DE734583C - Einrichtung zur Kupplung eines Drehstromnetzes von annaehernd fester Frequenz mit einem Einphasennetz von geringerer, aber ebenfalls annaehernd fester Frequenz - Google Patents

Einrichtung zur Kupplung eines Drehstromnetzes von annaehernd fester Frequenz mit einem Einphasennetz von geringerer, aber ebenfalls annaehernd fester Frequenz

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Publication number
DE734583C
DE734583C DES141140D DES0141140D DE734583C DE 734583 C DE734583 C DE 734583C DE S141140 D DES141140 D DE S141140D DE S0141140 D DES0141140 D DE S0141140D DE 734583 C DE734583 C DE 734583C
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DE
Germany
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phase network
frequency
converter
generator
fixed frequency
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Expired
Application number
DES141140D
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English (en)
Inventor
Karl Baudisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M11/00Power conversion systems not covered by the preceding groups

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Kupplung eines Drehstromnetzes von annähernd fester Frequenz mit einem Einphasennetz von geringerer, aber ebenfalls annähernd fester Frequenz Die Speisung von Bahnanlagen mit einer Frequenz von 162/S Hz erfolgt häufig aus dem Drehstromnetz der allgemeinen Landesversorgung, was zur Verwendung von Frequenzumformern zwingt. Als solche werden überwiegend rotierende Umformer in- Form von ,Motorgeneratoren verwendet. Derartige Umformer sind aber sehr teuer, da sie wegen der niedrigen Sekundärfrequenz an eine gleichfalls niedrige Drehzahl gebunden sind. Die höchstmögliche Drehzahl ist iooo Uml./min, so daß sich sehr große Maschinenabmessungen ergeben. Es kommt hinzu, daß der Preis von Einphasengeneratoren an sich schon verhältnismäßig hoch oder jedenfalls höher ist als der gleich großer Drehstrommaschinen.
  • Neuerdings verwendet man an Stelle der rotierenden Umformer auch ruhende Frequenzwandler, sogenannte Umrichter, die mit steuerbarenQuecksilberdampfentladungsstrekken arbeiten. Ein Nachteil dieser Umrichter besteht jedoch darin, daß sie eine unmittelbare elektrische Kupplung des Drehstromnetzes mit dem Einphasennetz darstellen. Das hat zur Folge, daß Belastungsstöße, die in dem Einphasennetz auftreten, ungedämpft auf das Drehstromnetz zurfickwirken, was bei den hohen Belastungswerten, um die es sich hier handelt, und dem stoßweisen Bahnbetrieb eine starke Beunruhigung ,des Drehstromnetzes mit sich bringt. Vor allem aber ruft der Umrichter in dem Drehstromnetz starke Ober- und Unterwellen hervor, die man nur durch schwere und teure Siebmittel unterdrücken kann. Dabei wird das Drehströinnetz mit pulsierender Leistung beansprucht, da ja die Leistungsaufnahme des Einphasennetzes ebenfalls im Takte der doppelten .Frequenz de.s Einphasennetzes zwischen einem positiven Höchstwert und Null bzw. einem positiven Höchstwert und einem negativen Wert schwankt. Die Erfindung schafft eine Einrichtung zur Umformung voll Drelistroin in I?iniihasenstrom _ geringerer Frequenz, die sowohl die oben geschilderten \acliteile des @lotorgenerators als auch die Nachteile des Umrichters beseitigt. Geinäl.l der I?rfindung besteht die Umformungseinrichtung aus einer Vereinigung von rotierendem Uniformer und Umrichter, und zwar wird alt den für die Frequenz des Drehatroinnetzes oder