DE1041140B - UEberstromschutz fuer Gleichstromkreise, die ueber Gleichrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist werden - Google Patents

Description

Es ist bekannt, in Wechselstromkreisen einer Schaltstelle Gleichrichter vorzuschalten, wobei für die beiden Stromrichtungen Parallelkreise mit Gleichrichtern verschiedener Sperrichtung vorgesehen sind. So ist bereits eine Kurzzeitschaltung beschrieben worden, bei der ein Wechselstrom über zwei parallele Teilkreise geführt ist, von denen jeder ein Schaltelement und mit diesem in Reihe einen Gleichrichter •—■ in jedem Teilkreis mit anderer Sperrichtung — aufweist, wodurch die Entionisierung an den Schaltstrecken erleichtert werden soll. In diesem Zusammenhang ist auch noch die Möglichkeit erwähnt, die Schalter eines Teilkreises mittels Relais durch den Strom im anderen Teilkreis zu betätigen, wodurch die Funkenbildung unterdrückt werden soll.

Es sind auch schon verschiedene Vorschläge bekanntgeworden, einen Wechselstrom bei dem Auftreten einer Überlastung in dem nächsten oder wenigstens einem rasch darauffolgenden Stromnulldurchgang nach dem Auftreten der Überlast abzuschalten, so daß sich in der folgenden Halbwelle kein Strom mehr ausbildet.

Nach der Erfindung kann auf dieser Grundlage eine sehr einfache Abschaltmöglichkeit für Gleichstromkreise gewonnen werden, die über Gleichrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist werden, indem bei Auftreten eines Überstromes zunächst in dem Gleichrichterzweig der gerade keinen Strom führt bzw. in den Gleichrichterzweigen, die gerade keinen Strom führen, eine Unterbrechung vorgenommen wird, so daß diese (r) Gleichrichterzweig(e) den Strom nicht mehr übernehmen kann (können). In dem stromdurchflossenen Zweig wird der Netzstrom mit Umkehr der Spannungsrichtung sehr schnell verschwinden, insbesondere dann, wenn ein Ausgleichkreis vorhanden ist, über den die gespeicherte magnetische Energie abgebaut werden kann.

Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich bei einer Brücken- oder Graetz-Schaltung, da hierbei die für die Unterbrechung bestimmten Trennschalter nur auf der einen Seite der Brücke vorgesehen werden müssen, während die zweite Brückenseite als Ausgleichskreis dienen kann. Bei einer Mittelpunktschaltung kann es dagegen vorteilhaft sein, einen besonderen Ausgleichkreis vorzusehen. In jedem Fall wird dadurch sichergestellt, daß der Netzstrom in kürzester Zeit auf Null abklingt, ohne dabei Reaktanzspannungen auszulösen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, wobei in

Fig. 1 hierbei z. B. eine einphasige Brückenschaltung, in

Fig. 2 das zugehörige Strom-Zeit-Diagramm wiedergegeben ist.

überstromschutz für Gleichstromkreise,

die über Gleichrichter aus einem
Wechselstromnetz gespeist werden

Anmelder:

Siemens -S chucker twerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

DipL-Ing. Werner Rambold, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

Mit 1 ist ein Transformator bezeichnet, über den die Anlage gespeist wird. Für die Speisung ist ein Gleichrichtersystem vorgesehen, das die vier Gleichrichterelemente 2, 3,4 und 5 in bekannter Brückenschaltung enthält, wobei in der Brückendiagonale der Verbraucher, beispielsweise in Form eines Motors 6, angeordnet ist. 7 bedeutet eine gleichfalls in der Brückendiagonale liegende Drossel, die zu einer Glättung des Verbraucherstromes dient. Mit 8 und 9 sind zwei Trennstellen bezeichnet, die in den Zweigen der Gleichrichter 2 und 3 angeordnet sind. Die Steuerung dieser Trennstellen erfolgt in Abhängigkeit von einem Überstrom im Gleichstromkreis mit Hilfe von nicht dargestellten, schnell ansprechenden Elementen wie z. B. durch eine Sättigungsdrossel.

Wenn in dem Verbraucher ein Kurzschluß eintritt, wird mit Hilfe dieser Schalteinrichtung die öffnung eines der Schalter 8 und 9 eingeleitet. Es sei hierbei angenommen, daß der Kurzschluß in dem Moment eintritt, in dem der Arbeitsstrom über die Gleichrichter 2 und 5, also den durch eine ausgezogene Linie angedeuteten Strompfad, fließen. Durch die Steuerung wird in einem solchen Fall die Trennstelle 9 geöffnet, was ohne Schwierigkeit erfolgen kann, da in dem Pfad des Gleichrichters 3 und der Trennstelle 9 in diesem Augenblick kein Strom fließt. Infolge der öffnung dieser Trennstelle kann nach dem nächsten Stromnulldurchgang ein Stromfluß in dem Pfad über die beiden Gleichrichter 3 und 4 nicht mehr einsetzen.

