DE3111851C2

DE3111851C2 - Vorrichtung zur Überwachung und Anzeige des Wirkungsgrades und der Verlustleistung eines zur Stromversorgung eines galvanischen Bades eingesetzten Gleichrichters

Info

Publication number: DE3111851C2
Application number: DE3111851A
Authority: DE
Inventors: Hans-Wilhelm Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Lieber
Original assignee: Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Current assignee: Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1981-03-26
Publication date: 1983-11-24
Also published as: DE3111851A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, mit dem der Wirkungsgrad eines Gleichrichters (1) einer Galvanikanlage jederzeit überwacht und an einem Anzeigegerät (6) abgelesen werden kann. Es werden hierzu die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung des Gleichrichters (1) über Meßumformer (3, 4) erfaßt und einem Quotientenbildner (5) zugeführt, an den das Anzeigegerät (6) angeschlossen ist.

Description

— daß zur Messung der Eingangsleistung auf der Eingangsseite des Gleichrichters (1) ein elektrischer Meßumformer (3) angeschlossen ist,

— daß zur Messung der Ausgangsleistung auf der Ausgangsseite des Gleichrichters (1) ein zweiter elektrischer Meßumformer (4) angeschlossen ist,

— daß die beiden Meßumformer (3,4) die erfaßten Meßwerte in eingeprägte elektrische Gleichgrößen umsetzen,

— und daß die von den beiden Meßumformern (3, 4) gelieferten Gleichgrößen zur Anzeige des Wirkungsgrades auf einen mit einem Anzeigegerät (6) ausgerüsteten elektrischen Quotientenbildner (5) und zur Anzeige der Verlustleistung mit Hilfe eines elektrischen Umschalters (10, 11) auf einen elektrischen Differenzbildner (8) geschaltet werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Quotientenbildner (5) und den Differenzbildner (8) das gleiche Anzeigegerät (6) eingesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßumformer (3,4) und der Quotientenbildner (5) mit Anzeigegerät (6) sowie gegebenenfalls der Differenzbildner (8) in einem gemeinsamen Gehäuse (7) untergebracht sind, aus dem die Anschlußleitungen für die Meßumformer herausgeführt sind.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung und Anzeige des Wirkungsgrades und der Verlustleistung eines zur Stromversorgung eines galvanischen Bades eingesetzten Gleichrichters, der auf seiner Eingangsseite aus dem dreiphasigen Drehstromnetz gespeist wird und auf seiner Ausgangsseite eine Gleichspannung liefert, wobei mit dieser Vorrichtung die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung des Gleichrichters meßtechnisch erfaßt und zur Bestimmung der entsprechenden Größen verarbeitet werden.

Die Energiekosten einer Galvanikanlage hängen in entscheidendem Maße von der Güte der eingesetzten Gleichrichter ab. Die Güte der Gleichrichter wird wesentlich von der Auslegung der Querschnitte im Eisenpaket, der Güte des Eisens, dem Alterungsverhalten der Gleichrichterplatten, der Korrosionsbeständigkeit der Kohlerollen des Stelltransformators und auch davon bestimmt, daß Netzspannung und Betriebsspannung oft voneinander abweichen. Die angeführten Einflußgrößen bestimmen die Verluste der Gleichrichter und damit deren Wirkungsgrad. Ein möglichst hoher Wirkungsgrad der Gleichrichter ist daher wünschenswert, insbesondere bei moderner. Galvanikanlagen, bei denen Gleichströme bis zu höchsten Leistungen erzeugt werden müssen.

Der Wirkungsgrad eines Gleichrichters wird vom Hersteller für bestimmte Bedingungen angegeben, so daß vom Benutzer ein geeigneter Gleichrichter erworben wird. Allerdings stimmen die Bedingungen, unter denen der Gleichrichter in der Galvanikanlage arbeiten muß, häufig nicht vollständig mit den vorgesehenen Bedingungen überein. Hinzu kommt die mit zunehmender Betriebsdauer fortschreitende Alterung. Der tatsächliche Wirkungsgrad eines im Betrieb befindlichen Gleichrichters stimmt daher in den meisten Fällen nicht mit dem vom Hersteller angegebenen, ursprünglichen Wirkungsgrad überein, sondern er liegt niedriger. Die dadurch entstehenden Verluste werden in Kauf genommen, zumal sie nur durch aufwendige Berechnungen zahlenmäßig zu erfassen sind. Ein neuer Gleichrichter wird in der Praxis erst dann eingesetzt, wenn der im Einsatz befindliche eine Anzahl von Betriebsstunden erreicht hat, die ein Auswechseln erforderlich machen.

Eine Vorrichtung bzw. Schaltungsanordnung, wie sie eingangs beschrieben ist, geht aus dem Euch »Stromrichteranlügen der Starkstromtechnik« von H. Anschütz hervor. Hiernach sollen zur direkten Berechnung des Wirkungsgrades eines Stromrichters Leistung oder Arbeit auf der Primär- und Sekundärseite desselben gemessen werden. Der Aufwand für eine derartige Berechnung ist hoch. Sie wird daher in der Praxis selten angewendet. Für höhere Ansprüche sollen nach dieser Literaturstelle zur Bestimmung des Wirkungsgrades im indirekten Verfahren Einzelverluste bestimmt werden, die im einzelnen angegeben sind. Das erfordert einen noch höheren Aufwand, den der Anwender eines Gleichrichters in der Praxis nicht durchführt und meist auch gar nicht durchführen kann. Die bekannten Galvanikanlagen arbeiten daher meistens nicht sehr wirtschaftlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der der Wirkungsgrad und die Verlustleistung eines im Einsatz befindlichen Gleichrichters ohne Berechnungen ständig feststellbar sind. Es soll dadurch dem Benutzer eine Möglichkeit gegeben werden, die Wirtschaftlichkeit seiner Galvanikanlage stets unmittelbar überprüfen zu können.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

— daß zur Messung der Eingangsieistung auf der Eingangsseite des Gleichrichters ein elektrischer Meßumformer angeschlossen ist,

— daß zur Messung der Ausgangsleistung auf der Ausgangsseite des Gleichrichters ein zweiter elektrischer Meßumformer angeschlossen ist,

— daß die beiden Meßumformer die erfaßten Meßwerte in eingeprägte elektrische Gleichgrößen umsetzen,

— und daß die von den beiden Meßumformern gelieferten Gleichgrößen zur Anzeige des Wirkungsgrades auf einen mit einem Anzeigegerät ausgerüsteten elektrischen Quotientenbildner und zur Anzeige der Verlustleistung mit Hilfe eines elektrischen Umschalters auf einen elektrischen Differenzbildner geschaltet werden.

Unter Einsatz einer derartigen Vorrichtung, die problemlos an jedem Gleichrichter angebracht werden L.nn, lassen sich Wirkungsgrad und Verlustleistung desselben jederzeit an einem Anzeigegerät ablesen. Wenn der Wirkungsgrad unter einen vorgebbaren Grenzwert absinkt, kann der Benutzer entweder schadhafte oder verbrauchte Teile des Gleichrichters ersetzen oder überhaupt einen neuen Gleichrichter einsetzen. Es ist dem Benutzer somit ein Weg aufgezeigt, wie er seine Galvanikanlage stets unter optimalen Bedingungen betrieben kann, ohne daß er dazu langwierige Messungen und aufwendige Rechnungen durchführen muß.

Die beiden Meßumformer, der Quotientenbildner mit Anzeigegerät sowie gegebenenfalls der Differenzbildner sind, nach einer besonderen Ausführungsart, in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, aus dem die Anschlußleitungen für die Meßumformer herausgeführt sind.

Ausführungsbeispiele zum Erfindungsgtgenstand sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung der Vorrichtung zur Anzeige des Wirkungsgrades,

F i g. 2 eine gegenüber F i g. 1 dahingehend abgewandelte Schaltungsanordnung, daß auch die Verlustleistung angezeigt werden kann.

Mit i ist ein Gleichrichter einer Galvanikanlage bezeichnet, der an das dreiphasige Drehstromnetz R. S. Γ angeschlossen ist. Der Gleichrichter 1 dient zur Stromversorgung für ein galvanisches Bad 2. Auf der Eingangsseite ist an den Gleichrichter 1 ein elektrischer Meßumformer 3 angeschlossen, während auf der Ausgangsseite des Gleichrichters 1 ein zweiter elektrischer Meßumformer 4 angeschlossen ist. Ausgangsseitig sind beide Meßumformer an einen Quotientenbildner 5 angeschlossen, der mit einem Anzeigegerät 6 ausgerüstet ist. Die beiden Meßumformer 3 und 4 und der Quotientenbildner 5 mit dem Anzeigegerät 6 können in einem gemeinsamen Gehäuse 7 untergebracht sein, das durch eine strichpunktierte Linie angedeutet sein soll.

Die Meßumformer 3 und 4 dienen zur Umwandlung der erfaßten Meßwerte in einen proportionalen, eingeprägten Gleichstrom oder eine eingeprägte Gleichspannung. Eingang und Ausgang der Meßumformer sind galvanisch getrennt.

