DE3331307A1

DE3331307A1 - Method and device for starting a three-phase short-circuit-rotor motor, especially for mining operations

Info

Publication number: DE3331307A1
Application number: DE19833331307
Authority: DE
Inventors: Hans-Reiner Dipl.-Ing. 4650 Gelsenkirchen Stilleke
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1983-08-31
Filing date: 1983-08-31
Publication date: 1985-03-14
Also published as: DE3331307C2

Abstract

In order to compensate for the reactive power required during the starting phase of the short-circuit-rotor motor (2), a multi-stage capacitor assembly (3) is initially connected to the three-phase mains (1), separately from the motor (2) which is to be started, via a switching device (5). A few fractions of a second thereafter, the power circuit breaker (4) is closed in order to connect the motor (2) which is to be started to the mains (1). One compensation device (3, 5) is adequate for starting a plurality of motors (2, 2', 2") which are attached to the same mains (1). The capacitor assembly stages (3a, 3b, 3c) can be switched off successively as the motor (2) accelerates. <IMAGE>

Description

Verfahren und Einrichtung zum Anlassen eines Drehstrom-Kurz-Method and device for starting a three-phase short-circuit

schlußläufermotors, insbesondere für Grubenbetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anlassen eines Drehstrom-Kurzschlußläufermotors, insbesondere für Grubenbetriebe, wobei die von dem Kurzschlußläufermotor während der Anlaufphase benötigte Blindleistung mittels Kondensatoren kompensiert wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.closed-loop motor, especially for mining operations. The invention relates to a method for starting a three-phase squirrel cage motor, especially for mining operations, where the squirrel cage motor during The reactive power required during the start-up phase is compensated by means of capacitors. The invention also relates to a device for carrying out this method.

Hochspannungs-Drehstrom-Kurzschlußläufermotoren belasten in ihrer Anlaufphase das speisende Netz erheblich. Nur bei starken Netzen können sie direkt, d. h. ohne Blindleistungskompensation eingeschaltet werden, denn ein schwaches Netz erfährt aufgrund der hohen Anfahrströme untragbar starke Spannungsabfälle.High-voltage three-phase squirrel cage motors are a burden in their Start-up phase the feeding network considerably. Only with strong networks can you directly, d. H. switched on without reactive power compensation, because a weak network experiences intolerably strong voltage drops due to the high starting currents.

Die traditionelle Lösung des Problems des Schutzes des speisenden Netzes vor übermäßigen Spannungsabfällen ist der Teilspannungsanlauf mittels Anlaßtransformatoren oder Anfahrdrosseln.The traditional solution to the problem of protecting the dining room Against excessive voltage drops is the partial voltage start-up by means of starting transformers or starting throttles.

Aus der DE-PS 1 638 964 ist es aber bereits bekannt, den beim Anfahren eines Asynchronmotors auftretenden und das speisende Netz überbelastenden Blindstrom mit Hilfe von Kondensatoren zu kompensieren. Dabei findet eine kapazitive Schaltungsanordnung Verwendung, deren Widerstandswert während des Hochlaufs des Asynchronmotors veränderbar ist. Mindestens je zwei Kondensatoren sind in den Seiten einer Dreiecksschaltung angeordnet, deren Eckpunkte mit den drei Zuleitungsphasen des Motors verbunden sind. Motor und Kondensatoren werden daher gleichzeitig über einen zugehörigen Leistungsschalter an das Netz geschaltet. Zusätzliche Schalter dienen dazu, die beiden in jeder Seite der Dreiecksschaltung angeordneten Kondensatoren beim Hochlaufen parallel und bei Erreichen der Nenndrehzahl des Motors in Reihe zu schalten. Diese bekannte Kompensationsanordnung ist mit zugehörigen Schaltern jedem einzelnen anzulassenden Motor zuzuordnen. Die Umschaltung auf einen anderen Widerstandswert erfolgt durch Änderung der Schaltungskonfiguration über Schalter und kann daher nur einem einzigen Betriebsparameter des Motors zugeordnet werden. Bei auftretenden Störungen kann der Motor über die ihm ständig zugeordnete Kondensatoranordnung in Selbsterregung kommen.From DE-PS 1 638 964, however, it is already known that when starting up of an asynchronous motor and the feeding one Network overloading To compensate reactive current with the help of capacitors. It takes a capacitive Circuit arrangement use whose resistance value during the run-up of the Asynchronous motor is changeable. At least two capacitors are in each side arranged in a delta circuit, the corner points of which with the three supply phases of the motor are connected. Motor and capacitors are therefore over at the same time an associated circuit breaker is connected to the network. Additional switches serve the purpose of the two capacitors arranged in each side of the delta connection parallel when starting up and in series when the motor reaches the rated speed to switch. This known compensation arrangement is with associated switches to be assigned to each individual motor to be started. Switching to another Resistance value is made by changing the circuit configuration via switches and can therefore only be assigned to a single operating parameter of the engine. In the event of malfunctions, the motor can use the capacitor arrangement that is permanently assigned to it get into self-excitement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Blindleistungakompensation praktisch frei von schädlichen Rückwirkungen auf den Motorbetrieb zu machen und die Einsatzmöglichkeiten und Wirtschaftlichkeit der Kompensationsanordnung zu verbessern.The invention is based on the object of reactive power compensation practically free from harmful repercussions on engine operation and to improve the application possibilities and economy of the compensation arrangement.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art, sieht die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß die Kondensatoren getrennt von dem anzulassenden Motor an das Hochspannungsnetz angeschaltet werden und daß erst danach der anzulassende Motor an das Netz angeschaltet wird.Based on a method of the type mentioned above, the Invention to solve this problem that the capacitors separated from the the motor to be started must be connected to the high-voltage network and that only afterwards the motor to be started is connected to the mains.

