Schaltungsanordnung mit Umformungsmitteln zur Energieübertragung zwischen einem Wechsel. und einem Gleichstromsystem. Es ist bekannt, in Umformungsanordnun- gen zur Energieübertragung zwischen einem Wechsel- und einem Gleichstromsystem mit den Umformungsmitteln, nämlich den Kon- takteinrielltungen eines mechanischen Umfor mers oder mit den Entladungsstrecken eines Ventilumformers, zwecks Erleichterung der Stromunterbrechung Schaltdrosseln in Reihe zu schalten.
Die Schaltdrosseln haben vor zugsweise aus in Ringform flach übereinan- dergewiekelten Eisenbandlagen bestehende Magnetkerne, die beim Nennstromwert hoch gesättigt sind und durch ihre Entsättigung in der Nähe des Stromnullwertes eine strom schwache Pause hervorrufen. Es ist ferner bekannt, die Schaltdrosseln durch eine Vor- magnetisierung ihrer Kerne mit periodisch veränderlichem Strom zusätzlich magnetisch zu steuern.
Soll eine derartige Anordnung aus dem Ruhezustand in Betrieb genommen werden, so darf zur Einleitung der Energie übertragung die Weehselspannung nicht ohne weiteres in voller Grösse eingeschaltet werden. Der Grund hierfür liegt darin, dass beim Ein schalten der Spannung eine gewisse Zeit nö tig ist, bis sieh der Magnetisierungsverlauf der Sehaltdrosseln dem Ablauf der Schalt vorgänge, der Kommutierung und Strom unterbrechung angepasst hat. Wenn in dieser Zeit der Ausgleichsvorgänge z.
B. gerade ein Kontakt geöffnet wird, so besteht die Gefahr, dass eine Rüekzündung auftritt, weil die C, Schaltbedingungen Tür funkenfreie Unterbre- ehting nicht erfüllt sind. Ebenso ist während der erwähnten Übergangszeit bei Entladungs gefässen eine erhöhte Rüekzündungsgefahr gegeben. Bei Kontaktumformern hat man deshalb bekanntlich zur Einleitung der Ener gieübertragung, Wirkwiderstände in den Über tragungswegen angeordnet, die nach Anlegen der Wechselspannung in mehreren Stufen kurzgesehlossen werden.
Dieses Verfahren er fordert bei Kontaktumformern insbesondere für hohen Nennstrom in der Grössenordnung von einigen tausend Ampere einen umlangrei- ehen Aufwand, zumal ausser den erwähnten Wirkleitwiderständen häufig noch ein beson derer überbrückungssehalter für diese vorge sehen sein muss.
Mit der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst, die Einleitung der Energie übertragung mit geringerem Aufwand zu er- mö-liehen. Die Erfindung beruht auf der rkenntnis, dass die Sehaltdrosseln schon vor dem Anlegen der Weehselspannuing durch Vormagnetisierung magnetisch gesteuert wer den sollten, damit sie im gleichen Takt und möglichst mit gleicher Geschwindigkeit und gleicher Phasenlage gegenüber den Unter brechungsvorgängen bzw. gegenüber den Sehaltzeitpunkten der Kontakte ummagneti siert werden,
wie dies später nach dem Zu schalten der Wechselspannung im Normalbe trieb geschieht, Die Schaltdrosseln haben dann in jedem beliebigen Augenblick, in wel- ehem die Wechselspann-ang migeschaltet wird, den richtigen Magnetisierungszustand, so dass von vornherein die betriebsmässigen erleich terten Unterbrechungsbedingungen gegeben sind.
Zu diesem Zweck sind erfindungsge mäss zwei Schalteinriehtungen für Einzelbe tätigung vorgesehen, die zwecks Einleitung der Energieübertraguing nacheinander ge schlossen werden und von denen die zuerst zu betätigende, einen eine Sehaltdrosselwick- lung enthaltenden Vormagnetisierungsstrom- kreis schliesst und die später zu betätigende in einem nicht za jenem Vormagnetisierungs- stromkreis gehörenden Teil des die Um formungsmittel enthaltenden 'Übertragungs stromkreises liegt.
