DE2203070A1

DE2203070A1 - Verfahren zum schutz eines stromrichtertransformators gegen das auftreten magnetischer gleichfluesse und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2203070A1
Application number: DE19722203070
Authority: DE
Inventors: Alfons Dipl-Ing Schraeder
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-01-19
Filing date: 1972-01-19
Publication date: 1973-07-26
Also published as: DE2203070C3; DE2203070B2; SE381385B; FR2168559A1

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbll Frankfurt/Main, Theodor-utern-Kai 1

Grützmann/ml Erf.-Nr.; D I 71/168 Gn

Verfahren zum Schutz eines Stromrichtertransformators gegen das Auftreten magnetischer Gleichflüsse und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz des Stromrichtertran3forinators eines steuerbaren Stromrichters gegen das Auftreten magnetischer Gleichflüsse, Stromrichterschal- tungen werden im allgemeinen so aufgebaut, daß der zugehörige otromrichtertransformator nur mit Wechselströmen belastet wird. Bei unsymmetrischen Zündimpulsen oder beim Ausfall eines oder mehrerer Zündimpulce treten aber Gleichstromglieder auf, die irn Transformator zu magnetischen Gleichflüssen und einem erhöhten Magneticierungsntrom führen. Damit ist die Gefahr dor Überhitzung von Teilen des Transformators gegeben. Besonders groß isb diese Gefahr bei den neuerdingr» ver.'ibiJx'kt eingesetzten Tr.uisformatoren mit üelbstkiihlung und

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in Gießharzausführung, weil die thermische Zeitkonstante bei derartigen Transformatoren nur gering und im Fehlerfall eine Zerstörung wahrschs inlich ist. Aber auch ölgekühlte Transformatoren, die eine große thermische Zeitkonstante besitzen, sind bei langer anhaltenden Fehlern gefährdet. Der Einbau von Temperaturfühlern an mehreren Stellen in solchen Transformatoren ist sehr aufwendig und wird daher vermieden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit dem derartige Fehler in einfacher Weise vermieden bzw. rechtzeitig erkannt werden.

Diese Aufgabe wird erfindung3gemäß dadurch gelöst, daß die normalen Oberschwingungen der Stromrichtergleichspannung stark gedämpft werden, und die ungedämpfte oder verstärkte Grundschwingung und/oder zweifache Grundschwingung der Stromrichtergleichspannung zur Auslösung eines Warn-, Ausschalt- oder Steuersignals verwendet werden. Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß mittelbar oder unmittelbar mit den Gleichstromklemmen des Stromrichters ein die normalen Oberschwingungen > 2, 5 fo dämpfender Tiefpaß verbunden ist, an dessen Ausgang ein auf die Grundschwingung fo und gegebenenfalls ein auf die zweifache Grundschwingung 2 fo abgestimmtes selektives Filter angeschlossen sind, deren Ausgänge mit einer Kippstufe mit einstellbarem Ansprechwert verbunden πLnd.

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pie Aufgabe wird also unter anderem dadurch gelöst, daß die Stromrichtergleichspannung mit den darin enthaltenen Oberschwingungen erfaßt und zur Signalgabe ausgenutzt wird.

Die Erfassung der Stromrichtergleichspannung ist besonders vorteilhaft, weil zwischen der Stromrichtergleichspannung und der Anschluß-Wechselspannung ein eindeutiger Zusammenhang besteht und weil dann außerdem auch solche Fehler mit erfaßt werden, die durch fehlerhafte Zündimpulszuführung, defekte Thyristoren oder defekte Sicherungen hervorgerufen worden sind, welche im Transformator jeweils zu denselben Auswirkungen führen. Die Erfassung der Stromrichtergleichspannung ist auch wesentlich günstiger als der eventuell denkbare Versuch, den Strom in den Transformatorphasen selbst zu erfassen, weil dieser im Störungsfalle"ein Gleichstromglied enthielte und somit über Wechselstromwandler nicht erfaßbar wäre.

Anhand der wichtigsten Stromrichterschaltung - einer Drehstrombrücke - sei die Erfindung erläutert. Bekanntlich enthält die Stromrichtergleichspannung U, eines solchen Stromrichters bei einer Netzwechselspannung der Frequenz fo und normalen Betrieb, d.h. unter anderem symmetrischer Zündimpulsabgabe, als niedrigste Frequenz die Oberschwingung 6*fo. Beim Ausfall eines Zündimpulses pro Periode enthält die Stromrichterspannung auch die Grundschwingung, die Frequenz fo. Beim Ausfall mehrerer Zündimpulse pro Periode entstehen je nach Konfiguration die zweifache Grundschwingung 2«fo und/oder

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die Grundschwingung fo. Beim 50 Hz-Netz können dann in der Gleichspannung dieses Stromrichters also Schwingungen von 50 Hz und 100 Hz enthalten sein. Das Auftreten der Grundschwingung und/oder der zweifachen Grundschwingung wird nun erfindungsgemäß ausgenutzt, um festzustellen, ob der Stromrichtertransformator mit einem schädlichen magnetischen Gleichfluß beaufschlagt wird. Zu diesem Zwecke ist an die Gleichstromklemmen 1a, 1b eines steuerbaren Stromrichters 1, der über einen Stromrichtertransformator 8 gespeist wird und eine Bürde 2 versorgt, ein Tiefpaß 3 geschaltet, welcher die normalen Oberschwingungen der Stromrichterspannung U, dämpft, d.h. die Amplituden dieser Schwingungen herabsetzt. Im Falle der Drehstrombrücke ist es günstig den Tiefpaß 3 so zu bemessen, daß er Frequenzen oberhalb 2,5 fo dämpft. Schwingungen niedriger Frequenz, insbesondere die Grundschwingung und die zweifache Grundschwingung, werden von einem idealen Tiefpaß dieser Bemessung nicht beeinträchtigt.

