DE595810C - Einrichtung zur selbsttaetigen Steuerung von Umschaltvorgaengen im Synchronismus asynchron anlaufender Einanker- oder Kaskadenumformer - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 20. APRIL 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d² GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Mai 1930 ab

ist in Anspruch genommen.

Bei Anlagen zum selbsttätigen Anlassen synchroner Umformer, wie Einankerumformer oder Kaskadenumformer, sind besondere Relais erforderlich, die bei synchronem Lauf des Umformers gegebenenfalls eine Umschaltung seiner Erregerwicklung vornehmen. Man pflegt beispielsweise Einankerumformer meist so anzulassen, daß der Anker zunächst eine niedrigere Wechselspannung erhält, während die Erregerwicklung an die Ankerklemmen angeschlossen wird. Der Umformer läuft nun als Induktionsmotor an. Hat er die synchrone Drehzahl ganz oder annähernd erreicht, dann muß zunächst die Erregerwicklung fremd erregt werden, um die Polarität des Umformers zu sichern; die Erregerwicklung ist danach von der Anlaufschaltung auf die Betriebsschaltung umzuschalten.

Nach der Erfindung erfolgt die Umschaltung der Erregerwicklung eines Umformers bei synchronem Lauf mit Hilfe eines Relais, das sowohl von der Bürstenspannung auf der Gleichstromseite des Umformers als auch vom Strom in der Erregerwicklung gesteuert wird. In seiner einfachsten Ausführungsform besitzt das Relais zwei im Anlauf einander entgegenwirkende, nach Erreichung des Synchronismus sich unterstützende Wicklungen.

Die Wirkungsweise der Erfindung sei an Hand des in Abb. 1 gezeichneten beispielsweisen Schaltplanes erläutert. Der Einankerumformer 10 wird aus dem Wechselstromnetz 11 über einen Transformator 12 und den Anlaßschalter 13 oder den Betriebsschalter 14 gespeist. Die Gleichstrombürsten des Umformers sind einerseits an Erde, andererseits über einen Schalter 16 an die Verteilungsschienen 15 des Gleichstromnetzes gelegt. Die Erregerwicklung 17 des Umformers ist ständig durch einen großen Schutzwiderstand 18 überbrückt. Der Erregerstromkreis enthält ferner einen Widerstand 19.

An den Gleichstromverteilungsschienen 15 liegt ein Nullspannungsrelais 20, das beim Absinken der Spannung infolge steigender Belastung seine Kontakte 20_a schließt und damit den Betätigungsstromkreis für den Anlaßschalter 13 über dessen Einschaltwicklung 13' herstellt. Dieser Stromkreis, der vom Hilfstransformator 21 gespeist wird, führt über Verriegelungskontakte 26_h und I4j, die ein gleichzeitiges Schließen des Anlaßschalters verhindern.

Der Anlaßschalter 13 schließt die Hilfskontakte i3_a und i3₆, von denen die Kontakte I3₆ als Haltekontakte für den Anlaßschalter 13 dienen, und legt die Ankerwicklung des Umformers 10 an die Anzapfungen des Transformators 12, so daß der Umformer anläuft.

Sowohl in der Erregerwicklung als auch in der Ankerwicklung des Umformers werden

nun Wechsel-EMKK induziert, solange die Maschine den Synchronismus noch nicht erreicht hat. Bei Synchronismus verschwindet die in der Erregerwicklung induzierte Wechsel-EMK. Das erfindungsgemäß vorgesehene Relais 22 besitzt eine Wicklung 22', die an einem Teil des Widerstandes 19 im Stromkreis der Erregerwicklung 17 liegt, und eine weitere Wicklung 22", die über den Hilfskontakt I3_a des Anläßschalters 13 an die Gleichstrombürsten des Umformers angeschlossen ist. Die in der Erregerwicklung 17 induzierte EMK ist nun infolge der größeren Windungszahl dieser Wicklung erheblich größer als die in der Ankerwicklung des Umformers induzierte. Die Wicklung 22' erhält nur einen Teil der an der Erregerwicklung herrschenden Spannung und ist im übrigen so geschaltet und bemessen, daß sich die Wir-

ao kungen der Wicklungen 22' und 22" bis zum synchronen Lauf aufheben. Der Anschluß der Wicklung 22' ist überdies einstellbar, um die Wirkungen der Wicklungen auf das Relais gegeneinander ausgleichen zu können.

Erregerwicklung und Ankerwicklung des Umformers verhalten sich im Anlauf wie ein Transformator. Die Spannungen an der Erregerwicklung und der Ankerwicklung sind daher um i8o° verschoben.

Hat nun der Umformer den Synchronismus erreicht, so hat auch die an der Erregerwicklung herrschende Wechselspannung bis auf Null abgenommen, während die Spannung an den Gleichstrombürsten zu einer Gleichspannung geworden ist und konstant bleibt.