Die vom anzulassenden Motor unabhängige, also getrennte Anschaltung der zur Blindstromkompensation verwendeten Kondensatoren hat einerseits den sicherheitstechnischen Vorteil, daß der Motor bei auftretenden Störungen nicht in Selbsterregung kommen kann. Ein wesentlicher wirtschaftlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die direkt ans Netz geschaltete kapazitive Kompensationsanordnung zum Anfahren aller diesem Netzab-schnitt zugeordneten Motoren und vergleichbarer Aggregate nacheinander ausgenutzt werden kann. Dadurch wird der Kompensationsaufwand für Netze mit mehreren DS-Kurzschlußläufermotoren, wie sie gerade in Grubenbetrieben typisch sind, wesentlich vermindert.The connection that is independent of the motor to be started, i.e. separate connection the capacitors used for reactive current compensation have, on the one hand, the safety-related Advantage, that the motor does not self-excite in the event of malfunctions can come. A major economic advantage of the invention is that that the capacitive compensation arrangement connected directly to the mains to start up of all motors and comparable units assigned to this network section one after the other can be exploited. This reduces the compensation effort for networks with several DS squirrel cage motors, as they are typical in mining operations, are essential reduced.

Die Zuschaltung des anzulassenden Kurzschlußläufermotors sollte vorzugsweise um die Eigenschaltzeit der die Kondensatoren schaltenden Schalteinrichtung verzögert erfolgen. Dadurch gelingt es, eventuell auftretende schädliche Schaltüberspannungen für die Motorwicklungen zuverlässig zu vermeiden. Die nur für wenige Sekundenbruchteile entsprechend der Schaltverzögerung auftretende Uberkompensation des Netzes hat nur eine kurzzeitige und unkritische Erhöhung der Netzspannung zur Folge.The connection of the squirrel cage motor to be started should be preferred delayed by the switching time of the switching device switching the capacitors take place. This makes it possible to avoid any harmful switching overvoltages for the motor windings to be reliably avoided. Only for a few fractions of a second overcompensation of the network occurring according to the switching delay has only result in a brief and uncritical increase in the mains voltage.

Eine gleichmäßigere Blindstromkompensation und Strombegrenzung während der gesamten Anlaufphase des Motors und eine einfachere Anpassung der jeweils benötigten Kompensationsleistung an die Kennlinien der jeweiligen Motoren gelingt gemäß einem bevorzugten Beispiel der Erfindung dadurch, daß mehrere Kondensatorstufen mit jeweils für alle Drehstromphasen symmetrischen Kondensatoren vor Zuschalten des anzulassenden Motors an das Netz angeschaltet werden und daß mit zunehmender Motordrehzahl die kapazitive Leistung durch Abschalten von Kondensatorstufen stufenweise vermindert wird. Eine derartige Abschaltung kann in Abhängigkeit von der Anfahrzeit des Motors, der Motor-Stromaufnahme oder vom Überschreiten vorgegebener Netzspannungsschwellwerte erfolgen. In jedem Falle sollten die vorgegebenen Abschaltbedingungen so gewählt sein, daß eine Unterkompensation vermieden ist.A more uniform reactive current compensation and current limitation during the entire start-up phase of the motor and a simpler adaptation of the respectively required Compensation power to the characteristics of the respective motors is achieved according to a preferred example of the invention in that several capacitor stages each with for all three-phase symmetrical capacitors before switching on the one to be started Motor are connected to the mains and that with increasing motor speed the capacitive power gradually reduced by switching off capacitor stages will. Such a shutdown can be dependent on the start-up time of the motor, the motor current consumption or from exceeding specified mains voltage threshold values take place. In any case, the specified switch-off conditions should be selected in this way be that undercompensation is avoided.

