DE1101578B

DE1101578B - Arrangement for the power supply of AC consumers

Info

Publication number: DE1101578B
Application number: DEL25269A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Brehm
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1956-07-09
Filing date: 1956-07-09
Publication date: 1961-03-09

Description

.Anordnung zur Stromversorgung von Wechselstromverbrauchern Zur Notstromversorgung bzw. bei Anlagen für die pausenlose Stromversorgung von Wechselstromverbrauchern ist es bekannt, nach Netzausfall einen Umformer anzulassen, um aus einer Batterie die Energieversorgung decken zu können. Es ist weiterhin bekannt, die Umschaltpause durch Kondensatoren oder Sghwungmassenumformer zu überbrücken. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß ein zusätzlicher Zwischenumformer benötigt wird, der beim Netzbetrieb ständig mitläuft und zwangläufig zusätzlich Energie verbraucht.. Arrangement for the power supply of AC consumers For emergency power supply or in systems for the uninterrupted power supply of AC consumers it is known to start a converter after a power failure in order to get from a battery to be able to cover the energy supply. It is also known that the pause for switching to be bridged by capacitors or centrifugal mass converters. This arrangement has however, the disadvantage that an additional intermediate converter is required, which when Network operation is constantly running and inevitably consumes additional energy.

Ferner ist bekannt, Maschinenumformer, und zwar Gleichstrom-Wechselstromumformer, als Puffermaschinensatz ständig synchron mit dem Netz mitlaufen zu lassen. Hier braucht man zwar kein Gerät, um den Übergang von Netz- auf Notbetrieb zu überbrücken. Der Nachteil liegt jedoch hier in dem Energieverbrauch des ganzen ständig mitlaufenden großen Maschinensatzes.It is also known to machine converters, namely direct current-alternating current converters, as a buffer machine set to run continuously in sync with the network. here You don't need a device to bridge the transition from mains to emergency operation. The disadvantage here, however, is the energy consumption of the whole, which is constantly running large machine set.

Zur pausenlosen Versorgung vonVerbrauchern, insbesondere von Nachrichtengeräten, wurden auch vielfach Wechselrichter mit rotierendem0iuecksilberstrahl verwendet. Es entsprach dem bisherigen Stand der Technik, die zugehörige Quecksilberstrahlturbine durch einen Gleichstrommotor anzutreiben. Dadurch ist allerdings nur ein asynchroner Betrieb mehrerer Geräte möglich, und es besteht keine Parallelschaltbarkeit. Bei Verbrauchern, die bei Netzausfall keine Stromlücke vertragen, ist es trotz der sehr kurzen Anlaufzeit der Turbine nicht zulässig, diese bei Netzausfall erst anlaufen zu lassen. Vielmehr mußte die Verbraucherspeisung dauernd über den Wechselrichter erfolgen. Zu diesem Zweck wurde der Wechselrichter, der den Verbraucher speist, über einen Gleichrichter an das Speisenetz angeschlossen. Parallel zum Gleichrichter lag die Pufferbatterie, die bei Ausfall des Speisenetzes die Energielieferung übernahm. Über den Gleichrichter floß die volle Leistung zuzüglich der Verluste des Wechselrichters. Es war ein Nachteil dieser Technik, daß eine doppelte Energieumformung (Wechselstrom in Gleichstrom und Gleichstrom in Wechselstrom) stattfand.For the non-stop supply of consumers, in particular of communication devices, Inverters with a rotating mercury beam were also often used. It corresponded to the previous state of the art, the associated mercury jet turbine driven by a DC motor. However, this is only an asynchronous Several devices can be operated and cannot be connected in parallel. at Consumers who cannot tolerate a power gap in the event of a power failure, are in spite of the very A short start-up time of the turbine is not permitted; it only starts up in the event of a power failure allow. Rather, the consumer had to be continuously fed via the inverter take place. For this purpose, the inverter that feeds the consumer was connected to the supply network via a rectifier. In parallel with the rectifier was the backup battery that took over the energy supply in the event of a failure of the supply network. The full power plus the losses of the inverter flowed through the rectifier. It was a disadvantage of this technique that a double conversion of energy (alternating current in direct current and direct current in alternating current) took place.

