DE972981C

DE972981C - Schutzeinrichtung fuer Kontaktumformer (mechanische Stromrichter)

Info

Publication number: DE972981C
Application number: DEL12581A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl-Ing Hoelters; Gottfried Dipl-Ing Krahl
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1952-06-14
Filing date: 1952-06-14
Publication date: 1959-11-12

Description

Schutzeinrichtung für Kontaktumformer (mechanische Stromrichter) Bei mechanischen Stromrichtern (Kontaktumformern), die mit besonderen Mitteln, beispielsweise Schaltdrosseln, zur Bildung einer Schaltstufe, d. h. eines zeitlich verlängerten Nulldurchganges des Stromes, arbeiten, ist das Haupterfordernis für die Betriebssicherheit, daß der Ausschaltzeitpunkt der Kontakte stets innerhalb der Stufen liegt.
Der Ausschaltzeitpunkt ist durch den Synchronantrieb festgelegt und kann wegen der mechanischen Trägheit nicht momentan verändert werden, weder durch einen willkürlichen Eingriff noch durch plötzliche Änderungen der treibenden. Spannung hinsichtlich Höhe und Phasenlage. Denn auch bei plötzlichen Änderungen der Spannung am Synchronmotor behält dieser wegen seiner Trägheit zunächst seine alte Winkellage bei.
Die Schaltstufe dagegen ist hinsichtlich ihres Beginns (und ihrer Länge) abhängig von einer Reihe von Betriebsgrößen, und sie folgt diesen momentan. Es sind diese: i. Die Gleichstrombelastung, a. die Betriebsspannung, und zwar hinsichtlich ihrer Höhe und hinsichtlich ihrer Phasenlage, 3. der Steuerwinkel.
Ändert sich nun eine von diesen Größen plötzlich, beispielsweise die Primärspannung durch Schaltvorgänge im Netz oder der Gleichstrom durch umkontrollierte Vorgänge beim Verbraucher, so verschiebt sich momentan die Schaltstufe gegenüber dem als festliegend zu, betrachtenden Ausschaltzeitpunkt. Je kürzer die Stufe ist, um so größer ist hierbei die Gefahr, daß das Ausschalten außerhalb der Stufe, entweder zu früh oder zu spät, erfolgt. Es sind Regeleinrichtungen zur Korrektur der rela-,s Ausschaltzeitpunktes zur Schalttiven Lage d e stufe bekannt, die den Abstand des Ausschaltpunktes vom Stufenbeginn, im folgenden »Auswinkel« genannt, kontrollieren und auf eine bestimmte Größe einregeln. Die Verstellung erfolgt dabei am .Synchronantrieb mechanisch oder elektrisch. Diese Einrichtungen erfüllen ihre Aufgabe solange die Änderungen verhältnismäßig langsam erfolgen. Sie vermögen aber wegen der stets zut überwindenden Massenkräfte des Antriebsmechanismus sehr schroffen Änderungen nicht rasch genug zu folgen.
Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, Mittel mit einer praktisch trägheitslosen Vorrichtung vorzusehen, um bei plötzlichen Änderungen der Betriebsbedingungen vorübergehend durch eine rein elektrische Beeinflussung des Steuerwinkels durch Vormagnetisierung der Schaltdrosseln den Winkel zwischen dem Beginn der Schaltstufe und dem Ausschaltzeitpunkt auf einem vorgeschriebenen Wert zu halten. Die Verwendung irgendwelcher mechanischer Zwischenglieder wird vermieden; insbesondere bleibt also auch der Synchronantrieb ohne Eingriff. Bekanntlich kann durch eine dem Ausschalten ähnliche Stufe beim Einschalten eine Spannungssteuerung bewirkt werden, und diese kann man durch Änderung der Vormagnetisierung beeinflussen. Tritt nun eine plötzliche Erhöhung des Belastungsstromes ein, so wird der Steuerwinkel verringert, damit trotz der Erhöhung die zeitliche Lage der Schaltstufe relativ zum Ausschaltzeitpunkt praktisch urigeändert bleibt. Entsprechend ergibt sich, daß bei plötzlicher Verringerung des Belastungsstromes der Steuerwinkel zu vergrößern ist. Zur Erreichung einer größeren Regelgenauigkeit ist es zweckmäßig, den Steuerwinkel bzw. die Vorerregung der Schaltdrossel für jede Phase getrennt zu beeinflussen, da Störungen durchaus nicht immer in allen drei Phasen gleichmäßig auftreten.
Der Eingriff kann zu Änderungen der wesentlichen eingestellten oder eingeregelten Betriebsgrößen, beispielsweise des Belastungsstromes, führen. Diese werden nach Abklingen der Störung sich von selbst wieder einstellen oder bei längerer Dauer unter Zuhilfenahme auch der Verstellung des Ausschaltzeitpunktes, wofür dann genügend Zeit vorhanden ist, neu eingestellt oder eingeregelt. Dann wird einmal der Eingriff selbst wieder rückgängig gemacht und zum anderen gleichen die eventuell noch vorhandenen Regeleinrichtungen, d. h. die obenerwähnten relativ trägen Stellglieder, nun sowohl die Störung als auch die durch den Eingriff eventuell hervorgebrachten Änderungen der Betriebsgrößen wieder, aus. Diese Regeleinrichtungen selbst sind aber nicht Gegenstand der Erfindung.
Als Anregegröße für diese momentane Beeinfluss,ung kann in an sich bekannter Weise der Aus-Winkel, gegeben beispielsweise durch das Zeitintegral der Schaltdrosselspannung bis zum Ausschaltpunkt, benutzt werden. Man erfaßt hiermit die Folge einer Störung. Zur Erzielung des momentanen Eingriffs wird daher vorgeschlagen, daß sich der Auswinkel über eine selbsttätige Regeleinrichtung durch Änderung des Steuerwinkels selbst beeinflußt.
Es ist aber auch möglich, die Störgröße selbst zu erfassen und zur momentanen Beeinflussung heranzuziehen oder gegebenenfalls beide Anregegrößen zu benutzen. Die Erfassung der Störgröße kann beispielsweise derart geschehen, daß die vom Netz herrührenden Störgrößen hinsichtlich Höhe und Phasenlage mit einem Söllspannungssystem verglichen werden, welches nur von dem mechanischen Antrieb des Kontaktgerätes abhängt.
Eine andere Art des Eingriffs kann beispielsweise derart vorgesehen sein, daß die primäre Spannung hinsichtlich Höhe und Phasenlage mit einer Sollspannung verglichen wird, die von einem'Hilfsgenerator auf der Welle des Synchronantriebes des Kontaktumformers erzeugt wird. Die hier auftretenden Differenzen bestimmen das Maß eines notwendigen Eingriffs. Werden hierbei die drei Phasen einzeln kontrolliert, so können auch die notwendigen Eingriffe entsprechend den einzelnen Abweichungen erfolgen; d. h., auch bei Unsymmetrie des Primärnetzes wird ein störungsfreier Betrieb ermöglicht.
Andererseits können in der Gleichstromseite plötzliche nicht willkürliche Abweichungen von einem eingestellten Stromwert erfaßt und zur Beeinflussung des Steuerwinkels herangezogen werden. Falls ein selbsttätiger Stromkonstantregler vorhanden ist, kann beispielsweise die momentane Regelabweichung zwischen Istwert und Sollwert hierzu benutzt werden. Sind außerdem noch Regeleinrichtungen, wie schon oben erwähnt, beispielsweise solche mechanischer Art, vorhanden, so soll der uriverzögerten Beeinflussung des Steuerwinkels .eine mechanische Beeinflussung des Ausschaltzeitpunktes nachfolgen, die den Steuerwinkel entsprechend zurückführt. Jedoch in der Zeit, während der die elektrische Beeinflussung des Steuerwinkels erfolgt, soll jede noch vorhandene selbsttätige Regelung von Betriebsgrößen vorübergehend unwirksam gemacht werden.
Die Erfindung ermöglicht eine Verbesserung der Betriebssicherheit des Kontaktstromrichters, insbesondere in dynamischer Beziehung. Während die Sicherheit ohne diese Einrichtung nur durch besonders lange Schaltstufen erreicht werden kann, ermöglicht der Erfindungsvorschlag, die Stufenlänge und damit dem apparativen Aufwand für die Schaltdrosseln zu vermindern.

Claims

PATENTANSPRUCH; z. Schutzeinrichtung für Kontaktumformer (mechanische Stromrichter) mit Schaltdrosseln, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel mit einer praktisch trägheitslosen Vorrichtung vorgesehen sind, um bei plötzlichen Änderungen der Betriebsbedingungen vorübergehend durch eine rein elektrische Beeinflussung des- Steuerwinkels durch Vormagneti.sierung der Schaltdrosseln den Winkel zwischen dem Beginn der Schaltstufe und dem Ausschaltzeitpunkt auf einem vorgeschriebenen Wert zu halten.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung des Steuerwinkels für die einzelnen Phasen getrennt erfolgt.
3. Schutzeinrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Winkel zwischen dem Ausschaltzeitpunkt und dem Beginn der Schaltstufe erfaßt und zur Beeinflussung der Vo.rmagnetisierung der Schaltdrossel benutzt wird.
4. Schutzeinrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einhaltung des Winkels zwischem dem Beginn der Schaltstufe und dem Ausschaltzeitpunkt mittels einer selbsttätigen Regelung erfolgt.
5. Schutzeinrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerwinkel unmittelbar durch die Störgröße beeinflußt wird.
6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der von dem Netz herrührenden Störgrößen hinsichtlich Höhe und Phasenlage durch Vergleich mit einem So@llspannungssystem erfolgt, das nur von dem mechanischen Antrieb des Kontaktgerätes abhängt.
7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sollspannungssystem durch einen Synchrongenerator gebildet wird, der auf der Welle des Kontaktapparates sitzt. . B. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nicht willkürliche Änderungen der Strombelastung zur Beeinflussung des Steuerwinkels benutzt werden. g. Schutzeinrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der unverzögerten Beeinflussung des Steuerwinkels eine mechanische Beeinflussung des Ausschaltzeitpunkfes nachfolgt, die den Steuerwinkel entsprechend zurückführt. io. Schutzeinrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß während der elektrischen Beeinflussung des Steuerwinkels eine gegebenenfalls vorhandene selbsttätige Regelung von Betriebsgrößen vorübergehend unwirksam gemacht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 227 02,1, 204 996, 213 496, 227 440, 235 378; deutsche Patentschriften Nr. 699 717, 749 322. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente 754647, 936 58i.