Die Einrichtung zum Anlassen eines Drehstrom-Kurzschlußläufermotors, der über einen Leistungsschalter an das Drehstromnetz anschaltbar ist, wobei zur Kompensation der während der Anlaufphase vom Motor benötigten Blindleistung eine in Zuordnung zu jeder Netzphase wenigstens einen Kondensator aufweisende Kompensationsanordnung vorgesehen ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Kompensationsanordnung getrennt vom anzulassenden Motor über eine eigene Schalteinrichtung an das Drehstromnetz anschaltbar ist und daß eine in Abhängigkeit von dem Schaltzustand der Schalteinrichtung wirkende Folgesteuereinrichtung vorgesehen ist, welche die Betätigung des Leistungsschalters zum Anschalten des anzulassenden Motors an das Netz erst nach der Anschaltung der Kompensationsanordnung zuläßt.The device for starting a three-phase squirrel cage motor, which can be connected to the three-phase network via a circuit breaker, with for Compensation for the reactive power required by the motor during the start-up phase Compensation arrangement having at least one capacitor in association with each network phase is provided, is characterized according to the invention in that the compensation arrangement separated from the motor to be started via its own switching device to the three-phase network can be switched on and that one as a function of the switching state of the switching device acting sequence control device is provided, which the actuation of the circuit breaker to connect the motor to be started to the mains only after the Compensation arrangement allows.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Einrichtung sind in den Unteransprüchen 9 ff gekennzeichnet.Advantageous further developments of this device are set out in the subclaims 9 ff.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1A und 1B Prinzipschaubilder des Motoranlaufs ohne und mit kapazitiver Kompensation; Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung zum Anlassen von Drehstrom-Kurzschlußläufermotoren mit kapazitiver Kompensationsanordnung, die drei, von einem Hochspannungs-Drehstromnetz gespeisten Motoren zugeordnet ist; Fig. 3 schematisch einen der in den Kondensatorbatterien gemäß Fig. 2 verwendeten Kondensatortöpfe mit Teilphasenanordnung durch Abzweigung von zwei symmetrischen Kondensatoren; und Fig. 4 und 5 jeweils Strom- und Spannungsverläufe beim Anfahren eines Drehstrom-Kurzschlußläufermotors jeweils ohne und mit kapazitiver Kompensation.In the following, the invention is illustrated by means of one in the drawing Embodiment explained in more detail. In the drawing: FIGS. 1A and 1B show principle diagrams of motor start-up with and without capacitive compensation; Fig. 2 is a basic circuit diagram an embodiment of the device for starting three-phase squirrel cage motors with capacitive compensation arrangement, the three, from a high-voltage three-phase network is assigned to powered motors; Fig. 3 schematically one of the in the capacitor banks 2 used capacitor pots with partial phase arrangement by branching of two balanced capacitors; and FIGS. 4 and 5 each show current and voltage profiles when starting a three-phase squirrel-cage motor with and without capacitive Compensation.