Die geschilderten Nachteile werden durch die nachstehend beschriebene Erfindung vermieden. Diese bezieht sich auf eine Anordnung zur Stromversorgung von Wechselstromverbrauchern, die bei Netzausfall aus einer Batterie über einen dauernd in Betrieb sich befindenden Wechselrichter, insbesondere Flüssigkeitswechselrichter, unterbrechungslos weitergespeist werden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter, dessen Ausgang dauernd mit dem Verbraucher verbunden ist, von einem Synchronmotor angetrieben wird, der an der Verbraucherspannung liegt, der Wechselrichter eine mit der Netzspannung synchrone, in der Amplitude jedoch niedrigere Wechselspannung erzeugt und die Batterie über ein einen Rückstrom verhinderndes Sperrventil an den Wechselrichtertransformator angeschlossen ist.The disadvantages outlined are compounded by those described below Invention avoided. This refers to an arrangement for the power supply of AC consumers, which in the event of a power failure from a battery over a continuous inverters in operation, especially liquid inverters, can be fed on without interruption. The invention is characterized in that that the inverter, the output of which is permanently connected to the consumer, is driven by a synchronous motor that is connected to the consumer voltage, the inverter is synchronous with the grid voltage, but in amplitude generated lower AC voltage and the battery via a reverse current preventing Shut-off valve is connected to the inverter transformer.

Die Zeichnung zeigt die Erfindung näher. Ein Netz 1 speist normalerweise über einen Spannungskonstanthalter 2 einen Verbraucher 3. Der Spannungskonstanthalter kann z. B. als Stelltransformator von einem im einzelnen nicht näher dargestellten Regler 4 betätigt werden. Am Netz 1 hängt außerdem noch ein Gleichrichter 5, der eine Batterie 6 lädt und puffert. Dieses Lade- und Pufferverfahren mit einem Gleichrichter ist für die Batterie außerdem erheblich günstiger als mittels Maschinenumformer. An die Batterie ist nun der Wechselrichter 7 angeschlossen, der über den Wechselrichtertransformator 8 und die Siebkette 9 ebenfalls an den Eingang des Spannungskonstanthalters 2 angeschlossen ist. Die Batterie speist außerdem die Gleichstromwicklung 10 des Synchronmotors 11 für den Wechselrichter. Die Wechselstromwicklungen 12 sind ebenfalls an das Netz 1 angeschlossen. Ferner ist noch ein kleiner Umformer 13 vorgesehen, der aus einem Gleichstrommotor 14 und einem Wechselstromgenerator 15 besteht.The drawing shows the invention in more detail. Network 1 normally feeds A load 3 via a voltage stabilizer 2. The voltage stabilizer can e.g. B. as a variable transformer of a not shown in detail Controller 4 can be operated. A rectifier 5, the a battery 6 charges and buffers. This charging and buffering process with a rectifier is also considerably cheaper for the battery than using a machine converter. The inverter 7 is now connected to the battery, via the inverter transformer 8 and the sieve chain 9 are also connected to the input of the voltage stabilizer 2 is. The battery also feeds the DC winding 10 of the synchronous motor 11 for the inverter. The AC windings 12 are also connected to the mains 1 connected. Furthermore, a small converter 13 is also provided, which consists of a DC motor 14 and an AC generator 15 consists.

Hier ist zu erwähnen, daß der Motor 11 und der Umformer 13 um viele Größenordnungen kleiner ausgelegt werden kann als ein Maschinenumformer zur Direktspeisung. Umformer 13 und Motor 11 wirken nur zum Wechselrichterantrieb und stellen nur vernachlässigbar kleine Verbraucher dar. Außerdem ist der Umformer 13 nicht ständig angeschaltet, vielmehr trennt das Schütz 16 den Umformer 13 von der Batterie und dem Motor 11 bzw. dem Netz 1, wenn der Motor 11 hochgelaufen ist. Ein Schalter 17 trennt den Motor 11, und ein Schütz 18 trennt die gesamte Anlage (mit Ausnahme des Gleichrichters 5) vom Netz 1. Der Schalter 19 trennt die Batterie 6 vom Wechselrichtet 7. Der Gleichrichter 20 verhindert einen Energiefluß vom Wechselrichtertransformator 8 in die Batterie 6.Here it should be mentioned that the motor 11 and the converter 13 by many Can be designed orders of magnitude smaller than a machine converter for direct feeding. Converter 13 and motor 11 only act to drive the inverter and are only negligible small consumers. In addition, the converter 13 is not constantly switched on, rather, the contactor 16 separates the converter 13 from the battery and the motor 11 or the network 1 when the engine 11 has run up. A switch 17 separates the Motor 11 and a contactor 18 isolate the entire system (with the exception of the rectifier 5) from the mains 1. The switch 19 disconnects the battery 6 from the inverter 7th The rectifier 20 prevents energy flow from the inverter transformer 8 into the battery 6.

