DE1246112B - Anordnung zur Erfassung des Anodenstromes in mehrphasigen Stromrichterschaltungen - Google Patents

Description

• Anordnung zur Erfassung des Anodenstromes in mehrphasigen Stromrichterschaltungen Stromrichter eignen sich hervorragend zur Speisung von elektrischen Maschinen, da sie eine stetige und verlustarme Steuerung der Betriebswerte der Maschine, wie z. B. Ankerspannung, Anker- und Feldstrom ermöglichen.
• Beim Betrieb eines solchen Stromrichterantriebs kommt der Erfassung des Stromes eine besondere Bedeutung zu, da eine betriebsmäßige überlastung sowohl der Antriebsmaschine als auch der Stromrichteranlage vermieden werden muß_ Zur Erfassung des Stromes werden Stromwandler eingesetzt, die im zugehörigen Stromkreis entweder auf der Gleichstromseite oder der Drehstromseite angeordnet sind.
• Als Stromwandler auf der Gleichstromseite sind stromsteuernde Transduktorschaltungen bekanntgeworden, die ihrem Sekundärkreis einen Strom aufprägen, der dem Gleichstrom in ihrem Steuerkreis proportional ist. Der Nachteil dieser Gleichstromwandler, die aus den zwei Kernen des Transduktors und dem zugehörigen Stromversorgungsgerät bestehen, liegt im relativ hohen Aufwand.
• Da der .Gleichstrom im Lastkreis aus einzelnen Stromimpulsen zusammengesetzt ist, kann man den Gleichstrom vor der Summierung als Teilimpulse mit Wechselstromwandlern erfassen und die Addition der Stron-iimpulse im Sekundärkreis des Wechselstromwandlers vornehmen.
• Unter den vielen möglichen Stromrichterschaltungen haben sich nur diejenigen durchgesetzt und praktische Bedeutung erlangt, die aus dem gewöhnlich vorhandenen Drehstromnetz gespeist werden können, also die bekannten 3-pulsigen oder, n - 3-pulsigen Anordnungen, wie z. B. Sternschaltung, Saugdrosselschaltung und Drehstrombrückenschaltung, von denen sich die beiden zuletzt genannten aus je zwei Sternschaltungen zusammensetzen.
• Es wurde auch eine Anordnung zur Erfassung des Stromes in Sternschaltungen vorgeschlagen, .die im wesentlichen je Sternschaltung aus drei Wechselstromwandlern mit je zwei Primärwicklungen oder Primärleitern besteht, wobei jeder der Anodenteilströme zwei Wechselstromwandler beaufschlagt. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in' der Verwendbarkeit billiger Wechselstromwandler und der Entbehrlichkeit eines Stromversorgungsgeräts, wie es bei der Transduktorschaltung gefordert wird. Aber es sind noch drei Wechselstromwandler notwendig.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erfassung des Anodenstromes in Stromrichterschaltungen, die aus einer Sternschaltung oder aus einer Kombination mehrerer Sternschaltungen bestehen, .mit nur einem Wechselstromwandler je Stern-oder Drehstrombrückenschaltung. Erfindungsgemäß beaufschlagen die drei Teilströme einer Sternschaltung über je eine Primärwicklung oder Durchführung den Wechselstromwandler in der Art, daß die Ströme zweier Alloden den Wandler in einer Richtung und der Strom der dritten Anode den Wandler in der anderen Richtung durchfluten und die Primärwicklungen sich wenigstens teilweise durch ihre 'Windungszahl unterscheiden; der Sekundärstrom des Wandlers durchfließt je nach Polarität verschiedene Abschnitte der unterteilten Sekundärwicklung, verschiedene Dioden und denselben Bürdenwiderstand derart, daß nach einer Periode derselbe Magnetisierungszustand des Kerns wie zu Beginn der Periode erreicht wird und der Sekundärstrom in jedem Augenblick dem Gleichstrom im Lastkreis proportional ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung sei nachfolgend beschrieben.
• Nach F i g. 1 möge der Transformator 1 über seine Sekundärwicklung auf die drei Stromrichterventile 2, 3, 4 arbeiten, die z. B. den ohmisch-induktiven Verbraucher 5 speisen. Gemäß der Erfindung beaufschlagen die drei Teilströme der Stränge u, v und w je eine Primärwicklung 6, 9 und 8 eines Wechselstromwandlers. Im Sekundärkreis des Wechselstromwandlers fließt also ein Strom, der in seiner Größe außer durch den Strom im Lastkreis durch das Verhältnis von primärer und sekundärer Windungszahl bestimmt wird. Durch die Anordnung der Dioden im Bürdenkreis wird die wirksame sekundäre Win: dungszahl je nach Polarität'der Primärdurchflutung und somit je nach Phasenbeteiligung am Laststrom verändert, was die Erzielung eines konstanten Sekundärstromes im Bürdenwiderstand 15 und gleichzeitig eine Abmagnetisierung des Wandlerkerns jeweils nach einer Periode auf den Anfangswert ermöglicht, wie nachstehend erläutert wird. Die Primärwicklungen 6 und 7 mögen aus je zwei w,-Windungen be= stehen, die Primärwicklung S.aus wi Windungen. Die Sekundärwicklung möge in den beiden Abschnitten 9 und 10 je, w2 Windungen aufweisen. Bezeichnet man die Periodendauer mit T, so wird bei einem Laststrom il während der Phasenbeteiligung ac und v durch den Bürdenwiderstand 15, die Wicklungsabschnitte 9 und 10 und die Dioden 11 und 13 ein Sekundärstrom i, von der Größe fließen. ' Während der Phasenbeteiligung w kehrt der Sekundärstrom seine Richtung um und fließt nur durch den Wicklungsabschnitt 10, die Dioden 12, und 14 und den Bürdenwiderstand 15, wobei die Funktion des Widerstandes 16 zunächst .nicht berücksichtigt sein soll. Der Sekundärstrom hat jetzt die Größe also ist sein Betrag auch während der Phasenbeteiligung v unverändert.
