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Anordnung zur Speisung von Wechsel-bzw.
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Drehfeldmaschinewl.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Speisung von Wechsel-
bzw. Drehfeldmaschinen, die durch Parallelkondensatoren kompensiert sind, mit einem
Schwingkreisumrichter.
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Mehrphasige parallelkompensierte Schwingkreisumrichter werden zur
Mittelilequenzversorgung von Drehfeldmaschinen, z.B. von Ifysteresemotoren, die
Zentrifugen antreiben Können, eingesetzt.
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Da Schwingkreisumrichter mit fester Kompensation nur in einem relativ
kleinen Frequenzbereich wirtschaftlich zu betreiben sind, ist das Hochfahren der
Motore mit Hilfe eines derartigen Umrichters nicht ohne weiteres möglich; denn bei
fester Kompensation ändert sich der Löschwinkel der Wechselrichterventile mit der
Betriebsfrequenz, und zwar nimmt er mit steigender Frequenz zu. Bei zu grossem Löschwinkel
wird der Schwingkreisumrichter mit hohem Scheinstronbelastet, während
bei
zu kleinem Löschwinkel die Kommutierung der Wechselrichterventile gefährdet ist,
denn der Löschwinkel darf die Freiwerdezeit der verwendeten Ventile nicht unterschreiten.
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Zum Hochfahren einer grösseren Zahl von Motoren, die von einem Umrichter
versorgt werden, benutzt man daher zusätzlich Umrichter kleinerer Bauleistung, zwangskommutierte
oder ransistorumrichter, di in der Lage sind,.Spannung und Frequenz dem Hochlauf
anzupassen, so dass ein zulässiger Schlupf nicht überschritten wird. Die Hooren
werden dabei gruppenweise nacheinander hochgeschleppt und daran anschliessend dem
mit konstanter Frequenz und konstanter Eompensationskapazität arbeitenden Schwingkreisumrichter
zugeschaltet.
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Der Nachteil dieses Verfahrens ist der, dass zum Hochfahren der Motoren
einer Anlage eine längere Zeit benötigt wird, da die Motoren nacheinander hochgefahren
werden müssen und dass ausserdem separate Hochfahrumrichter erforderlich sind, die
nur für den Hochfahrvorgang benötigt werden. Es ist darüber hinaus ein besonderes
Verteilungsnetz zu installieren, damit einerseits die Motoren zum Hochfahren an
den Hochfahrumrichter und andererseits zum Betrieb an den Schwingkreisumrichter
angeschlossen werden können. Grundsätzlich könnte man, wie bereits vorgeschlagen
(Patentanmeldung P 23 65 11.8), zum Hochfahren den Schwingkreisumrichter benutzen,
wenn man die Taktfrequenz stufenweise vorgibt und die Kompensationskapaziät zur
Einhaltung des Löschwinkels der jeweiligen aktfrequenz des Schwingkreiswechselrichters
anpasst. Dabei ist die Motorspannung proportional mit der iaktfrequenz vorzugeben
und
eine umschaltbare Kondensatorbatterie für die Kompensationskapazität
vorzusehen, die für die niedrigen Taktfrequenzen hohe Kapazitätswerte aufweisen
müsste. Die Taktfrequenzstufen und damit auch die Stufungen der.Kompensationskapazitat,
für die ein entsprechendes Schaltwerk vorzusehen ist, richtet sich nach dem zulässigen
Schlupf beim Hochfahren. Da die Motorspannung, wie bereits erwähnt, proportional
mit der Taktfrequenz vorgegeben werden muss, würde der Umrichter bei niedrigen Drehzahlen
mit kleinen Spannungen fahren und damit dem speisenden Netz hohe Blindleistung entnehmen
(Patentanmeldung P 23 65 111.8).
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Dieser Nachteil lässt sich dadurch vermeiden, dass zwischen der Kompensationskapazität
und den Motoren ein Transformator geschaltet wird, der zur Spannungsanpassung an
die Motoren ebenso viele Anzapfungen enthält, wie 'l'aktfrequenzstufen vorzusehen
sind. Durch diese Massnahmen kann der Umrichter auch beim Hochfahren mit seiner
Nennspannung arbeiten und die Kompensationskapazität braucht nicht mehr umgeschaltet
zu werden, so dass sie fest am Umrichterausgang installiert werden kann.
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Das Hochfahren der Hysteresemotoren durch stufenweises Ändern der
Kompensationskapazität oder des tJbexsetzungsverhältnisses des Ausgangstransformators
ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, weil die Motoren mit ihrer Drehzahl in jeder
Taktfrequenzstufe eine elektrische Resonanzstelle durchfahren müssen. Die Resonanz
tritt immer dann auf, wenn die Motordrehzahl mit der elektrischen Resonanz des Lastsystems
Übereinstimmt. Diese Resonanzfrequenz liegt bei Parallelschwingkreisumrichtern
stets
unterhalb der Taktfrequenz.
