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Störschutzvorrichtung für mechanische Stromumformer Zusatz zum Patent
696909 Im Patent 696 gog ist eine Vorrichtung zum Schutze periodisch betätigter
Kontakteinrichtungen, insbesondere an mechanischen Stromumformern, vor Beschädigungen
durch unzulässig hohe Abschaltströme, die im Falle einer Störung in den an die Kontakteinrichtung
angeschlossenen Stromsystemen durch Verlagerung des Stromverlaufs gegenüber dem
im Normalbetrieb synchron gesteuerten Schalttakt hervorgerufen werden können, in
der Weise beschrieben, daß sie aus einer Sperreinrichtung besteht, die von einer
elektrischen Größe der an die Kontakteinrichtung angeschlossenen Stromsysteme beeinflußt
wird und im Störungsfalle die öffnung der in diesem Augenblick gerade geschlossenen
Stromkreise verhindert.
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Die Schutzvorrichtung kann erfindungsgemäß für Umformer so ausgebildet
sein, daß bei Gleich-oder Wechselrichterbetrieb ein von der Spannung auf der Gleichstromseite
beeinflußter Spannungsrückgangsauslöser eine die Unterbrechungsstellen der Kontakteinrichtung
im Störungsfalle kurzschließende Überbrückungseinrichtung steuert. Hierdurch kann
in einfacher Weise praktisch jeder beliebige Störungsfall erfaßt werden, der eine
Gefährdung der Kontakte im Gefolge haben könnte; denn alle derartigen Gefahrenfälle
sind gewöhnlich
mit einem Zusammenbruch der Gleichspannung verknüpft.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung in Fig. i das Schaltschema
eines Umformers zur Umwandlung von Drehstrom in Gleichstrom oder umgekehrt dargestellt;
Fig.2 zeigt ein Spannungsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Spannungsrückgangsauslösers.
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Nach Fig. i ist die Primärseite i i eines Transformators über einen
Selbstschalter 21 an ein Drehstromnetz io angeschlossen. Von seiner Sekundärseite
12 führen Leitungen über Schaltdrosseln 13 zu den Kontakten 15, die beispielsweise
von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Synchronmotor wechselweise betätigt
werden, der ebenfalls an das Drehstromnetz io angeschlossen sein kann. Hinter den
Gegenkontakten 16 vereinigen sich die Leitungen zu einem Gleichstrompol. Der andere
Gleichstrompol wird vom Sternpunkt der Sekundärwicklung 12 gebildet. Die Zuleitung
zu ihm kann eine Glättungsdrossel i9 enthalten. Beide Gleichstrompole sind über
einen Selbstschalter 23 an ein Gleichstromnetz2o angeschlossen. DieSchaltdrosseln
13 haben einen bei Nennstrom hochgesättigten Magnetkern 14., der sich jedesmal in
der Nähe eines Stromnullwertes sprunghaft entsättigt und hierbei eine stromschwache
Pause hervorruft, während welcher der Strom durch die synchron arbeitende Kontakteinrichtung
ohne schädliches Schaltfeuer unterbrochen werden kann. Zu den Kontakten 15 und 16
kann jeweils ein vorzugsweise kapazitiver Nebenstrompfad parallel geschaltet sein,
der in der Zeichnung durch einen Kondensator 17 und einen Dämpfungswiderstand i8
verkörpert ist.
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Die Überbrückungseinrichtung 29 ist beispielsweise auf derWechselstromseite
der Unterbrechungskontakte angeordnet. Sie verbindet solche Kontakte 15 miteinander,
deren Gegenkontakte 16 an ein und denselben Gleichstrompol angeschlossen sind. Durch
eine weitere in der Zeichnung gestrichelt angedeutete Leitung 3o kann der betreffende
Gleichstrompol ebenfalls mit der Überbrückungseinrichtung 29 verbunden werden. Bei
Graetzschaltung, bei der jede Wechselstromleitung auf zwei im Gegentakt arbeitende
und über je eine Schaltdrossel an verschiedene Gleichstrompole angeschlossene Unterbrechungsstellen
verzweigt ist, können zur Vermeidung eines gleichstromseitigen Kurzschlusses mindestens
zwei Überbrückungselemente, nämlich für jeden Gleichstrompol eins, vorgesehen sein.
