DE967049C - Anordnung zur Pruefung mechanischer Stromrichter - Google Patents

Description

Es ist bekannt, die Strombelastbarkeit und die Spannungsfestigkeit mechanischer Stromrichter getrennt in zwei voneinander unabhängigen Schaltungsanordnungen zu prüfen. Diese Prüfung hat jedoch den Nachteil, daß die gegenseitige Beeinflussung der Belastungsgrößen, wie z. B. der Einfluß der Erwärmung durch den Belastungsstrom auf die Spannungsfestigkeit usw., nicht erfaßt wird. Außerdem müssen bei der getrennten Strom- und ίο Spannungsprüfung alle anderen zur Anlage gehörenden Teile wie Schaltdrosseln, Hilfseinrichtungen zur Übernahme des Trennstromes usw. gesondert geprüft werden. Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Anordnung zur Prüfung mechanischer Stromrichter mit in Reihe liegender, vormagnetisierter Schaltdrossel dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichter mit großer Zündverzögerung auf eine nahezu rein induktive Last arbeitet. Dabei werden der Stromrichter und nahezu alle zugehörigen Anlageteile bei voller Leistung geprüft. Die Strom- und Spannungsbeanspruchung kann in weiten Grenzen geregelt werden, so daß auch die Grenze der Überlastbarkeit ermittelt werden kann. Der Betrieb mit großer Zündverzögerung über längere Zeit erfordert bei mechanischen Stromrichtem besondere Maßnahmen, die den Einschaltvorgang (die Kontaktgabe) erleichtern und Materialwanderungen bei Kontaktbeginn verhindern sollen.

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Dieses geschieht bekanntlich entweder durch besondere Einschaltdrosseln oder durch eine geeignete Vormagnetisierung der Ausschaltdrossel, so daß zu Beginn der Kontaktberührung durch eine Einschaltstufe der Stromanstieg so lange verbindert wird, bis der Kontaktdruck seine volle Größe erreicht hat. Außerdem muß die Spannung an den sich nähernden Schaltkontakten bei jeder Stellung bis zur Berührung auf einen Wert unterhalb der

to Überschlagsspannung gebracht werden.

Man erreicht dies dadurch, daß die Ummagnetisierung der Schaltdrossel, die während des Einsahaltvorganges wirksam ist, vor der Kontaktgabe eingeleitet und die Ummagnetisierungsgeschwin-

digkeit so weit vergrößert wird, daß sie sich bei Kontaktberührung nicht wesentlich verändert. Zu diesem Zwecke kann erfindungsgemäß ein nicht mechanischer Stromrichter an der gleichen Schaltdrossel wie der zu prüfende mechanische Strom-

ao richter angeschlossen werden, der, insbesondere bei Verwendung nur einer Schaltdrossel, durch geeignete Abstimmung der Vormagnetisierung auf den Stromkreis des nicht mechanischen Stromrichters die Kontaktschließung und Kontakttrennung gün-

»5 stig beeinflußt.

An einem Ano-rdnungsbeispiel sei dies näher erläutert. Die Fig. 1 gibt die schematische Darstellung einer Prüfschaltung für einen dreiphasigen mechanischen Stromrichter ohne Einschaltdrossel wieder. Das Kontaktsystem 4 des Stromrichters ist über einen Anodenschalter 3 und die Hauptwicklung 2 der Schaltdrossel an den Sekundärwicklungen ι eines Stromrichtertransformators angeschlossen. Die Belastungsinduktivität 6 ist über den Lastschalter 5 zwischen den gemeinsamen Kathoden des Stromrichters und dem Sternpunkt des Transformators angeordnet. Ein nicht mechanischer Hilfsstromrichter 7 ist in Sternschaltung an den gleichen Hauptwicklungen 2 der Schaltdrosseln an-

geschlossen wie das Kontaktsystem 4 und arbeitet über eine Drosselspule 8 auf einen ohmschen Widerstand 9. Die Vormagnetisierung der Schaltdrosseln ist in ihrer Amplitude und Phasenlage regelbar. Die in der Sekundärwicklung 12 eines Regelumspanners induzierte Spannung treibt über den Gleichrichter 13, die Stabilisierungsdrossel 14 und die Vormagnetisierungswicklung 10 einen pulsierenden Gleichstrom.