Die vom Gleichrichter 1 aufgenommenen Leistung wird dem Meßumformer 3 beispielsweise über eine Aronschaltung zugeführt, wobei die Eingangsgrößen Strom und Spannung einem Multiplizierer über Anpassungswandler aufgegeben werden. Der Multiplizierer bildet das Produkt aus den Momentanwerten von Strom und Spannung. Nach Bildung eines der Wirkleistung entsprechenden Mittelwerts wird als Ausgangsgröße ein eingeprägter Strom oder eine eingeprägte Spannung geliefert. Zum Anschluß der im Gehäuse 7 untergebrachten Geräte an den Gleichrichter 1 können die drei Zuleitungen für den Meßumformer 3 an den Stellen angeschlossen werden, an denen sich die Sicherungen des Gleichrichters befinden.

Die vom Gleichrichter 1 abgegebene Leistung läßt sich durch einfache Strom- und Spannungsmessung gewinnen. Der Meßumformer 4 liefert ausgangsseitig ebenfalls einen eingeprägten Gleichstrom oder eine eingeprägte Gleichspannung.

Die elektrischen Ausgangsgrößen der beiden Meßumformer 3 und 4 werden auf den Quoiientenbildner 5

gegeben, und es wird dort durch Division der Quotient daraus gebildet. Bei entsprechender Dimensionierung zeigt das Anzeigegerät 6 dann unmittelbar den Wirkungsgrad an, mit dem der Gleichrichter 1 arbeitet. Die Anzeige kann analog oder digit?! erfolgen. Neben dem Quotientenbildner 5 kann auch der Differenzbildner 8 an die Meßumformer 3 und 4 angeschlossen werden. An dem gestichelt eingezeichneten Anzeigegerät 9 in F i g. 2 kann daher auch die Verlustleistung des Gleichrichters t direkt abgelesen werden. In den Leitungen zwischen den Meßumformern 3 und 4 und dem Quotientenbildner 5 werden dazu Umschalter 10 und 11 angebracht, in deren in F i g. 2 wiedergegebener Stellung der Quotientenbildner 5 (Wirkungsgrad) an die Meßumformer angeschlossen ist. In der anderen Stellung der Umschalter wird der Differenzbildner 8 (Verlustleistung) angeschlossen.

Statt des zusätzlichen Anzeigegeräts 9 kann auch für den Differenzbildner 8 das Anzeigegerät 6 verwendet werden. Der Benutzer kann somit wahlweise entweder den Wirkungsgrad des Gleichrichters oder die Verlustleistung desselben an dem Anzeigegerät 6 oder an den Anzeigegeräten 6 und 9 ablesen. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Quotientenbildner 5 und den Differenzbildner 8 gleichzeitig an die Meßumformer 3 und 4 anzuschließen, so daß Wirkungsgrad und Verlustleistung ohne Umschaltung gleichzeitig abgelesen werden können.

Die große Bedeutung der Vorrichtung nach der Erfindung geht aus folgendem Beispiel hervor:

Stahlteile mit einer Größe von 1 m² sollen in einem galvanischen Bad verzinkt werden. Die Schicht soll etwa 15 μηι dick werden. Die Stromausbeute beträgt 80%, und es wird mit einer Badspannung von 9 V gearbeitet. Auf der Ausgangsseite des Gleichrichters wird dafür je m² etwa 1 kWh benötigt. Wenn pro Schicht 500 m² Ware verzinkt werden, ergeben sich bei einem Preis von 0,15 DM pro kWh folgende Werte:

Wirkungsgrad

Verlust/Schicht
(kWh)

Verlust/Schicht (DM)

90%	50	7,50
75%	166	25,00
50%	500	75,00

Bei zweischichtigem Betrieb und 250 Arbeitstagen im Jahr belaufen sich die Verluste einer Galvanikanlage auf:

Wirkungsgrad

Verluste/Jahr
(kWh)

Verluste/Jahr
(DM)

90%	25 000	3 750,00
75%	83 000	12 500,00
50%	250 000	37 500,00

Hieraus ergibt sich, daß der Gleichrichter spätestens dann wenn sein jetzt einfach zu überwachender Wirkungsgrad nur noch bei etwa 75% liegt, repariert oder erneuert werden sollte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Überwachung und Anzeige des Wirkungsgrades und der Verlustleistung eines zur Stromversorgung eines galvanischen Bades eingesetzten Gleichrichters, der auf seiner Eingangsseite aus dem dreiphasigen Drehstromnetz gespeist wird und auf seiner Ausgangsseite eine Gleichspannung liefert, wobei mit dieser Vorrichtung die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung des Gleichrichters meßtechnisch erfaßt und zur Bestimmung der entsprechenden Größen verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet,