DE4208541A1 - Spannungsueberwachungsschaltung fuer drehstrom-dreiphasennetze - Google Patents
Spannungsueberwachungsschaltung fuer drehstrom-dreiphasennetzeInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist eine Spannungsüberwachungsschaltung
für Drehstrom-Dreiphasennetze mit vorhandenem oder künstlich ge
schaffenem Mittelpunkt, mit Überwachung der an einer Gleichrich
terbrücke auftretenden Gleichspannung auf Unterschreitung eines
vorgebbaren Schwellwertes.
Einfachere Stromrichtergeräte zur Ankerspeisung geregelter
Gleichstrommotoren besitzen eine Unterspannungsüberwachung,
die bei absinkender Netzspannung unter Werte von etwa 70%
der Nennanschlußspannung anspricht und die Regler sperrt.
Geräte in vollgesteuerter Drehstrom-Brückenschaltung sind zu
sätzlich mit einer Phasenausfallüberwachung ausgerüstet, die
bei Ausfall einer Phase, z. B. bei Ansprechen einer vorgeschal
teten Sicherung Regler- und Steuerimpulse sperrt und den Fehler
über ein Relais meldet. Die Phasenausfallüberwachung dient so
mit bei Verwendung von Strangsicherungen gleichzeitig als Si
cherungsüberwachung. Im Vordergrund stehen dabei kurze Ansprech-
und Totzeiten, um zuverlässig die Fehlfunktionen von z. B. netz
geführten Stromrichtergeräten aufgrund eines Spannungseinbruches
verhindern zu können. Bei lückendem Strom im Stromrichter bietet
diese Überwachung einen wirkungsvollen Schutz gegen Fehlsynchro
nisierung bei Netzausfall im Gleichrichter- und Wechselrichter
betrieb, die kurzschlußähnliche Zustände hervorruft.
Bei den im Stand der Technik bekannten Schaltungen werden die
Außenleiterspannungen mittels einer 6-pulsigen Gleichrichter
brücke gleichgerichtet. Die dabei entstehende 6-pulsige Gleich
spannung wird entweder auf Masse bezogen oder bezugspotential
frei mittels eines Differenzverstärkers aufbereitet und von
einem Schwellwertschalter ausgewertet. Wegen der bei Vollweg
gleichrichtung entstehenden dichten Aufeinanderfolge der Span
nungshalbwellen, die in allen anderen Hinsichten vorteilhaft
ist und wegen der Tatsache, daß die verkettete Außenleiter
spannung bei Ausfall einer Phase nicht auf den Wert Null son
dern nur auf den Wert von ca. 58% einbricht, ist die Über
wachung problematisch. Es muß nämlich wegen der noch zu tole
rierenden Unterspanung von ca. 70% die Ansprechschwelle sehr
niedrig festgelegt werden. Sie kommt dabei in die Nähe der Pha
senspannungsgröße. Damit ist, wie später erläutert werden wird,
ein zeitlich enger Ansprechbereich und ein weiter Totbereich,
das ist der maximal mögliche zeitliche Abstand zwischen dem
Auftreten des Fehlers und dessen Registrierung, verbunden.
Eine Schaltung, die diese Nachteile nicht aufweist, ist er
findungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die am positiven
Gleichstromausgang der Gleichrichterbrücke gegen den sekundä
ren Sternpunkt auftretende 3-pulsige Gleichspannung einem
ersten Schwellwertschalter mit positivem Schwellwert zugeführt
ist und daß die am negativen Gleichstromausgang der Gleich
richterbrücke gegen den sekundären Sternpunkt auftretende
3-pulsige Gleichspannung einem zweiten Schwellwertschalter mit
negativem Schwellwert zugeführt ist und daß die Ausgänge der
beiden Schwellwertschalter zusammengeschaltet und mit einer
Impulssperrstufe verbunden sind.
Der Vorteil liegt darin, daß bei der von jeder Schwellwertstufe
überwachten 3-pulsigen Spannung der zu registrierende fehler
hafte Zustand wesentlich länger besteht als bei der herkömmli
cherweise überwachten 6-pulsigen Schaltung. Hier werden Phasen
spannungen überwacht, die im allgemeinen deutlicher, nämlich
bis zu einem theoretischen Wert Null einbrechen als die her
kömmlicherweise überwachten verketteten Außenleiterspannungen,
die sich vektoriell aus zwei Phasenspannungen zusammensetzen.
Der Totbereich, das ist der Zeitraum der maximal zwischen dem
Auftreten des Fehlers und seiner Registrierung vergehen kann,
ist demgemäß kürzer.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,
daß in die Anspeiseleitungen der Gleichrichterbrücke je ein
Widerstand geschaltet ist, wobei diese Widerstände zusammen
mit zwischen den beiden Gleichstromausgängen der Gleichrichter
brücke und dem sekundären Sternpunkt in herkömmlicher Weise
angeordneten Widerständen abwechselnd und zyklisch einen Span
nungsteiler bilden. Dabei ist vorteilhaft, daß jede der Dioden
der Gleichrichterbrücke nur mit einer Sperrspannung beansprucht
wird, die der im Teilungspunkt der Spannungsteiler auftretenden
Teilspannung entspricht.
Anhand von Zeichnungen soll nachfolgend die erfindungsgemäße
Schaltung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltungsschema zur erfindungsgemäßen Schaltung,
Fig. 2 und 3 Folgen von Spannungshalbwellen mit Spannungsein
brüchen.
Fig. 1: Zur Stromversorgung der hier nicht näher beschriebenen
Elektronikschaltung 1 dient beispielsweise ein Netztransforma
tor 2. Seine sekundären Wicklungen 3, 4, 5 sind im Stern geschal
tet, ein gemeinsamer Sternpunkt 6 ist herausgeführt. Von jeder
der drei Sekundärwicklungen 3, 4, 5 führt eine Leitung zu einem
der drei drehstromseitigen Anspeisepunkte 7, 8, 9 einer herkömm
lichen, aus ungesteuerten Ventilen 10-15 bestehenden Drehstrom
brückenschaltung 16. Jeder ihrer beiden Gleichspannungs-Ausgangs
punkte 17, 18 ist einerseits über einen Belastungswiderstand
19, 20 an den Transformatorsternpunkt geschaltet, andererseits
an den jeweils gleich bezeichneten Eingang eines Schwellwert
schalters. Es ist also der positive Gleichspannungs-Ausgangs
punkt 17 mit dem positiv bezeichneten nichtinvertierenden Ein
gang eines als positiver Schwellwertschalter 21 geschalteten
Operationsverstärkers und der negative Gleichspannungs-Ausgangs
punkt 18 mit dem negativ bezeichneten invertierenden Eingang
eines als negativer Schwellwertschalter 22 geschalteten Opera
tionsverstärkers leitend verbunden. Die Referenz- oder Schwell
enspannungen werden aus Spannungsteilern gewonnen und den je
weils anderen Eingängen zugeführt. So wird die Referenzspannung
für den Schwellwertschalter 21 mittels eines zwischen positive
Speiseleitung und Mittelpunkt M geschalteten, aus den Wider
ständen 23, 24 bestehenden Spannungsteilers gewonnen und dem
invertierenden Eingang dieses Schwellwertschalters 21 zuge
führt. In analoger Weise wird die Referenzspannung für den
Schwellwertschalter 22 mittels eines zwischen negative Spei
seleitung und Mittelpunkt M geschalteten, aus den Widerständen
25, 26 bestehenden Spannungsteilers gewonnen und dem nichtin
vertierenden Eingang dieses Schwellwertschalters 22 zugeführt.
Die Ausgänge der Schwellwertschalter 21, 22 sind zusammenge
schaltet und mit einer Einrichtung zur Auslösung einer Impuls
sperre etc., die hier nicht dargestellt ist, verbunden. In die
von den Transformatorwicklungen 3, 4, 5 zu den zugeordneten Dreh
strom-Anspeisepunkten 7, 8, 9 der Gleichrichterbrücke 16 führen
den Leitungen sind Widerstände 27, 28, 29 geschaltet. Diese Wider
stände bilden je nach Stromflußrichtung zyklisch Spannungstei
ler und zwar bei positivem Strom mit dem Belastungswiderstand
19 und bei negativem Strom mit dem Belastungswiderstand 20. Da
durch tritt an den Dioden 10-15 lediglich eine Sperrspannung
in der Größe der Teilerspannung auf.