eine höhere Frequenz ausgelegten synchronen Generatorteil eines aus dem Drelistronitietz gespeisten rotierenden Umformers ein Umrichter angeschlossen, der die Generatorfreduenz in die gewünschte Sekundärfrequenz umwandelt. Gegenüber dein reinen Umrichter ergibt die Einrichtung gemäß) der Erfindung zunächst denVorteil. daß keineunmittelbareelektrische Kupplung mehr zwischen den beiden Netzen vorhanden ist, sondern daß wiederum ein rotierender Umformer niit seiner Fähigkeit zur Speicherung von Energie dazwischengeschaltet ist. Damit können die zum Betrieb des Umrichters auf der Drehstromseite erforderlichen Ober- und Unterwellen sich nicht mehr in dein Drehstromnetz bemerkbar machen. Die Spannung auf der Einpliasenseite kann in aufierordentlich einfacher Weise dadurch geregelt werden, daß der Erregerstrom des Generatorteiles des rotierenden Umforiners entsprechend beeinflußt wird. Man braucht also nicht mehr in die Steuerung der Umrichterventile einzugreifen, was beim reinen Urnrichter eine fühlbare Erhöhung des Aufwandes in der Steuerapparatur bedeutet. Der ebenfalls wegen seiner Sonderausführung ziemlich teure Unirichtertransforinator kann fortfallen, da es möglich ist, die Umrichterventile oder, renn es sich um einen Kontaktumrichter handelt, die Umrichterkontakte unmittelbar an die Wicklung des Generators altzuschließen. Hier ist insbesondere die Verwendung der Gra.etzschaltung für den Unirichter vorteilhaft, da dann die Generator Wicklung keinen N u1 lpunkt zu besitzen braucht. Die Generatorwicklung kann so bemessen werden, daß die Umrichtercentile unmittelbar die richtige Spannung für das Einpliasennetz liefern, so daß auch der sonst übliche zweite Transformator zwischen Ulirichtercentilen und Einphasemietz erspart werden kann.
  • Durch diese Vereinfachung des Unirichterteiles werden die durch das Hinzukommen des rotierenden Urreformers bedingten Kosten mehr als ausgeglichen. Der Preis des rotierenden Teiles der Einrichtung kann nämlich ganz wesentlich niedriger gehalten werden als der eines das Einphasennetz unmittelbar speisenden rotierenden 11otorgenerators. Man ist in der Wahl der Drehzahl für den rotierenden "feil völlig frei und kann ihn somit @lin e weiteres für eine Drehzahl von i 3oo oder 3000 Unll.,niin auslegen. Dadurch wird (!er rotierende Teil gegenüber dein Dreh-; .troin-Iinpliasentumforiner, der unmittelbar i()=i, Hz erzeugt, erheblich kleiner und damit ` billiger. Mit der Frequenz des Generators kann inan sehr hoch gelten. beispielsweise auf too oder Zoo Hz. Eilte holte Frequenz wirkt sich für die Kurvenform der erzeugten rirtphasenapannung äußerst günstig aus. Es kommt dabei noch hinzu, daß nian den Generatorteil als Drehstromgenerator ausbilden kann, was eilte weitere Iderabsetzurig <fier Kosten bedingt. Es sei jedoch bemerkt, daß3 auch die einphasige Ausbildung des Generatorteiles unter Umständen von Vorteil sein kann.
  • Bei niehrpliasiger Ausführung des Generatorteiles wird dessen Pliasenza'hl zweckntäi)ig höher gewählt als die: des speisenden Drehstroninetzes. Man kann zti diesem Zweck den tleiierator finit zwei oder mehreren gegeneinander versetzten Teilgeneratoren anordnen. In bezug auf das Drehstromnetz kann bei j edem Betriebszustand ein guter Leistungsfaktor innegehalten werden, sofern inan den Motorteil des rotierenden Umformers ebenfalls als Svnclironinaschine ausbildet. Es ist hier jedoch auch die Verwendung eines Asvnchromnotors möglich.
