DE646351C

DE646351C - Schaltanordnung zur Aufhebung der Rueckwirkungen von Umrichtern oder Gleichrichtern auf das speisende Netz

Info

Publication number: DE646351C
Application number: DEK133338D
Authority: DE
Original assignee: Dr-Ing Ottomar Kasperowski
Current assignee: Dr-Ing Ottomar Kasperowski
Priority date: 1934-02-28
Filing date: 1934-02-28
Publication date: 1937-06-12

Description

Schaltanordnung zur Aufhebung der Rückwirkungen von Umrichtern oder Gleichrichtern auf das speisende Netz Zur Energieumformung werden neuerdings vielfach Stromrichter, also ruhende Apparate mit elektrischen Ventilen, benutzt. Die Stromrichter sind nur Schalter und können infolgedessen keine Energie aufspeichern. Wird daher in dem von einem Stromrichter gespeisten Netz eine pulsierende Leistung verlangt, so nimmt der-Stromrichter aus dem speisenden Netz ebenfalls eine pulsierende Leistung auf. Dieser Fall tritt ein, wenn Drehstrom mittels eines als Umrichter arbeitenden Stromrichters in Einphasenwechselstrom umgeformt wird oder wenn ein Gleichrichter auf ein Netz arbeitet, an das beispielsweise Schlagwerkzeuge, Nahtschweißmaschinen oder ähnliche Verbraucher pulsierender Gleichstromleistung angeschaltet sind. Damit die verlangte pulsierende Energie geliefert werden kann, müssen die Ströme, <die in dem den Stromrichter speisenden Netz fließen, stark verzerrte Formen annehmen. Außer Oberwellen treten hierbei auch Unterwellen in den Strömen auf. Die Oberwellen-und Unterwellenströme erzeugen nun an den Tnduktivitäten, die sich in dem speisenden Netz zwischen dem Kraftwerk und einem Umrichter bzw. einem mit pulsierender Leistung belasteten Gleichrichter befinden, Spannungsabfälle. Diese ziehen sich von der EMK des Kraftwerkgenerators ab, und die Spannungskurve des speisenden Netzes nimmt dadurch eine verzerrte Form an. Die in den Ständerwicklungen der Kraftwerkgeneratoren fließenden Oberwellen- und Unterwellenströme wirken aber auch auf das Feld der Generatoren zurück, so daß hierdurch auch die in den Ständerwicklungen induzierten Spannungen Verzerrungen erleiden. Diese Verzerrungen haben ähnliche Phasenlagen wie die infolge der induktiven Spannungsabfälle entstehenden Ober- und Unterwellen der Netzspannung und addieren sich daher praktisch zu diesen.
Besonders störend wirkt bekanntlich die Unterwelle, wenn Drehstrom von 5o Hz mittels eines Umrichters in Einphasenwechselstrom von 162r,3 Hz umgeformt wird. Die Unterwelle der Drehstrornspannungen hat dann gleichfalls die Frequenz r62/3 Hz. Sie führt bei genügender Größe zu einem Flimmern der Lampen, ferner vermindert sie die Blindleistung und erhöht die Erwärmung der vom Drehstromnetz gespeisten Motoren.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, in die Drehstromzuleitungen zu einem Umrichter Sperrkreise zu schalten, die auf die Frequenz der Unterwelle abgestimmt sind. Mit diesen Sperrkreisen soll verhindert werden, daß Unterwellenströme im Netz auftreten. Wie sich herausgestellt hat, vermag jedoch ein Umrichter dann nicht mehr die verlangte pulsierende Einphasenleistung abzugeben. Die Anordnung muß daher so getroffen werden, daß die Unterwellenströme im Drehstromnetz fließen können, wobei aber Rückwirkungen der Untenvelllensträme auf die Spannung, des Drehstromnetzes zu verhindern sind.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, diese Rückwirkungen durch Spannungen aufzuheben, die gleiche Größe, aber entgegengesetzte Phasenlage haben wie die infolge des verzerrten Generatorfeldes und infolge der zwischen Generator und Umrichter bzw. Gleichrichter eingeschalteten Induktivititen auftretenden Störspannungen. Geiteß.t=.sler #