Wie in den schematischen Schaubildern gemäß Figuren 1A und 1B gezeigt ist, wird das Netz 1 beim Anlauf eines Hochspannungs-DS-Kurzschlußläufermotors 2 ohne Kompensation mit Hilfe von Kondensatoren mit einem erheblichen Blindstrom belastet, der zumindest bei schwachen Netzen zu einem übermäßig starken Spannungsabfall im Netz führen muß. Mit der in Fig. 1B schematisch dargestellten Kompensation durch eine Kondensatorbatterie, deren Leistung etwa der vier- bis sechsfachen Nennleistung des anzulassenden Motors entsprechen sollte, kann die vom Motor aus dem Netz aufgenommene Scheinleistung stark verringert werden, da der Blindstrom des hochlaufenden Motors 2 nicht das Netz belastet, sondern von der Kondensatorbatterie 3 kompensiert wird. Die Folge ist ein entsprechend geringer Spannungsabfall im Netz und, wie die nachfolgende Erörterung der Figuren 4 und 5 zeigen wird, eine Verkürzung der Anlaufzeit. Im Ergebnis können mit Hilfe der beschriebenen kapazitiven Blindleistungskompensation die Netze weitgehend ohne Berücksichtigung erhöhter Anfahrbelastungen ausgelegt, also trotz des Einsatzes billiger und wartungsfreundlicher Kurzschlußläufermotoren ohne die Gefahr unzulässig hoher Einbrüche der Netzspannung relativ leistungsschwach konzipiert werden.As shown in the schematic diagrams according to FIGS. 1A and 1B is, the network 1 is when a high-voltage DS squirrel cage motor 2 loaded with a considerable reactive current without compensation with the help of capacitors, which at least in weak networks leads to an excessively strong voltage drop in the Network must lead. With the compensation shown schematically in FIG. 1B a capacitor bank, the output of which is approximately four to six times the nominal output of the motor to be started should correspond to that taken from the mains by the motor Apparent power can be greatly reduced, since the reactive current of the ramping up motor 2 does not load the network, but is compensated by the capacitor battery 3. The result is a correspondingly low voltage drop in the network and, like the one below Discussion of Figures 4 and 5 will show a reduction in start-up time. As a result the networks can use the capacitive reactive power compensation described above Designed largely without taking increased starting loads into account, i.e. despite the use of cheap and maintenance-friendly squirrel cage motors without the Danger of inadmissibly high dips in the mains voltage, designed to be relatively low-powered will.

In Fig. 2 sind schematisch drei Hochspannungs-Drehstrom-Kurzschlußläufermotoren 2, 2' , 2" gezeigt', die über zugehörige Leistungsschalter 4, 4', 4" an einen Abschnitt des Drehstromnetzes 1 angeschaltet werden können. Zur Blindleistungskompensation aller drei Motoren 2, 2' und2" dient eine Kompensationsanordnung 3 aus im dargestellten Ausführungsbeispiel drei einzeln zu- und abschaltbaren Kondensatorbatteriestufen 3a, 3b und 3c. Die Kondensatorbatterie 3 ist unabhängig von den Motoren 2, 2' bzw. 2" und deren Leistungsschaltern 4, 4' und 4" über eine dreiphasige Schalteinrichtung 5 an das Drehstromnetz 1 anschaltbar bzw. von diesem trennbar. Zu der Schalteinrichtung gehört ein Kondensatorleistungsschalter 50 und drei, die einzelnen Kondensatorstufen 3a, 3b und 3c parallel an das Netz anschaltende Vakuumschütze 51a, 51b und 51c. Um ein problemloses Parallelschalten der einzelnen Kondensatorstufen zu gewährleisten, werden rückzündungsfreie Vakuumschütze verwendet.In Fig. 2 three high-voltage three-phase squirrel cage motors are schematically 2, 2 ', 2 "shown', which are connected to a section via associated circuit breakers 4, 4 ', 4" of the three-phase network 1 can be switched on. For reactive power compensation of all three motors 2, 2 'and 2 ″, a compensation arrangement 3 from FIG Exemplary embodiment three capacitor battery stages that can be individually switched on and off 3a, 3b and 3c. The capacitor bank 3 is independent of the motors 2, 2 'or 2 "and their circuit breakers 4, 4 'and 4" via a three-phase switching device 5 can be connected to or separated from the three-phase network 1. To the switching device includes a capacitor circuit breaker 50 and three, the individual capacitor stages 3a, 3b and 3c vacuum contactors 51a, 51b and 51c connecting in parallel to the mains. To a to ensure problem-free parallel connection of the individual capacitor stages, Backfire-free vacuum contactors are used.

Zum Schutz der Wicklungen und der elektrischen Anlagenteile gegen steile und hohe Stoßspannungen, die durch Schalten der Kondensatoren auftreten können, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl in den Zuleitungen zu den Motoren als auch in den Zuleitungen zu den Kondensatoren Drehstrom-RC-Beschaltungen 6 vorgesehen, die nur teilweise dargestellt sind.To protect the windings and the electrical system components against steep and high surge voltages that can occur when the capacitors are switched, are in the illustrated embodiment both in the supply lines to the Motors as well as in the supply lines to the capacitors three-phase RC circuits 6 provided, which are only partially shown.