Wird der Stromrichter mit großer Zündverzögerung betrieben, so ergibt sich theoretisch ein zeitlicher Verlauf der gezündeten Spannung nach Fig. 2. Dort sind die Spannungswerte U der drei Phasen R, S, T über der Zeitlinie t aufgetragen; die stark gezeichnete Linie stellt den zeitlichen Verlauf der gezündeten Gleichspannung dar. Unter der Zeitlinie ί sind parallel dazu Balken R, S, T gezeichnet; sie symbolisieren die Einschaltdauer der einzelnen Phasen. Der Mittelwert der gezündeten Spannung weicht nur wenig von Null ab und treibt bei genügend großer Glättung einen Gleichstrom, der bestimmt wird durch die geringen ohmschen Widerstände der Zuleitungen und der Belastungsinduktivität, durch den Belastungskreis. Die Be- lastungsioduktivität 6 wird so bernesseni, daß die an ihr abfallende Wechselspannung eine vorgegebene Stromänderung nicht überschreitet. Der Verlauf der Anodenströme bei idealer Glättung ist in Fig. 3 wiedergegeben. Die Kontektizeiten sind die gleichen, wie in Fig. 2 eingetragen. Wird der Vormagnetisierungskreis richtig auf den Hilfsstromrichterkreis abgestimmt, so ergibt sich für die Kontakte ein zeitlicher Verlauf der Sperrspannung, wie ihn Fig. 4 für die Phase R zeigt. Fig. 5 zeigt den Verlauf des Vormagnetisierungsstromes ivM der Phase R und die Überlagerung des zugehörigen Hilfskreisstromes i_H bei einem Übersetzungsverhältnis ü= i, der über die Hauptwicklung 2 der Schaltdrossel der Phase R fließt. _s Die zugehörige Schaltdrosselkennlinie zeigt die Fig. 6.

Zur Zeit t_t wird die Spannung der Phase R positiv gegen die stromführende Phase Γ (Fig. 2). Die Sperrspannung wird nach Fig. 4 positiv. Zu diesem Zeitpunkt kommutiert der Hilfsgleichrichter, und das Hilfsventil der Phase R übernimmt den durch die Drosselspule 8 (Fig. 1) geglätteten Hilfskreisstrom. In der Schaltdrossel der Phase R ist vom Zeitpunkt t_t bis zur Kontaktgabe t₃ die Durchflutung entsprechend den Momentanwerten des Vormagnetisierungsstromes in der Richtung entgegengesetzt der Durchflutung, welche vom Belastungsstrom herrührt und gleichzeitig die über Vs Periode konstante Durchflutung entsprechend dem Hilfskreisstrom in Richtung des Betriebsstromes wirksam. Die resultierende Durchflutung bestimmt den Zustand der Schaltdrossel entsprechend ihrer Kennlinie. Bis zum Zeitpunkt t₂ steigt entsprechend der Spannungsdifferenz zwischen den Phasen R und T die Sperrspannung (Fig. 4) ins Positive an. Zu diesem Zeitpunkt erreicht die resultierende Durchflutung bei dem vorgegebenen Vormagnetisierung-sstrom einen Wert (Fig. 5), bei dem die Schaltdrossel entsättigt wird. Während der Entsättigung liegt an der Vormagnetisierungswicklung 10 (Fig. 1) eine Spannung entsprechend den Augenblickswerten der Spannung im Vormagnetisierungskreis und ihrer Aufteilung auf die momentan wirksamen Induktivitäten. Die an der Vormagnetisierungswicklung 10 (Fig. 1) liegende Spannung induziert während der Entsättigung entsprechend dem Übersetzungsverhältnis eine Span- no nung auf die Hauptwicklung 2 (Fig. 1), die der Transformatorspannung entgegengerichtet ist. Die Sperrspannung wird entsprechend der an der Hauptwicklung 2 der Schaltdrossel liegenden Spannung kleiner. Gleichzeitig wird die für den Hilfskreis wirksame Spannung um den gleichen Betrag kleiner, und der Strom im Hilfskreis wird verringert. Diese Stromänderung bewirkt, daß an der Drosselspule 8 sofort eine Spannung wirksam wird, die versucht, den Gleichstrom im Hilfskreis iao aufrechtzuerhalten. Dadurch wird eine Stabilisierung des Kreises erreicht. Durch geeignete Dimensionierung der eingekoppelten Spannung an der Hauptwicklung 2 und der Stabilisierung durch die Drosselspule 8 kann man erreichen, daß die Spannung an der Hauptwicklung 2 gleich dem Momen-