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Zur Steuerung der Überbrückungseinrichtung 29 dient ein Spannungsrückgangsauslöser
25, dessen Erregerspule an die beiden Gleichstrompole angeschlossen ist, und zwar
möglichst unmittelbar, d. h. ohne daß eine Glättungsdrossel od. dgl. da- i zwischengeschaltet
ist. Damit die Schutzvorrichtung im Störungsfalle rechtzeitig wirksam wird, empfiehlt
es sich, einen Spannungsrückgangsauslöser zu wählen, dessen Eigenzeit, das ist die
Zeit zwischen I dem Ansprechaugenblick und dem Augenblick, in welchem die Überbrückungskontakte
miteinander in Berührung kommen, möglichst kurz ist, also z. B. in der Größenordnung
von i Millisekunde liegt. , Damit auch die Zeit vom Eintritt der Störungsursache
bis zum Ansprechen des Spannungsrückgangsauslösers so kurz wie möglich wird, kann
in den Erregerstromkreis eine Gegenspannung, z. B. eine Akkumulatorenbatterie 27,
eingeschaltet sein. Die Haltespannung des Spannungsrückgangsauslösers wird dann
von der Differenz der steuernden Spannung U und der Batteriespannung L7
G gebildet. In Fig. 2 ist vergleichsweise der zeitliche, Spannungsverlauf
tc, t am Spannungsrückgangsauslöser für die beiden Fälle ohne und mit Gegenspannung
L7G dargestellt, wobei ein geradliniges Absinken der zusammenbrechenden Spannung
Z,1 angenommen wurde. Mit ioo°/a ist die im Normalbetrieb an der Erregerspule des
Auslösers liegende Spannung bezeichnet. Der Ansprechwert z40 des Auslösers betrage
8o0/9. Bei dem angenommenen Verlauf der zusammenbrechenden Gleichspannung U spricht
demnach der Auslöser im Zeitpunkt t1 an. Ist eine Gegenspannung UG vorhanden, deren
Wert beispielsweise -/s des Nennwertes der Gleichspannung betragen möge, so ist
die prozentuale Änderungsgeschwindigkeit der auf das Spannungsrückgangsrelais wirkenden
Spannungsdifferenz U- UG dreimal so groß wie die prozentualeÄnderungsgeschwindigkeit
der Gleichspannung U allein. Daher wird der Ansprechzeitpunkt t2 bereits in 1/s
derjenigen Zeit erreicht, die ohne fremde Gegenspannung erforderlich ist. Hierbei
ist zunächst nicht berücksichtigt, daß der Strom in der Erregerspule des Spannungsauslösers
nicht ohne weiteres den gleichen Verlauf aufweist wie die an ihr liegende Spannung.
Damit dies der Fall ist, muß der Erregerstromkreis überwiegend Ohmschen Charakter
aufweisen. Deshalb ist ein Ohmscher Widerstand 26 vorgesehen und die Spule 25 mit
wenig Windungen ausgeführt. Außerdem kann parallel zur Batterie 27 vorteilhaft ein
Kondensator 28 angeordnet sein.
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Bei dem in Fig. i dargestellten Schaltungsbeispiel wird der Dauerkurzschlußstrom
auf der Wechselstromseite durch die Schaltdrosseln 13 begrenzt. Die Schaltdrosseln
können so bemessen sein, daß der Dauerkurzschlußstrom vorübergehend tragbare Werte
nicht überschreitet, so daß bei verhältnismäßig kurzer Dauer der Störung unter Umständen
eine Weiterführung des Betriebes ohne vorherige Abschaltung möglich ist. Ist jedoch
eine Abschaltung auf der Wechselstromseite erwünscht, so kann diese gleichzeitig
mit der Überbrückungseinrichtung ausgelöst werden, und zwar durch einen Spannungsauslöser
22, der jedoch nicht eine so kurze Eigenzeit zu besitzen braucht wie der Auslöser
2,5. Da dieWiederinbetriebsetzung des Umformers gewöhnlich von der Wechselstromseite
her vorgenommen und die Gleichstromseite später zugeschaltet wird, so empfiehlt
es sich, auch für die Gleichstromseite eine gleichzeitige Auslösung des Selbstschalters
23 mittels eines Spannungsrückgangsauslösers 24 vorzusehen.
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Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung des Erfindungsgedankens
sind nicht auf die hier angegebenen Beispiele beschränkt. Die Vorschläge der Erfindung
können auch unabhängig von
diesen einzeln, gemeinsam oder in beliebigen
Kombinationen mit Vorteil verwendet werden.