DE945999C - Device for avoiding the voltage rise in rectifiers - Google Patents

Description

Einrichtung zur Vermeidung des Spannungsanstiegs bei Gleichrichtern Es ist bekannt, daß bei Gleichrichtern, die mit Saugdrosselschaltung betrieben werden, unterhalb einer bestimmten Mindestbelastung ein Spannungsanstieg von etwa 15,9/o auftritt, da der Belastungsstrom unterhalb einer Grenze von etwa 21/@ des Normalstromes nicht in der Lage ist, den Magnetisierungsstrom der Saugdrosselspule zu liefern, und da aus diesem Grunde eine Brenndauer von r2o elektrischen Graden für die einzelnen Anoden nicht aufrechterhalten werden kann.Device to avoid the voltage increase in rectifiers It is known that in rectifiers that are operated with a suction throttle circuit, below a certain minimum load a voltage increase of about 15.9 / o occurs because the load current is below a limit of about 21 / @ of the normal current is not able to supply the magnetizing current of the suction choke coil, and there, for this reason, a burning time of r2o electrical degrees for the individual Anodes cannot be sustained.

Um den Spannungsanstieg unterhalb der vorstehend genannten Belastungsgrenze zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, entweder gesättigte Hilfsdrosselspulen zu verwenden, die den für die Erregung der Saugdrosselspule erforderlichen Strom dreifacher Frequenz liefern, oder einen Grundbelastungswiderstand unterhalb der genannten Mindestbelastungsgrenze einzuschalten. Die vielfach als »Spitzenbrecherdrosselspule« bezeichnete Drosselspule zur Lieferung eines Magnetisierungsstromes dreifacher Frequenz ist zwar eine technisch gute Lösung, der Kostenaufwand ist jedoch besonders dann erheblich, wenn die Spannungsspitze weitgehend herabgesetzt werden soll. Eine billigere und einfachere Lösung ist der zu-und abschaltbare Grundbelastungswiderstand. Bei den bisher bekanntgewordenen Schaltungen für die Zu- und Abschaltung dieses Grundbelastungwiderstandes wird ein Spannungsrelais verwendet, welches das den Widerstand einschaltende Schütz steuert. Dieses Relais ist so eingestellt, daß es beispielsweise anzieht und dadurch die Grundbelastung einschaltet, sobald die Spannung die normale Leerlaufspannung um etwa 511/o überschreitet. Wegen der dann erfolgenden Einschaltung des Grundbelastungswiderstandes geht die Spannung sofort wieder auf ihren normalen Wert zurück. Um zu verhindern, daß wegen dieses Rückganges der Spannung das Relais den Grundbelastungswiderstand wieder ausschaltet, wird ein Zeitrelais verwendet, welches den Erregerstromkreis des die Grundbelastung schaltenden Schützes für eine bestimmte Mindestzeit geschlossen hält. Ein Nachteil dieser Schaltanordnung liegt darin, daß die Grundbelastung durch das Zeitrelais auch noch in Zeiten größerer Belastung des Gleichrichters eingeschaltet gehalten wird, obwohl eine zusätzliche Belastung mit Rücksicht auf den Spannungsanstieg an sich nicht mehr erforderlich wäre. Je länger man die Laufzeit des Zeitrelais mit Rücksicht auf die Verhinderung des sogenannten »Pumpens« wählt, um so größer ist die Zeit, in der die Grundbelastung unnötigerweise eingeschaltet bleiben kann. Wollte man die Laufzeit des Zeitrelais sehr kurz einstellen, so müßte die Grundbelastung bei längerer Entlastung. des Gleichrichters im Takte dieser Zeiteinstellung immer wieder neu aus- und eingeschaltet werden. Bei jedem Schaltvorgang würde dabei eine Spannungserhöhung im Netz bis zu 15% eintreten.To the voltage rise below the above load limit To avoid it, it has been suggested to use either saturated auxiliary reactors use three times the current required to excite the suction inductor Frequency supply, or a base load resistance below the specified minimum load limit to turn on. The choke coil, often referred to as the "peak breaker choke coil" to deliver a magnetizing current of three times the frequency is a technical one good solution, but the cost is particularly significant when the voltage spike should be largely reduced. A cheaper and easier solution is that base load resistor can be switched on and off. With those that have become known so far Circuits for the connection and disconnection of this base load resistor is a Voltage relay is used, which controls the contactor that closes the resistor. This relay is set so that it attracts, for example, and thereby the Base load switches on as soon as the voltage changes to the normal no-load voltage exceeds about 511 / o. Because of the subsequent activation of the base load resistor the voltage immediately returns to its normal value. To prevent, that because of this drop in voltage the relay has the base load resistance switches off again, a time relay is used to control the excitation circuit of the contactor that switches the basic load is closed for a certain minimum time holds. A disadvantage of this switching arrangement is that the base load by the timing relay is also switched on during times of greater load on the rectifier is held, although an additional load with regard to the increase in voltage would no longer be necessary in itself. The longer you run the time relay with regard to the prevention of so-called "pumping" chooses, all the greater is the time when the base load can be left on unnecessarily. If you wanted to set the running time of the time relay very short, the basic load would have to be with prolonged relief. of the rectifier in the cycle of this time setting be switched off and on again. With each switching process, one would be Increase in voltage in the network by up to 15%.

