DE903952C - Einrichtung zur fortlaufenden Bestimmung der zulaessigen Belastbarkeit von Stromrichtern - Google Patents

Description

Stromrichter, die mit einer begrenzten Kommutierungszeit arbeiten, weisen eine sogenannte Trittgrenze auf, d.h. eine Belastungsgrenze, bei deren Überschreitung eine einwandfreie Kommutierung nicht mehr möglich ist bzw. die ablösende Phase nicht mehr imstande ist, den Strom ordnungsgemäß zu übernehmen. So ist beispielsweise bei Wechselrichtern, gleichviel ob diese mit Entladungsstrecken oder mit Kontakten arbeiten, der spätestmögliche Endzeitpunkt des Kommutierungsvorganges durch den Zeitpunkt der Spannungsgleichheit zwischen den einander ablösenden Phasen gegeben. Bei Kontaktumformern jeder Art muß die Kommutierung beendet sein, bevor der Kontakt der abzulösenden Phase geöffnet wird. Für die Stromwendung, d. h. die Überführung des Stromes von der abzulösendem Phase auf die ablösende, steht bei diesen Stromrichterarten somit nur ein begrenztes Spannungszeitintegral als sogenannte! Wendespannungsfläche zur Verfügung, und daher muß bei gegebener Größe der im 'Kommutierungskreis liegenden Induktivitäten der Belastungsstrom unterhalb eines bestimmten Höchstbetrages bleiben, wenn der Kommutierungsvorgang innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit beendet sein soll. Ist dies nicht der Fall, so tritt bei Kontaktumformern Kontaktfeuer, bei Wechselrichtern mit Entladungsetrecken ein Durchzünden dfer abzulösenden Etntladüngsstrecke auf.

Nun liegen im allgemeinen die für den Zeitablauf des Kommutierungsivorganges maßgebenden Induktivitäten keineswegs fest, da außer der Induktivität des zugehörigen Stromrichtertraneformators auch die Induktivitäten des Wechselstromnetzes auf

die Kommutierung Einfluß haben. Es kann infolgedessen der Fall eintreten, daß, obwohl an dem Betriebszustand des Stromrichters, also auch an der Höhe des Belastungsstromes, nichts geändert wird, durch Änderung im Schaltzustand des Netzes, bei spiel si weise durch Abschalten von Maschinen, die Trittgrenze des Kontaktumformers bzw. des Wechselrichters überschritten wird. Angesichts dieser Verhältnisse ist es wünschenswert, to eine Meß- oder Überwachungseinrichtung zur Verfügung zu haben, die zumindest gestattet, jederzeit das für die Kommutierung zur Verfugung stehende Spannungszeitintegral bestimmen zu können. Mit dem Ergebnis dieser Messung kann dann gegebenenfalls die für den augenblicklichen Belastungsstrom und die vorhandene Induktivität tatsächlich zur Kommutierung benötigte Wendespannungsfläche verglichen- werde».

Um die für die Kommutierung zur Verfugung so stehende Wtendiespannungsfläche bestimmen zu können, wird gemäß der Erfindung eine Umschalteinrichtung vorgesehen, die einen Kondensator jeweils während des zur Kommutierung verfügbaren Zeitabschnittes über einen Widerstand! an die für die Kommutierung 'maßgebende Wechselspannung und in¹ den Zwischenzeiten an ein Meßgerät legt. Soll beispielsweise für einen Kontaktgleichrichter, bei dem sich, wie in Fig. 1 dargestellt, die Überlappung der Kontaktschließungszeiten von dem Zeitpunkt J₁ bis t₂ erstreckt, die zwischen diesen Zeitgrenzen liegende schraffierte Wendespannungsfläche bestimmt werden, so muß der Kondensator im Zeitpunkt J₁ an die verkettete Spannung zwischen den Phasen ν und u angelegt und im Zeitpunkt^ wieder von- ihr ab- und auf das Meßinstrument umgeschaltet werden. Der rechts zwischen den Zeitgrenzen i₃ und t_i angedeutete Kommutierungsabschnitt gilt für einen Wechselrichter, bei dem der Kondensator während des zwischen diesen Grenzen liegenden Zeitabschnittes an die verkettete Spannung zwischen den Phasen wund ν angeschlossen werden muß. Das Prinzipschaltbild für den ersten¹ Fall ist in Fig. 2 dargestellt. Der Kondensator C ist an den beweglichen Schaltarm eines Umschalters 6* angeschlossen, der ihn abwechselnd während des- zur Kommutierung verfügbaren Zeitraumes über den Widerstand R an die Klemmen der Phasen u und ν und in der Zwischenzeit an das" Meßgerät M legt. Sind die Verhältnisse so gewählt, daß der Kondensator im Augenblick der Anschaltung an die Spannung vollkommen entladen ist, und ist der Ladewiderstand R so groß, daß sich der Ladevorgang noch auf dem unteren praktisch geradlinigen Teil der die Abhängigkeit der Kondensatorspannung U_c von der Zeit J darstellenden Ladekennlinie abspielt (Fig. 3), so kann mit ziemlich großer Annäherung die Ladung des Kondensators, also seine Ehdspannung, als proportional der zur Verfügung stellenden Wendespan-nungsfläclhe angenommen werden. Die Anzeige des. Meßinstrumentes M ist dann ebenfalls proportional dieser Wendespannungsfiäche.

