DE19537832A1 - Drosselspulensystem zum Anschluß eines Stromrichters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drosselspulensystem zum Anschluß eines Strom­ richters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.

Netzgeführte Stromrichter haben die Aufgabe, aus der sinusförmigen Netzspannung eine veränderbare Gleichspannung zu erzeugen. Zu diesem Zweck sind die Strom­ richter beispielsweise mit Thyristoren ausgestattet, die nach dem bekannten Verfah­ ren der Phasenanschnittsteuerung arbeiten. Bei jedem Anschnitt, eingeleitet durch einen Zündimpuls, schaltet einer der im Gerät enthaltenen Thyristoren. Dies macht sich an den Starkstromanschlüssen eines Stromrichters folgendermaßen bemerkbar:

• - Die Gleichspannungsanschlüsse liefern an die Gleichstromlast eine Spannung ab, die zum Zündaugenblick stark springt sich also schnell verändert.
• - Die Wechselspannungsanschlüsse werden zum Zündaugenblick während eini­ ger Mikrosekunden kurzgeschlossen. Deshalb erfährt auch die Wechselspan­ nung eine starke und schnelle Veränderung.

Da die kurzzeitigen Spannungseinbrüche auf der Netzspannung nicht geduldet wer­ den, muß zwischen dem Stromrichter und dem Netz zumindest eine Netzdrossel an­ geordnet werden. Die Impedanz der Drosselspule bewirkt, daß sich der Kurzschluß, der an den Stromrichterklemmen kurzzeitig auftritt, an den Netzleitern nur wenig bemerkbar macht. Dies ist die Hauptaufgabe einer oder mehrerer Netzdrosseln.

Von den erwähnten schnellen Spannungsänderungen an den Starkstromklemmen des Stromrichters geht eine Störwirkung aus, die bis ins Rundfunkfrequenzband reicht. Dafür ist das schnelle Einschaltverhalten der Thyristoren verantwortlich. Es kommt nun darauf an, daß die hochfrequenten Störspannungen und Störströme das System Stromrichter und Gleichstromlast möglichst nicht verlassen können. Dazu gehört es, die Gleichstromleitung abzuschirmen. Besonders wichtig ist es, daß die Störströme zum Netz unter einem gewissen kleinen Wert bleiben. Deshalb muß in die Netzzuleitung ein Funkentstörfilter eingefügt werden. Da die Netzdrossel auch eine beträchtliche Impedanz für die Funkstörströme aufweist, kann sie maßgeblich an der Dämpfung der zum Netz gelangenden Hochfrequenz-Ströme mitwirken und somit die Kosten für das Filter senken. Dies ist eine gut nutzbare Nebenwirkung der Netzdrosselspule.

Für die Begrenzung der Spannungseinbrüche in der Netzspannung würde es genü­ gen, die gesamte Drosselimpedanz in einer der beiden Netzzuleitungen zu konzen­ trieren. Das wäre besonders preisgünstig. Wegen der gewünschten Hochfrequenz- Dämpfung zum Netz hin müssen jedoch beide Netzverbindungen gleich behandelt werden. Deshalb sind in beide Netzverbindungen Drosselspulen einzufügen. Eine gute Dämpfung läßt sich erzielen, wenn die beiden Spulen jeweils mit einem eige­ nen Eisenkern versehen sind. Das führt jedoch zu zwei getrennten Komponenten. Diese Lösung ist daher teuer.

Deshalb findet man vielfach Drosseln mit nur einem Kern, aber mit zwei Spulen, wo­ bei die beiden Spulen auf einen gemeinsamen Wickelkörper gewickelt sind, der auf den Mittelschenkel eines E-förmigen Kerns montiert ist. Dies ist zwar günstiger im Preis als die Lösung mit getrennten Komponenten, aber ungünstig in der Hochfre­ quenz-Dämpfung. Als Hochfrequenz-Impedanz zwischen dem Stromrichter und dem Netz wirkt nämlich nur die sehr kleine Streuinduktivität zwischen den beiden Spulen und nicht deren Hauptinduktivität.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drosselspulensystem zum Anschluß eines Stromrichters der eingangs genannten Art anzugeben, das einerseits eine ge­ nügend hohe Hochfrequenz-Dämpfung zum Netz hat und andererseits preisgünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfin­ dungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das vorgeschlagene Drosselspulensystem einfach und preisgünstig herstellbar ist. Die Wicklungen werden auf getrennte Spulenkörper gewickelt und die bewickelten Spu­ lenkörper werden auf den beiden äußeren Schenkeln eines EI-förmigen Kernes montiert. Der mittlere Schenkel bleibt frei. Dadurch werden die beiden Spulen stark voneinander entkoppelt. Sie wirken damit bezüglich der Hochfrequenz-Dämpfung fast wie zwei völlig separate Drosseln. Trotzdem stellt das Drosselspulensystem vorteilhaft nur eine Baukomponente dar. Wie bereits angedeutet, lassen sich die beiden gleichen und unabhängigen Spulen leichter fertigen als zwei Spulen auf ei­ nem gemeinsamen Spulenkörper wie im bekannten Fall.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Stromrichter,

Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Drosselspulensy­ stems,

Fig. 3 einen an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Wechselrichter mit Spannungszwischenkreis.

In Fig. 1 ist ein an ein Wechselspannungsnetz angeschlossener Stromrichter dar­ gestellt. Es sind die Netzanschlüsse L1, L2, L3, NL eines Drehspannungsnetzes zu erkennen. Ein Funkentstörfilter F ist einerseits über Sicherungen S1, S2 mit den Netzanschlüssen L1, L2 sowie andererseits über ein Drosselspulensystem N - be­ stehend aus zwei Netzdrosselspulen - mit einem Stromrichter SR verbunden. Der Stromrichter SR speist über Gleichstromleitungen G1, G2 eine Gleichstromlast L. Zur Abschirmung sind die metallischen Gehäuse des Funkentstörfilters F, des Stromrichters SR und der Gleichstromlast L mit Erde (Masse) E verbunden. Eben­ falls zur Abschirmung sind die Gleichstromleitungen G1, GT2 von einem an Erde liegenden Schirm SC umgeben.

In Fig. 2 ist der prinzipielle Aufbau des erfindungsgemäßen Drosselspulensystems N (sowie GSD, siehe Fig. 3) dargestellt. Es ist ein E-förmiger Eisenkern mit einer er­ sten äußeren Kernsäule 1, einer mittleren Kernsäule 2, einer zweiten äußeren Kern­ säule 3 und einem unteren Kernjoch 4 zu erkennen (E-Teil des EI-Kernes). Ein obe­ res Kernjoch 5 vervollständigt den Eisenkern (I-Teil des EI-Kernes). An beiden äu­ ßeren Kernsäulen 1 bzw. 3 sind mit Wicklungen versehene Spulenkörper 6 bzw. 7 vorgesehen. Die mit dem Funkentstörfilter F bzw. mit dem Stromrichter SR (Wechselrichter) zu verbindenden elektrischen Anschlüsse des Drosselspulensy­ stems N sind mit Ziffern 8, 9 bzw. 10, 11 bezeichnet. Diese elektrischen Anschlüsse 8 bis 11 sind auch in Fig. 1 bezeichnet.

In Fig. 3 ist ein an ein Wechselspannungsnetz angeschlossener Wechselrichter mit Spannungszwischenkreis dargestellt. Die Konfiguration L1/L2/L3/NL/S1/S2/F ist wie unter Fig. 1 erläutert. An das Funkentstörfilter F ist ein Gleichrichter GR ange­ schlossen, der über einen Gleichspannungszwischenkreis - bestehend aus Gleich­ stromdrossel GSD und Gleichspannungskondensator C - mit einem Wechselrichter WR verbunden ist. Der Wechselrichter WR speist über ein Kabel K mit Schirm und zwei oder drei Adern einen Motor M. Zur Abschirmung sind die metallischen Gehäu­ se von Filter und Wechselrichter sowie die über das geschirmte Kabel angeschlos­ sene Last mit Erde E verbunden. Mit Bezugszeichen G ist das Gehäuse des Inver­ ters oder Umrichters bezeichnet.

Die Gleichstromdrossel GSD ist genau wie das unter Fig. 2 erläuterte Drosselspu­ lensystem N aufgebaut.

Claims (1)

1. Drosselspulensystem zum Anschluß eines Stromrichters an ein Netz oder an einen weiteren Stromrichter, dadurch gekennzeichnet daß zwei getrennte Spulen­ körper (6, 7) mit Wicklungen vorgesehen sind, welche auf den beiden äußeren Kern­ säulen (1, 3) eines EI-förmigen Eisenkerns montiert sind.