Gegenstand der Erfindung ist -eine mit Grundbelastung arbeitende Schalteinrichtung, welche die vorstehend aufgeführten Nachteile vermeidet. Gemäß der Erfindung sind die zum Ein- und Ausschalten der Grundbelastung vorgesehenen Schaltmittel derart ausgebildet, daß die Grundbelastung in Abhängigkeit von der Spannung eingeschaltet, dageg en inAbhängigkeit vom Strom wieder ausgeschaltet wird. Im Gegensatz zu bekannten Schaltanordnungen wird also die Einschaltung undAusschaltung von- zwei -verschiedenen Bestimmungsgrößen des Gleichrichters abhängig gemacht. Den Einschaltzeitpunkt der Grundbelastung bestimmt die Spannung des Gleichrichters, die Wiederausschaltung dagegen bestimmt der Strom. Die Erfindung hat den Vofteil, daß cfie Grundbelastung stets nur dann eingeschaltet ist, wenn sie tatsächlich zur Vermeidung des Spannungsanstiegs notwendig ist. Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, daß beim Schalten der Grundbelastung jeweils diejenige Bestimmungsgröße des Gleichrichters den Schaltzeitpunkt festlegt, welche in dem betreffenden Bereich des Stromspannungs-Diagramms des Gleichrichters sich stark ändert. Es ist.dadurch eine verhältnismäßig große Genauigkeit für die Zu- und Abschaltung der Grundbelastung sichergestellt, ohne daß es notwendig ist, allzu hohe Anforderungen an das zum Schalten verwendete Relais ,zu stellen, d. h. es kann ein Relais verwendet werden, bei dem noch eine mit normalen Mitteln erreichbare Differenz zwischen dem Ansprechwert und dem Abfallwert vorhanden ist.The subject matter of the invention is a switching device operating with a base load, which avoids the disadvantages listed above. According to the invention are the switching means provided for switching the basic load on and off in this way designed so that the base load is switched on depending on the voltage, on the other hand, is switched off again depending on the current. In contrast to well-known Switching arrangements is the activation and deactivation of two -different ones Determined variables of the rectifier made dependent. The switch-on time of the The basic load determines the voltage of the rectifier, the switch-off on the other hand, the current determines. The invention has the advantage that cfie base load is only always switched on when it is actually used to avoid the voltage rise necessary is. Furthermore, the invention has the advantage that when switching the base load the respective determinant of the rectifier determines the switching time, which in the relevant area of the voltage diagram of the rectifier changes a lot. This makes it a relatively high level of accuracy for the Connection and disconnection of the basic load ensured without it being necessary to To place excessively high demands on the relay used for switching, d. H. a relay can be used with one that can still be reached by normal means Difference between the pickup value and the dropout value exists.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die Erfindung dargestellt. Fig. i zeigt die Schaltung eines Relais i und eines von diesem Relais gesteuerten elektromagnetischen Schalters (Schütz) 2, der einen Grundbelastungswiderstand 3 an das Gleichstromnetz q. eines nicht dargestellten Gleichrichters anschließt. 5 ist ein Hilfsnetz, welches beispielsweise eine Wechselspannung für die Erregung des Schützes 2 liefert. Das Relais i besitzt gemäß der Erfindung zwei Erregerspulen i i und 12. Die Spule i.i ist an die Spannung des Gleichstromnetzes q. angeschlossen, während der Strom für, die Erregerspule 12 einem Meßwiderstand 6 entnommen wird, der vom Belastungsstrom des Gleichrichters durchflossen ist.' Die Wicklungen i i und 12, sind gegeneinandergeschaltet, so daß jeweils die Differenz zwischen den vom Strom und der Spannung abhängigen Amperewindungen für die Erregung des Relais maßgebend ist.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Fig. I shows the circuit of a relay i and one controlled by this relay electromagnetic switch (contactor) 2, which has a base load resistor 3 to the direct current network q. a rectifier, not shown, connects. 5 is an auxiliary network, which, for example, an alternating voltage for excitation of contactor 2 supplies. According to the invention, the relay i has two excitation coils i i and 12. The coil i.i is connected to the voltage of the direct current network q. connected, while the current for the excitation coil 12 is taken from a measuring resistor 6, which is traversed by the load current of the rectifier. ' The windings i i and 12 are connected against each other, so that in each case the difference between the Ampere turns dependent on the current and the voltage for the excitation of the relay is decisive.