In Abb. 2 sind die Spannungsverhältnisse im Anlauf dargestellt. Die Kurve V₁ gibt den Verlauf der an den Ankerbürsten des Umformers gegen Erde des Anlaufs vorhandenen Spannung wieder. Die Kurve V₂ stellt den Verlauf der gleichzeitig an der Erregerwicklung 17 herrschenden Spannung dar. Die Spannung V₂ ist gegenüber der Spannung V₁ um i8o° verschoben. V₃ ist der Anteil der Spannung V₂, der der Wicklung 22' des Relais 22 zugeführt wird. Der Höchstwert der Spannung V₁ bleibt mit sinkendem Schlupf konstant, während die an der Erregerwicklung vorhandene Wechselspannung V₂ allmählich abnimmt, so daß schließlich an der Erregerwicklung 17 ein Teil der Ankerspannung V₁ liegt, da ja die Erregerwicklung 17 ständig an die Gleichstrombürsten des Umformers angeschlossen ist. Wie Abb. 2 zeigt, sind die Spannungen V₁ und V₃ an den Wicklungen 22' und 22", solange der Umformer unterhalb des Synchronismus bleibt, annähernd gleich und entgegengesetzt, so daß das Relais nicht arbeitet. Ist der Synchronismus erreicht, so sinkt die Spannung V₃ und I erhält schließlich den Wert, der ihrem Anteil an der Spannung V₁ entspricht. Die Spannungen V₁ und V₃ unterstützen sich nun in ihrer Wirkung auf das Relais 22 und veranlassen im Synchronismus dessen Auslösung.

Die Umkehr des Erregerstromes in der Wicklung 22' e'rklärt sich am einfachsten dadurch, daß die Erregerwicklung bis zum Synchronismus als Stromerzeuger, nach Eintritt des Synchronismus aber als Stromverbraucher wirkt.

Im Synchronismus schließt nun das Relais 2.2 seine Kontakte 22_a und legt damit das Hilfsrelais 23 an Spannung. Das Relais 23 schließt seinerseits seinenHaltestromkreis 23,, über die Verriegelungskontakte 14,. des Betriebsschalters 14, welche bei offenem Betriebsschalter 14 geschlossen sind. Die vom Relais 23 gesteuerten Hilfskontakte 23^ und ²Zb verbinden einerseits die Wechselstromklemmen der Gleichrichterschaltung 25 mit dem Transformator 21 und legen andererseits deren Gleichstromklemmen an die Erregerwicklung 17.

Die Gleichrichterschaltung 25 sichert die Polarität des Umformers durch Fremderregung. Hat die Gleichspannung des Umformers einen ausreichenden Wert mit richtiger Polarität erreicht, dann wird durch die Gleichrichterschaltung 25 der Erregerstrom verstärkt. Hat der Umformer jedoch falsche Polarität angenommen, dann schwächt der von der Gleichrichterschaltung 25 gelieferte Erregerstrom die Umformererregung, so daß der Umformer um eine Polteilung zurückbleibt und sich mit richtiger Polarität fängt.

Der Umformer läuft nun mit Anlaufspannung im Synchronismus. Die Drossel 25' dient in Verbindung mit einem Relais 26 zur Umschaltung der Ankerwicklung. DieDrossel 25' besitzt Wechselstromwicklungen 27 und 28 und eine gleichstromerregte Wicklung 29, die in Reihe mit dem Gleichrichter 30 an den Gleichstrombürsten des Umformers 10 angeschlossen ist. Solange der Umformer mit einer unterhalb der synchronen liegenden Drehzahl umläuft, erhält die Wicklung 29 über den Gleichrichter 30 eine pulsierende Gleichspannung. Infolge ihrer Reaktanz läßt die Wicklung 29 jedoch nur einen pulsierenden Strom geringer Größe hindurch. An den Wicklungen 27 und 28 liegt daher der größere Teil der Spannung des Transformators 21.

Erreicht der Umformer den Synchronismus, so wird die Wicklung 29 mit Gleichspannung erregt. Bei richtiger Polarität des Umformers wird die Sättigung der Drossel 25' erhöht und damit die Reaktanz der Wicklungen 27 und 28 verringert. Die Spannung an diesen Wicklungen sinkt, so daß das Re-

lais 26 eine ausreichende Spannung erhält. Bei falscher Polarität des Umformers verhindert der Gleichrichter 30 die Sättigung der Drossel und damit die Auslösung des Relais 26.

Das Relais 26 schließt beim. Ansprechen die Kontakte 20_a für die Einschaltspule 14' des Betriebsschalters 14 und öffnet einen Kontakt 2O₆ im Stromkreis der Spule 13' für den Anlaßschalter 13. Der Anlaßschalter schließt nach seiner Öffnung wieder den Kontakt 14« für die Einschaltspule 14'. Der Kontakt 24 ist zur Auslösung des Betriebsschalters 14 durch Sicherheitseinrichtungen oder von Hand bestimmt. Durch den bei geschlossenem Scha.lter 14 geöffneten Kontakt I4_f wird das Relais 23 spannungslos, so daß die Gleichrichterschaltung 25 abgetrennt wird.

Statt des im Ausführungsbeispiel verwendeten Relais mit im Anlauf einander entgegenwirkenden Wicklungen kann man auch gleichwertige andere Einrichtungen vorsehen/ wie beispielsweise Elektronenröhren, die ebenfalls vom Strom in der Erregerwicklung und von der Spannung an den Gleichstrombürsten des Umformers gesteuert werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung von Umschaltvorgängen im Synchronismus asynchron anlaufender Einanker- oder Kaskadenumformer, bei denen die Gleichstromwicklung während des Anlaufs zur Ankerwicklung parallel liegt, insbesondere zur Anschaltung der Erregerwicklung an die zur Polaritätssicherung vorgesehene Fremderregung, gekennzeichnet durch ein Relais (Schaltmagnet, Elektronenröhre), das im Zusammenwirken sowohl der Spannung an den Gleichstrombürsten als auch des Stromes in der Erregerwicklung des Umformers gesteuert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais zwei Wicklungen besitzt, von denen die eine an den Gleichstrombürsten des Umformers, die andere parallel zu einem Widerstand im Erregerkreis liegt und deren Wirkungen sich bis zur Erreichung des Synchronismus aufheben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen