DE2416517B2 - Anordnung zum Speisen von Wechselbzw. Drehfeldmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Speisen eineriqder mehrerer einander parallelgeschalteter Wechsel- bzw. Drehfeldmaschinen, die durch Parallelkondensatoren kompensiert sind, mit einem Schwingkreisumrichter. Eine solche Anordnung ist bekannt durch die ETZ-A Bd. 93 (1972) H. 1, S. 10, Bild 5.

Mehrphasige parallelkompensierte Schwingkreisumrichter werden zur Mittelfreqaenzversorgung von Drehfeldmaschinen, z.B. von Hysteresemotoren, die Zentrifugen antreiben können, eingesetzt Da Schwingkreisumrichter mit fester Kompensation nur in einem relativ kleinen Frequenzbereich wirtschaftlich zu betreiben sind, ist das Hochfahren der Motoren mit Hilfe eines derartigen Umrichter j nicht ohne weiteres möglich; denn bei fester Kompensation ändert sich der Löschwinkel der Wechselrichter* ■ ntile mit der Betriebsfrequenz, und zwar nimmt er mit steigender Frequenz zu. Bei zu großem Löschwinkel wird der Schwingkreisumrichter mit hohem Scheinstrom belastet, während bei zu kleinem Löschwinkel die Kommutierung der Wechselrichterventile gefährdet ist, denn der Löschwinkel darf die Freiwerdezeit der verwendeten Ventile nicht unterschreiten.

Zum Hochfahren einer größeren Zahl von Motoren, die von einem Umrichter versorgt werden, benutzt man daher zusätzlich Umrichter kleinerer Bauleistimg, zwangskommutierte oder Transistorumrichter, die in der Lage sind, Spannung und Frequenz dem Hochlauf anzupassen, so daß ein zulässiger Schlupf nicht überschritten wird. Die Motoren werden dabei gruppenweise nacheinander hochgeschleppt und daran anschließend dem mit konstanter Frequenz und konstanter Kompensationskapazität arbeitenden Schwingkreisumrichter zugeschaltet

Der Nachteil dabei 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 Heehfahfurnriehter und andererseits zum Betrieb an den Schwingkreisumrichter angeschlossen werden können. Grundsätzlich könnte man, wie bereits in der Patentanmeldung P 23 65 111.8 vorgeschlagen, zum Hochfahren den Schwingkreisumrichter benutzen, wenn man die Taktfrequenz stufenweise vorgibt und die Kompensationskapazität zur Einhaltung des Löschwinkel der jeweili gen Taktfrequenz des Schwingkreiswechselrichters abpaßt, Pabej ist die Motorspannung proportional mit der Taktfrequenz vorzugeben un^ eine umschaltbare Kondensatorbatterie for die Kompensationskapazitftt

vorzusehen, die für die niedrigen Taktfrequenzen hohe Kapazitätswerte aufweisen müßte. Die Taktfrequenzstufen und damit auch die Stufungen der Kompensationskapazität, für die ein entsprechendes Schaltwerk vorzusehen ist, richtet sich nach dem zulässige^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.

Dieser Nachteü läßt sich nach der Patentanmeldung P 23 65 111.8 dadurch vermeiden, daß zwischen der Kompensationskapazität und den Motoren ein Transformator geschaltet wird, der zur Spannungsanpassung an die Motoren ebenso viele Anzapfungen enthält, wie Taktfrequenzstufen 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 Umrichteraus- gang installiert werden kann.

Das Hochfahren der Hysteresemotoren durch stufenweises Ändern der Kompensationskapazität oder des Obersetzungsverhältnisses des Ausgangstransformators ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, weil die Motoren mit ihrer Drehzahl in jeder Taktfrequenzstufe eine elektrische kesonanzstelle 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. Dies ist erforderlich, damit das Lastsystem dem Schwingkreisumrichter zur Kommutierung Blindleistung zur Verfügung stellen kann. Demgegenüber liegt bei Reihenschwinpkreisumrichtern die Resonanzfrequenz des Lastsystems oberhalb der Taktfrequenz des Schwingkreisv/echselrichters. Bei einem Reihenschwingkreisumrichter würde also eine derartige Resonanzerscheinung im Lastsystem nicht auftreten können, weil die Motoren nur bis zu der jeweiligen Taktfreqeunz beschleunigen.

Reihenschwingkreisumrichter sind aber, im Gegensatz zu Parallelschwingkreisumrichtern, wegen ihres hohen Oberschwingungsgehaltes des Motorstromes bzw. der -spannu/ig 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Schwingkreisumrichter zu schaffen, mit dem Drehfeldmaschinen hochzufahren sind und bei dem außerdem Motorstrom und -spannung einen geringen Oberschwingungsgehalt aufweisen. Bei einer eingangs beschriebenen Anordnung wird eine Erfindung darin gesehen, daß die Parallelkondensaforen so ausgelegt sind, daß sich in Verbindung mit der Maschine bzw. den Maschinen ein unterkompensierter, induktiv wirkender Schwingkreis ergibt, zwischen dem Ausgang des Wechselrichters des Schwingkreisumrich ters und den parallel kompensierten Wechsel- bzw. Drehfeldmaschinen Reihenkondensatoren vorgesehen sind. Es werden also die Drehfeldmaschinen durch

ParaJlekondensatoren nicht, wie üblich aber·, sondern unterkompeivriert, so daß dieser so abgestimmte Parallelschwingkreis induktiv wirkt. Der Parallelschwingkreis ist dabei also so abgestimmt worden, daß seine Resonanzfrequnz oberhalb der Taktfrequenz liegt Er ist nunmehr nicht mehr in der Lage, dem Schwingkreiswechselricbter Kommutierungsblindleistung zu liefern- Damit der Schwingkreiswechselrichter weiterhin lastgeführt arbeiten kann, d. b, seine Kommutierungsblindleistung aus dem Lastkreis bezieht, werden in seinen Ausgangsleistungen Reihenkondensatoren angeordnet An den Reihenkondensatoren bilden sich infolge der durch sie fließenden 120° el breiten Wechselstromblöcke trapezförmige Spannungen aus. Da diese Ströme durch den Zwischenkreis eingeprägt sind, können diese Kondensatoren mit dem Lastsystem keinen Schwingkreis bilden.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen insbesondere darin, daß beim stufenweisen Hochfahren der Motoren, 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 Das Anschwingen erfolgt in der Weise, daß zunächst in der Glattnngsdrossel (2) ein konstanter Strom aufgebaut wird. Hierzu werden zwei Thyristoren der Wechselrichter (3) und zwar die eines Zweigpaares gezündet, und gleichzeitig der Gleichrichter (1) entsprechend aufgesteuert Vor dem Start sind außerdem zwei der drei Reihenkondensatoren über eine nicht dargestellte Fremdaufladung aufzuladen. Das Anschwingen beginnt mit dem Zünden eines weiteren Wechselrichterthyristors. Es kommutiert dabei der Strom von einem der Thyristoren unter dem Einfluß der Spannungen an den Reihenkondensatoren auf das gezündete Ventil.

Anhand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert Es ist der Schwingkreisumrichter dargestellt der aus einem von einem Netz gespeisten Gleichrichter 1 und einem Wechselrichter 3 aufgebaut ist Im Gleichstromzwischenkreis ist eine Glättungsdrossel 2 vorgesehen. Die über ein Drehstromsammelschienens"stem 4 gespeisten Drehfeldmaschinen 5 sind durch die /^rallekondensatoren 6 kompensiert, und es sind elektrisch zwischen dem Ausgang des Wechselrichters 3 des Schwingkreisumrichters und den parallel kompensierten Drehfeidmaschinen Reihenkondensatoren 7a, 7öund 7cangeordnet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   24

   Anordnung zum Speisen einer oder mehrerer einander parallelgescheiteter Wechsel- bzw, Prehfeldroaschinen, die durch ParaHelkondensatoren kompensiert sind, mit einem Schwrogkreisumrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelkondensatoren (6) so ausgelegt sind, daß sich in Verbindung mit der Maschine oder den Maschinen (5) ein unterkompensierter, induktiv wirkender Schwingkreis ergibt und daß zwischen dem Ausgang des Wechselrichters (3) des Schwingkreisumrichters (1, 2,3) und den parallel kompensierten Wechselbzw. Drehfeldmaschinen (5) Reihenkondensatoren (7a— Tc) vorgesehen sind.