Die Wirkungsweise der Schaltung der Fig. i sei an Hand der Diagramme der Fig. 2 und 3 näher erläutert. In Fig. 2 ist die bekannte Kennlinie eines Gleichrichters, d. h. die Abhängigkeit zwischen der Spannung E und dem Strom J, dargestellt. In dem Belastungsbereich von ioo%; d. h. dem Normalstrom des Gleichrichters, bis etwa 2 0/a steigt die Spannung allmählich an. Unterhalb einer Belastung von 2% tritt dagegen ein Spannungsanstieg um etwa 15 0/a ein.The mode of operation of the circuit in FIG. 1 will be explained in more detail with reference to the diagrams in FIGS. 2 and 3. In Fig. 2, the known characteristic curve of a rectifier, ie the relationship between the voltage E and the current J, is shown. In the load area of 100%; ie the normal current of the rectifier, up to about 2 0 / a, the voltage rises gradually. Below a load of 2%, on the other hand, there is a voltage increase of around 15 0 / a.

In Fig.3 bedeuten die beiden horizontalen Linien a und b die Werte der resultierenden Amperewindungen des Relais r in Fig. i, bei denen das Relais anzieht (Linie a) und abfällt (Linie b). Das Relais kann beispielsweise bei ioo °/a Amperewindungen anziehen und bei 95 % abfallen. In dem Diagramm sind ferner in Form von Vektoren e und i die Amperewindungen des Relais z eingezeichnet, welche von der Spannung (Vektor e) und vom Strom (Vektor i) abhängig sind. Die beiden in dem Diagramm angegebenen Vektoren il und i2 gelten dabei für die Belastungsbereiche unterhalb und oberhalb der Belastungsgrenze, bei der der Spannungsanstieg des Gleichrichters einsetzt. Die Differenz zwischen e und il ergibt den Wert für die Anziehung des Relais i und damit die Einschaltung der Grundbelastung; die Differenz zwischen e und i2 ergibt den Wert für den Abfall des Relais i und damit 'die Ausschaltung der Grundbelastung.In FIG. 3, the two horizontal lines a and b denote the values of the resulting ampere-turns of the relay r in FIG. I, at which the relay picks up (line a) and drops (line b). For example, the relay can pick up at 100% ampere turns and drop at 95%. The diagram also shows the ampere turns of the relay z in the form of vectors e and i, which are dependent on the voltage (vector e) and the current (vector i). The two vectors i1 and i2 indicated in the diagram apply to the load areas below and above the load limit at which the voltage rise of the rectifier begins. The difference between e and il gives the value for the attraction of the relay i and thus the activation of the basic load; the difference between e and i2 gives the value for the drop in relay i and thus the switch-off of the basic load.

Aus der vorstehenden Erläuterung der Schaltung und Wirkungsweise des Relais i der Fig. i ergibt sich,- daß für die Einschaltung der Grundbelastung im wesentlichen die Spannung maßgebend ist, während die Ausschaltung der Grundbelastung von dem Strom abhängig ist.From the above explanation of the circuit and mode of operation of the Relay i of Fig. I shows that - that for the activation of the basic load in essentially the voltage is decisive, while the elimination of the basic load depends on the current.

In Fig. q. ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der an das Gleichrichter-Gleichstromnetz q. anzuschließende Grundbelastungswiderstand 3 wird durch ein Schütz 7 geschaltet, dessen Erregerkreis durch ein Relais 8 gesteuert wird. Das Relais 8 liegt an der Spannung des Netzes 4. Ein Haltekontakt 9 hält den Erregerkreis des Schützes 7 geschlossen, nachdem es durch das Relais 8 eingeschaltet ist, und zwar auch dann noch, wenn das Relais 8 seine Kontakte wieder öffnet. In dem Erregerkreis des Schützes 7 liegt noch der Kontakt il eines Stromrelais io, das an einen Meßwiderstand 12 im Stromkreis des Gleichrichters angeschlossen ist.In Fig. Q. a further embodiment of the invention is shown. The to the rectifier direct current network q. base load resistor to be connected 3 is switched by a contactor 7, its excitation circuit by a relay 8 controlled will. The relay 8 is connected to the voltage of the network 4. A holding contact 9 holds the The excitation circuit of the contactor 7 is closed after it has been switched on by the relay 8 is, even if the relay 8 opens its contacts again. In the excitation circuit of contactor 7 is still the contact il of a current relay io, which is connected to a measuring resistor 12 in the circuit of the rectifier.

Die Wirkungsweise der Schaltung der Fig. 4 ist folgende: Wenn bei abnehmender Gleichrichterbelastung die Spannung um ein bestimmtes Maß ansteigt, zieht das Relais 8 an und schaltet den Erregerkreis des Schützes 7 und damit die Grundbelastung ein. Wegen der Einschaltung der Grundbelastung sinkt die Gleichrichterspannung, das Schütz bleibt eingeschaltet, da sein Erregerkreis über den Haltekontakt 9 geschlossen bleibt. Erst wenn der Belastungsstrom des Gleichrichters ein bestimmtes Maß überschreitet, öffnet das Stromrelais io den Ruhekontakt ii im Erregerstromkreis des Schützes 7 und schaltet dadurch mit dem Schütz 7 die Grundbelastung wieder aus. Auch bei dieser Schaltung wird somit die Grundbelastung in Abhängigkeit von der Spannung eingeschaltet, während die in Abhängigkeit vom Strom wieder ausgeschaltet wird.The mode of operation of the circuit of FIG. 4 is as follows: If at decreasing rectifier load the voltage increases by a certain amount, pulls the relay 8 and switches the excitation circuit of the contactor 7 and thus the Base load a. Because the base load is switched on, the rectifier voltage drops, the contactor remains switched on because its excitation circuit is closed via the holding contact 9 remain. Only when the load current of the rectifier exceeds a certain level, the current relay io opens the normally closed contact ii in the excitation circuit of the contactor 7 and thereby switches off the basic load again with contactor 7. Even with this one Circuit, the basic load is switched on depending on the voltage, while the is switched off again depending on the current.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Vermeidung des Spannungsanstiegs bei Gleichrichtern unterhalb einer bestimmten Belastungsgrenze mit Hilfe einer im unteren Belastungsbereich zuzuschaltenden Grundbelastung, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ein- und Ausschalten der Grundbelastung vorgesehenen Schaltmittel derart ausgebildet sind, daß die Grundbelastung in Abhängigkeit von der Spannung eingeschaltet und in Abhängigkeit vom Strom ausgeschaltet wird. PATENT CLAIMS: i. Device to avoid the increase in voltage for rectifiers below a certain load limit with the help of an im base load to be added in the lower load range, characterized in that that the switching means provided for switching the basic load on and off in such a way are designed that the base load switched on depending on the voltage and is switched off depending on the current. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Grundbelastung schaltender elektromagnetischer Schalter (Schütz) bzw. ein dieses Schütz steuerndes Relais mit zwei gegeneinandergeschalteten Erregerwicklungen ausgerüstet ist, deren Erregerströme dem Strom bzw. der Spannung des Gleichrichters verhältnisgleich sind. 2. Device according to claim i, characterized in that a basic load switching electromagnetic Switch (contactor) or a relay controlling this contactor with two mutually connected Excitation windings is equipped, the excitation currents of which correspond to the current or voltage of the rectifier are proportional. 3. Einrichtung nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregerstromkreis eines die Grundbelastung schaltenden elektromagnetischen Schalters (Schütz) die Kontakte eines spannungsabhängigen Relais geschaltet sind, welches das Schütz bei steigender Spannung einschaltet, daß den Kontakten des Spannungsrelais Haltekontakte parallel geschaltet sind, die beim Einschalten des Schützes geschlossen werden, und daß ferner in den Erregerstromkreis des Schützes Ruhekontakte eines vom Gleichrichterstrom abhängigen Relais geschaltet sind, welche beim Anwachsen des Gleichrichterstromes über eine bestimmte Grenze geöffnet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift »AEG - Mitteilungen für Bahnbetriebe«, Heft 22, 1942, S. 35 bis 38.3. Device according to claim i; through this characterized that in the excitation circuit of a switching the base load electromagnetic switch (contactor) the contacts of a voltage-dependent relay are switched, which switches on the contactor when the voltage rises, that the Contacts of the voltage relay holding contacts are connected in parallel, which when switched on of the contactor are closed, and that also in the excitation circuit of the contactor Normally closed contacts of a relay dependent on the rectifier current are switched, which be opened when the rectifier current increases over a certain limit. Considered publications: magazine »AEG - Mitteilungen für Bahnbetriebe«, Issue 22, 1942, pp. 35 to 38.