In Fig. 2 ist die am Ausgang eines Drehstrombrückengleichrich
ters auftretende Reihe von Halbwellen der verketteten Spannun
gen oder Außenleiterspannungen gezeigt. Wenn eine Phasenspan
nung ausfällt, brechen alle mit ihr verketteten Spannungen auf
den Betrag einer Phasenspannung ein, der bekanntlich in der
Höhe von ca. 58% des Betrages der verketteten Spannungen liegt.
Hier ist z. B. der Ausfall der Phase S dargestellt, der ein zyk
lisches Einbrechen der Außenleiterspannungen RS und ST auf
theoretisch etwa 58% ihres Betrages verursacht. Schraffiert
ist das schmale Band für die Festlegung der Schwellenspannung
zu erkennen, das zwischen der Toleranzgrenze für die Unter
spannung und den Phasenspannungen, die beim hier angenommenen
Ausfall der Phase S auftreten, verbleibt. Daraus ist zu ersehen,
daß für diese Gegebenheiten der Ansprechbereich A sehr kurz und
der Totbereich T sehr lang ist.
In Fig. 3 sind demgegenüber die Spannungsverhältnisse darge
stellt, wie sie bei einer erfindungsgemäßen Schaltung gegeben
sind. Auch hier ist wieder der Ausfall der Phase S angenommen.
Es ist deutlich zu erkennen, daß hier in vorteilhafter Weise
ein wesentlich verlängerter Ansprechbereich A und ein wesent
lich verkürzter Totbereich T erzielt werden kann. Die zeitli
che Beziehung zwischen den beiden Folgen von Spannungshalb
wellen wird durch die Zusammenschaltung der Ausgänge der Schwell
wertschalter 21, 22 hergestellt.
Claims (2)
1. Spannungsüberwachungsschaltung für Drehstrom-Dreiphasennetze
mit vorhandenem oder künstlich geschaffenem Mittelpunkt, mit
Überwachung der an einer Gleichrichterbrücke auftretenden
Gleichspannung auf Unterschreitung eines vorgebbaren Schwell
wertes, dadurch gekennzeichnet, daß
die am positiven Gleichstromausgang (17) der Gleichrichter
brücke (16) gegen den sekundären Sternpunkt (6) auftretende
3-pulsige Gleichspannung einem ersten Schwellwertschalter (21)
mit positivem Schwellwert zugeführt ist und daß die am nega
tiven Gleichstromausgang (18) der Gleichrichterbrücke (16)
gegen den sekundären Sternpunkt (6) auftretende 3-pulsige
Gleichspannung einem zweiten Schwellwertschalter (22) mit
negativem Schwellwert zugeführt ist und daß die Ausgänge der
beiden Schwellwertschalter (21, 22) zusammengeschaltet und mit
einer Impulssperrstufe verbunden sind.
2. Spannungsüberwachungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß in die Anspeiseleitungen der
Gleichrichterbrücke (16) je ein Widerstand (27, 28, 29) geschal
tet ist, wobei diese Widerstände zusammen mit zwischen den bei
den Gleichstromausgängen (17, 18) der Gleichrichterbrücke (16)
und dem sekundären Sternpunkt (6) in herkömmlicher Weise ange
ordneten Widerständen (19, 20) abwechselnd und zyklisch einen
Spannungsteiler bilden.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT76091A AT399066B (de) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | Spannungsüberwachungsschaltung für drehstrom-dreiphasennetze |
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DE (1) | DE4208541A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19958369A1 (de) * | 1999-12-03 | 2001-06-13 | Siemens Metering Ag Zug | Phasenausfall-Überwachung |
DE102008005663A1 (de) * | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Einrichtung zur Messung einer elektrischen Wechselspannung, insbesondere einer Drehspannung |
DE112011105707B4 (de) | 2011-10-04 | 2022-03-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Aufzugsteuervorrichtung |
Families Citing this family (1)
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AT404414B (de) * | 1995-08-28 | 1998-11-25 | Siemens Ag Oesterreich | Thyristorschutz durch wechselrichterkipperkennung |
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- 1991-04-11 AT AT76091A patent/AT399066B/de not_active IP Right Cessation
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1992
- 1992-03-17 DE DE19924208541 patent/DE4208541A1/de not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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AT399066B (de) | 1995-03-27 |
ATA76091A (de) | 1994-07-15 |
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Legal Events
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Owner name: SIEMENS AG OESTERREICH, WIEN, AT |
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Representative=s name: BETTEN, J., DIPL.-ING. RESCH, M., DIPL.-PHYS., PAT |
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