DE920556C

DE920556C - Kontaktumformer

Info

Publication number: DE920556C
Application number: DES28181A
Authority: DE
Inventors: Erich Reinhard; Ewald Ummelmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-04-20
Filing date: 1952-04-20
Publication date: 1954-11-25

Description

Kontaktumf ormer Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromumformer zum wechselseitigen Energieaustausch zwischen einem Wechsel- und einem Gleichstromsystem. Sie besteht aus einer mechanischen, von einem Synchronmotor periodisch angetriebenen Schaltvorrichtung und in Reihe dazu liegenden Schaltdrosseln. Bei den bekannten Umformern dieser Art, den sogenannten Kontaktumformern, ist ein Übergang von Gleich- auf Wechselrichterbetrieb nicht möglich, da die Schaltdrosseln die für die Kommutierung nötige Schaltstufe nicht aufrechterhalten können. Es würde nämlich beim Übergang von Gleich- auf Wechselrichterbetrieb ein Bereich durchfahren, in dem der Kontaktumformer sich selbst überlassen wäre, so daß ein entsprechendes Arbeiten unmöglich ist. Bekanntlich wird bei diesen Kontaktgleichrichtern durch die synchron betätigten Kontakte jeweils diejenige Phase mit der positiven Sammelschiene verbunden, die ein positives Potential hat. Da das Kommutieren von der einen zur anderen Phase niemals mathematisch genau vor sich gehen kann; werden vor den Kontakten Schaltdrosseln eingebaut, welche die nötige stromlose Stufe für die Kommutierung erzeugen. Eine Energielieferung vom Gleichstromsystem in das Wechselstromsystem ist dann möglich, wenn die Schaltzeitpunkte der Kontakte um 18o° e1. verdreht werden und gleichzeitig die Magnetisierung der Schaltdrosseln über eine Hilfseinrichtung aufrechterhalten bleibt.
Erfindungsgemäß wird ein Übergang von Gleichauf Wechselrichterbetrieb, dem eine Entlastung des Umformers zugrunde liegt, dadurch ermöglicht, daß elektrisch betätigte, abhängig vom Belastungsstrom des Umformers gesteuerte Schaltsperren vorgesehen sind, die während der stromschwachen Intervalle beim Übergang von Gleich- auf Wechselrichterbetrieb die Kontakte so lange offenhalten, bis die Schaltzeitpunkte durch die gleichzeitig betätigte Verstelleinrichtung auf Wechselrichterbetrieb umgeschaltet sind, indem durch Vergleich der Gleichspannung des bisherigen Gleichstromverbrauchers mit der Gleichspannung des Umformers oder einer dieser proportionalen Hilfsgleichspannung der Zeitpunkt erfaßt wird, wo der Belastungsstrom des Umformers unter einen für die Kommutierung notwendigen Wert sinkt.
Zur Aufrechterhaltung der stromlosen oder stromschwachen Intervalle sind die Schaltdrosseln mit je einer Hilfswicklung versehen, die an Teilspannungen der Sekundärseite des Haupttransformators liegen. Die Stromzuführung und Steuerung dieser Hilfswicklungen geschieht durch Hilfsumformer während der Übergangszeit. Nach erfolgter Umstellung des Hauptumformers werden diese Hilfsstromkreise durch stromabhängige Steuerglieder, insbesondere Schütze, selbsttätig wieder geöffnet. Das Ansprechen der Schaltsperren wird dadurch eingeleitet, daß deren Stromkreise, in denen außerdem die Steuerglieder für die Hilfswicklungen liegen, durch Hilfsrelais, die an in den Hauptstromkreisen des Umformers liegende Shunts angeschlossen sind, eingeschaltet werden. Die Erfindung sieht als Hilfsumformer mechanische Hilfskontakte oder Kollektoren, die .vom gleichen Synchronmotor wie der Hauptumformer angetrieben werden, oder elektrische, gittergesteuerte Entladungsgefäße mit synchron mit dem Hauptumformer angetriebenen Gleichstromumschaltern zur Steuerung der Gitter vor, wobei in letzterem Fall die Hilfsumformer von einer eigenen Sekundärwicklung mit getrenntem Nullpunkt gespeist werden.
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltanordnung des neuen Umformers sind in der Zeichnung in Fig. z und 2 dargestellt und deren Wirkungsweise näher erläutert.
Ein Wechselstromsystem r ist über einen Haupttransformator 2 und einen Stromumformer 3 mit einem Gleichstromsystem .4 (Fördermotor) verbunden. Der Stromumformer besteht im wesentlichen aus mechanischen Kontakten 5 und mechanischen Hilfskontakten 6, die von einem gemeinsamen Synchronmotor 7 über Nocken oder Exzenter 8 und Stößelstangen 9 periodisch betätigt werden. Dabei verbinden die Kontakte 5 das Gleichstromsystem über Shunts 1o und Schaltdrosseln r r mit den Sekundärwicklungen des Haupttransformators. Die Sekundärwicklungen des Haupttransformators besitzen Anzapfungen für die Hilfswicklung der Schaltdrossel, die über stromabhängige Kontakte von Schützen 12 über die Hilfskontakte 6 und Dämpfungswiderstände 13 mit dem Hauptumformerstromkreis verbunden sind. Steuerstromkreise speisen über Hilfsrelais 14, die an die Shunts angeschlossen sind, die Magnetspulen von Schaltsperren 15 und die Magnetspulen der Schütze i2. Nimmt nun der Kontaktumformer Rückströme auf, d. h. arbeitet er im Wechselrichterbetrieb, so wird durch Vergleich der Spannung des Gleichstromsystems, beispielsweise eines Motors einer Fördermaschine od. dgl., mit der Spannung des Kontaktumformers der Zeitpunkt festgelegt, wo die Hilfsrelais den Steuerstromkreis schließen und die Haltemagnete der Hauptkontakte erregen, so daß diese geöffnet bleiben. Gleichzeitig wird durch die Steuerstromkreise eine Anzapfspannung des Haupttransformators über die Hilfswicklungen der Schaltdrosseln an die sychronen Hilfskontakte des Umformers gelegt, die für sich einen kleinen Hilfsumformer darstellen, der über die Dämpfungswiderstände mit den Hauptleitungen verbunden ist. Bei Übergang auf Wechselrichterbetrieb bleiben also bei einer Mindestlast die Hauptkontakte offen, während die Schaltdrosseln über die Hilfskontakte weitermagnetisiert werden. Während dieser Zeit bekommt der synchrone Antriebsmotor das Kommando zur Verdrehung um r 8o° e1., der Fördermotor ¢, der nun als Generator arbeitet, liefert vorerst nur einen kleinen Strom über die Hilfskontakte, so daß die notwendige Einsatzstufe erhalten bleibt. Nach Beendigung der Verdrehung des Antriebsmotors wird der Steuerstromkreis geöffnet und die Sperrmagnete entregt, wodurch die Kontakte einfallen und im genau richtigen Zeitpunkt die weitere Stromführung übernehmen. Gleichzeitig fällen auch die Schütze des Hilfsstromkreises ab und unterbrechen diesen.
Wie Fig. 2 zeigt, kann an Stelle der synchronen Hilfskontakte auch ein gittergesteuertes Entladungsgefäß verwendet werden, wobei jedoch eine Transformatorwicklung mit getrenntem Nullpunkt notwendig ist. Der Hilfsstromrichter erhält einen Gleichstromumschalter 16 zur Steuerung der einzelnen Gitter und arbeitet in bekannter Weise nach dem Prinzip der Eingefäßschaltung. Die Einrichtung arbeitet im großen und ganzen wie im vorhergehenden Beispiel. Bei diesen Anordnungen kann auf die Kurzschließer als Störungsschutz verzichtet werden, da die Schaltsperren deren Funktionen mit übernehmen.