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Drehstromnetzes zwischen Kraftwerk und Umrichter bzw. Gleichrichter in Reihe mit den vorhandenen Netzinduktivitäten Kondensatoren eingeschaltet werden, deren Kapazität so bemessen ist, daß sowohl die in den Generatoren insbesondere infolge Verzerrung des Feldes und infolge der Wicklungsinduktiv ität erzeugten als auch die an den Induktivitäten des Netzes zwischen Kraftwerk und Umrichter bzw. Gleichrichter auftretenden Spannungen einer bestimmten störenden Frequenz aufgehoben werden.
Soll z. B. in einem Drehstromnetz die Unterwelle von 16=/3 Hz aufgehoben werden und ist die vom verzerrten Generatorfeld erzeugte Unterwellenspannung genau so groß wie die Summe der an den Induktivitäten auftretenden Unterwellenspannungen, so hat der Kondensator in jeder Leitung den doppelten Widerstand für 16=j3 Hz wie die in Reihe mit ihm liegenden Induktivitäten der gleichen Leitung. Da auch die joperiodigen Grundwellenströme an den Kondensatoren Spannungsabfälle erzeugen, wird gleichzeitig der Leistungsfaktor des Netzes verbessert.
Die zwischen Kraftwerk und Umrichter bzw. Gleichrichter liegenden Induktivitäten bestehen hauptsächlich aus Streuinduktivitäten von Generator und Transformatoren, ferner aus der Leitungsinduktivität. Sie sind also auf das Netz verteilt. An Stelle die Kondensatoren nur an einer Stelle, z. B. am Kraftwerk, einzuschalten, kann man sie auch im Netz auf mehrere Stellen verteilen. Die Gesamtkapazität sämtlicher in Reihe liegender Einzelkondensatoren jeder Leitung muß jedoch erhalten bleiben.
Werden im Kraftwerk statt eines Generators mehrere eingeschaltet, so nimmt die Rückwirkung auf letztere ab, und der kapazitive Spannungsabfall ist zu groß. In diesem Falle wird die Kapazität der Kondensatoren z. B. durch Parallelschalten weiterer Kondensatoren zu den vorhandenen so weit vergrößert, bis die unerwünschte Störfrequenz in der Netzspannung ausreichend abgenommen hat.
Um zu verhüten, daß die Kondensatoren bei Kurzschlüssen im speisenden Netz überlastet und zerstört «-erden, liegen parallel zu den Kondensatoren Schnellschalter, die sich bei Überströmen selbsttätig schließen. Die Schalterantriebe können vom Kondensatorstrom oder von der Kondensatorspannung gesteuert werden.
Durch die oben beschriebene Einschaltung von Kondensatoren kann entsprechend der gewählten Abstimmung nur eine einzige Stör-'frequenz in der Netzspannung wirksam vermindert werden. In der Regel wird man die Unterwelle wählen, da sie am wichtigsten ist und da auch die Kondensatoren bei dieser Abstimmung in der angegebenen Schaltung verhältnismäßig klein sind. Sollen weitere Störfrequenzen der Netzspannung aufgehoben werden, z. B. höhere Harmonische der Grundwelle, so werden an das speisende Netz in bekannter Schaltung Siebkreise angeschlossen. Sie bestehen aus Drosselspulen und Kondensatoren und sind unter Berücksichtigung der bereits im Netz vorhandenen Kapazitäten und Induktivitäten so abgestimmt, daß sie für die auszusiebende Oberwelle einen Kurzschluß darstellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltanordnung in Drehstromnetzen, an welche Umrichter oder Gleichrichter angeschlossen sind, zur Aufhebung der Rückwirkung von Strömen von anderer als der Netzfrequenz, die zum Betrieb des Umrichters bzw. Gleichrichters aus dem speisenden Netz entnommen werden müssen, dadurch gekennzeichnet, claß in die Leitungen des speisenden Drehstromnetzes zwischen Kraftwerk und Umrichter bzw. Gleichrichter in Reihe mit den vorhandenen Netzinduktiv itäten Kondensatoren eingeschaltet werden, deren Kapazität so bemessen ist, daß sowohl die in den Generatoren insbesondere infolge Verzerrung des Feldes und infolge der Wicklungsinduktivität erzeugten als auch die an den Induktivitäten des Netzes zwischen Kraftwerk und Umrichter bzw. Gleichrichter auftretenden Spannungen einer bestimmten störenden Frequenz aufgehoben werden. z. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensotoren auf mehrere Stellen des Netzes verteilt angeordnet sind. 3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß andere Ober- oder Unterwellen durch entsprechend abgestimmte Siebkreise unterdrückt werden, die aus Drosselspulen und Kondensatoren bestehen und die in bekannter Weise an das speisende Netz angeschlossen sind.