• Für die Funktionsfähigkeit des Wandlers sind die Magnetisierungsverhältnisse nach einer Periode von Bedeutung. Im vorliegenden Anwendungsbeispiel ändert sich der Flüß im Kern nach bekannten Gesetzen um den Betrag Setzt man für die Dauer der Phasenbeteiligung u und v w=2w2 und so läßt sich die Flußänderung während dieser Zeit schreiben: Für die Dauer der Phasenbeteiligupg w gilt also ändert sich der Fluß um Da d 1 uiv dem Betrag nach = d I w ist, tritt wegen der verschiedenen Vorzeichen beider Flüsse keine Sättigung im Kern auf, es ist also ein einwandfreier Wechselstromwandlerbetrieb möglich..
• In F i g. 2 ist die Anordnung des Wandlers gemäß der Erfindung in einem Magnetverstärkerantrieb in Drehstrombrückenschaltung ergänzend dargestellt.
• In der Praxis zeigt es sich, daß Kerne mit sehr kleinem Magnetisierungsstrom durch geringste Unsymmetrien der Stromimpulse im Lastkreis, die durch unterschiedliche Ventilcharakteristiken u. ä. bedingt sind, Sättigungserscheinungen auftreten. Auch der Wicklungswiderstand im Abschnitt 9 der'Sekundärwicklung kann, falls er gegenüber dem Ohmwert des Bürdenwiderstandes 15 nicht zu vernachlässigen ist, unter solchen Bedingungen zur Sättigung des Kerns führen. Zweckmäßigerweise wird der ohmsche Widerstand des Wicklungsabschnitts 9 der Sekundärwicklung durch einen Ausgleichswiderstand 16 (F i g. 1) gleichen Ohmwertes kompensiert. Dadurch wird gewährleistet, daß tatsächlich für beide Polaritäten der Sekundärstrom exakt den gleichen Widerstand vorfindet. .
• Diese beiden genannten Ursachen für Sättigungserscheinungen empfehlen den Einsatz eines Materials mit nicht zu kleiner Mägnetisierungsfeldstärke, also eines billigen Materials, oder aber die Anordnung eines Luftspalts. Auch ein Kern, dessen Magnetisierungskennlinie bei einem Teil der Sättigungsinduktion eine Scherung aufweist, der also nur über einen Teil seines wirksamen Querschnittes mit einem Luftspalt versehen ist, führt zu guten Ergebnissen.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Erfassung des Anodenstromes in Stromrichterschaltungen, die aus dreipulsigen Sternschaltungen oder aus Kombinationen von Sternschaltungen bestehen, mit nur einem Wechselstromwandler je Stern- oder Drehstrombrückenschaltung, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der aus magnetisierbarem Material bestehende Kern des Wechselstromwandlers in der einen Richtung von jeweils zwei Teilströmen der drei Anodenteilströme über je eine Primärwicklung durchflutet ist; daß der Teilstrom der dritten Anode über eine dritte Primärwicklung in der entgegengesetzten Richtung um den Kern des Wechselstromwandlers geführt ist, daß die Primärwicklungen sich wenigstens zum Teil durch ihre Windungszahlen unterscheiden und daß der Sekundärstrom des Wandlers je nach Polarität durch verschiedene Abschnitte der unterteilten Sekundärwicklung, verschiedene Dioden und denselben Bürdenwiderstand derart geführt ist, daß er im Bürdenwiderstand seiner Größe und seinem zeitlichen Verlauf nach dem Gleichstrom im Lastkreis -proportional ist, und daß der Kern nach Ablauf einer Periode denselben Magnetisierungszustand wie zu Beginn der Periode aufweist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen Luftspalt aufweist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil des Kernquerschnitts einen Luftspalt aufweist.
4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ohmsche Widerstände von Abschnitten der Sekundärwicklung in Kreisen größeren ohmschen Widerstandes durch Ausgleichswiderstände in Kreisen kleineren Wicklungswiderstandes kompensiert sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 967 084; deutsche Auslegeschrift Nr. 1133 817; französische Patentschrift Nr. 1292 787.