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Anordnung zum selbsttätigen Umschalten eines Stromrichters beim Wechsel
der Energierichtung Die Erfindung bezieht sich auf Stromrichteranlagen, bei denen
das Stromrichtergefäß zum Zwecke der Rücklieferung von Energie aus dem Gleichstromkreis
in den Wechselstromkreis umschaltbar ist. Relaiseinrichtungen, die den Umschaltvorgang
beim Wechsel der Energierichtung selbsttätig steuern, sind bereits in großer Zahl
bekanntgeworden. Das sicherste Kriterium für die erforderliche Umschaltung ist dabei
offenbar der Laststrom des Stromrichters selbst, wobei die Umschaltung vorgenommen
werden rnuß, wenn der Laststrom durch Null hindurchgeht oder einen bestimmten, sehr
niedrigen Stromwert unterschreitet. Eine solch von dem Laststrom beeinflußte Umschalteinrichtung
würde zwar den geringsten Aufwand an zusätzlichen Einrichtungen erfordern, setzt
jedoch voraus, daß das Relais, welches von dem Laststrom beeinflußt die Umschaltung
vornehmen. soll, trotz der außerordentlich niedrigen, dem Stromwert Null möglichst
naheliegenden Ansprechgrenze auch die höchsten vorhandenen Laststromwerte zu ertragen
imstande ist. Die Verhältnisse können dabei beispielsweise so liegen, daß das Umschaltrelais
bei etwa ro A ansprechen und die Umschaltung einleiten muß, während der Vollaststrom
mehrere zooo A beträgt. Gleichstromrelais lassen sich aber bisher nur mit einer
Überlastbarkeit ausführen, die etwa z :4o beträgt, wohingegen bei Wechselstromrelais
- die Überlastbarkeit noch wesentlich tiefer liegt.
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Für den Zweck der selbsttätigen Regelung einer Stromrichteranlage
in Kreuzschaltung
in Abhängigkeit von dem über die Gefäße fließenden
Umlaufstrom ist nun bereits eine Relaisanordnung bekanntgeworden, bei der die Relaisspule
von. Wechselstrom gespeist wird und mit einer Drosselspule hintereinandergeschaltet
ist, deren Kern durch den Gleichstrom des Stromrichters vormagnetisiert wird. Auf
diese Weise wird eine hoch überlasthare Relaisanordnung geschaffen, da der Strom
in der Relaiswicklung nicht mehr zunehmen kann, wenn die Sättigungsgrenze des Drosselkernes
überschritten ist. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine analog aufgebaute
Relaisanordnung auch ausgezeichnet geeignet ist, um die Umschaltung eines einzelnen
Strornrichtergefäßes beim Wechsel der Energierichtung vorzunehmen. Gemäß der Erfindung
wird also die Umschaltung durch ein aus einem Wechselstromkreis gespeistes Relais
gesteuert, dem in an sich bekannter Weise die Wechselstrom@vicklung einer von dem
Laststrom des Stromrichters vormagnetisierten Drossel vorgeschaltet ist, wobei der
Kern dieser Drossel so bemessen ist, daß er dicht oberhalb der Stromgrenze. bei
der die Umschaltung erfolgen soll, bereits voll gesättigt ist. Es kann hierzu ein
Wechselstromrelais verwendet werden; das Relais kann jedoch auch als Gleichstromrelais
ausgeführt sein, sofern zwischen die vom Laststrom beeintlußte Drossel und die Relaisspule
noch ein Gleichrichter eingefügt wird. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Wicklung
der Drosselspule so angeordnet ist, daß sie mit dein den Laststrom führenden Leiter
magnetisch nicht verkettet ist. Letzteres ist gerade bei Stromrichtern von Wichtigkeit,
da der von diesen abgegebene Gleichstrom ja noch eine Wechselstro nkomponente enthält.
die jedoch bei der erwähnten Anordnung der Drosselspule keine Spannung in dieser
zu indu7ieren vermag. Außerdem wird die Relaisanordnung durch diese Ausgestaltung
auch geeignet. den Strom auf der Wechselstromseite zu überwachen. Ähnliche Verhältnisse
wie bei Stromrichtern hinsichtlich der Überlastungsanforderungen an ein t'merwachungsrelais
können übrigens auch bei anderen Anlagen eintreten, für die die erfindungsgemäße
Einrichtung ebenfalls gut verwendbar ist. So kann man die erfindungsgemäße Einrichtung
dazu benutzen, um bei der Ladung von Batterien eine unerwünschte Rückentladung über
die speisende Stromquelle zu verhindern, wenn deren Spannungsquelle aus irgendeinem
(runde unter die Ladespannung der Batterie «bsinkt. Auch kann mittels der erfindungsgemäßen
Relaisanordnung die Abschaltung der Batterie nach beendeter Ladung vorgenommen werden.
Beim Parallelbetrieb mehrerer Spannungsquellen besteht ebenfalls häufig- dir. Forderung,
dall eine Spannungsquelle abgeschaltet werden muß, sobald die Leistung an ihr einen
bestimmten Wert unterschreitet oder im Begriff ist, sich umzukehren. Die sich so
ergebende Überwachungsaufgahe kann ebenfalls mit Hilfe der Erfindung auf sichere
Art gelöst werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. i zeigt den Schaltungsaufbau. Darin bedeutet i die Gleichstromsamrnelschiene
eines Hochstroinstromrichters. ,3 ist die Erregerwicklung des den Umschaltvorgang
steuernden Relais. die über den Isolierwandler 4 und den Hilfsgleichrichter ; aus
einem Wechselstromnetz gespeist wird. In dem Wechselstromkreis der Erregerwicklung
liegt die hrosselsptile ; . deren Kern eincn "feil des die Sammelschiene i umschließenden
\lagnetkreises bildet, der im übrigen durch (las Focli z geschlossen wird.
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Der Drosselkern wird nun so bemessen, dal er bereits bei geringer
l"berschreitung derjenigen Stromgrenze, bei der die Umschaltung erfolgen soll, voll
gesättigt ist, so daß eine weitere Zunahme des Laststromes in der Sammelschiene
i keine Induktivitätsänderunin der Drosselspule mehr hervorruft. Dic Empfindlichkeit
des Relais ,5 wird so gewählt, claß seine Haltestromgrenze bei geringem Unterschreiten
der Sättigungsgrenze infolge der Induktivitätszunahme der Drossel;irttile3 unterschritten
wird, so daß zwischen maximalem Erregerstrom und Ansprechttroingrenze keine allzu
große Differenz mehr !-jesteht. Der Laststrom kann nach Cberschreiten der Sättigungsgrenze
beliebig, stark zunehmen, ohne da.ß dadurch der Struni in der Relaiswicklung 3 noch
weiter anwächst. Beim Abfallen schließt das Relais über seinen Kontakt 6 den Primärstromkreis
des z-,v@-iten Isolierwandlers ä, dessen Sekundä rspannitng dann die weitere Umschalteinrichtun-
in Tätigkeit setzt.
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Die Ausgestaltung des Drosselkernes und des Joches z ist als Ausführungsbeispiel
in Fig. -2 wiedergegeben. Der Drosselkern 3 ist dabei als :Mantelkern mit dem die
Wicklung tragenden Mittelschenkel 9 und den Seitenschenkeln in sowie den Schlußjochen
ii ausgebildet. Dieser Kern liegt nun in einer Aussparung des die Sammelschiene
umschließenden Joches z so, daß der die Wicklung tragende Kern 9 einen Ouerpfad
zu dem von dem Laststrom vormagnetisierten Magnetpfad darstellt. Irgendwelche Schwankungen
des von dein Laststrom hervorgerufenen Flusses rufen daher auf dem Mittelschenkel
g des Drosselkernes 3 keine Floßänderungen hervor, so daß in der darauf angebrachten
Wickhing keine Spannung induziert werden kann.
Als Drosselkern 3
kann ein normaler Wa.ndlerkern Verwendung finden, wobei zweckmäßig legiertes Eisen
mit einer scharf geknickten Magnetisierungskennlinie verwendet wird.
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Um die Empfindlichkeit bzw. die Ansprechgrenze des Relais einzustellen,
kann man den Drosselkern 3 gegenübc-r dem Joch 2 in Pfeilrichtung verschiebbar anordnen.
Dadurch erzielt man eine Verschiebung der Sättigungsgrenze in bezug auf die Größe
des Last: Stromes, ohne daß dabei Unsymmetrien in dem Drosselfluß auftreten, die
etwa eine induzierte Spannung in der Drosselwicklung hervorrufen können. Die Einstellung
des Drosselkernes erfolgt dabei zweckmäßig mit Hilfe von Stellschrauben. Zur Unterdrückung
von Remanenzeinflüssen kann das Hilfsjoch noch von einigen wenigen Wechselstromamperewindungen
umgeben werden, die im unteren Magnetisierungsbereich (Ansprechbereich) ihre E.ntmagnetisierungswirkung
ausüben.