DE2743159A1

DE2743159A1 - Erdschlussueberwachung bei statischen mittelfrequenzumrichtern

Info

Publication number: DE2743159A1
Application number: DE19772743159
Authority: DE
Inventors: Hans-Christian Dipl Grassmann; Herbert Ing Grad Waechter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1977-09-26
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2743159B2

Description

Erdschlußüberwachung bei statischen Mittelfrepuenzumrichtern Die Erfindung bezieht sich auf eine Erdschlußüberwachung bei statischen Mittelfrequenzumrichtern, die aus Gleich- und Wechselrichtern mit erdpotentialfreien Ausgängen bestehen.
Zur Stromversorgung von z.B. induktiven Schmelzöfen ist es seit langem bekannt, statische Mittelfrequenzumrichter vorzusehen, die aus Gleich- und Wechselrichter bestehen. Mit dem Gleichrichter wird die Netzspannung gleichgerichtet und mit dem Wechselrichter dann wieder in eine Spannung gewünschter Frequenz von z.B. 1 kHz umgeformt. An den Ausgang des Wechselrichters ist dann die Last, z.B. ein Schwingkreis, angeschlossen. Aus verschiedenen Gründen ist es vorteilhaft, die Ausgänge von Gleich- und Wechselrichter erdpotentialfrei auszuführen. Tritt nun an einem der Ausgänge ein nicht erkennbarer Erdschluß auf, so kann ein zweiter Erd-Schluß an anderer Stelle zu erheblichen Zerstörungen im Gleich-und Wechselrichter fuhren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für Mittelfrequenzumrichter der vorstehend genannten Art eine sichere über wachung der Ausgänge auf Erdschluß zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die von den Gleichrichterausgängen oder die von den Wechselrichterausgängen abnehmbaren Spannungen in der Amplitude gegen Erde in einer Brückenschaltung vergleichbar sind und beim Überschreiten einer zulässigen Abweichung ein Störsignal ausgebbar ist. Auf diese Weise läßt sich ein Erdschluß im Gleich- oder Wechselrichterteil sehr schnell erfassen. Schaltungstechnisch kann die Anordnung so getroffen werden, daß Jeweils die Ausgänge über Widerstände mit der gemeinsamen Erde verbunden sind und die Differenz von an den Widerständen abgreifbaren Spannungen gegen Erde am Eingang eines Grenzwertmelders liegt.
Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert: Aus einem Drehstromnetz RST von 50 Hz wird über einen Transformator 1 ein aus Gleichrichter 2 und Wechselrichter 4 bestehender Umrichter gespeist, an dessen Ausgängen 12 und 13 als Last 5 ein Schwingkreis angeschlossen ist, der aus Kondensator 52 und Induktivität 51 besteht (vgl. Figur 1). Durch den steuerbaren Gleichrichter 2 mit Thyristoren 21 in Drehstrombrückenschaltung wird aus der 50 Hz-Netzspannung Gleichspannung erzeugt, die erdpotentialfrei an den Ausgängen 10 und 11 des Gleichrichters abnehmbar ist. Der über die Glättungsdrosseln 3 fließende Gleichstrom wird dann im Thyristorwechselrichter 4 mit Thyristoren 41 in Brückenschaltung in eine Wechselspannung höherer Frequenz von z.B. 1000 Hz umgewandelt, die an den Ausgängen 12 und 13 erdpotentialfrei zur Verfügung steht. Zur Überwachung der Ausgänge 12 und 13 des Wechselrichters 4 ist eine Erdschlußüberwachung 8 vorgesehen, die auf die Gittersperre 6 des steuerbaren Gleichrichters wirkt.
Die an den Klemmen 12 und 13 angeschlossene Erdschlußüberwachung 8 besteht aus zwei Koppelkondensatoren 81, die jeweils an einem der Ausgänge 12 bzw. 13 des Wechselrichters 4 angeschlossen sind. In Reihe mit den Koppelkondensatoren 81 liegen Potentiometer 82, deren andere Seite zusammengeschaltet und mit Erde verbunden ist.
An den Potentlometern 82 werden jeweils Spannungen abgegriffen und über Dioden 83 und Widerstände 84 und 85 gegeneinander geschaltet. Der komplexe Widerstand 85 besteht dabei aus einem ohmschen Widerstand und einer parallelgeschalteten Kapazität. Die am gemeinsamen Verbindungspunkt 89 der Widerstände 85 über einen Widerstand 86 gegen Erde abgreifbare Spannung liegt an dem Eingang eines Verstärkers 87, der einen Grenzwertmelder 88 ansteuert. Die Wirkungsweise ist die folgende: Mit Hilfe der Potentiometer 82 werden die über die Widerstände 85 gegeneinandergeschalteten Spannungen in der Brückenschaltung so gewählt, daß die am Widerstand 86 abfallende Spannung nicht ausreicht, den Grenzwertmelder 88 zu betätigen, solange ein ordnungsgemäßen Zustand der Anlage vorliegt. Tritt in einem der Ausgänge 12 bzw. 13 Erdschluß auf, so steigt die Spannung am Verbindungspunkt 89 so stark an, daß die über den Widerstand 86 gegen Erde abfallende Spannung ausreicht, den Grenzwertmelder 88 zu betätigen. Dieser Crenzwertmelder gibt dann Uber die Meldeleuchte 61 ein Störsignal aus und sperrt gleichzeitig über die Gittersperre 6 den Gleichrichter. Durch die beschriebene Überwachungseinrichtung werden Erdschlüsse sowohl im Gleich- als auch im Wechselspannungs system erfaßt.
Anstelle der Koppelkondensatoren 81 kann auch - wie in Figur 2 angedeutet - ein Gegentakttransformator 8 benützt werden, bei dem eine Anzapfung primärseitig geerdet ist.
5 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentanspruche 1. Erdschlußüberwachung für statische Mittelfrequenzumrichter, die aus Gleichrichter und Wechselrichter mit erdpotentialfreien Ausgängen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Gleichrichterausgängen (10, 11) oder von den Wechselrichterausgängen (12, 13) abnehmbaren Spannungen in der Amplitude gegen Erde in einer Brückenschaltung verglichen und beim Überschreiten einer zulässigen Abweichung ein Signal ausgebbar ist.
2. Überwachung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die beiden Ausgänge (12, 13) über Widerstände (82) mit der gemeinsamen Erde verbunden sind und die an den Widerständen (82) abgreifbaren Spannungen über Widerstände (84, 85) gegeneinander geschaltet sind und die an einem Teilerpunkt der Widerstände gegen Erde abgreifbare Spannung am Eingang eines Grenzwertmelders (88) liegt.
3. Überwachung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (84, 85), über die die Spannungen gegeneinander geschaltet sind, jeweils für sich aus der Parallelschaltung einer Kapazität und eines ohmschen Widerstandes bestehen.
4. Überwachung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die kapazitive Ankopplung der Widerstände (82) an die Ausgänge (12, 13) des Wechselrichters (4) und durch den Abgriffen der Widerstände nachgeschaltete Dioden (83).
5. Überwachung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine induktive Ankopplung über einen Gegentakttransformator (9).

*)werden