tanwert der Sperrspannung zwischen Lösch- und Folgephase ist und daß die Kontakte nahezu spannungsfrei geschlossen werden können. Werden nun zur Zeit f₃ während der Entsättigung der Schaltdrossel die Kontakte der Phase R geschlossen, so kann der Strom erst nach der Sättigung der Schaltdrossel zur Zeit t_i ansteigen. Die Ummagnetisierung der Schaltdrossel wird durch die Kontaktgabe praktisch nicht beeinflußt. Während der Kontaktzeit bis zur Zeit J₇ bleibt die Sperrspannung Null. Zur Zeit t. (Fig. s) wird der Hilfskreisstrom vom Ventil der Folgephase kommutiert, der Strom des Hilfsgleichrichters der Phase R wird zu Null. Im Augenblick der Kontakttrennung der Phase R zur Zeit t₇ ist die Vormagnetisierungsdurchflutung wieder wirksam in der in Fig. 5 angegebenen Richtung. Während der Kontaktüberlappung teilt sich der Strom in auf die beiden zugehörigen Hilfsventile auf, so daß von dem Zeitpunkt J₆ ab das Hilfsventil der Phase R vorbelastet ist und den über die Trennkontakte fließenden Strom zur Zeit i₇ übernehmen kann, ohne daß die an den Trennkontakten auftretende Sperrspannung bis zum Ende der strom·, schwachen Pause unzulässige Werte annimmt. Nach Ablauf der Ausscbal'tstufe zur Zeit i₈ erfolgt dann der Sperrspannungssprung, der wenigstens ebenso groß ist wie derjenige bei normalen Betriebsbedingungen bei- gleicher Phasenspannung des Stromrichtertransformators.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen deutlich, daß die Beanspruchung des Stromrichters und der zugehörigen Anlegenteile strom- und spanmumgsmäßig dem normalen Betriebe entsprechen und daß in der erfindungsgemäßen Prüfschaltung durchaus die Möglichkeit gegeben ist, ohne nennenswerten Mehraufwand bis an die Grenzen der Beanspruchung zu gehen bei gleichzeitig nur geringem Wirkleistungsverbrauch.

Die in dem Ausführungsbeispiel angewandte Art der Vormagnetisierung ist keine zwingende Voraussetzung für die erfindüngsgemäße Prüfschaltung. Es ist ebenso möglich, durch Überlagerung einer Gleich- und Wechselstromvormagnetisierung ähnliche Betriebsbedingungen und weirere Regelmög-

