DE3127460A1

DE3127460A1 - Schaltung fuer wechselrichter fuer notstromanlagen

Info

Publication number: DE3127460A1
Application number: DE19813127460
Authority: DE
Inventors: Tertius A. 7800 Freiburg Prosch
Original assignee: IND AUTOMATION HALBLEITERGERAE
Current assignee: IND AUTOMATION HALBLEITERGERAE
Priority date: 1981-07-11
Filing date: 1981-07-11
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE3127460C2

Description

Schaltung für Wechselrichter für Notstromanlagen
Die Erfindung betrifft einen leistungsbegrenzten Wechselrichter, z.B. für Notstromanlagen des BEV-Typs (Besondere Ersatzstrom Versorgung).
BEV-Anlagen dieser Art versorgen in bekannter Weise bei Netzausfall eine ganze Anzahl von Verbrauchern ersatzweise nit Strom. Dabei kann es passieren, daß während der Zeit dieser Notstromversorung in einem der versorgten Verbraucher ein Kurzschluß auftritt, der ein momentanes Absinken der Spannung infolge der Strombegrenzung (ca. 1,2 In) 1 im gesamten Lastkreis n zur Folge hat. Es fließt dabei in dem den Kurzschluß aufweisenden Verbraucher ein Kurzschlußstrom, der durch die Impedanz des Lastkreises und die Strombegrenzung des Gerätes begrenzt wird. Dieser Kurzschlußstrom ist meistens nicht ausreichend, um die Sicherung im betreffenden Lastkreis auszubrennen. Hierfür wird beispielsweise ein Strom von 3 x In oder 5 x In benötigt, wenn das Ausbrennen der Sicherung innerhalb einer relativ kurzen Zeit von ca. 0,5 sec. erfolgen soll (z.B. VDE-Vorschrift), damit danach im Lastkreis wieder die normale Spannung herrscht und die übrigen Verbraucher wieder an der Nennspannung liegen und lediglich die Zuleitung zu dem den Kurzschluß dufneisenden Gerät unterbrochen ist.
Bei einem strombegrenzten Wechselrichter besteht aber das Problem darin, den relativ starken Ausbrennstrom, der immer ein Mehrfaches des Nennatromes beträgt, aus der begrenzten Leistung des Wechselrichters aufzubringen.
Bei den Geräten nach dem Stand der Technik konnte dies nur dadurch erreicht werden, daß der Wechselrichter mehrfach überdimendioniert wurde, um im Surzschlußfall den mehrfach höheren Strom zur Verfügung zu haben. Es ist auch bekannt, mit einem Stamm- und einem aufgesetzten Wechselrichter zu arbeiten, was ebenfalls nur auf eine modifizierte Überdimensionierung hinausläuft.
Derartige Überdimensionierungen sind jedoch kostspielig und verteuern den Wechselrichter unnötig. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für einen Wechselrichter anzugeben, durch die der gesamte benötigte Ausbrennstrom aus der normalen Leistung des Wechselrichters entnehmbar ist.
Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch eine Schaltung gelöst, die folgende Merkmale aufweist: Zwischen die Ausgangsklemmen an der Lastseite des Wechselrichters ist über ein Schütz mit Kontakt die Last geschaltet. Über ein weiteres Schütz mit Kontakten wird im Kurzschlußfall ein Transformator qingeschaltet.
Im Lastkreis ist eine Meß- und Steuereinheit vorgesehen, die bei Kurzschluß im Lastkreis eine Relais einrichtung betätigt. Die Relaiseinrichtung besitzt mindestens zwei Umschaltschütze mit Kontakten, von denen im Kurzschlußfall das eine Schütz.den Lastkreis öffnet, während das weite Schütz mit einem ersten Kontakt den Transformator zwischen die lastseitigen Ausgangsklemmen des Wechselrichters legt und mit einem zweiten Kontakt einen solchen Zwischenabgriff des Transformators mit dem Lastkreis verbindet, daß die Leistung des Wechselrichters unter Berücksichtung der Lastkreis-Impedanz derart umgesetzt wird, daß im Lastkreis der zum Ausbrennen der Sicherung erforderliche Strom mit der dafür ben,ötigten Spannung fließt.
Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht demnach darin, im Kurzschlußfall lastseitig einen Transformator einzuschalten, uad-aus diesem Transformator bei herabgesetzter Spannung einen entsprechend starken Strom zu entnehmen und diesen in den vorher vom Wechselrichter abgetrennten Lastkreis zu schicken, und mit diesem starken Strom innerhalb einer vorgegebenen Zeit die Sicherung des mit dem Kurzschluß behafteten Gerätes auszubrennen.
Wenn dies geschehen ist, wird der Transformator wieder abgeschaltet und der Lastkreis an den Wechselrichter angeschaltet, so daß am Lastkreis wieder die volle Spannung anliegt und die verbleibenden Verbraucher wieder mit Spannung bzw. Strom versorgt werden.
Der Lastkreis erleidet dabei nur einen kurzzeiten Spannungazusammenbruch von beispielsweise 0,5 sec.
Damit ist erreicht, daß ohne Überdimensionierung des Wechselrichters im Kurzschlußfall trotzdem Rus der normalen Leistung des Wechselrichters die zum Aus--brennen der Sicherung erforderliche hohe Stromstärke zur Verfügung steht.
Dabei wird insbesondere vorgeschlagen, als Transformator einen leistungsbegrenzten Transformator in Sparschaltung zu verwenden.
,XuBerdem wird nocb vorgeschlagen, in der !Xeß- und Steuereinheit ein Zeitglied einzubauen, das auf die Relaiseinrichtung einwirkt und diese nach Eintreten eines Kurzschlusses nach einer vorbestimmten Zeit in ihre Ruhestellung zur erneuten Meßbereitschaft zurückschaltet.
Ferner wird vorgeschlagen, mit dor Meß- und Steuereinheit ein Zählglied zu verbinden. Dieses tritt in funktion, wenn nach Rückschaltung der Relaiseinrichtung der Kurzschluß noch nicht behoben ist und die Relais einrichtung daher sofort wieder in ihre Arbeitsstellung schaltet Da ZGhlglied zählt dse Anzahl der erfolglosen Umschaltungen und schaltet nach einer lrorgegebenen Anzahl den gesamten Wechseirichter nb.
In der Zeichnung ist die ErfindUng in einem Prinzipschaltbild dargestellt. In diesem Schaltbild ist mit 1 die Batterie bezeichnet, an die ein Wechselrichter 2 angeschlossen ist. Auf der Wechselstromseite des Wechselrichters ist der Lastkreis an den Klemmen 3a, 3b angeschlossen. Dieser Lastkreis enthält mehrere Einzellasten, die durch die Widerstände und Leitungsimpedanzen L1, L2 und L3 symbolisiert sind; sie repräsentieren einzelne Geräte im Lastkreis. Mit ihnen ist jeweils eine Sicherung Si Ski22 Si3 in Reihe geschaltet.
Die erfundene Schaltung besteht aus einem leistungsangepaßten Transformator in Sparschaltung i, einer Meß- und Steuereinheit 5, einer Relaiseinrichtung R und relaisgesteuerten Umschaltschützen mit den Kontakten K1, K2, K3 von denen die Schützkontakte K und K von einem Schütz 2 3 stammen.
Von diesen zwei Umschaltschützen schaltet das Schütz mit dem Kontakt K2 den Transformator 4 zwischen die wechselstromseitigen Ausgansgklemmen 3a, 3b des Wechselrichters 2, und verbindet mit Kontakt K3 einen Transformatorabgriff mit dem Lastkreis. Die zur Betätigung der Umschaltschütze erforderliche Gleichspannung wird hinter dem Einschalter 6 des Wechselrichters abgenommen. Die Betätigungsspannung der Umschaltschütze richtet sich demzufolge nach der Eingangsspannung des Wachs elrichters.
Im Normalfall wird die Ausgangsleistung des Wechselrichters über das hierfür dimensionierte Schütz mit Kontakt K1 an die Last abgegeben. Der lastseitige Spannungsabfall an den Übertragungsorganen (Sicherungen, Transformator, Leitungen) ist dabei mit mindestens 6% der Nennspannung anzusetzen.
Im Störungsfall, d.h. bei Kurzschluß auf der Lastseite, z.B. in der Einzellast L2, bricht die Ausgangsspannung des Wechselrichters zusammen. Die Meß- und Steuereinheit 5 wird in diesem Fall bei Unterschreiten der Ausgangsspannung von ca. 100 V aktiviert und betätigt die Relaiseinrichtung R.
Durch das Schütz mit Kontakt K1 wird dabei die direkte Verbindung vom Wechselrichter 2 zur Last aufgetrennt und gleichzeitig wird über das zweite Schütz mit Kontakt K2 der Transformator 4 an den Wechselrichterausgang gelegt, und ferner gleichzeitig mit Kontakt K 3 die Last an eine geeignete Anzapfung des Transformators 4 gelegt. Damit kann in den bestehenden Kurzschluß ein durch das Übersetzungsverhältnis vorgegebener und den Spannungsabfall an der Impedanz des Lastkreises begrenzter Kurzschlußstrom geliefert werden, der zum Ausbrennen der betreffenden Sicherung Si2 im gewünschten Zeitbereich (0,5 sec.) führt.
Die Meß- und Steuereinheit 5 enthält ein Zeitglied, das auf eine bestimmte Kurzschlußzeit voreingestellt ist.
Nach Ablauf der eingestellten Kurzschlußzeit (0,5 biss " 5 sec.) schaltet die Relaiseinrichtung in ihre Ruhestellung zurdck. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters war für die Zeit der Kurzschlußstromlieferung immer im normalen Spannungsbereich und ist dies auch sofort wieder, wenn die Relaiseinrichtung zurückschaltet. Daher erleiden die übrigen Verbraucher L1 und L3 nur ganz kurzzeitig einen Spannungseinbruch.
Falls im Kurzschlußfall die Sicherung Sil, Si2, Si3 einer Last überdimensioniert ist, wiederholt sich der Umschaltvorgang bis diese Sicherung ausgelöst wird.
Außerdem kann in der Meß- und Steuereinheit 5 noch ein %Iiiill5liod enthalten soin, das nach einer vorbestimmten Allzahl von ergebnislosen Umschaltungen den Wechselrichter anderweitig abschaltet.
Falls ein Kurzschluß ohne zwischengeschaltete Impedanz auftritt (z.B. Klemmenkurzschluß), so bricht auch die Ausgangswechselspannung des Wechselrichters auf einen durch das Übersetzungsverhältnis des Transformators hestimmten Wert ein, bis der Kurzschluß aufgehoben wird.

Claims

Ansprtiche i.) Schaltung für einen leistungsbegrenzten Wechselrichter, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a zwischen die Ausgangsklemmen (3a;3b) an der Lastseite des Wechselrichters (2) ist über ein Schütz mit Kontakt (K ) die Last geschaltet; b über ein weiteres Schütz mit Kontakten (K2;K3) wird im Kurzschlußfall ein Transformator (4) eingeschaltet; c im Lastkreis ist eine Meß- und Steuereinheit (5) vorgesehen, die bei Kurzschluß im Lastkreis eine Relaiseinrichtung (R) betätigt, und d die Relaiseinrichtung (R) besitzt mindestens zwei Umschaltsohütze mit den Kontakten (K;K2 und K3), von denen im Kurzschlußfall das eine Schütz (K ) den Lastkreis öffnet, während das zweite Schütz mit Kontakt (R2) den Transformator zwischen die 2 lastseitigen Ausgangsklemmen (3a;3b) des Wechselrichters (2) legt und mit Kontakt (K ) einen 3 solchen Zwischenabgriff des Transformators (4) mit dem Lastkreis verbindet, daß die Leistung des Wechselrichters (2) unter Berücksichtung der Lastkreis-Impedanz derart umgesetzt wird, daß im Lastkreis der zum Ausbrennen der Sicherung (Si1i Si2;Si3) erforderliche Strom mit der dafiir benötigten Spannung fließt.
2.) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennteichnet, daX der Transformator (4) ein leistungsangepaßter Transformator in Sparschaltung ist.
3.) Schaltung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Steuereinheit (S) ein Zeitglied enthält, das nach einer vorgegebenen Zeit die Relaiseinrichtung (R) zur orneuten Fohlererkennung in seine Ausgangsstellung zurückschaltet.
4.) Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Steuereinheit (5) ein Zählglied enthält, das nach einer vorgegebenen Anzahl von erfolglosen Relais-Rückschaltungen den gesamten Wechselrichter (2) abschaltet.