In den Kondensatorabgängen, also den Phasenleitern L1 L2 und L3 sind jeweils Strombegrenzungsdrosselspulen 7 angeordnet, die der Reduzierung des hohen Einschaltstromes dienen.In the capacitor outlets, so the phase conductors L1, L2 and L3 are each current limiting reactors 7 arranged, which reduce the high Inrush current serve.

Jeder Kondensatorbatteriestufe 3aS3b und 3c ist ein geeigneter Entlade-Spannungswandler 8 ohne Sekundärwicklung zugeordnet. Derartige Spannungswandler haben im 50 Hz Bereich eine nur kleine Stromaufnahme und sind in der Lage, die nach dem Abschalten in der Kondensatorbatterie gespeicherte Energie innerhalb weniger Zehntelsekunden abzubauen.Each capacitor battery stage 3aS3b and 3c is a suitable discharge voltage converter 8 assigned without secondary winding. Such voltage converters are in the 50 Hz range only have a small power consumption and are able to keep that after switching off in the Capacitor battery to dissipate stored energy within a few tenths of a second.

Die Kondensatorbatterie 3 hat bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Stufen mit unterschiedlichen Leistungen, nämlich 1800 kvar, 1200 kvar und 600 kvar. Die Gesamtleistung aller drei Stufen beträgt daher 3600 kvar. Andere Leistungsstufen, so z. B. dreimal 1200 kvar oder beliebige andere Stufungen und Stufenzahlen sind in Anpassung an die zu kompensierenden Motorleistungen möglich.The capacitor battery 3 has in the illustrated embodiment three levels with different powers, namely 1800 kvar, 1200 kvar and 600 kvar. The total output of all three stages is therefore 3600 kvar. Other performance levels, so z. B. three times 1200 kvar or any other levels and number of levels possible in adaptation to the motor power to be compensated.

Wie in Fig. 3 zu sehen ist, ist jeder Kondensatortopf 30 mit zwei Kondensatorzweigen bestückt, über die die zugehörige Phase L, d. h. L1,L2 oder L3 in zwei symmetrische Teilphasen aufgeteilt wird. Die Teilphasen sind mit zwei Sternpunkten Y1 und Y2 (Fig. 2) verbunden. Die beiden Sternpunkte sind über einen Stromwandler 9 miteinander verbunden, der als Unsymmetrieschutz (USS) dient. An die Sekundärseite des Stromwandlers 9 ist ein Detektor oder ein empfindliches Relais angeschaltet. Tritt an einer Teilphase ein Kondensatordefekt auf, so fließt infolge der Sternunsymmetrie ein Fehlerstrom, der vom Detektor bzw. Relais erfaßt wird.As can be seen in Fig. 3, each condenser pot 30 has two Capacitor branches equipped, via which the associated phase L, d. H. L1, L2 or L3 is divided into two symmetrical sub-phases. The partial phases are with two star points Y1 and Y2 (Fig. 2) connected. The two star points are via a current transformer 9 connected to one another, which serves as unbalance protection (USS). To the secondary side of the current transformer 9, a detector or a sensitive relay is switched on. If a capacitor defect occurs in a partial phase, it flows as a result of the star asymmetry a fault current that is detected by the detector or relay.

In Abhängigkeit von einem vorgegebenen Fehlerstrom-Schwellenwert wird der Kondensatorleistungsschalter 50 geöffnet und die Kompensationsanordnung 3 vom Netz 1 abgeschaltet. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Unsymmetrieschutz auf einen Auslösewert von 1usw = 0,5 A eingestellt.As a function of a predetermined fault current threshold value the capacitor circuit breaker 50 opened and the compensation arrangement 3 from Network 1 switched off. In the exemplary embodiment described, there is unbalance protection set to a trigger value of 1 etc. = 0.5 A.

Die Auslösezeitverzögerung beträgt beispielsweise 0,25 s.The trigger time delay is, for example, 0.25 s.

Im folgenden wird die Funktion der in Fig. 2 dargestellten Kompensationseinrichtung, also der Betriebsablauf beim Anlassen eines Drehstrom-Kurzschlußläufermotors, z. B. 2, erläutert.In the following the function of the compensation device shown in Fig. 2, So the operating sequence when starting a three-phase squirrel cage motor, z. B. 2 explained.

Vor dem Einschalten des Motors 2 wird zunächst der Kondensatorleistungsschalter 50 bei noch geöffneten Vakuumschützen 51a, 51b und 51c geschlossen. Mit Betätigung des Tasters "Motor-Ein" werden zunächst alle Kondensatoren bzw. alle Kondensatorstufen 3a Db 3c über die zugehörigen Vakuumschütze 51a 7 51b9 51c zugeschaltet. Gleichzeitig erhält der Motorleistungsschalter 4 den Einschaltbefehl und schaltet wenige Perioden später entsprechend der Eigenverzögerung der Vakuumschütze 51 den Motor 2 ans Netz an, so daß der Motor anläuft. Der Motor 2 wird also durch eine Folgesteuerung kurzzeitig verzögert nach der Kompensationseinrichtung 3 an das Netz 1 geschaltet. Die Folgesteuereinrichtung selbst ist in der Zeichnung nicht dargestellt; sie ist als solche in verschiedenen Ausführungen im Stande der Technik bekannt.Before switching on the motor 2, the capacitor circuit breaker is first activated 50 closed when the vacuum contactors 51a, 51b and 51c are still open. With actuation of the "Motor-On" button, all capacitors or all capacitor stages are initially activated 3a Db 3c switched on via the associated vacuum contactors 51a 7 51b9 51c. Simultaneously the motor circuit breaker 4 receives the switch-on command and switches a few periods later, according to the self-delay of the vacuum contactors 51, the motor 2 is connected to the network so that the motor starts. The motor 2 is therefore briefly controlled by a sequence control delayed after the compensation device 3 is switched to the network 1. The sequencer itself is not shown in the drawing; as such it is in various Designs known in the prior art.

Bei der üblichen Verwendung von Schützen kann, wie gesagt, über die Schützbetätigungen der Einschaltbefehl an den Motorleistungsschalter gegeben werden. Alternative Verzögerungsschaltungen, die gegebenenfalls eine verstellbare Verzögerungszeit ermöglichen, sind ebenfalls verwendbar.In the usual use of shooters, as I said, about the Contactor actuation, the switch-on command can be given to the motor circuit breaker. Alternative delay circuits, which may be an adjustable one Allow delay time can also be used.

Während der Motor-Hochlaufzeit werden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zunächst die Stufe 3a und danach die Kondensatorstufe 7 durch Abschalten der Vakuumschütze 51 und a 51b vom Netz abgetrennt. Die Kondensatorstufe 3c' die im beschriebenen Beispiel eine Leistung von 600 kvar hat, kann als Festkompensationsstufe zugeschaltet bleiben. Erst mit dem Abschalten des Motors 2 wird auch die Festkompensationsstufe 3c durch Betätigen des Vakuumschützes 51c -abgeschaltet.During the motor run-up time in the described embodiment first stage 3a and then capacitor stage 7 by switching off the vacuum contactors 51 and a 51b disconnected from the network. The capacitor stage 3c 'is described in Example has an output of 600 kvar, can be switched on as a fixed compensation stage stay. The fixed compensation level is only activated when motor 2 is switched off 3c switched off by actuating the vacuum contactor 51c.

Durch die gegenüber der Zuschaltung der Kondensatorbatterie 3 um wenige Sekundenbruchteile verzögerte Zuschaltung des Motors 2 werden eventuell auftretende schädliche Schaltüberspannungen für die Motorwicklungen vermieden. Die in diesem Kurz intervall auftretende Uberkompensation des Netzes und die sich daraus ergebende Erhöhung der Netzspannung ist unkritisch.Compared to the connection of the capacitor battery 3 by a few Fractions of a second delayed connection of the motor 2 may occur harmful switching overvoltages for the motor windings avoided. The one in this Overcompensation of the network and the resulting overcompensation at short intervals Increasing the line voltage is not critical.

Die Figuren 4 und 5 zeigen jeweils im Diagramml und im Diegramm 2 die Strom- und Spannungsverläufe ohne und mit kapazitiver Kompensation.Figures 4 and 5 show in Diagram 1 and Diagram 2, respectively the current and voltage curves with and without capacitive compensation.

