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Störschutzvorrichtung für mechanische Stromumformer Zusatz zum Patent
6'9$ 909 Im Patent 696 9o9 ist eine .Störschutzvorrichtung u. a. für mechanische
Stromumformer beschrieben, bei der eine von dem zu unterbrechenden Strom oder von
einer anderen elektrischen Größe der an den Stromumformer angeschlossenen Stromsysteme
beeinflußte Sperreinrichtung vorgesehen ist, welche im Störungsfalle die Öffnung
der in diesem Augenblick gerade geschlossenen Stromkreise verhindert. Zu diesem
Zweck kann z. B. parallel zu jeder Unterbrechungsstelle eine zweite Kontakteinrichtung
vorgesehen sein, die sich bei Eintritt der Störung vor der nächsten Schaltbewegung
der Hauptkontakte selbsttätig schließt.
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Erfindungsgemäß kann eine weitere Verbesserung dadurch erzielt werden,
daß der von der Gleichspannung des Umformers gelieferte Erregerstrom eines die Sperreinrichtung
in der Sperrstellung gegen eine Rückholkraft haltenden Elektromagneten bei Regelung
der Gleichspannung selbsttätig auf einen konstanten Wert geregelt wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. An die Gleichstromklemmen
1o eines in der Zeichnung
nicht dargestellten Umformers ist neben einem Belastungskreis, der der Übersichtlichkeit
wegen weggelassen ist, das Magnetsystem i i einer Sperreinrichtung, z. B. eines
sie Hauptkontakte des Umformers im Störungsfall überbrückenden Kurzschließers, mit
seiner als Haltespule ausgebildeten Erregerwicklung 13 über Sicherungen 12 angeschlossen.
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Diese Art der Beeinflussung der ,Sperreinrichtung ist deswegen besonders
vorteilhaft, weil sich Störungen elektrischer oder mechanischer Art am Umformer
meist besonders stark in Form eines plötzlichen Rückganges der Gleichspannung auszuwirken
pflegen. Außerdem ist diese Schaltung verhältnismäßig einfach. ,Soll der Umformer
bezüglich seiner Gleichspannung in weiten Grenzen geregelt werden, so würde sich
der Haltestrom der Sperreinrichtung in der Spule 13 mit der Gleichspannung ändern.
Der Ansprechwert des Magnetsystems i i muß in diesem Fall dicht unterhalb des Mindeststromwertes
in der Spule 13 liegen. Infolgedessen würde die Sperreinrichtung bei hochgeregelter
Gleichspannung nicht empfindlich genug sein. Dieser Nachteil kann mit Hilfe der
Erfindung vermieden werden, indem der Wert des in der Haltespule 13 fließenden Erregerstromes,
der sich beim niedrigsten Wert der regelbaren Gleichspannung ohne weiteres ergibt,
auch für höhere Spannungswerte konstant gehalten wird. Zu diesem Zweck kann im H.altestromkreiis
ein selbsttätig veränderlicher Widerstand 14 vorgesehen sein. Die Zeitkonstante
der hiermit erzielten selbsttätigen Erregerstromregelung soll vorzugsweise größer
sein als die Zeitkonstante des Haltestromkreises ,des Elektromagneten i i, damit
bei einem durch Störungen verursachten :Spannungsrückgang zuerst der Elektromagnet
i i anspricht, bevor die Regelwirkung des veränderlichen Widerstandes 14 vollends
zustande kommen kann. Andererseits soll die Konstantregelung der willkürlich vorzunehmenden
oder selbsttätig gesteuerten Spannungsregelung des Umformers, die insbesondere durch
Verstellung ,der Schaltzeitpunkte herbeigeführt werden kann, unmittelbar folgen
können. Die Zeitkonstante ,des Haltestromkreises des Elektromagneten i i soll infolgedessen
vorzugsweise höchstens so groß sein wie die Zeitkonstante der ,Spannungsregelung.
Für die letztere kann im voraus ein bestimmter Kleinstwert durch geeignete Bauart
und Bemessung der Regeleinrichtung festgelegt werden.