  • Der Urnrichter kann in üblicher Weise aus Gas- oder Datnpfentladungsstrecken aufgebaut werden, wobei sich die Anwendung einanodi- ! ger Ventile besonders günstig gestaltet. Sehr vorteilhaft wegen des wesentlich geringeren Spaünungsabfalles ist jedoch die Verwendung eines Kontaktumformers mit Schaltdrosseln, wie er neuerdings entwickelt worden ist. Die Schaltdrnsseln. das sind finit den Kontakten in Reihe geschaltete Drosseln, die bei normaler Belastung völlig gesättigt sind und bei Unterschreitung einer sehr niedrigen Stromgrenze plötzlich ihren entsättigenden Zustand erreichen, sorgen dabei dafür; daß an den Uinformerkontakten selbst bei größten Belastungen keine Funkenbildung auftritt.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Da: Drelistroinrietz i speist den Motorteil 2 eines rotierenden Umformers, der als Synchronmotor ausgebildet sein möge. Mit diesem -Motorteil gekuppelt ist eilt Drehstromgenerator 3, der für die Frequenz des Drelisiroinnetzes i oder eine noch höhere Frequenz ausgelegt ist. Die: Ständerwicklung dieses Generators 3 enthält zwei Wicklungsgruppen j und 8, von denen die eine in Dreieck, die andere in Stern geschaltet ist. Beide liefern Spannungssysteme, die Uli' 30° gegeneinander in der Phase verschoben sind. Der Urnrichterteil bestellt aus den beiden an die Wicklungen 7 bzw. 8 angeschlossenen, nur schematisch angedeuteten Ventilgruppen 9 und io, die zusammen einen @_Tmrichter in Gräetzscber Schaltung ergeben. Die Ausgangspunkte der Ventilanordnung speisen das Einpliasennetz i i. Die Erreger -wvicklungen der beiden Synchronmaschinen des rotierenden Teiles a und 3 werden aus dem Gleichstroinhilfsnetz 6 gespeist, wobei die Erregerströme durch Regelwiderstände bzw. 5 regelbar sind. Durch Regelung des Erregerstromes des Motors z läßt sich der Blindstrom dieses Motors in weiten Grenzen beeinflussen, so daß man stets mit einem oder sogar mit voreilendem Leistungsfaktor arbeiten kann. Der Widerstand 5 vor der Erregerwicklung des Generators 3 kann dazu benutzt «-erden, um - gegebenenfalls in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Anordnung -die notwendige Spannungsregelung für die Einphasenseite durchzuführen. Wie schon er--,vähnt, können an die Stelle der Ventilgruppen 9 und io auch die Schaltkontakte eines Kontaktumformers treten, wobei für diese ein besonderer Antriebsmotor vorgesehen werden muß, sofern man nicht den Antrieb über ein Untersetzungsgetriebe von dem Motorgenerator 2, 3 her vornehmen will.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i.
  2. Einrichtung zur Kupplung eines Drehstromnetzes von annälierrid fester Frequenz mit einem - Einpliasennetz von geringerer, aber ebenfalls annähernd fester Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß an den für die Frequenz des Drehstromnetzes oder eine höhere Frequenz ausgelegten synchronen Generatorteil eines aus dem Drehstromnetz gespeisten rotierenden Umformers ein Umrichter angeschlossen ist, der die Generatorfrequenz in die gewünschte Sekundärfrequenz umwandelt. z.
  3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Umformer für eine Drehzahl von mindestens 1500 Uml.jmin ausgelegt ist. 3. ;Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Umrichter an den Generator ohne Zwischentransformator angeschlossen ist. .
  4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatorteil eine gegenüber dem Drehstromnetz erhöhte Phasenzahl liefert.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch .4, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatorteil aus mehreren getrennten, magnetisch gegeneinander versetzten Teilgeneratoren besteht.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umrichter als Kontaktumformer mit Schaltdrosseln ausgebildet ist. ;. Einrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Sekundärspannung durch Änderung des Erregergleichstromes des Generators erfolgt.
DES141140D 1940-05-26 1940-05-26 Einrichtung zur Kupplung eines Drehstromnetzes von annaehernd fester Frequenz mit einem Einphasennetz von geringerer, aber ebenfalls annaehernd fester Frequenz Expired DE734583C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2759140A (en) * 1955-07-22 1956-08-14 Beatrice Lewis Rectifier circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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