Wie in Fig. 4, Diagramm 1, zu sehen ist, ist die Stromaufnahme bei Beginn des Motoranlaufs ohne Kompensation mit IA -548 A etwa gleich dem fünffachen Nennstrom. Mit zunehmender Drehzahl nimmt der Strom um nur etwa 8 A/s ab. Erst nach 14,5 s (ca. 90 % der Nenndrehzahl) fällt die Kurve stark ab, bis nachetwa 15,6 s die Nenndrehzahl bzw. der Nennstrom erreicht ist. Die im Diagramm 1 der Fig. 5 dargestellte Spannungskurve zeigt über der Abszisse den Spannungsabfall im Netz ohne Kompensation, der proportional zum Strom verläuft und zum Einschaltzeitpunkt 550 V entsprechend 11 % der Netz-Nennspannung beträgt.As can be seen in Fig. 4, Diagram 1, the current consumption is at Beginning of motor start-up without compensation with IA -548 A roughly equal to five times Rated current. With increasing speed, the current only decreases by about 8 A / s. Only after 14.5 s (approx. 90% of the nominal speed) the curve drops sharply until after approx. 15.6 s the nominal speed or the nominal current has been reached. The one shown in diagram 1 of FIG The voltage curve shows the voltage drop in the network without compensation on the abscissa, which is proportional to the current and 550 V accordingly at the time of switch-on 11% of the nominal mains voltage.

Mit Hilfe der kapazitiven Kompensationseinrichtung 3 wird gemäß Diagramm 2 in Fig. 4 der Strom beim Motoranlauf auf 240 A entsprechend dem 2,fachen Nennstrom begrenzt. 7 s nach Beginn der Hochlaufzeit wird ein Stromminimum von 160 A erreicht. Danach steigt der Strom aufgrund des besserwerdenden Motor-cos Q wieder an. Da die Stufenleistungen der Kondensatorbatterie 3 aus wirtschaftlichen Gründen relativ groß sind, darf erst nach einem bestimmten Wiederanstieg des Stromes eine Abschaltung einer Kondensatorstufe 3a erfolgen, um Unterkompensation zu vermeiden.With the help of the capacitive compensation device 3, according to the diagram 2 in Fig. 4 the current when the motor starts up to 240 A, corresponding to twice the nominal current limited. A current minimum of 160 A is reached 7 s after the start of the start-up time. After that, the current increases again due to the improving motor cos Q. Since the Step performances of the capacitor bank 3 for economic reasons relative are large, a shutdown may only take place after the current has risen again a capacitor stage 3a to avoid undercompensation.

Bei geeigneter Wahl der Stufenleistungen und Abschaltkriterien wird jedoch ein Strommaximum von 220 A (1,9facher Nennstrom) nicht überschritten.With a suitable choice of stage performance and switch-off criteria however, a maximum current of 220 A (1.9 times the nominal current) is not exceeded.

In Fig. 5, Diagramm 2, ist zu erkennen, daß der Spannungseinbruch zum Einschaltzeitpunkt mit Kompensation maximal 250 V beträgt. Nach Abschalten der ersten Stufe tritt wieder ein geringer Spannungseinbruch von ca. 150 V ein, der jedoch innerhalb von 0,7 s in den kapazitiven Bereich wechselt und eine Spannungsstützung hervorruft, und zwar solange, bis die zweite Stufe 3b abgeschaltet wird. Erkennbar verkürzt sich mit Kompensation die Anlaufzeit. Sie beträgt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel 12,2 s.In Fig. 5, Diagram 2, it can be seen that the voltage dip at the switch-on time with compensation is a maximum of 250 V. After switching off the In the first stage there is again a small voltage drop of approx. 150 V, the however, changes to the capacitive range within 0.7 s and a voltage support causes until the second stage 3b is switched off. Recognizable The start-up time is shortened with compensation. It amounts to the one described Embodiment 12.2 s.

Wie oben gesagt, kann die Stufe 3 der Kondensatorbatterie zusätzlich zu ihrer Funktion bei der Anlaßkompensation auch als normale Blindstromkompensationsanlage genutzt werden.As mentioned above, stage 3 of the capacitor bank can also be used for their function in start-up compensation as a normal reactive current compensation system be used.

Gegebenenfalls kann ihr zu diesem Zweck ein Blindleistungsregler zugeordnet werden.If necessary, a reactive power controller can be assigned to it for this purpose will.

Die in Fig. 2 dargestellten Motoren 2, 2' und 2" können mit derselben Kompensationsanordnung 3 nacheinander angelassen werden, wodurch die Kosten für die Anlaßkompensation mehrerer Kurzschlußläufermotoren wesentlich gesenkt werden. Auch ein nachträglicher Einbau der beschriebenen;Einrichtung ist problemlos möglich und macht unter Umständen kostspielige Erweiterungen der Netzeinspeisung oder einen neuen Netz an schluß überflüssig.The motors 2, 2 'and 2 "shown in FIG. 2 can be used with the same Compensation assembly 3 are started one after the other, reducing the cost of the starting compensation of several squirrel cage motors can be significantly reduced. A subsequent installation of the device described is also possible without any problems and can make it costly Network feed expansions or a new network connection is unnecessary.

Besonders geeignet ist die beschriebene Kompensationseinrichtung für den Einsatz als Anlaufhilfe im Untertagebereich, wobei die Kondensatortöpfe 30 bzw. die Kondensatorbatterie 3 in schlagwettergeschützter Ausführung vorgesehen sind.The compensation device described is particularly suitable for use as a start-up aid in underground areas, whereby the condenser pots 30 resp. the capacitor bank 3 are provided in a firedamp-proof design.

Eine strom- oder spannungsabhängige Regelung der Abschaltung der einzelnen Kondensatorstufen ist gegenüber einer rein zeitabhängigen Regelung zumeist günstiger, da sich die Anlaufzeiten mit zunehmender Motorerwärmung ändern können, so daß voreingestellte Umschaltzeiten unter Umständen zu Fehlkompensationen führen können.A current or voltage-dependent regulation of the shutdown of the individual Capacitor stages is usually cheaper than a purely time-dependent control, since the start-up times can change as the motor heats up, so that preset Switching times can lead to incorrect compensation under certain circumstances.

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Claims

Claims 1. A method for starting a three-phase short-circuit motor, especially for mining operations, where the squirrel cage motor during the reactive power required during the start-up phase is compensated by means of capacitors, d a d u r c h e k e n n z e 1 c h n e t that the capacitors are separated from the to be started squirrel cage motor are connected to the high voltage network and that only then is the squirrel cage motor to be started connected to the network will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the connection of the squirrel cage motor to be started by the intrinsic switching time of the capacitors switching switching device takes place delayed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that several Capacitor stages with capacitors each symmetrical for all three-phase phases be connected to the mains before the motor to be started is switched on and that with increasing engine speed with disconnection of capacitor stages the capacitive Power is gradually reduced.

4. The method according to claim 3, characterized in that the shutdown of the capacitor stages depending on the start-up time of the motor will.

5. The method according to claim 3, characterized in that the shutdown of the capacitors is carried out in steps depending on the motor current consumption.

6. The method according to claim 3, characterized in that the shutdown the capacitor stage as a function of the exceeding of specified mains voltage threshold values he follows.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized by the use of a compensation arrangement for starting several motors.

8. Device for starting a three-phase squirrel-cage motor, which can be connected to the three-phase network via a circuit breaker, with for Compensation for the reactive power required by the motor during the start-up phase Compensation arrangement having at least one capacitor in association with each network phase it is provided that the compensation arrangement (3) separated from the motor to be started (2, 2 ', 2 ") via a switching device (5) can be connected to the three-phase network (1) and that one is dependent on the switching state the switching device acting sequence control device is provided which the Actuation of the circuit breaker (4) to switch on the motor to be started (2) to the network only after the compensation arrangement (3) has been switched on.

9. Device according to claim 8, characterized in that the compensation arrangement (3) consists of several capacitor battery stages (3 a '3b9 3c) and that the switching device Three-phase contactors (51 a '51bS 51c), which can be actuated separately and by connecting the capacitor battery stages in parallel an increase or a reduction by separating individual stages (3as 3b) the compensation reactive power entered in the network (1).

10. Device according to claim 9, characterized in that the three-phase Contactors are designed as backfire-free vacuum contactors (51a '51b, 51c).

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that that in each phase (L1, L2, L3) between the compensation arrangement (3) and the Switching device (5) a current limiting choke (7) to reduce the inrush current is arranged.

12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that that between the phase leads (L1, L2, L3) to the compensation arrangement (3) Discharge converter (8) are arranged in such a way that after the capacitors have been switched off briefly reduce the energy stored in the capacitors from the network (1).

13. Device according to one of claims 8 to 12, characterized in that that the switching device (5) switching the compensation arrangement (3) is an overvoltage protection relay is assigned that the circuits for the compensation arrangement at predetermined Overvoltage thresholds in the network (1) interrupts.

14. Device according to one of claims 8 to 13, characterized in that that the phases (L1, L2, L3) of the compensation arrangement (3) each have two equal power Capacitors with two star points (Y1, Y2) are connected and that the two star points are connected via a current transformer (9) serving as unbalance protection to whose Secondary side an activated and in the event of asymmetry in a capacitor (partial phase) the circuit breaker (50) assigned to the compensation arrangement (3) opens Relay is located.