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Als selbsttätig veränderlicher Vorwiderstand im Haltestromkreis des
Elektromagneten '13 kann vorteilhaft ein Eisenwasserstoffwderstand verwendet werden,
der sich durch eine verhältnismäßig kleine Zeitkonstante auszeichnet; damit kann
der Haltestrom über einen Regelbereich von etwa i : 3 konstant gehalten werden.
Zur Beherrschung eines beliebig großen Regelbereiches der Gleichspannung kann der
veränderliche Widerstand 14 als mechanisch regelbarer Draht- oder Kohlewiderstand
ausgebildet sein, beispielsweise mit schleifendem Stromabnehmer, wie in der Zeichnung
dargestellt, oder auch als Kohledruckwiderstand. Der Widerstand kann z. B. durch
einen Hilfsmotor 15 angetrieben werden, mit dem er nach Art eines Eilreglers 16
vereinigt sein kann. Von besonderem Vorteil ist es, -daß die Zeitkonstante eines
Eilreglers je nach dessen Bauart, Antriebsweise, Steuerung und Bemessung wählbar
und gegebenenfalls einstellbar ist. Ferner hat ein mechanischer Regler eine längere
Lebensdauer. Der Hilfsmotor 15 kann aus -dem Gleichstromnetz des Umformers
oder aus einem Hilfsnetz 2o gespeist werden. Zur Steuerung des Eilreglers kann ein
Stromrelais 17 vorgesehen sein, dessen Erregerspule in dem zu regelnden Stromkreis
der Haltespule 13 angeordnet ist.
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Die Zeitkonstante des Elektromagneten i i könnte so klein wie nur
irgend ausführbar gehalten werden, wenn der Umformer mit vollständig geglätteter
Gleichspannung arbeiten würde. Praktisch enthält jedoch die Spannungskurve des iGleichstromnetzes
Oberwellen, die beispielsweise besonders groß sind, wenn der Umformer auf niedrige
Spannung ausgesteuert wind. Damit hierdurch nicht die ,Sperreinrichtung während
des Normalbetriebes mit herabgeregelter ,Spannung zu unerwünschtem Ansprechen gebracht
wird, empfiehlt es sich, im Stromkreis der Haltespule 13 eine Glättungsdrossel i8
anzuordnen, durch welche die Stromspitzen beseitigt werden, die wesentlich unter
dem Mittelwert des Haltestromes liegen, den der Eilregler 16 konstant hält. Auf
diese Weise wird erreicht, idaß die Zeitkonstante des Haltestromkreises des Elektromagneten
i i oberhalb !des mit Rücksicht auf die größte betriebsmäßige Welligkeit der Gleichspannung
zulässigen Wertes liegt.
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Da ,die Welligkeit bei Aussteuerung des Umformers auf höhere Spannung
ohnehin geringer ist, so kann für diese Fälle die Glättungsdrossel 18 unwirksam
gemacht und damit die an sich gewünschte Verkürzung der Zeitkonstante des Haltestromkreises
herbeigeführt werden. Die Glättungsdrossel 18 kann beispielsweise durch einen parallel
geschalteten Überbrückungskontakt kurzgeschlossen werden. Bei sehr hohem Induktionswert
.der Glättungsdrossel 18 kann :durch Aufhebung des Kurzschlusses mittels öffnung.des
Schalters ig der Haltestrom in ,der Spule 13 so stark geschwächt werden, saß die
Sperreinrichtung anspricht, obwohl es nicht notwendig wäre. Dies kann vermieden
werden, indem die Überbrückung durch -den Hilfsschalter i9 nicht unmittelbar, sondern
über einen induktionsarmen Widerstand 21 vorgenommen wird. Eine andere Möglichkeit,
die Glättungsdrossel 18 bei hoher Spannung -des Umformers unwirksam zu machen, besteht
darin, daß die ,Glättungsdrossel durch einen Hilfsgleichstrom bis über ihre Sättigungsgrenze
hinaus vormagnetisiert wird.