Als Umschalteinrichtung kann man mit Vorteil die für Meßzwecke bereits entwickelten Schwinggleichrichter verwenden. Hierfür zeigt Fig. 4 ein Au'sführungsbeispiel. Der Kondensator C wird hier über den Ladewiderstand R an die Spannung des Drehstromnetzes N nicht unmittelbar, sondern über den Hilfstransformator HT angelegt. Von den beiden Schwinggleichrichtern S₁ und S₂ dient JT₁ zur Festlegung desjenigen Zeitpunktes, in dem der Kondensator am die Spannung gelegt wird, während^ die Trennung des. Kondensators und seine Umschaltung auf d'asi Meßinstrument übernimmt. S₁ braucht also nur nach Maßgabe des K'ommutielungsbeginns und S₂ nach Maßgabe des spätestmöglichen Ehdzeitpunktes der Kommutierung gesteuert zu werden. Diese Aufteilung auf zwei Schwinggleichrichter hat den Vorteil, daß jeder Schwinggleichrichter vollkommen symmetrisch arbeiten und seine Erregerspulen somit mit einer gewöhnlichen. Wechselspannung gespeist werden können.

Das periodische Arbeiten der Schwinggleichrichter ist in Fig. 5 für den oben betrachteten Fall des Kontaktgleichrichters näher dargestellt. Dabei geben die beiden unteren Diagramme die jeweilige Stellung des zugehörigen Schwinggleichrichters an, und zwar bedeutet, ebenso wie iin Fig. 4 angegeben, α die linke und b die rechte Stellung des Schaltarmes.

Wenn es sich um einen Kontaktumformer handelt, kann man, anstatt besondere Scbwinggleichrichter vorzusehen, die entsprechenden Kontakte für die Umschaltung des Kondensators auch in den Kontaktapparat des Umformers selbst einbauen, wodurch ein Zwanglauf zwischen der Steuerung dieser Umstihaltkontakte und der Bewegung der Umformerkontakte geschaffen wird. Um die Schwinggleichrichter im richtigen Takt mit dem Beginn und dem spätestmöglichen Einde des. Kommutierungsvorganges zu steuern, kann man, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist,deaiErregerspulender Schwinggleichrichter .!T₁ und S₂ Drehtransformatoren DT₁ bzw. DT₂ vorschalten und diese sinngemäß mit der Steuerapparatur des Stromrichters, kuppeln. Bei einem Wechselrichter mit Entladungsstrecken kann der Drehtransformator DT₂ fest eingestellt bleiben, da das Ende des KommutierungsVorganges ja nur durch den Spannungsverlauf in dem Drehstromnetz bestimmt ist. An Stelle der Schwinggleichrichter können auch andersartige Einrichtungen, insbesondere auch steuerbare Entladungsstrecken, verwendet werden.

Als Meßinstrument dient in Fig. 4 ein Differentialmeßgerät DM, welches außer der von dem Kondensator C gespeisten Spule noch eine zweite Spule enthält, die von einem bestimmten 'Bruchteil des Belastungsstromes des Stromrichters Λ durchflossen wird. Wie in diesem Fall der Anschluß des Meßgerätes an das Drehstromnetz zu erfolgen hat, zeigt Fig. 6. Die für die Kommutierung tatsächlich be- iao nötigte Spannungsfläche kann an sich nicht ohne weiteres gemessen· werden. Schaltet man jedoch, wie in Fig·. 6 dargestellt, die Meßeinrichtung über inen Hilf stransformator HT unmittelbar an die Eingangsklemmen des Stromrichtertransformators T, das ist der Punkte, so erfaßt die Meßeinrichtung

die in dem Punkt A zur Verfugung stehendle Kommutierungsfläche, während die tatsächlich benötigte Kommutierungsfläche nur noch von dem Belastungsstrom dies Stromrichters St abhängig ist. Durch den Anschluß im Punkte ist nämlich bereits der Einfluß der davorllegenden Leitungsinduktivität L sowie der Induktivität des Generators bzw. der Generatoren G auf die Eingamgsspannung am Stromrichtertransformator T erfaßt, während die Induktivität des Stromrichtertransformators T ja konstant bleibt. Das Differentialmeßgerät DM zeigt dann also bei dem augenblicklichen Schalt- und Betriebszustand der ganzen Anordnung jeweils unmittelbar die Überlastbarkeit des Stromrichters, an. Da die Schaltleistung von Schwinggleichrichtern nur sehr klein ist, kanu es unter Umständen notwendig werden, dem Differentialmeßgerät DM einen Verstärker V vorzuschalten, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. An Stelle von Differentialmeßgeräten können natürlich auch Differentialrelais vorgesehen werden¹, die im Gefahrenfall eine Meldung oder irgendwelche Schalthandlungen auslösen. Man kann ein D'ifferentialrelaiS' an dieser Stelle auch dazu benutzen, um in den Steuervorgang des Stromrichters regelnd einzugreifen.

Claims (6)

1. Patentansprüche·.

   i. Einrichtung zur fortlaufenden Bestimmung der zulässigen Belastbarkeit von Stromrichtern, welche eine Trittgrenze aufweisen, gekennzeichnet durch eine Umschalteinrichtung, die einen Konidensator jeweils während des zur Kommutierung verfügbaren Zeitabschnittes über einen Widerstand an die für die Kommutierung maßgebende Wechselspannung und in den¹ Zwischenzeiten an ein Meßgerät legt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Umschalteinrichtung Schwinggleichrichter verwendet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schwinggleichrichter vorgesehen sind, von denen der eine den Zeitpunkt des Anlegens des Kondensators an Spannung, der andere den Zeitpunkt des Umschaltens auf das Meßinstrument bestimmt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspulen der Schwinggleichrichter aus dem Wechselstromnetz über Mittel zur Phaseneinstellung gespeist werden.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff der Wechselspannung auf der Primärseite des Stromrichtertransformators erfolgt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät die Differenz zwischen dem Entladestrom des Kondensators und einem dem Belastungsetrom

   ■ des Stromrichters proportionalen Strom anzeigt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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