DE2653245C3

DE2653245C3 - Aggregat zur unterbrechungslosen Stromversorgung

Info

Publication number: DE2653245C3
Application number: DE2653245A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 3360 Osterode Sachs
Original assignee: ANTON PILLER KG 3360 OSTERODE
Current assignee: Anton Piller & Co Kg 3360 Osterode De GmbH
Priority date: 1976-11-20
Filing date: 1976-11-20
Publication date: 1979-10-31
Also published as: DE2653245B2; DE2653245A1; GB1533502A

Description

Die Erfindung betrifft ein Aggregat zur unterbrechungslosen Stromversorgung mit einem bei Netzausfall aus einer Batterie gespeisten Wechselrichter, der über einen einen Letstungsrückfluß ins Netz verhindernden statischen Schalter ständig mit dem speisenden Netz verbunden ist und bei Netzbetrieb als Gleichrichter arbeitet, der die Ladung bzw. Ladungserhaltung der Batterie nach einer IU-Kennlinie bewirkt und bei dem zur Erfassung des zwischen Netz und Wechselrichter bzw. Verbraucher fließenden Blindstroms eine Blindstromschaltung vorgesehen ist, welche den Spannungsregler für den Wechselrichter so steuert, daß dieser im Netzbetrieb den Blindleistungsbedarf des Verbrauchers im wesentlichen deckt.

Verbraucher, die gegen Stromausfälle besonders empfindlich sind, beispielsweise Computer, sind aus Sicherheitsgründen mit zwei unabhängigen Stromversorgungseinheiten ausgerüstet, die im normalen Betrieb die Stromversorgung jeweils zur Hälfte vornehmen, von denen aber jede so ausgelegt ist, daß bei einem Versagen einer der Stromversorgungseinheiten die intakt gebliebene Stromversorgungseinheit die gesamte Stromversorgung durchführen kann. Bei Verwendung eines bekannten Aggregates der gattungsgemäßen Art, das mit einem ruhenden Wechselrichter ausgerüstet ist (DE-AS 20 14 680) muß für jede Stnraiversorgungseinheit ein gesondertes Aggregat vorgesehen werden und zwar üblicherweise einschließlich einer gesonderten Batterie, da ein Kurzschluß in esner Stromversorgungseinheit des Verbrauchers den Wechselrichter kurzschließt und damit zu einem Zusammenbruch der Spannung führt

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Aggregat zu schaffen, mit dem auch bei Kurzschluß in einer Stromversorgungseinheit die Stromversorgung der

is zweiten Stromversorgungseinheit ohne wesentlichen Spannungsabfall sichergestellt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Wechselrichter als Drehstrommotorgenerator mit zwei voneinander galvanisch getrennten und magnetisch gekoppelten phasengleichen Ständerwicklungen ausgebildet ist, die zwei unabhängige Stromkreise bilden, die auf zwei unabhängige Verbraucher schaltbar sind, wobei der Dämpfungskäfig des Generatorläufers mit einer so großen Dämpfung ausgelegt ist, daß bei Kurzschluß in einem Verbraucher der Stromkreis des anderen Verbrauchers eine Spannung von mehr als 70% der Nennspannung für eine Zeitdauer beibehält, die für das Durchschmelzen der Schmelzsicherung des kurzgeschlossenen Verbrauchers benötigt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung braucht nur ein einziger Wechselrichter vorgesehen zu werden und es sind weiter alle Steuer- und Regelelemente gleichfalls nur einmal vorzusehen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung mit zwei Schaltungen veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Das Aggregat zur unterbrechungslosen Stromversorgung, von dem in der Zeichnung zwei Schaltungen wiedergegeben sind, ist mit einer Maschine 2 versehen, die einen Gleichstrommotor 4 und einen damit gekoppelten Drehstrommotorgenerator 6 aufweist Mit dem Gleichstrommotor 4 ist weiter ein Gleichstromgenerator 8, der eine drehzahlabhängige Spannung liefert verbunden. Der Gleichstrommotor 4 weist eine geregelt beaufschlagte Erregerwicklung 10 und der Drehstrommotorgenerator eine geregelt beaufschlagte Erregerwicklung 12 auf. Der Eingang 14 des Gleichstrommotors 4 ist über eine Leitung 16 mit einer

Batterie 18 verbunden.

