DE1137151B - Anordnung zur Begrenzung schaedlicher Spannungsoberwellen - Google Patents

Anordnung zur Begrenzung schaedlicher Spannungsoberwellen

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DE1137151B
DE1137151B DES75057A DES0075057A DE1137151B DE 1137151 B DE1137151 B DE 1137151B DE S75057 A DES75057 A DE S75057A DE S0075057 A DES0075057 A DE S0075057A DE 1137151 B DE1137151 B DE 1137151B
Authority
DE
Germany
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resonant circuit
frequency
consumer
arrangement
voltage
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Pending
Application number
DES75057A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Hans Busch
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 Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/005—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection avoiding undesired transient conditions
    • H02H9/007—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection avoiding undesired transient conditions avoiding or damping oscillations, e.g. fenoresonance or travelling waves

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)

Description

  • Anordnung zur Begrenzung schädlicher Spannungsoberwellen Bei Induktionserwärmungsanlagen mit mehreren Verbrauchern, die von einer Zentrale gespeist werden, ist den Spannungsoberwellen besondere Beachtung zu schenken. Diese können z. B. ihre Ursache darin haben, daß zwischen Generator und Verbraucher Steuereinrichtungen zur Leistungseinstellung am Verbraucher geschaltet sind, die eine Verzerrung des Verbraucherstromes bewirken. Bei mit Mittelfrequenz gespeisten Anlagen dieser Art hat sich als Steuer-oder Regelmittel zum Ändern der Verbraucherspannung und damit der Verbraucherleistung der Transduktor als brauchbar erwiesen. Es ist bekannt, daß der verzerrte Ausgangsstrom eines Transduktors Anlaß zu einem beträchtlichen Oberwellengehalt gibt. Diese Oberwellen gefährden aber die die Anlage speisende Spannungsquelle. Besonders kritisch verhalten sich in dieser Hinsicht rotierende Mittelfrequenzgeneratoren der Gleichpoltype, deren Wicklungsisolation aus Platzgründen nur so ausgelegt werden kann, daß sie geringe überspannungen verträgt.
  • Ein Mittel, von vornherein die Entstehung oberwellenhaltiger Spannungen zu verhindern, besteht z. B. darin, die Induktivität des Transduktors durch Erhöhung seiner Lastwindungszahl zu vergrößern, um dadurch die Auswirkungen schädlicher Spannungsoberwellen herabzusetzen. Dies führt jedoch dazu, daß infolge der größeren Erwärmung der Drosselkerne die Durchgangsleistung des Transduktors verkleinert, d. h. der Transduktor überdimensioniert werden mußte. Man könnte nun daran denken, an die Sammelschiene parallel zu den Generatorausgangsklemmen Serienschwingkreise zu schalten, die auf die Frequenz der einzelnen störenden Oberwellen abzustimmen wären und diese so wirksam kurzschließen. In der Regel sind dazu mindestens drei getrennte Schwingkreise erforderlich, nämlich je einer für die erste, die zweite und die dritte Oberwelle der Speisewechselspannung. Eine derartige Anordnung hätte neben dem nicht unbeträchtlichen Aufwand insbesondere den schwerwiegenden Nachteil, daß über sämtliche auf die Frequenz der Oberwellen abgestimmten Schwingkreise auch von der Grundwelle herrührende Ströme fließen, welche für die Speisewechselspannung eine unnötige Belastung darstellen und die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage in Frage stellen können. Außerdem stellen Serienkreise wegen möglicher Spannungsüberhöhungen an ihren wenig gedämpften Teilen (Induktivitäten, Kondensatoren) in Mittelfrequenznetzen immer Gefahrenquellen dar, insbesondere bei Einschwingvorgängen. Bei Vermeidung vorgenannter Nachteile schlägt die Erfindung zur Begrenzung schädlicher Spannungsoberwellen bei mittelfrequenzgespeisten Induktionserwärmungsanlagen, deren Leistung durch vorgeschaltete, praktisch luftspaltlose Transduktoren gesteuert wird, vor, unmittelbar an die Ausgangsklemmen des Mittelfrequenzgenerators einen aus einer Induktivität und einer Kapazität bestehenden Parallelschwingkreis zu schalten, der auf die Frequenz der Grundwelle der die Induktionserwärmungsanlage speisenden Wechselspannung abgestimmt ist. Dieser erfindungsgemäß verwendete Parallelschwingkreis stellt für die Grundwelle eine praktisch unendlich große, für die Oberwellen dagegen eine endliche Impedanz dar, so daß dadurch gewährleistet ist, daß über ihn im wesentlichen nur Ströme fließen, die von den Oberwellenspannungen herrühren. Durch geeignete Bemessung der Induktivität und der Kapazität dieses Schwingkreises lassen sich auf diese Weise die an den Generatorklemmen wirksamen Oberwellenspannungen auf ein die Generatorwicklung nicht mehr gefährdendes Maß begrenzen. Speist der Mittelfrequenzgenerator eine Sammelschiene, an der mehrere Verbraucher angeschlossen sind, so kann die Funktion des Parallelschwingkreises von einem Verbraucherschwingkreis übernommen werden, der ohne Steuermittel direkt an die Sammelschiene anzuschließen wäre.
  • Das Wesen der Erfindung sei an Hand der Fig. 1 und 2 erläutert.
  • In Fig. 1 stellt G einen Mittelfrequenzgenerator dar, der die Sammelschiene 1 und 2 speist, von denen durch die erfindungsgemäße Einrichtung die Oberwellen ferngehalten werden sollen. Von den Sammelschienen 1. und 2 wird über die Schützkontakte 3 sowie den Transduktor T der Ofenkreis gespeist. Dieser Ofenkreis besteht aus dem als reellen Parallelwiderstand V1 dargestellten, transformierten Verbraucherwiderstand sowie der Ofenspule mit der Induktivität L1, die mit dem ihr parallel geschalteten Kondensator Cl einen auf die Frequenz der Speisespannung abgestimmten Parallelschwingkreis bildet. Durch Verändern der die Gleichstromwicklung des Transduktors T speisenden Steuerspannung US läßt sich die am Transduktor liegende Spannung und damit die Verbraucherwirkleistung verändern. Wie schon ausgeführt, entstehen bei Aussteuerung des Transduktors beträchtliche Stromverzerrungen des Verbraucherstromes, die sich in dem Auftreten von Spannungsoberwellen auswirken. Ohne die erfindungsgemäße Anwendung des beispielsweise aus der Induktivität L und der Kapazität C bestehenden, ebenfalls auf die Frequenz der Speisespannung abgestimmten Parallelschwingkreises werden diese Spannungsoberwellen in erster Linie an den Generatorklemmen wirksam werden, da der Schwingkreiswiderstand des aus der Generatorwicklung und der ihre Induktivität kompensierenden Parallelkapazität Co gebildeten Schwingkreises wesentlich größer ist als der Schwingkreiswiderstand des Ofens. Der Schwingkreiswiderstand eines abgestimmten Parallelschwingkreises hat bekanntlich den Wert Jekleinerdieser Schwingkreiswiderstand bemessen wird, je kleiner also die Induktivität L und entsprechend je größer die Kapazität C bemessen wird, desto kleiner wird auch die Impedanz dieses Schwingkreises bezüglich der ihn beaufschlagenden Oberwellenspannungen. Mit Einfügung des erfindungsgemäß verwendeten Schwingkreises, dessen Schwingkreiswiderstand zweckmäßigerweise kleiner als der doppelte Wert des Ofenkreises gewählt ist, ergeben sich jedoch bezüglich der Oberwellen die in Fig. 2 schematisch angedeuteten Verhältnisse. Mit GT sei dort der als Oberwellengenerator aufzufassende Transduktor T angedeutet, der zwischen den Punkten a und b die Oberwellenspannung erzeugt. Mit R1, Re, und R seien die Impedanzen der entsprechenden Schwingkreise bezeichnet. Es ergibt sich aus diesem Ersatzschaltbild ohne weiteres, daß erfindungsgemäß durch den aus den Impedanzen R1, RG und R gebildeten Spannungsteiler die Größe der an den Sammelschienen zwischen den Punkten a und c wirkenden Oberwellenspannung U, auf ein die Wicklungen des Generators G nicht mehr gefährdendes Maß herabgesetzt werden kann. Statt dem aus der InduktivitätL und der Kapazität C bestehenden Parallelschwingkreis kann gegebenenfalls der aus C2, L2 und VZ bestehende Ofenkreis direkt an die Sammelschienen 1 und 2 angeschlossen werden, was in Fig.1 durch die gestrichelten Verbindungen zwischen den Schützkontakten 4 und besagten Sammelschienen angedeutet werden soll.
  • Die Erfindung ist vor allem bei Sammelschienen anzuwenden, die von Maschinengeneratoren gespeist werden, das sind also mit Mittelfrequenz beschriebene Induktionserwärmungsanlägen verschiedenster Art:

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Begrenzung schädlicher Spannungsoberwellen bei mittelfrequenzgespeisten Induktionserwärmungsanlagen, deren Leistung durch vorgeschaltete praktisch luftspaltlose Transduktoren gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar an die Ausgangsklemmen des Mittelfrequenzgenerators ein aus einer Induktivitat und einer Kapazität bestehender Parallelschwingkreis geschaltet ist, der auf die Frequenz der Grundwelle der die Induktionserwärmungsanlage speisenden Wechselspannung abgestimmt ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreiswiderstand des Parallelschwingkreises kleiner ist als der doppelte Wert des Schwingkreiswiderstandes des Verbraucherschwingkreises.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 bei mehreren an eine gemeinsame Sammelschiene angeschlossenen Verbrauchern, dadurch gekennzeichnet, daß als Parallelschwingkreis ein ohne vorgeschaltete Steuermittel betriebener Verbraucherschwingkreis Verwendung findet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 957 494; deutsche Auslegeschrift Nr. 1036 886.
DES75057A 1961-07-28 1961-07-28 Anordnung zur Begrenzung schaedlicher Spannungsoberwellen Pending DE1137151B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE957494C (de) * 1954-08-04 1957-02-07 Licentia Gmbh Unterbrechungsfreie Stromversorgung fuer Wechselstromnetze mit Wechselrichtern
DE1036886B (de) * 1955-03-18 1958-08-21 Deutsche Edelstahlwerke Ag Vorrichtung zum induktiven Haerten langgestreckter Werkstuecke

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE957494C (de) * 1954-08-04 1957-02-07 Licentia Gmbh Unterbrechungsfreie Stromversorgung fuer Wechselstromnetze mit Wechselrichtern
DE1036886B (de) * 1955-03-18 1958-08-21 Deutsche Edelstahlwerke Ag Vorrichtung zum induktiven Haerten langgestreckter Werkstuecke

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