In der Zeichnung sind verschiedene Aus führungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Nach Fig. <B>1</B> vermittelt ein Kon takt- oder Ventilumformer<B>11</B> die Energie- übertragang von einem Drehstromnetz 12 auf ein Gleichstromlietz mit den Klemmen<B>13</B> und 14, an die zunächst ein Grundlastverbraueher <B>15</B> angeschlossen sein möge. In Reihe mit den in der Zeiehnung nicht dargestellten Kontakteinrichtungen bzw. Entladungsstrek- ken des Umformers<B>11,</B> von denen z.
B. sechs vorhanden sind, die in dreiphasiger Brücken schaltung angeordnet sein mögen, liegen drei Sehaltdrosseln <B>16,</B> hinter denen sieh die Über tragungsleitungen auf<B>je</B> zwei im Gegentakt arbeitende Umformungsmittel verzweigen. Die Magnetkerne<B>17</B> der Schaltdiosseln sind mit besonderen Vormagnetisierungswicklungen <B>18</B> versehen. Zwischen den Schaltdrosseln<B>16</B> und dem Drebstromnetz 12 ist der übliche Leistungssehalter <B>19</B> angeordnet.
Die Vormagnetisierungswicklangen <B>18</B> sind über einen besonderen Schalter 20 ebenfalls an das Drelistromnetz 12 angeschlossen. Jede Wicklung<B>18</B> ist mit einem Wirkwiderstand 21- in Reihe geschaltet. Jede dieser Reihen schaltungen liegt an der verketteten Span- nung zwischen der strornabgebenden und der von ihr den Strom übernehmenden Phase.
Die Vormagnetisierungskreise haben, im ge sättigten Zustand der Kerne<B>17</B> betrachtet überwiegend Wirkleitwert; denn es handelt sich um eine sogenannte spannungsgebundene Vormagnetisierung, durch welche den Schalt drosseln<B>16</B> während der stromschwachen Pause eine solche Spannung aufgedrückt wird, die der treibenden Spannung möglichst genau das Gleichgewicht hält, derart, dass im Unterbrechungsaugenblick Strom und Span nung an der Unterbrechungsstelle den Wert Null haben (Schweizer Patent Nr. 2465430)
. Zu diesem Zweck müssen der Spannungsab fall, der in jedem Vormagnetisierungskreis durch den Vormagnetisierungsstrom an dem Strombegrenzungswiderstand 21 hervorgeru fen wird, und die durch die Streuinduktivi- täten dieses Stromkreises, insbesondere durch die Luftinduktivität der Vormagnetisierungs- wicklung <B>18</B> verursachte Streuspannung durch eine Zusatzspannung gedeckt werden. Das geschieht z.
B. in der Weise, dass dieWichlung <B>18</B> mit einer geringeren Windungszahl aLis- geführt wird als die Wieklung <B>16.</B> Die von der Wieklung <B>18</B> auf die Wicklung<B>16</B> in duktiv übertragene Spannung stimmt dann zwar hinsichtlich der Phasenlage nicht ge nau mit der in dieser Wieklung <B>16</B> wirk samen treibenden Spannung überein.
Derar tige geringe Abweichungen sind jedoch zu lässig mit der Massgabe, dass Strom und Spannung an der Unterbrechungsstrecke im Unterbrechungsaugenblick unterhalb eines Grenzwertes liegen, der den Dauerbetrieb der Umformungsmittel nicht beeinträchtigt. Bei Kontaktumformern ist der erwähnte Grenz wert beispielsweise dadurch gegeben, dass an den Kontakten keine merkliche Werkstoffwan derung auftreten darf, durch welche im Dauerbetrieb die eingestellten Schaltzeiten in unzulässigem Masse verändert werden.
Die Phasenlage der im Vormagnetisierungskreis wirksamen Spannung kann selbstverständlich mit Hilfe eines Zusatztransformators mit Phasenkombination oder mit Hilfe eines Dreh transformators der Phasenlage der treibenden Spannung besser angepasst werden. Der Vor- magnetisierungsstroni hat die gleiche Grössen ordnung wie der Strom, der in den Schalt drosseln<B>16</B> ohne Vormagnetisierung während der strornsehwaehen Pause fliessen würde; er beträgt also nur wenige Hundertteile des Nennstromwertes oder noch weniger. Der Schalter 20 ist daher ein verhältnismässig kleiner Schalter.
Zum periodischen Antrieb der Kontakte eines Kontaktumformers oder zur Gittersteue rung eines Ventilumformers ist noch ein wei- t,erer Hilfsstronikreis vorgesehen, der über einen Schalter 22 ebenfalls an das Drehstrom netz 12 angeschlossen ist Lind einen Dreh transformator<B>23</B> enthält, mit dem der Aus- steuerungsgrad durch -Änderung der Phasen- Jage des Sehalttaktes oder der Gittervorspan- nung verändert werden kann.
Beim Kontakt umformer kann bekanntlich der gleiche Zweck auch durch Verdrehung des Ständers des Syn- ehronantriebsmotors erreicht werden. Bei ihm müssen sieh selbstverständlich vor Einleitung der Energieübertragung die Kontakte bereits betriebsmässig in periodischer Bewegung be finden. Es wird zunächst vorausgesetzt, dass der Umformer auf Vollaussteuerung einge stellt ist.
Zur Einleitung der Energieübertragung, wird zunächst der Schalter 20 geschlossen. Die Sehaltdrosselkerne <B>17</B> werden dann genau wie im Betrieb periodisch vormagnetisiert. Der Vorgang spielt sieh innerhalb einer Halb welle ein, so da13 unmittelbar darauf die<B>Um-</B> formungsanordnung durch Schliessen des Schalters<B>19</B> an die Weehselspannung gelegt werden kann. Der Umformer arbeitet dann zunächst auf die C rundlast <B>15.</B> Das Zusehalten weiterer Last erfolgt in gewöhnlicher, an sieh bekannter Weise.
Zur selbsttätigen Steuerung der Schalter <B>19</B> und<B>' 0</B> in der zur Einleitung der Energie übertragung erforderlichen Reihenfolge ist eine Hilfsanordnun- mit den Druckknöpfen 24 ( Ein ) und<B>25</B> ( Aus ) vorgesehen, die von einem beliebigen Gleich- oder Wechsel stromnetz gespeist werden kann. In vorlie- ,endem u Fall ist sie an zwei Phasen des Dreh- stroninetzes angeschlossen.
Durch Drücken des Knopfes 24 wird der Stromkreis der Steuer spule<B><U>26</U></B> geschlossen und dadurch der Schalter 20 eingeschaltet. Gleichzeitig wird durch einen Ililfssehalter <B>27</B> der Stromkreis der Steuer spule<B>28</B> geschlossen, so dass -unmittelbar dar nach auch der Schalter<B>19</B> eingeschaltet wird. Die übri-en in der Zeichnung dargestellten <B>C Z,</B> Hilfskontakte sind Selbsthaltekontakte, welche dafür sorgen, dass die Schalter<B>19</B> und 20 ge- sehlossen bleiben, wenn der Druckknopf 24 wieder losgelassen wird.
Die Stromkreise die ser Selbsthaltekontakte laufen über den in Ruhestellung geschlossenen Kontakt des Druckknopfes<B>25</B> und werden zwecks Stillset zung der Anordnung durch Betätigen die-es Druckknopfes geöffnet, so dass dann die bei den Schalter<B>19</B> und 20 gleichzeitig ausge schaltet werden.
In Fig. 2 ist eine Kontaktumformeranord- nun,- dargestellt, deren Sehaltdrosseln <B>16</B> mit einer sogenannten stromgebundenen Vor- magnetisierung ausgestattet sind, bei welcher der Vorma-netisierungsstrom mittels beson derer Drosseln<B>29</B> von hoher Induktivität sta bilisiert ist. Grösse und Phasenlage des Vor- ma-netisierungsstromes kann mittels der Re gelwiderstände<B>30</B> bzw. eines Drehreglers<B>31</B> eingestellt werden.
Da hier im Gegensatz zu der spannungsgebundenen Vormagnetisierung, der unausgeglichene Reststrom, welcher kurz vor der Stromunterbreehung über die Kon takteinrichtung<B>32</B> fliesst, nicht vom Vor- rnagnetisierungsstromkreis übernommen wer den kann, sind hier besondere Nebenwege zu den Kontakteinrichtungen<B>32</B> erforderlich, die z. B. durch Kondensatoren<B>33</B> und Wider stände 34 verkörpert werden.