Mit dem Ausgang des Tiefpasses 3 sind zwei selektive Filter 4 und 5 verbunden, welche auf die Grundschwingung fo bzw. auf die zweifache Grundschwingung 2 fo abgestimmt sind und diese ungedämpft oder sogar verstärkt über ein Diodengatter 6a, 6b an einen Integrator 6 geben, an dessen Ausgang eine Kippstufe 7 angeschlossen ist. Durch das Diodengatter 6a, 6b werden die von den selektiven Filtern 4 und 5 gelieferten Wechselspannungen der Frequenz fo und 2 fo gleichgerichtet und addiert.

Durch den Integrator 6 werden sie mit einer einstellbaren Zeit-

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verzögerung an die Kippstufe 7 gegeben, deren Ansprechwert
ebenfalls einstellbar ist.

Das Ausgangssignal der Kippstufe 7 kann als Warnsignal, zum
Eingriff in die Regelung oder zum Abschalten der Anlage ausgenutzt werden.

Die Zeitverzögerung durch den Integrator 6 kann so eingestellt werden, daß der Transformator 8 sicher geschützt wird. Da durch einen Zündimpulsausfall auch der Stromrichter 1 überlastet
werden kann, weil bestimmte Thyristoren dann eine vom normalen Betrieb abweichende längere Stromführungszeit haben, kann sie auch mit Rücksicht darauf eingestellt werden. Die Verzögerung hat noch einen weiteren wesentlichen Vorteil:
sie verhindert, daß bei nur kurzzeitiger unsymmetrischer Verstellung der Zündimpulse, wodurch in der Stromrichterspannung ebenfalls kurzzeitig die Frequenzen fo bzw. 2 fo auftreten,
von der Kippstufe 7 ein Ausgangssignal geliefert wird.

Falls im Regler (z.B. Drehzahl oder Stromregler) durch Fehler der Spannungsversorgung oder der Erfassung der Regelgrößen die Frequenz fo oder 2»fo am Reglei'ausgang erscheint, treten auch in der ütromrichterspannung diese Frequenzen auf. Die Anordnung ist geeignet, auch die Fehler, falls die Auswirkungen für die Anlage schädlich 3ind, zu erkennen.

i)Le Filbex· 3» 4-» 5 können aus passiven Bauteilen, wie

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lind Kondensatoren, aufgebaut werden. Günstiger ist es aber, sie durch aktive Elemente, wie Operationsverstärker, die frei beschaltbar sind, zu realisieren. Die Erfassung der Stromrichterspannung erfolgt zweckmäßigerweise über Potentialtrennwandler, weil die Signalverarbeitung üblicherweise auf Erdpotential erfolgt. In Anlagen, in denen die Stromrichterspannung für Hegelungszwecke ohnehin verwendet wird, ist kein zusäztlicher Potentialtrennwandler erforderlich.

Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Stromrichterschaltung, in deren Ausgangsspannung die zweifache Grundschwingung im Normalfall nicht enthalten ist, so daß auch ihr Auftreten ein Indiz für einen Fehler ist. Es gibt aber auch Stromrichterschaltungen, deren Ausgangsspannung im Formalfall die zweifache Grundschwingung enthalten, wie zum Beispiel die Zweiphasen-Mittelpunktschaltung oder die Zweiphasen-Brückenschaltung. In diesen Fällen wird dem Tiefpaß 3 nur ein auf die Grundschwingung fo abgestimmtes selektives Filter nachgeschaltet.

6 Seiten Beschreibung

5 Patentansprüche

1 Blatt Zeichnungen mit 1 Figur

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Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Grützmann/ml Erf.-Nr.: B I 71/168 Gn

Patentansprüche

1Λ Verfahren zum Schutz des Stromrichtertransformators eines steuerbaren Stromrichters gegen das Auftreten magnetischer Gleichflüsse,
dadurch gekennzeichnet,

daß die normalen Oberschwingungen der Stromrichtergleichspannung stark gedämpft werden, und die ungedämpfte oder verstärkte Grundschwingung und/oder zweifache Grundschwin-■ gung der Stromrichtergleichspannung zur Auslösung eines Warn-, Ausschalt- oder Steuersignals verwendet werden.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittelbar oder unmittelbar mit den Gleichstromklemmen (1a, 1b) des Stromrichters (1) ein die normalen Oberschwingungen (> 2,5 fo) dämpfender Tiefpaß (3) verbunden ist, an dessen Ausgang ein auf die Grundschwingung (fo) und gegebenenfalls ein auf die zweifache Grundschwingung (2 fo) abgestimmtes selektives Filter

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(4,5) angeschlossen sind, deren Ausgänge mit einer Kippstufe (7) mit einstellbarem Ansprechwert verbunden sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kippglied (7) ein einstellbares Integrierglied (6) vorgeschaltet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaß (3) und/oder die selektiven Filter (4,5) aus aktiven Elementen aufgebaut sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Elemente Operationsverstärker sind.

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