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Einrichtung zum Umschalten von Stromrichtern bei einem Wechsel der
Energierichtung Bei Stromrichteranlagen für wechselnde Energierichtung in der sog.
Eingefäßscbaltung muß bekanntlich der Stromrichter beim Wechseln der Energierichtung
von Gleich- auf Wechselrichterbetrieb bzw. umgekehrt umgeschaltet werden. Die die
Umschaltung beherrschende Relaiseinrichtung muß in diesem Fall die Umschaltung vornehmen,
wenn der Strom des Stromrichters gerade im Begriff ist, seine Richtung umzukehren,
d. h. bei sehr kleinen Stromwerten. Andererseits bleibt aber die Relaisanordnung
auch dann noch an den Stromrichter angeschlossen, wenn dieser seinen vollen Belastungsstrom
führt. Die Relaisanordnung muß also hochüberlastbar sein.
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Es ist bereits bekannt, eine hochüberlastbare Relaisanordnung dadurch
zu schaffen, daß der Relaiswicklung, gegebenenfalls über Gleichrichter, eine Regeldrossel
vorgeschaltet wird, auf deren Gleichstromvorerregung der Steuerstrom einwirkt. Die
gemäß der Erfindung verwendete strom- bzw. spannungsrichtungsabhängige Relaisanordnung
benutzt ebenfalls Regeldrosseln in Reihe mit der Relaiswicklung. Dabei wird die
Anordnung so getroffen, daß ein mit dem Energierichtungswechsel seine Richtung umkehrender
Strom auf die Erregung von zwei bis etwa zum Knie ihrer Magnetisierungskennlinie
konstant vormagnetisierten, den Wicklungen des Umschaltrelais vorgeschalteten Regeldrosseln
derart einwirkt, daß er je nach seiner Richtung die Gesamterregung der einen Drossel
erhöht, die der anderen schwächt. Auch das Prinzip, mehrere Regeldrosseln so vorzuerregen,
daß ein und derselbe Gleichstrom die Gesamterregung einer Regeldrossel schwächt,
einer anderen dagegen verstärkt, ist als solches bereits bekannt. Es handelt sich
jedoch bei der bekannten Einrichtung nicht um die
Steuerung von
Umschaltrelais, sondern um eine Brückenschaltung aus vier Regeldrosseln, von denen
je zwei gegenüberliegende in gleichem Sinne von dem Steuerstrom beeinflußt werden,
zu dem Zweck, durch Phasenumkehr der zwischen den nichtgespeisten Brückeneckpunkten
auftretenden Wechselspannung die Drehrichtung eines von dieser Wechselspannung gespeisten
Motors umzukehren.
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In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Von den vier Drosselkernen 1a, 1v, Il, und Iiv bilden je zwei eine
Drosselgruppe i bzw. v i. Die Zusammensetzung jeder Drosselgruppe aus zwei Kernen
geschieht dabei in bekannter Weise zu dem Zweck, das Auftreten von unausgeglichenen
Wechselspannungen wenigstens der Grundwelle in den Vormagnetisierungskreisen zu
unterbinden. Die Arbeitswicklungen der Gruppe i sind mit 2a und 21" die der Gruppe
i i mit 1-2a und 12j, bezeichnet. Diese Wicklungen, die aus Sekundärwicklungen des
Transformators 5 gespeist werden, sind über Hilfsgleichrichter 6 bzw. 16 an je eine
Wicklung des Umschaltrelais 7 angeschlossen.
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Die konstante Grunderregung der Drosselkerne wird von den Wicklungen
3a, 3v für die eine Gruppe, und von den Wicklungen 13a bzw. 131, für die
andere Gruppe geliefert. Diese Wicklungen sind sämtlich hintereinandergeschaltet
und werden über einen Hilfsgleichrichter 8 ebenfalls aus einer besonderen Sekundärwicklung
des Transformators 5 mit Strom versorgt. Außer diesen Vormagnetisierüngswicklungen
tragen die Drosselkerne noch die eigentlichen Steuerwicklungen 4" und 4v bzw. 1,4"
und 14v, die von dem richtungveränderlichen Strom durchflossen werden bzw. an einer
richtungveränderlichen Spannung liegen. Der Anschluß dieser Spannung ist mit 1o
bezeichnet.