Zur Einlei tung der Energieübertragung wird bei lau- lender Antriebsvorriehtung, die in Fig. 2 nicht mit dargestellt ist, zuerst der Schalter 20 geschlossen und dadurch die Vormagneti- sierung eingeschaltet. Für das magnetische Verhalten der Sehaltdrosseln ist aber nicht dieser Vormagnetisierungsstroni allein, son dern auch der über die -Xebenweoe fliessende Strom mitbestimmend, der auch durch die Schaltdrosseln<B>16</B> fliesst.
Dies ist bei der für die Einleitung der Energieübertragung geeig neten Einstellung des Vormagnetisierungs- stromes in den Wicklungen<B>18</B> zu berücksich tigen. Nach dem darauffolgenden Schliessen des Schalters<B>19</B> -wird der Vormagnetisierungs- strom in den Wicklungen<B>18</B> erforderlichen falls entsprechend der folgenden Belastung nachgestellt.
Die periodisch veränderliche Vormagneti- sier-Lmg durch den über die Nebenwege flie ssenden Strom macht die Erfindung auch anwendbar für solche Anordnungen, bei denen die Schaltdrosseln<B>16</B> gemäss Fig. <B>3</B> z. B. mit Gleichstrom vormagnetisiert werden, der einem Hilfsnetz<B>35</B> entnommen wird. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn die Umfor- muno-smittel nicht in Brückenschaltung ange ordnet sind und mithin die Selialtdrosseln <B>16</B> immer nur in ein und derselben Richtung von dem zu übertragenden Strom durchflos sen werden.
In Fig. <B>3</B> ist als Beispiel einer derartigen Anordnung eine Sternpunktschal- tung dargestellt. Hier ist ein besonderer Schalter<B>36</B> mit den periodisch betätigten Kontakteinrichtungen <B>32</B> unmittelbar in Reihe geschaltet, so dass er von den Nebenwegen <B>33,</B> 034 mit überbrückt ist und mithin ausser halb der über die Nebenwege führenden Vor- magnetisierungskreise liegt.
-Zur Einleitung der Energieübertragung wird bei laufender Antriebsvorrichtung und eingeschalteter Gleichstromvormagnetisierung zuerst der Lei- stmigsschalter <B>19</B> und kurz darnach der Schalter<B>36</B> geschlossen.
Während bei den vorbeschriebenen Aus führungsbeispielen die gleiche Vormagneti- sierung sowohl zur Einleitung der Energie- übe'rtragung als auch im Dauerbetrieb verwen det wird, kann für den erstgenannten Zweck auch ein Hilismagnetisierungsstromkreis vor gesehen sein, der während des Betriebes ab geschaltet ist.
Der Aufwand für einen solchen Hilfsmagnetisierungsstromkreis ist verhältnis mässig klein, -weil er nur für sehr kurze Zeit eingeschaltet ist und infolgedessen an seine Abgleichung nicht so hohe Ansprüche gestellt werden wie an diejenige der betriebsmässi- <B>g .</B> en Vormagnetisierung. Bei Anwendung span nungsgebundener Vormagnetisierung können zudem während der kurzen Zeit erhöhte Ver luste im II.ilfsvormagnetisierungskreis ohne weiteres in Kauf genommen werden; es kön nen also die strombegrenzenden Wirkwider stände in diesem Kreise verhältnismässig klein sein, was die Abgleichung erleichtert.
Ausser dem erlaubt die kurze Einschaltdauer der Hilfsvormagnetisierung eine verhältnismässig hohe Stromdichte in den Leitern dieses Strom kreises, das heisst einen kleinen Leiterquer schnitt.
In Fig. 4 ist als Ausfülirungsbeispiel eine Uniformungsanordnung mit einer besonderen, nur zur Einleitung der Euergieübertragung verwendeten Hilfsvormagnetisierung darge stellt, die grundsätzlich mit der Anordnung nach Fig. 1. übereinstimmt. Zur Einleitung der Energieübertragiing wird hier zuerst der Schalter 20 und später der Schalter 1.9 ge schlossen, danach der Schalter 20 gleich wie der geöffnet.
