DE29605381U1 - Drosselspule für einen Zwischenkreis-Kurzschließer - Google Patents
Drosselspule für einen Zwischenkreis-KurzschließerInfo
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Description
GR 96 G 3200
Beschreibung
Drosselspule für einen Zwischenkreis-Kurzschließer
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselspule für einen Zwischenkreis-Kurzschließer.
Es ist allgemein bekannt, zum Schutz von abschaltbaren Leistungshalbleitern
eines an einem Gleichspannungs-Zwischenkreis
betriebenen Wechselrichters bei Ausgangskurzschlüssen, Überströmen oder Überspannungen alle Leistungshalbleiter der
am selben Gleichspannungs-Zwischenkreis angeschlossenen Stromrichter und gegebenenfalls zusätzliche Kurzschließer-Thyristoren
einzuschalten. Durch diese Schutzdurchzündung wird die Zwischenkreisspannung sehr schnell abgebaut, wobei
sich der Kurzschlußstrom auf viele Zweige verteilt. Die Strombelastung der einzelnen Leistungshalbleiter bleibt dadurch
innerhalb des zulässigen Bereiches und die Halbleiter überstehen den Kurzschluß unbeschadet. Eine Anwendung dieses
Schutzverfahrens ist vorzugsweise bei GTO-Pulswechselrichtern
für Traktionsantriebe möglich.
Ein Kurzschließer weist eine Drosselspule und ein Halbleiterbauelement,
beispielsweise ein Thyristor oder einen abschaltbaren
Thyristor (GTO-Thyristor) auf. Die Drosselspule und das Halbleiterbauelement sind elektrisch in Reihe geschaltet.
Dieser Kurzschließer ist zur elektrischen Überbrückung der beiden Anschlußpole einer einen Wechselrichter speisenden
Gleichspannungszuführung mit dieser Gleichspannungszuführung verbunden. Die Drosselspule ist zur Begrenzung des Kurzschlußstromes
vorgesehen, der durch Entladung eines Glättungskondensators der Gleichspannungsquellen sehr hoch werden
kann.
Drosselspulen für Stromrichter sind häufig ohne eigenen Wicklungsträger
aufgebaut. Daneben ist jedoch allgemein bekannt, Drosselspulen mit einer auf einem zylinderförmigen Wicklungs-
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träger aufgewickelten Drosselwicklung herzustellen. Beim Einsatz einer Drosselspule in einem Stromrichter ist unter anderem
von Wichtigkeit, daß die Drosselspule keine starken äußeren Magnetfelder abgibt und daß sie kompakt aufgebaut ist.
5
Aus dem deutschen Patent 40 08 424 ist eine Drosselspule mit einer auf einem zylinderförmigen, stab- oder rohrförmigen
Wicklungsträger aus einem elektrisch isolierenden Material als Teilwicklungen aufgewickelten Drosselwicklung bekannt,
bei der zur Anwendung bei einem Stromrichter der Wicklungsträger mindestens zwei Wicklungsträgerabschnitte aufweist.
Diese Wicklungsträgerabschnitte sind über Verbindungsteile miteinander verbunden. Die jeweils die Teilwicklungen der
Drosselwicklung tragenden Wicklungsträgerabschnitte sind gemaß dem Toroid-Prinzip derart angeordnet, daß sich die erzeugten
Magnetfelder in ihrer Wirkung nach außen gegenseitig teilweise aufheben bzw. abschwächen. Außerdem sind über die
Verbindungsteile jeweils magnetische Abschirmkappen gestülpt,
In der Figur 1 dieser genannten deutschen Patentschrift ist
eine erste Variante der Drosselspule dargestellt, die aus vier getrennt jeweils stab- oder rohrförmigen Wicklungsträgerabschnitten
besteht, die in Form eines Rechtecks, vorzugsweise eines Quadrates angeordnet sind. Die Wicklung der Drosseispule
befindet sich in Form von vier Teilwicklungen auf den zylinderförmigen Wicklungsträgerabschnitten. Die quadratische
Drosselspule beherbergt in Spulenfenstern ein Halbleiterbauelement eines Kurzschließers. Dabei ist eine zu einer
Spannvorrichtung für das Halbleiterbauelement gehörige Spannplatte in ihren Abmessungen exakt dem Spulenfenster der Drosselspule
angepaßt. Die Stromanstiegsbegrenzungsdrossel des Kurzschließers, die elektrisch in Reihe mit dem Halbleiterbauelement
geschaltet ist, ist im Rohrinneren eines Wicklungsträgerabschnittes angeordnet. Diese Stromanstiegsbegrenzungsdrossel
weist eine um einen stabförmigen Wicklungskern gewickelte Wicklung auf, deren Wicklungsenden über Kontaktanschlüsse
extern zugänglich sind. Eine derartig kompakt aufge-
GR 96 G 3200
baute Drosselspule mit integriertem Kurzschließer und integrierter
Strombegrenzungsdrossel wird vorzugsweise bei einem ölgekühlten Stromrichtermodul eines Wechselrichters eingesetzt
.
Bei der Verwendung einer Luftdrosselspule als Strombegrenzungsdrossel
eines Zwischenkreis-Kurzschließers würde diese Luftdrosselspule ein starkes äußeres Magnetfeld abgeben. Da
eine Luftdrosselspule keinen Wicklungsträger aufweist, ist ihre Montage schwierig, da große magnetische Kräfte auf deren
Anschlüsse einwirken.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Drosselspule für einen Zwischenkreis-Kurzschließer anzugeben, deren
nach außen abgegebene Magnetfelder nur von geringer Wirkung sind und die ohne großen Aufwand montiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Drosselspule eine aus mehreren Windungen bestehende Zylinderspule und eine aus einer Wicklung bestehende Kurzschlußspule
aufweist, wobei diese Spulen axial zueinander angeordnet sind und wobei die Wicklungsenden dieser Zylinderspule jeweils mit
einem Kontaktanschluß versehen sind.
Durch die Ausgestaltung der Drosselspule gibt diese Drosselspule keine starken äußeren Magnetfelder ab, ist aber gegenüber
einer Drosselspule, deren Wicklung gemäß dem Toroid-Prinzip gewickelt ist, kompakter. Diese Drosselspule zeigt
die Wirkung eines Transformators, dessen Sekundärwicklung 0 kurzgeschlossen ist. Durch das Übersetzungsverhältnis von der
aus mehreren Windungen bestehenden Zylinderspule zur aus einer Windung bestehenden Kurzschlußspule wirkt diese Drosselspule
sehr hochohmig, wodurch die Spulengüte klein ist. Dadurch hat die Drosselspule hohe dynamische Verluste, d. h.
sie hat eine hohe dämpfende Wirkung. Das heißt, die Amplitude des Umschwingstromes wird nach Betätigen des Kurzschließers
erheblich gedämpft, so daß ein großer Teil der im Zwischen-
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kreiskondensator gespeicherten Energie mit Hilfe der Kurzschlußwicklung
in Wärme umgewandelt wird. Da diese Drosselspule keine starken äußeren Magnetfelder abgibt, werden keine
hohen Anforderungen mehr an deren Montage im Stromrichter gestellt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Drosselspule sind den Unteransprüchen 2 bis 9 zu entnehmen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Drosselspule schematisch veranschaulicht ist.
In dieser Figur ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße
Drosselspule für einen Zwischenkreis-Kurzschließer dargestellt. Diese Drosselspule weist eine Zylinderspule 2 und
eine Kurzschlußspule 4 auf. Die Zylinderspule 2 besteht aus einer Wicklung 6, die mehrere Windungen aufweist. Die Kurzschlußspule
4 besteht aus einer Wicklung mit einer Windung.
0 Als Kurzschlußspule 4 ist hier ein Metallrohr vorgesehen, dessen Wandstärke so bemessen ist, daß eine vorbestimmte
Energiemenge des Zwischenkreiskondensators eines Stromrichters in Form von Wärme beim erfindungsgemäßen Gebrauch des
Zwischenkreis-Kurzschließers aufgenommen werden kann. Die Wicklung 6 der Zylinderspule 2 kann aus einem Bandleiter oder
wie hier dargestellt aus einem Drahtleiter gewickelt werden. Bei der hier dargestellten vorteilhaften Ausführungsform der
Drosselspule ist die Wicklung 6 der Zylinderspule 2 auf die Kurzschlußspule 4 gewickelt; d. h. die Kurzschlußspule 4
0 dient gleichzeitig als Wicklungsträger für die Wicklung 6 der Zylinderspule 2. Die beiden Wicklungsenden der Zylinderspule
2 sind jeweils mit einem Kontaktanschluß 8 und 10 versehen. Diese Kontaktanschlüsse 8 und 10 können wie dargestellt
stirnseitig der Drosselspule angebracht sein. Es besteht je-5
doch auch die Möglichkeit, die Kontaktanschlüsse 8 und 10 gemeinsam an einer Stirnseite der Drosselspule anzuordnen.
Die Kurzschlußspule 4, die ein Stahl-, Kupfer- oder
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Messingrohr sein kann, ist beispielsweise im Inneren der Zylinderspule
2 symmetrisch zu deren Mittelachse 12 angeordnet. Außerdem kann die Zylinderspule 2 in der Kurzschlußspule 4
angeordnet werden. Die räumliche, achssymmetrische Anordnung dieser beiden Spulen 2 und 4 der Drosselspule verändert nicht
die Wirkungsweise dieser Drosselspule. Bevorzugt wird die Anordnung, bei der die Kurzschlußspule 4 gleichzeitig als
Wicklungsträger dient.
Diese erfindungsgemäße Drosselspule hat die Wirkung eines
Transformators mit kurzgeschlossener Sekundärwicklung, wodurch diese Drosselspule durch das Übersetzungsverhältnis von
Zylinderspule 2 zu Kurzschlußspule 4 hochohmig wirkt. Dadurch weist diese Drosselspule eine deutlich höhere Dämpfung gegenüber
einer Luftdrosselspule auf, und zwar bei gleichzeitiger schnellerer Entladung eines Zwischenkreiskondensators. Das
heißt, der Umschwingstrom wird nach Betätigung des Kurzschließers
in seiner Amplitude halbiert, wodurch sich die in der Drosselspule gespeicherte Energie gegenüber der gespeicherten
Energie des Zwischenkreiskondensators um 3A reduziert.
Beim Umschwingvorgang wird diese Energie in der Kurzschlußspule
4 in Wärme umgesetzt. Da diese Drosselspule keine starken äußeren Magnetfelder abgibt, kann man diese Drosselspule
beispielsweise mittels Kabelbinder an einem Träger im Stromrichter mechanisch fixieren. Außerdem reduzieren sich die magnetischen
Kräfte auf die Kontaktanschlüsse 8 und 10 dieser Drosselspule.
Claims (9)
- GR 96 G 3200Schut zansprüche"1. Drosselspule für einen Zwischenkreis-Kurzschließer, die eine aus mehreren Windungen (6) bestehende Zylinderspule (2) und eine aus einer Windung bestehende Kurzschlußspule (4) aufweist, wobei diese Spulen (2, 4) axial zueinander angeordnet sind und wobei die Wicklungsenden dieser Zylinderspule (2) jeweils mit einem Kontaktanschluß (8, 10) versehen sind. 10
- 2. Drosselspule nach Anspruch 1, wobei die Kurzschlußspule (4) innerhalb der Zylinderspule angeordnet ist.
- 3. Drosselspule nach Anspruch 1, wobei die Zylinderspule (2) innerhalb der Kurzschlußspule (4) angeordnet ist.
- 4. Drosselspule nach Anspruch 1, wobei die Zylinderspule (2) auf der Kurzschlußspule (4) gewickelt ist.
- 5. Drosselspule nach Anspruch 1, wobei als Kurzschlußspule (4) ein Metallrohr vorgesehen ist.
- 6. Drosselspule nach Anspruch 1, wobei die Wicklung (6) der Zylinderspule (2) aus einem Bandleiter gewickelt ist.
- 7. Drosselspule nach Anspruch 5, wobei die Wandstärke des Metallrohres derart bemessen ist, daß eine vorbestimmte Wärmemenge aufgenommen werden kann.
- 8. Drosselspule nach Anspruch 5, wobei das Metallrohr aus Stahl ist.
- 9. Drosselspule nach Anspruch 5, wobei das Metallrohr aus Kupfer ist.
Priority Applications (2)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 19960801 |
|
R163 | Identified publications notified |
Effective date: 19960909 |
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990827 |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20020725 |
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R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20041001 |