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Die beiden zu verschiedenen Stromkreisen gehörigen Vormagnetisierungswicklungen
auf jedem Drosselkern sind nun in ganz bestimmter Weise zueinander angeordnet. Wenn
nämlich bei einer bestimmten Richtung der Spannung 1o die beiden Vormagnetisierungen
auf den Drosselkernen der Gruppe i einander unterstützen, so wirken sie sich in
den Kernen der Gruppe i i bei derselben Richtung der Steuerspannung entgegen. -Das
Umgekehrte gilt für den Fall, daß die Spannung 1o ihre Richtung ändert. Ist die
Spannung 1o gleich ,Null, so stehen die Drosselkerne nur unter dem Einfluß der konstanten
Vormagnetisierung, herrührend von den Wicklungen 3a, 31,
bzw. 13"
13v. Wenn jetzt entsprechend den vorher gemachten Voraussetzungen an den Klemmen
1o eine Spannung auftritt, so wird durch den dann in den Wicklungen 4a,
4v, 14" und 14j, fließenden Erregerstrom die Induktivität der Drosselgruppe
i geschwächt, während die Induktivität der Drosselgruppe i i -wegen der absinkenden
Gleichstromerregung erhöht wird. Der über die Wicklungen 2a, 2v der Drosselgruppe
z der einen Wicklung des Relais 7 zufließende Strom steigt also, während der Strom
in der anderen Relaiswicklung sinkt. Waren beide Kontaktzungen des Relais vorher
abgefallen, so wird jetzt nur die eine Zunge betätigt. Tritt dagegen eine Steuerspannung
an den Klemmen 1o in umgekehrter Richtung aus, so kehren sich die Verhältnisse um,
und es -wird nunmehr die andere Kontaktzunge des Relais zum Ansprechen .gebracht.
Zweckmäßig wird das Relais 7 als polarisiertes Relais ausgebildet und werden seine
Wicklungen so angeordnet, daß sie, wenn sie gleichzeitig von Strom durchflossen
werden, sich in ihrer Wirkung aufheben. Auf diese `'eise werden mit Sicherheit Fehlschaltungen
vermieden. Es können beide Wicklungen stromführend sein, ohne daß eine Kontaktzunge
zum Ansprechen gebracht wird.
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In den Fig. 2 und 2a ist die Wirkung der gesamten Drosselanordnung
noch einmal kurvenmäßig dargestellt, und zwar bedeutet die Kurve nach Fig. 2a die
Magnetisierungs-'kennlinie der Drosselgruppe i und die Kurve der Fig. 2b die entsprechende
Kennlinie der Drosselgruppe i i. Für beide Drosselgruppen ist der Arbeitspunkt A1
bzw. A11, der der Steuererregung UGl = o entspricht, durch Vormagnetisierung bis
etwa in das Knie der Kennlinie verschoben. Die Steuererregung möge dabei in beiden
Fällen den Wert @TGt---i besitzen. Tritt jetzt in dem Stromkreis der Wicklungen
4" 4v, 14a, 14v ein Steuerstrom auf, der einer Änderung der Erregung um UGt ---
i entspricht, so wandert der Arbeitspunkt der Drosselgruppe i (Fig. 2a) nach
Al', während der Arbeitspunkt der Drosselgruppe i i (Fig. 2b) wegen der dort gegeneinanderwirkenden
Erregungen der Vormagnetisierung und der Magnetisierung durch den Steuerstrom nach
A,' ', d. h. bis herab auf die Nullinie geht. Tritt die steuernde Magnetisierung
in gleicher Größe, aber mit umgekehrtem Vorzeichen auf, so. entsprechen dem die
Arbeitspunkte Al" bzw. A11".
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i ist parallel zu dem Gleichrichter
8, der die Wicklungen 3a, 3v, 13a, 13v mit konstantem Gleichstrom versorgt, noch
ein Stromkreis 9 geschaltet. Mit Hilfe dieses Stromkreises 9 läßt sich die Tätigkeit
des Relais 7 sperren, indem der Gleichrichter 8 wechselstromseitig einfach kurzgeschlossen
wird. Dann fällt in beiden Drosselgruppen die konstante Grunderregung weg, und eine
etwa auftretende Steuererregung in den Wicklungen 4a, 4v, 1-1«,
r4b
kann keine Verschiedenheit in der Induktivität der beiden Drosselgruppen hervorrufen.
Nach dem oben Gesagten kann infolgedessen das Relais 7 nicht ansprechen. Man kann
von dieser Maßnahme bei der energierichtungsabhängigen Umschaltung von Stromrichtergefäßen
mit Vorteil Gebrauch machen, um eine Umschaltung unmöglich zu machen, wenn das Stromrichtergefäß
noch eine nennenswerte Belastung besitzt. Man braucht dann beispielsweise nur an
.den Stromkreis 9 die Arbeitswicklung einer weiteren Regeldrossel anzuschließen,
die von dem Stromrichterstrom vormagnetisiert wird. Falsche Kommandos, die der Anordnung
zugeführt werden, können auf diese Weise unwirksam gemacht werden.