Die Vormagnetisierung wäh rend des nun folgenden Dauerbetriebes er folgt in der Weise, dass die hinter dem Schalter<B>19</B> abgenommene verkettete Span nung, mittgls eines Zusatztransformators<B>37</B> vergrössert und um den erforderlichen Pha senwinkel verschoben, der Schaltdrosselwick- lung <B>16</B> unmittelbar als Gegenspannung auf gedrückt wird. Die Widerstände<B>38</B> dienen zur Begrenzung des Vorniagnetisierungsstromes und verleihen dem Vormagnetisierungskreis seine überwiegende Wirkleitfähigkeit.
Damit die Einleitung der Energieüber tragung nicht nur bei einem einzigen Wert des Aussteuerungsgrades, also etwa nur bei "oller Aussteuerung vorgenommen werden kann, sondern bei verschiedenen Aussteue- rungsgraden möglich ist, kann in dem Hilfs- magnetisierungsstromkreis eine Regeleinrich tung vorgesehen sein, durch die die Hilfs- vorinagnetisierung dem Aussteuerungsgrad angepasst werden kann.
Diese Einrichtung besteht nach Fig. 4 in einer Regeldrossel<B>39,</B> mit der sowohl die Höhe als auch die Phasen lage der Vormagnetisierung entsprechend dem jeweiligen Aussteuerungsgrad, bei welchem die Energieübertragung eingeleitet werden soll, einstellbar ist. Statt dessen kann auch ein Drehtransformator verwendet werden, mit dem in der Regel auch ohne Änderung der Höhe der Vormagnetisierung eine solche Phasenlage eingestellt werden kann, dass ein für die kurze Einleitung der Energieüber tragung erforderliche Zeit ausreichender Ab- gleich erzielt wird.
Die Regeleinrichtung<B>39</B> wird vorteilhaft mit der Einrichtung<B>23</B> zur Veränderung des Aussteuerungsgrades mecha- niseh gekuppelt.
Zur selbsttätigen Sicherstellung des erfor- derliehen Ablaufs der Schaltvorgänge kann die Steueranordnung nach Fig. <B>5</B> verwendet werden. Der den Schalter 20 betätigende Magnet<B>26</B> ist hier nur mit einem Hilfs kontakt<B>27</B> versehen, der den Steuerinacyneten <B>28</B> des Schalters<B>19</B> einschaltet.
Letztererist mit einem Selbsthaltekontakt versehen, das Be- tätigungsorgau des Schalters 20 dagegen weist keinen Selbstlialtekontakt auf. Beim Drücken des Ein -Kilopfes 24 schliesst sieh zunächst der Schalter 20 und gleich darauf der Schal ter<B>19.</B> Beim Loslassen des Knopfes 24 fällt der Schalter 20 wieder heraus.
In der Anordnung nach Fig. <B>6</B> ist der Lei- stungssehalter <B>19</B> auf der Hochspannungsseite eines den Uniformer speisenden Transforma tors 40 anueordnet. In diesem Fall ist der Hilfsvormagnetisierungskreis ebenfalls hoch- spaniiunlusseiti,-" angeschlossen, so dass ein be sonderer Hilfstransformator 41 erforderlich ist,
an dessen Sekundärseite auch das den Antriebsmotor des Kontaktumformers bzw. die Gittersteuerung desVentilumformers speisende Hilfsnetz angeschlossen sein kann. Im übri gen stimmt die Anordnung mit derjenigen nach Fig. 4 überein. Für sie kann daher auch die Steuereinriehtung nach Fig. <B>5</B> ver wendet werden.
Mit einem Hilfsvormagnetisierungskreis können natürlich auch Umformangsanordnun- gen mit stromgebundener Vormagnetisierung entsprechend den Fig. 2 und<B>3</B> ausgerüstet wer den. Gegenüber der Anordnung nach Fig. <B>3</B> ergibt sich dabei der Vorteil, dass der neben dem Leistangssehalter <B>19</B> verbundene zweite Schalter 20 nicht für den vollen zu über tragenden Hauptstrom, sondern lediglich für den Vormagnetisierungsstrom bemessen zu sein braucht.