4-5 Henkelten zu erwirken. Ebenso ist bei Verwendung von Einschaltdrosseln eine ähnliche Vormagnetisierung, eventuell mit einem steil ansteigenden Vormagnetisierungsstrom, möglich.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Prüfschaltung zeigt die Fig. 7. Sie gibt die prinzipielle Schaltung zur Prüfung einphasiger Stromrichter oder einzelner Phasen mehrphasiger Stromrichter wieder. Der Transformator speist von seiner Sekundärwicklung 1, über die Hauptwicklung 2 der Schaltdrossel, den Anodenechalter 3 und den Kontakt 4, die Belastungsinduktivität 51. Im Vormagnetisierungskreis treibt eine in Phase und Amplitude regelbare Wechselspannung einen Strom über die Sekundärwicklung des Drehreglers 117, den Gleichrichter 116, die Stabilisierungsdrossel 115, den regelbaren ohmschen Widerstand 114 und die Vormagnetisierungswicklung 113. Ein dem Kontakt 4 parallel geschalteter Nebenweg besteht aus den Gleichrichtern 61 und 71, einer Zusatzspannungsquelle 91 oder 110, einem ohmschen Widerstand 111 und einer Induktivität 112. Die Wirkungsweise der Schaltung ist mit geringen Abweichungen gleich der der Fig. 1. Der Stromrichter wird mit großer Zündverzögerung betrieben, und es fließt über die Belastungsinduktivität Tc 51 ein pulsierender Gleichstrom. Durch die Vormagnetisierung wird vor der Kontaktberührung die Ummagnetisierung der Schaltdrossel eingeleitet. Die während dieser Zeit an der Vormagnetisierungswicklung 113 auftretende Spannung wird auf die Hauptwicklung 2 transformiert und muß der Transformatorspannung entgegengerichtet und etwa gleich den Momentwerten der Transformatorspannung sein. Das bedeutet, daß der Kontakt 4 während dieser Zeit nahezu spannungsfrei ist und geschlossen werden kann, ohne daß unmittelbar nach der Kontaktberührung der Anstieg des Laststromes erfolgt. Es muB lediglich der im Nebenwegkreis durch die Zusatzspannungsquelle 91 oder 110 bewirkte Strom bei der Kontaktgabe über den 8; Kontakt 4 fließen. Die Größe dieses Stromes kann aber durch Bemessung des Kreises so klein gehalten werden, daß keine Materialwanderung an dem Kontakt 4 verursacht wird. Die Spannung der Zusatzspannungsquedle 91 oder 110 im Nebenweg hat die Aufgabe, die Ventile 61 und 71 so vorzubelasten, daß bei der Kontakttrennung der Schaltdrosselstrom von den Nebenwegventilen übernommen wird, ohne daß an dem Kontakt 4 bis zum Ende der Ausschaltstufe ein unzulässiger Sperr-Spannungsverlauf auftritt.

Die Schaltung nach Fig. 7 ermöglicht also die Prüfung einzelner Phasen oder eines Einphasenstromrichters mit voller Leistung. Sie hat außerdem den Vorteil, daß bei Rückzündungen immer nur der Betriebsstrom fließen kann, während bei dem dreiphasigen Betrieb bei einer Rückzündung der Stromrichtertransformator hinter den Schaltdrosseln zwei- oder dreiphasig kurzgeschlossen wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Prüfung mechanischer Stromrichter mit in Reihe liegender, vormagnetisierter Schaltdrossel, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichter mit großer Zündverzögerung auf eine naihezu rein induktive Last arbeitet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht mechanischer Hilfsstromrichter an der gleichen Schaltdrossel wie der zu prüfende mechanische Stromrichter angeschlossen ist, der die Kontakte des mechanischen Stromrichters nicht überbrückt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- lao kennzeichnet, daß im Hilfsstromrichterkreis eine Zusatzspannung wirksam ist.

4. Anordnung nach, einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Abstimmung des Vormagnetisierungskreises auf den Hilfsstromrichterkreis

die Kontakte des mechanischen Stromrichters nahezu spannungsfrei geschlossen werden können.

5. Anordnung nach, einem oder beiden der Ansprüche ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Einschaltdrossel die Kontaktgabe erleichtert wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummagnetisierung der Einschaltdrossel vor der Kontaktgabe beginnt und die Ummagnetisierungsgeschwindigkeit bei der Kontaktberührung nicht wesentlich vergrößert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 699 717;

schweizerische Patentschriften Nr. 237079, 297588;

Elektrotechnik und Maschinenbau, 60. Jahrg. (1942), S. 351;

L'Elettrotecnica, Vol. XXIII (1936), S. 626 bis 632.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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