DE761364C - Rueckstromschutz - Google Patents

Description

• Rückstromschutz Die Erfindung betrifft das; Problem, Gleichrichter oder andere an Gleichstromkreise angeschlossene Apparate vor unzulässig hohen. Rückströmen zu schützen, wie sie beispielsweise bei Gleichrichtern, welche mit anderen Stromquellen gleichstromseitig parallel arbeiten, infolge von Rückzündungen auftreten können. Es ist üblich, Gleichrichter, welche mit anderen Gleichstromquellen parallel geschaltet sind, mit Rückstromschnellschaltern auszurüsten. Diese Schnellschalter werden meist polarisiert ausgeführt, indem dar Schalter durch eine an einer praktisch konstanten Spannung liegende Magnetwicklung, die sog. Haltewicklung in der Einschaltstellung gehalten wird. Der Hauptstrom wirkt ebenfalls auf den Haltemagneten magnetisierend, und zwar bei normaler Stromrichtung i@m gleichen Sinne wie die Haltewicklung. Kehrt sich der Hauptstrom um, so wird bei Erreichung einer bestimmten Gegenerregung die magnetisierende Wirkung der Haltewicklung aufgehoben, und der Schalter löst aus. Die vom Ansprechen des Schalters bis zur vollzogenen Unterbrechung des Strom#krenses verfließende Zeit, die sog. Eigenzeit derartiger Schalter, ist zwar außerordentlich kurz. Trotzdem reicht sie in vielen Fällen aus, um den Rückstrom inzwischen auf Werte ansteigen zu lassen, bei welchen der zu schützende Apparat

  Schaden ürleidet. Man kann den Höchstwert,

  d:11 dir Rückstrom erreicht.. dadurch herab-

  setzen, daß man den Auslösestromwert noch

  in den Bereich normaler Stromrichtung legt,

  Indem beispielsweise lia@li dem -Schließen des

  Schalters, sobald der Hauptstrom fließt, der

  Haltestrom entsprechend geschwächt wird.

  Dann reicht der Haltestrom allein nicht mehr

  aus. um den Schalter -:schlossen zu halten,

  und dieser ottnet bereits dann. weI121 der

  Strom in der normaleil Richtung einen -e-

  wissen '-#Iindestwert tinterscllreit.t. Von die-

  ser Malinahme kann nian jedoch dann keinen

  Gebrauch Irrachen, wenn man damit rechnen

  muß, dali auch btriebsmäßig gelegentlich

  eine Entlastun13" (1,-s Gleichrichters auftritt.

  In diesem Fall würde dann nämlich eine

  unerwünschte Auslösung des Schalters erfol-

  ,°-gen. Zumindest ist Ulan initRttckslcht hierauf

  gc'"I_SVttit°:.£t, den 1)oSI@@t-'@Il :@tisl;istw#-rt ver-

  hä ltnismäßig klein zu nlach°ii. so dal.l ins-

  # c, saint nicht viel g -,ewoiiii#,-iii wird.

  Wenn im Gleicllstromlzreis nennensw#@rt@

  InduktivItaten vorhanden sind, so lassen diese

  die @TÖrhaltIIP33e IF1st@R-eit günstiger w erdeii,

  als sie die Stromänderung beim Auftreten

  einer Störung verlangsamen. Der Rückstrom

  nimmt dann wiIhrend der Eigenzeit des

  Schalters nicht mehr so stark zu. Solche

  Induktivitäten sind in Gleichrichteranlageil

  häufig in Form der Glätttingsdrosseln vor-

  gesehen. Diese Glättungsdrosseln arbeiten.

  damit ihre Indtthtivitä t voll ausgenutzt wird.

  durchweg In einem Kennlinieripunkt unter-

  halb der Sättigung, was durch einen Luftspalt

  erreicht wird. Damit ist zwar die IllduktivI-

  tä t vorn ersten Augenblick der Störung an

  praktisch in voller Größe vorhanden, sie reicht

  jedoch bei tragbaren Abmessungen der

  Drossel nicht entfernt aus. um ein un_ulässi-

  ges Anwachsen des Rückstromes während der

  Auslösezeft des Schalters, die ja erst bei

  kleinen positiven oder gar erst bei negativen

  Stromtverten beginnt, zu verhindern.

  Eine wesentliche Verbesserung dieser Ver-

  hältnisse wird gemäß der Erfindung auf

  folgende Weise erreicht. In dem Gleichstrom-

  kreis werden Induktivitäten vorgesehen, die

  1>;%i Normalstrom im Sättigungsgel)iet arbei-

  ten. Dadurch entstellt bei einer Stromumkehr

  nach einem zunächst einsetzenden Intervall

  rascher Stromänderung eine Stufe geringer

  Stroinänderungsgeschtv indigkeit. Der Schal-

  ter wird dabei so eingestellt. dar seine An-

  s prechstromgrenze etwa im Anfang dieser

  Stufe liegt.

