims (1)

1. Antriebssystem für ein Walzgerüst in einer Walzstraße mit einem Drehstrommotor mit offenen Wicklungen, wobei jede der beiden Seiten der offenen Wicklungen mittels eines Umrichters gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwischen einem Umrichter und dem Drehstrommotor zumindest eine Saugdrossel vorgesehen ist.