Claims

PATENTANSPRüCHE: z. Kontaktumformer zum wechselseitigen Energieaustausch zwischen einem Wechsel- und einem Gleichstromsystem mit einer periodisch angetriebenen mechanischen Schaltvorrichtung und mit dieser in Reihe liegenden Schaltdrosseln zur Erzielung von stromschwachen Intervallen in der Nähe der Stromnulldurchgänge sowie einer Einrichtung zum Verstellen der Schaltzeitpunkte gegenüber der Phasenlage der Wechselspannung des entsprechenden Systems, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch betätigte, abhängig vom Belastungsstrom des Kontaktumformers gesteuerte Schaltsperren, insbesondere Magnete oder Schütze, vorgesehen sind, die während der stromschwachen Intervalle beire Übergang von Gleich- auf Wechselrichterbetrieb die Kontakte so lange offenhalten, bis die Schaltzeitpunkte durch die gleichzeitig betätigte Verstelleinrichtung auf Wechselrichterbetrieb umgeschaltet sind, indem durch Vergleich der Gleichspannung des bisherigen Gleichstromverbrauchers mit der Gleichspannung des Umformers oder einer dieser proportionalen Hilfsgleichspannung der Zeitpunkt erfaBt wird, wo der Belastungsstrom des Umformers unter einen für die Kommutierung notwendigen Wert sinkt. z. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdrosseln mit je einer Hilfswicklung versehen sind, die an Teilspannungen der Sekundärseite des Haupttransformators liegen und über einen Hilfsumformer die Magnetisierung der Drosseln während der Übergangszeit von Gleich- auf Wechselrichterbetrieb aufrechterhalten, und daB die Stromkreise der Hilfswicklungen nach erfolgter Umstellung des Hauptumformers durch stromabhängige Steuerglieder, insbesondere Schütze, geöffnet werden. 3. Einrichtung nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daB die Stromkreise für die Schaltsperren und die dazu in Reihe geschalteten Steuerglieder durch Hilfsrelais betätigt werden, die an in den Hauptstromkreisen des Umformers liegende Shunts angeschlossen sind. q.. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB als Hilfsumformer mechanische Hilfskontakte oder Kollektoren, die vom gleichen Synchronmotor wie der Hauptumformer angetrieben werden, vorgesehen sind. 5. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsumformer elektrische, gittergesteuerte Entladungsstrecken mit synchron mit dem Hauptumformer angetriebenen Gleichstromumschaltern zur Steuerung der Gitter vorgesehen sind und daß der Hilfsumformer von einer eigenen Sekundärwicklung mit getrenntem Nullpunkt gespeist wird.