  Der Verlauf des Stromes beim Eintritt

  einer Störung, beispielsweise einer Riick-

  zündtmg, ist in Fig. i der Zeichnung kurven-

  mäßig dargestellt. Inn ungestörten Betrieb

  fließt der normale Strom 1, Wenn iln Zeit-

  punkt T eine Rückzündung auftritt, so fällt

  der Strom, da die Induktivität zunächst noch

  gesättigt ist und daher einen kleinen Wert

  besitzt, zunächst längs der ausgezogenen

  Kurve rasch ab, bis die Sättigungsgrenze der

  Induktivität unterschritten wird. Deren Wert

  steigt sodann rasch bis auf einen verhältnis-

  mäßig hohen Wert, der nuninchr noch eine

  langsame Änderung des Strome: zuläßt. Der

  :ntsprechend flache Verlauf der Stromkurve

  -währt so lange, bis in der umgekehrten

  Stromrichtung wieder der Sättigungswert

  überschritten wird. Von da ab steigt infolge

  des stark verminderten Induktivitätswertes

  der Rückstrom wieder rasch an. Wird nun

  unter der Voraussetzung. daß ein positiver

  Auslösewert . des Stromes zulässig ist, der

  Schalter so eingestellt, daß seine Ansprech-

  e etwa dein Werte p entspricht, so steht

  für die Öffnung des Schnellschalters die <ne-

  sainte Stufe, d. 1i. ein verhältnismüßig langes

  Zeitintervall, zur Verfügung, ohne daß wäh-

  i-anddessen der Rückstrom auf nennenswerte

  Beträge ansteigen kann. Es tritt dabei gün-

  stig in Erscheinung, daß infolge der Hvsterese

  d"s Drosseleisens die Stufe ohnehin in Rich-

  tung auf negative Stromwerte lliii verschoben

  ist, so daß ihr Beginn liei eiiiein niedrigeren

  positiven Stromwert liegt als es der Fall

  wäre. wenn die Stufe svmilletriscli zur Zeit-

  achse läge. Will man. beispiels«eise in Ai1-

  lagen, in deileii mit stark wer iinderliclieni Be-

  triebsstrom gerechnet werdet, mnß, die Atis-

  hsung des Schalters erst bei iiegatit-eti Stroni-

  werten zulassen. so kann inan die Stufe durch

  Vortnagnetisicrung der .Indtiktivit:it ii<>cli

  weiter in der angegebenen Richtung verschie-

  i>eii. Ein Beispiel hierfür -zeigt die punktierte

  Kurve der Zeichnung. Der Auslö sewert des

  Schalters kann hier etwa auf den negativen

  Stromwert n eingestellt werden.

  Mit dein Eintritt der Stufe wird die Induk-

  tivität so groß, daß in diesem Augenblick

  nahezu die gesamte, den Riickstroin treibende

  Spannung als induktiver Spannungsabfall an

  der Induktiv ität in Erscheinung tritt. Diese

  plötzliche Spannungssteigerung an der Drossel

  kann man als Auslösekommando für den

  Schnellschalter verwenden, um so auf ein-

  fache Weise zu erreichen, daß die Auslösung

  unmittelbar mit dein Beginn der Stufe ein-

  setzt. Die Stufe, deren Lunge bei gegebener

  Spannung von der Bemessung der Induktivität

  abhängt, wird auf diese `'eise voll ausgenutzt.

  Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß die

  Eigenzeit des Schnellschalters kürzer ist als

  die Zeitdauer der Stufe. Auch wenn am Ende

  der Stufe die Schalteröffnung noch nicht

  vollzogen ist, so wird trotzdem der höchste

  erreichte Rückstromwert durch die Anwen-

  dung der Erfindung stark herabgesetzt. Zti

  der Ausbildung der Drossel ist nach zu sagen, daß man um so günstigere Verhältnisse erzielt, je höher die Anfangspermeabilität des für den Kern verwendeten Eisens ist.
• Werden vormagnetisierte Drosseln verwendet, so wird es meist notwendig sein, in den @o.rmagnetisierungsstromkre:is noch besondere Drosseln einzuschalten, um den Einfluß der in der Vormagnetisierungswicklun!g induzierten Spannung auf den Strom in. der Vormagnetisierungswicklung zu unterbinden. Diese Drosseln kann man bei Gleichrichtern, die aus mehreren Teilgleichrichtern von je nur einem Bruchteil der gesamten: Phasenzahl zusammengesetzt sind, ersparen, wenn man eine Schaltung verwendet, wie sie in. Fig.2 der Zeichnung für den Fall einer aus zwei sechsphasigen Teilgleichrichtern i und! 2 bestehenden Gleichrichteranlage dargestellt ist. Jede der Sekundärwicklungen der beiden Transformatoren 5 und 6 möge in bekannter Weise aus zwei um 6o° gegeneinander versetzten Sternschaltungen bestehen, deren Nullpunkte über Saugdrosseln 3 bzw. q. untereinander verbunden sind. Die Gleichrichter i und 2 sind über eine dritte Saugdmos:sel 7 zu einem zwölfphasigen System zusammengeschlossen. Dem Teilgleichrichter i ist nun die Drossel 8 und dem Teilgleichrichbe@r 2 die Drossel 9 zugeordnet, indem die Arbeitswicklungen io bzw. i r in den Stromkreis des betreffenden Gleichrichters geschaltet sind. Die Vormagnetisierungswicklung z2 der Drossel 8 liegt. nun im Stromkreis des Tei:lgleichrichte,rs 2, die Vormagnetisierungs:wicklu:ng 13 der Drossel 9 im, Gleichstromkreis des Teilgleichrichters i. Jeder Teilgleichrichter liefert also den Vormagnetisierungsstrom für die Drosselspule des anderen. Unter Umständen ist es sogar möglich, in diesem Fall die dritte Saugdrossel wegzulassen, wenn die Induktiivität der beiden Drosseln. 8 und 9 bei Normalstrom noch eine ausreichende-Größe besitzt. Dies kann entweder, durch, eine Ausbildung der Drosseln mit hoher Streuung oder dadurch erreicht werden, daß die Drosseln bei Normalstrom noch nicht voll gesättigt sind.
• Es sei noch darauf hingewiesen, daß es in manchen Fällen möglich: sein wird, die gesättigte Drossel mit dem Schnellschalter baulich zu vereinigen. Bei Beibehaltung des obenerwähnten, Schnellschalterprinzips- würde dies die Zusammenlegung von Haltemagnet und Drossel bedeuten. Man kann auf diese Weise einen Rückstromschnellschalter erreichen, der den Rückstrom nicht nur unterbricht, sondern ihn überhaupt nicht über einen Wert hinaus ansteigen läßt, der unter Umständen noch niedriger, liegt als der Nennstrom. Außer für Quecksilberdampfgleichrichter kommt die Erfindung vor allem auch noch zum Schutz von Kontaktumformern in Betracht, diel für Rückstrom wegen der dann nicht mneihr einwandfreien K ommutierunig besonders emplnldll!Ch sind'.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Rückstromschutz für in Gleichstromkreisen liegende Apparate, insbesondere Gleichrichter, mittels. eines bei Unterschreitung eines bestimmten Vorwärtsstromes oder bei Überschreitung eines bestimmten Rückstromes ansprechenden Schalters, dadurch gekennzeichnet, daß durch in dem Stromkreis liegende, bei NormaIsitrom im Sättigungsbereich arbeitende Induktivitäten bei einer Stromumkehr eine Stufe geringer Stromänderun@gsgeschwindigkeit erzeugt wird. und der Schnellschalter so eingestellt ist, daß seine: Ansprechstromgrenze etwa am Anfang dieser Stufe liegt.
2. 2. Rückstromschutz nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die: Stufe durch Vormagnetisierung der Indu.ktivitäten in Richtung auf negative Ströme verschoben ist, vorzugsweise soweit, daß auch ihr Anfang im Gebiet negativer Ströme; liegt.
3. 3. Rückstromschutz nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der bei Betriebsspannung durch die Induktivität erzeugten Stromstufe derart mit der Auslösezeit des Schalters abglestimmt ist, daß der Rückstrom bis zum Ende der Auslösezeit des Schalters nicht ülber den Betrag des Normalstromes ansteigt. d..
4. Rückstromschutz nach den An, sprüchen i und 2, für einen aus zwei Teilgleichrichtern halber Phasenzahl bestehenden Gleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichstromkreis jedes Teilgleichrichters je eine Drossel liegt, deren Vormagnetisierungswicklung von dein Gleichstrom des anderen Teilgleichrichters dwrchflossen wird.
5. 5. Rückstromschutz nach Ansprach i oder einem der folgendem, dadurch gekennzeichnet, daß die gesättigte Induktivität mit dem Schnellschalter baulich vereinigt isst.
6. 6. Rü ckstromschutz nach Anspruch z oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die während der Stufe- an der Induiktivität auftretende Spannung zur Auslösung des Schnellschalters dient.