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Dies ist erforderlich, damit das Lastsystem dem Schwingkreisumrichter
zur Kommutierung Blindleisturg zur Verfügung stellen kann. Demgegeiiüber liegt bei
Reihenschwingkreisumrichtern die Resonanzfrequenz des Lastsystems oberhalb der Taktfrequenz
des Schwingkreiswechselrichters. Bei einem Reihenschwingkreisumrichter würde also
eine derartige Resonanzerscheinung im gassystem nicht auftreten können, weil die
Motoren nur bis zu der jeweiligen Taktfrequenz beschleunigen.
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Reihenschwingkreisumrichter sind im Gegensatz zu Parallelschwingkreisumrichtern
wegen ihres hohen Oberschwingungegehaltes des Motorstromes bzw. der -spanriung nachteilig;
z.B. kommt es bei Zentrifugenantrieben entscheidend darauf an, durch Oberwellen
hervorgerufene Verluste weitgehend zu vermeiden, weil diese die Läuferscheiben zusätzlich
erwärmen und auch das Trennergebnis beeinträchtigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineriSchwingkreisumrichter
zu schaffen, mit dem Drehfeldmaschinen hochzufahren sine und bei dem ausserdem Motorstrom
und -spannung einen geringen Obersenwingungsgehalt aufweisen.
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Bei einer eingangs beschriebenen Anordnung wird eine Erfindung darin
gesehen, dass elektrisch zwischen dem Ausgang des Wechselrichters des Schwincq.kreisumrichterr
und den parallel kompensierten Wechsel- bzw. Drehfeldmaschinen Reihenkondensatoren
vorgesehen sind.
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Es werden also die Drehfeldmaschinen durch Parallelkondensatoren
nicht
wie üblich über- sondern unterkompensiert, so dass dieser so abgestimmte Parallelschwingkreis
induktiv wirkt.
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Der Parallelschwingkreis ist dabei also so abgestimmt worden, dass
seine Resonanzfrequenz oberhalb der Taktfrequenz liegt. Er ist nunmehr nicht mehr
in der Lage, dem Schwingkreiswechselrichter Kommutierungsblindleistung zu liefern.
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Damit der Schwingkreiswechselrichter weiterhin lastgeführt arbeiten
kann, d.h. sein Kommutierungsblindleistung aus dem Lastkreis bezieht, werden in
seinen Ausgangsleistungen Reihenkondensatoren angeordnet. An den Reihenkondensatoren
bilden sich infolge der durch sie fliessenden 1200el breiten Wechselstromblöcke
trapezförmige Spannungen aus. Da diese Ströme durch den Zwischereis eingeprägt sind,
könne diese Kondensatoren mit dem Lastsystem keinen Schwingkreis bilden.
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Die Vorteile der erfindungsgemässen Lösung bestehen insbesondere darin,
dass beim stufenweisen Hochfahren der Last, z.B. einer Vielzahl von Drehfeldmaschinen,
Resonanzerscheinungen im Lastsystem vermieden sind. Darüber hinaus ist bei einem
derart aufgebauten Schwingkreisumrichter keine besondere Anschwingvorrichtung erforderlich,
weil das Anschwingen mit den Reihenkondensatoren selbst möglich ist.
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Das Anschwingen kann in der Weise ablaufen, dass eine Glättungsdrossel
des Gleichstromzwischenkreises zunächst über einen Zweig des Schwingkreiswechselrichters
vorgescromt wird. Vor dem Start sind ausserdem zwei der drei ßeihenkondensatoren
über eine nicht dargestellte Fremdaufladung aufzuladen. Das Anschwingen beginnt
mit dem Zünden
eines weiteren Wechselrichterthyristors. Es kommutiert
dabei der Strom von einem der thyristoren, die die Glättungsdrossel vorstromen,unter
dem Einfluss der Spannungen an den Reihenkondensatoren auf das gezündete Ventil.
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Anhand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführungs.
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beispiel der Erfindung erläutert. Es ist der Schwingkreisumrichter
dargestellt, der aus einem von einem Netz gespeisten Gleichrichter 1 und einem Wechselrichter
3 aufgebaut ist. Im Gleichstromzwischenkris ist eine Glättungsdrossel 2 vorgesehen.
Die über ein Drehstromsammelschienensystem 4 gespeisten Drehfeldmaschinen 5 sind
durch die Parallelkondensatoren 6 kompensiert, und es sind elektrisch zwischen dem
Ausgang des Wechselrichters ) des Schwingkreisumrichters und den parallel kompensierten
Drehfeldmaschinen Reihenkondensatoren 7a, 7b und 7c angeordnet.
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6 S. Beschreibung 1 Patentanspruch 1 Zeichnung m.l Fig.