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Der Hilfsstromkreis, der die Glättungsdrossel z8 unwirksam macht,
kann in Abhängigkeit von dem ,Steuergetriebe, mit dem die Schaltzeitpunkte ;des
Umformers verstellt werden, oder unmittelbar in Abhängigkeit von der Welligkeit
des Haltestromes in .der Spule 13 beispielsweise mittels eines den
Hilfsschalter
i g öffnenden und schließenden Elektromagneten gesteuert werden.
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Der Elektromagnet 22 wird mit Gleich- oder Wechselstrom aus einem
Hilfsnetz 3o erregt. Sein Erregerstromkreis wird durch einen Hilfskontakt 23 geschlossen
und geöffnet, der am Steuergetriebe des Umformers angebracht oder durch ein auf
die Welligkeit des Haltestromes ansprechendes Relais gesteuert wird. Zur Steuerung
dieses in der Zeichnung nicht dargestellten Relais können Schwingungskreise verwendet
werden, die mit dem Haltestromkreis der Spule 13 gekoppelt und auf einen vorbestimmten
GrenzwertderWelligkeit abgestimmt sind.
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Zur weiteren Verkürzung der Zeitkonstanten des Elektromagneten i i
der Sperreinrichtung können bei Eintritt einer Störung Gegenamperewindungen wirksam
gemacht werden, die seine Haltekraft schwächen. Hierzu ist eine weitere Spule 24
vorgesehen, deren Erregung von einer zusätzlichen Schutzeinrichtung gesteuert wird,
die nicht vom Verlauf der Gleichspannung des Umformers abhängig ist. Die zusätzliche
Schutzeinrichtung, die in der Zeichnung nichtdargestellt ist, kann z. B. ein Überstromrelais
auf der Wechselstromseite des Umformers oder ein Rückstromrelais auf der Gleichstromseite
oder in den Anodenzuleitungen zu den Kontakten sein. Der Erregerstrom für die Spule
2q. wird einem Gleichstromnetz mit konstanter Spannung entnommen, beispielsweise
dem Hilfsnetz 2o. Eine besonders kleine Zeitkonstante wird erzielt, wenn von der
Spannung .des Hilfsnetzes 2o ein Kondensator 25 über einen Widerstand 26 aufgeladen
wird, dessen Entladestromstoß über einen von der zusätzlichen Schutzeinrichtung
(Überstromrelais, Rückstromrelais) gesteuerten ;Schalter 27 zur Erregung der Spule
24 zugeführt wird.
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Der Schalter 27 oder ein zweiter, parallel dazu liegender Kontakt
kann vorteilhaft als Notstromschalter verwendet werden. Durch seine Betätigung werden
die Umformerkontakte gesperrt bzw. kurzgeschlossen, und hierdurch werden Schnellschalter
ausgelöst, die den Umformer auf der Wechselstromleite und auf der Gleichstromseite
abtrennen und auf diese an sich übliche Weise außer Betrieb setzen.
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Es ist bekannt, auf der Gleichstromseite eines mechanischen Umformers
eine Grundlast vorzusehen, durch die die Kommutierungsbedingungen beim Absinken
oder Wegfallen der gleichstromseitigen Hauptlast oder bei der Inbetriebsetzung des
Umformers von der Wechselstromseite aus verbessert werden. An die Grundlast wird
vorzugsweise die Anforderung gestellt, daß sie beim Betrieb des Umformers mit verschieden
hohen Gleichspannungen konstanten Strom führt. Da der Haltestromkreis der Erregerspule
13 dieser Anforderung gerade entspricht, so kann er mit besonderem Vorteil als Grundlastkreis
verwendet werden. Er ist hierzu so bemessen, daß er den für die Kommutierung des
Umformers erforderlichen Grundlaststrom aufnimmt. Damit ist der weitere Vorteil
verbunden, daß wegen des verhältnismäßig hohen Wertes des Haltestromes die Windunguzahl
der Haltespule 13 und damit ihre Induktivität verhältnismäßig klein gehalten
werden kann. Hierdurch wird eine besonders kleine Zeitkonstante des Elektromagneten
i i erzielt.