Der Ausgang 20 des Drehstrommotorgenerators 6 ist über eine Schmelzsicherung 22 mit einem Verbraucher 24 verbunden. An die zum Verbraucher 24 führende Versorgungsleitung 26 ist ferner eine Netzanschlußleitung 28 angeschlossen, die über einen Schalter 30 mit dem Netz 32 verbunden ist In der Leitung 28 liegt ein statischer Schalter 34 und diesem nachgeschaltet ein

Stromwandler 36 zur Erfassung des Blindstromes. Für die Erregerwicklung 12 des Drehstrommotor-

generators 6 ist ein Spannungsregler 38 vorgesehen, der über eine Leitung 40 mit dem Stromwandler 36 und über eine Leitung 42 mit der Versorgungsleitung 26 verbunden ist. Über den Spannungsregler 38 wird die Spannung der Erregungswicklung 12 des Drehstrommotorgenerators 6 in Abhängigkeit von dem vom Verbraucher aufgenommenen Blindstrom und der Generatorausgangsspannung geregelt
In der Leitung zwischen dem Gleichstrommotor 4

und der Batterie 18 ist ein Stromwandler 44 angeordnet Die Erregerwicklung 10 wird über einen Drehzahlregler 46 in Abhängigkeit von dem in der Leitung 16 fließenden Strom und der vom Generator Ä gelieferten Spannung gespeist

Sei Netzbetrieb arbeitet der DrehstKynmotorgenerator 6, der ständig mit der Leitung 26 und damit mit dem Netz 32 verbunden ist, als Drehstrommotor. Das Feld des Drehstrommotorgenerators wird in Abhängigkeit von dem dem Verbraucher zufließenden Blindstrom so geregelt, daii der als Motor laufende Drehstrommotorgenerator den erforderlichen Blindstrom in die Versorgungsleitung 26 einspeist

Der Gleichstrommotor 4 arbeitet bei Netzbetrieb als Gleichstromgenerator. Er speist über die Leitung 16 in die Batterie 18 bzw. liefert den für die Batterieerhaltung erforderlichen Strom entsprechend eiiner IU-Kennlinie, die durch Steuerung der Erregerwicklung 10 eingehalten wird.

Der statische Schalter 34 besteht vorzugsweise aus antiparallel geschalteten Thyristorelementen, die eine nahezu verzögerungslose Schaltung gewährleisten.

Bei Netzausfall schaltet der im Netzbetrieb als Gleichstromgenerator arbeitende Gleichstrommotor 4 auf Motorbetrieb. Die Drehzahl des Motors wird über den Drehzahlregler 46 konstant gehalten. Die Speisung des Gleichstrommotors erfolgt aus der Batterie 18. Der vom Verbraucher 24 benötigte Strom wird vom Drehstrommotorgenerator 6 geliefert Ein Leistungsabfluß oder -rückfluß aus der vom Drehstrommotorgenerator 6 gespeisten Versorgungsleitung 26 in das spannungslose Netz 32 wird durch den statischen Schalter 34 verhindert

Bei Rückkehr der Versorgungsspannung wird über den statischen Schalter 34 mit seinen verzögerungsarmschaltenden antiparallelen Stromventilen ein Stromfluß aus dem Netz in die Versorgungsleitung 26 des Verbrauchers 24 so lange verhindert, bis beidseitig des Schalters 34 Phasengleichheit besteht Auf diese Weise bewirkt der Schalter 34 eine automatische Synchronisierung, die für das vollautomatische Arbeiten des Aggregates erforderlich ist

In der in der Zeichnung dargestellten Schaltung sind alle Leitungsverbindungen unabhängig davon, ob sie zwei- oder dreiphasig ausgeführt, als einfache Linien dargestellt

Das Aggregat zur unterbrechungslosen Stromversorgung nach der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für gegen Stromunterbrechungen empfindliche Verbraucher bestimmt Solche empfindlichen Verbraucher sind beispielsweise Computer-Anlagen. Um eine redundante Stromversorgung bei Computer-Anlagen zu erzielen, sind diese häufig mit zwei unabhängigen Stromversorgungseinrichtungen versehen, die jeweils über eine unabhängige Stromversorgung zu speisen sind.

In Fig.2 ist die Schaltung eines erfindungsgemäßen Aggregates zur unabhängigen Speisung von zwei unabhängigen Stromversorgungsanlagen eines Computers dargestellt Abweichend von dem Aggregat nach F i g. 1 weist der Drehstrommotorgenerator 6 bei dieser Ausführung zwei voneinander galvanisch getrennte und magnetisch entkoppelte phasengleiche Ständerwickluns gen auf, die zwei galvanisch getrennte Stromkreise bilden, die jeweils auf die Anschlußleitungen 26', 26" für die beiden Stromversorgungseingänge 24' und 24" des Verbrauchers geschaltet sind. Die Eingänge 24' bzw. 24" find dabei jeweils über Schmelzsicherungen 22', 22"

ίο abgesichert

Die beiden Versorgungsleitungen 26' und 26" sind für

den Netzbetrieb über einen Schalter 28' parallel schaltbar, der bei Netzausfall automatisch geöffnet wird.

Der Spannungsregler 38 des Drehstrommotorgene-

rators 6 ist hierbei über je eine Leitung 42*. 42" mit den Versorgungsleitungen 26' und 26" verbunden.

Bei dieser Schaltung nach F i g. 2 ist es beim Auftreten eines Kurzschlusses in einer der Stromversorgungseinheiten des Verbrauchers erforderlich, zu verhindern, daß die Spannung an der anderen Stromversorgungseinheit zusammenbricht bzw. einen zumindest zulässigen Wert unterschreitet Bei Kurzschluß in einer der Stromversorgungseinheiten wird eine bestimmte Zeit benötigt um die den Stromkreis dieser Stromversorgungseinheit sichernde Schmelzsicherung durchzuschmelzen. Hierfür wird beispielsweise eine Zeit benötigt die bis zu 80 ms betragen kann. Um die Stromversorgung der zweiten Stromversorgungseinheit während des Durchschmelzens der Schmelzsicherung aufrecht zu erhalten, wird der Dämpfungskäfig des Läufers des Drehstrommotorgenerators mit einer so großen Dämpfung ausgelegt daß bei Kurzschluß in einer der Stromversorgungseinheiten der Stromkreis der anderen Stromversorgungseinheit eine erforderliehe Mindestspannung für die Zeitdauer beibehält die für das Durchschmelzen der Schmelzsicherung benötigt wird. Es ist dabei beispielsweise möglich, einen Spannungsabfall unter 70% der Nennspannung zu verhindern. Eine solche Restspannung reicht in vielen Fällen, beispielsweise bei bestimmten Computern, für die störungslose Aufrechterhaltung des Betriebes über die genannte Zeitdauer aus.

Für den Drehstrommotorgenerator wird vorzugsweise ein Generator von bürstenloser Bauart verwendet.

Zur Erzielung hoher Frequenzgenauigkeit wird eine reaktionsschnelle Regelung über das Feld des Gleichstrommotors gefordert.

Um eine die Schnelligkeit der Regelung beeinträchtigende Dämpfung zu vermeiden, wird der Gleichstrommotor vorzugsweise mit einem geblechten Joch ausgeführt Zur Vermeidung von Rückwirkungen schneller Ankerstromänderungen auf das Feld wird darüberhinaus eine Kompensationswicklung vorgesehen, die das Ankerquerfeld vollständig aufhebt

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform sind der Drehstrommotorgenerator 6, der Gleichstrommotor 4 und der Gleichstromgenerator 8 als Eingehäusemaschine mit einer einzigen Welle ausgebildet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aggregat zur unterbrechungslosen Stromversorgung mit einem bei Netzausfall aus einer Batterie gespeisten Wechselrichter, der über einen einen Leistungsrückfluß ins Netz verhindernden statischen Schalter ständig mit dem speisenden Netz verbunden ist und bei Netzbetrieb als Gleichrichter arbeitet, der die Ladung bzw. LadungserhaJtung der Batterie nach einer IU-Kennlinie bewirkt und bei dem zur Erfassung des zwischen Netz und Wechselrichter bzw. Verbraucher fließenden Blindstroms eine Blindstromschaltung vorgesehen ist, welche den Spannungsregler für den Wechselrichter so steuert, daß dieser im Netzbetrieb den Blindleistungsbedarf des Verbrauchers im wesentlichen deckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter als Drehstrommotorgenerator (6) mit zwei voneinander galvanisch getrennten und magnetisch gekoppelten phasengleichen Ständerwicklungen ausgebildet ist, die zwei unabhängige Stromkreise (26', 26") bilden, die auf zwei unabhängige Verbraucher (24', 24") schaltbar sind, wobei der Dämpfungskäfig des Generatorläufers mit einer so großen Dämpfung ausgelegt ist, daß bei Kurzschluß in einem Verbraucher der Stromkreis des anderen Verbrauchers eine Spannung von mehr als 70% der Nennspannung für eine Zeitdauer beibehält, die für das Durchschmelzen der Schmelzsicherung (22', 22") des kurzgeschlossenen Verbrauchers benötigt wird.

2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommotor (4) mit einem voll geblechten Joch und mit einer Kompensationswicklung ausgeführt ist.

3. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstrommotorgenerator (6) von bürstenloser Bauart ist.

4. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstrommotorgenerstor (6), der Gleichstrommotor (4) und der Gleichstromgenerator (8) als Eingehäusemaschine mit einer gemeinsamen einzigen Welle ausgebildet sind.