Die Einrichtung wirkt wie folgt: Bei vorhandener Netzspannung ist das Schütz 18 geschlossen, und der Verbraucher 3 wird über den Spannungskonstanthalter 2 gespeist. Der Gleichrichter 5 lädt die Pufferbatterie 6. Wird der Schalter 16 eingelegt, so läuft der Umformer 13 an, und der Motor 11 läuft hoch. Nach Schließen des Schalters 17 wird der Motor 11 mit dem Netz synchronisiert. Darauf wird der Schalter 19 geschlossen, und der Wechselrichter ist betriebsbereit. Der Gleichrichter 20 sperrt jedoch die Energielieferung des Netzes über den Transformator 8 -in die Batterie 6. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters ist etwas kleiner als die Netzspannung, so daß der Gleichrichter 20 auf Sperrung beansprucht wird.The device works as follows: When mains voltage is present the contactor 18 is closed, and the consumer 3 is via the voltage stabilizer 2 fed. The rectifier 5 charges the backup battery 6. If the switch 16 inserted, the converter 13 starts up and the motor 11 starts up. After closing the switch 17, the motor 11 is synchronized with the network. Then the Switch 19 closed and the inverter is ready for operation. The rectifier However, 20 blocks the power supply of the network via the transformer 8 -in the Battery 6. The output voltage of the inverter is slightly lower than the mains voltage, so that the rectifier 20 is claimed to be blocked.

Fällt nun die Netzspannung aus, so fällt das Schütz 18 ab, der Motor 11 wird aber aus der Spannung hinter der Siebkette 9 einphasig gespeist und synchron weiterlaufen, so daß nunmehr die Verbraucherspeisung aus der Batterie 6 über den Wechselrichter 7 erfolgt. Der Gleichrichter 20 wird nun in Durchlaßrichtung vom Strom durchflossen.If the mains voltage fails, the contactor 18 drops out, the motor 11 is fed single-phase and synchronously from the voltage behind the sieve chain 9 continue to run, so that now the consumer feed from the battery 6 via the Inverter 7 takes place. The rectifier 20 is now in the forward direction from Electricity flowing through it.

Bei Wiederkehr der Netzspannung übernimmt das Netz die Speisung wieder. Der Motor 11 läuft jedoch weiter. Der Gleichrichter 20 wird wieder in Sperrichtung beansprucht.When the mains voltage returns, the mains takes over the supply again. However, the motor 11 continues to run. The rectifier 20 is again in the reverse direction claimed.

Die Notstromanlage greift bereits bei Netzunterspannung ein. Die Batterie 6 hält eine bestimmte Spannung hinter der Siebkette 9 aufrecht, gleichgültig, wie weit das Netz weiter absinkt.The emergency power system already intervenes in the event of grid undervoltage. The battery 6 maintains a certain tension behind the sieve chain 9, regardless of how far the net continues to sink.

Die Schaltung ist auch dreiphasig ausführbar. Man muß den Wechselrichter 7 dann dreiphasig ausführen. DerWechselrichterausgangstransformator wird zweckmäßig dann in Sternschaltung ausgeführt und in die Leitung zum Sternpunkt der Gleichrichter 20 gelegt.The circuit can also be implemented in three phases. You have to use the inverter 7 then run in three phases. The inverter output transformer becomes appropriate then carried out in star connection and in the line to the star point of the rectifier 20 laid.

Claims

PATENT CLAIM: Arrangement for the power supply of alternating current consumers, which, in the event of a power failure, are continuously fed from a battery via an inverter that is in operation, in particular a liquid inverter, characterized in that the inverter, the output of which is permanently connected to the consumer, is supplied by a synchronous motor is driven, which is connected to the consumer voltage, the inverter generates an alternating voltage that is synchronous with the mains voltage but has a lower amplitude and the battery is connected to the inverter transformer via a non-return valve that prevents reverse current. Documents considered: German Patent No. 721 448; German patent application. S 16047 VIII aj21 a3 (published 7 B. 1952); British Patent No. 744401; Swiss Patent No. 209 438.