Da nach Richtungsumkehr der Spannung keine treibende Netzspannung mehr an der Anordnung liegt, wird der Stromfluß nur noch durch die in den

809 65S/32 J

Induktivitäten des Kreises gespeicherte magnetische Energie aufrechterhalten. Für das Abklingen des Netzstromes sind in diesem Falle einer Brückenschaltung dabei allein die im Wechselstromkreis liegenden Induktivitäten maßgebend. Die im Gleichstromkreis gespeicherte magnetische Energie kann sich unabhängig davon über die Gleichrichter 4 und 5 auswirken. Der Strom im Gleichrichterzweig 2 wird daher in sehr kurzer Zeit abklingen, so daß auch die Trennstelle 8 stromlos geöffnet werden kann. Es ergibt sich ein Netzstromverlauf, wie in Fig. 2 dargestellt. Dabei steigt der bei ausreichender Glättung als konstant anzusehende Strom /„ im Augenblick des Kurzschlusses auf einem hohen Wert an, erlischt jedoch in dem folgenden Stromnulldurchgang bzw. kurz danach. Im Ausgleichskreis bleibt der Stromfluß noch kurze Zeit bestehen, bis die gespeicherte magnetische Energie abgebaut ist.

Die Anwendung der Graetz-Schaltung, bei der die für die Unterbrechung bestimmten Schaltelemente nur in je einem Brückenzweig für jede Stromrichtung angeordnet sind, hat hierbei noch den besonderen Vorteil, daß bei geringstem Aufwand eine überspannungsfreie Unterbrechung des Kurzschlußstromes erreicht wird, ohne daß hierzu zusätzlich Hilfsmaßnahmen, wie beispielsweise eine besondere Nullanode, erforderlich wären. Der durch die hohen Induktivitäten im Stromkreis aufrechterhaltene Strom kann über die anderen Brückenzweige weiterfließen, während der Strom in dem abzuschaltenden Kreis überspannungsfrei auf den Nullwert gebracht wird, wodurch sicher erreicht wird, daß keinerlei Überspannungsstöße in das Netz gelangen.

Auf diese Weise wird auch die Gefahr beseitigt, daß der durch die Induktivität aufrechterhaltene Strom bis in die übernächste Halbperiode über einen Lichtbogen weiterbestehen und dadurch eine Kurzschlußlöschung überhaupt verhindern könnte.

Die Anwendung des Erfindungsgedankens — sowohl in einphasiger wie auch mehrphasiger Schaltung — ist von besonderem Vorteil für Trockengleichrichter, ausführungen unter Verwendung von Germanium und Silizium oder 'Halbleitern aus dem Gebiet A3B5 gegen Überlastung empfindlich sind.

Da bei der neuen Überstromabschaltung der erhöhte Strom nur während einer extrem kurzen Zeitspanne die Gleichrichter belastet, ist es möglich, mittels geeigneter Wärmeableitungs- und Kühlmittel die durch den kurzzeitigen Überstrom erzeugte Wärmemenge sehr rasch abzuführen, so daß die betriebsmäßige Belastung der Gleichrichter ohne Gefahr sehr hoch gewählt werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Überstromschutz für Gleichstromkreise, bei denen Verbraucher über Gleichrichter in ein- oder mehrphasiger Brückenselialtung aus einem Wechselstromnetz gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Auftreten eines Überstromes in einer Richtung in Abhängigkeit von dem Überstrom in dem Pfad anderer Stromrichtung liegende Schaltelemente geöffnet werden.

2. Überstromschutz nach Anspruch 1 für wenigstens teilweise induktive Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im Zeitpunkt der Unterbrechung des Pfades ein weiterer Strompfad für den Ausgleich vorgesehen wird.

3. Überstromschutz nach Anspruch 1 bzw. 2, bei dem die einzelnen Gleichrichter in Brückenschaltung angeordnet sind, wobei der Stromverbraucher in einer Brückendiagonale liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Unterbrechung bestimmten Schaltelemente nur in je einem Brückenzweig für jede Stromrichtung angeordnet sind.

4. Überstromschutz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Öffnen einer Trennstelle während der folgenden Halbwelle auch die Trennstelle für die andere Stromrichtung geöffnet wird.

da diese, und zwar insbesondere die Hochleistungs-In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung Z 1560 VIIIb/21c
(bekanntgemacht am 21. 5. 1953).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 658/323 10.58