DE630399C - Schutzschaltung zur Vermeidung von UEberspannungen beim Abschalten von induktiven Widerstaenden in elektrischen Kreisen mit einpoliger Erdung - Google Patents

Description

Bei der Abschaltung induktiver Verbraucher ist es notwendig, die in dem induktiven Verbraucher enthaltene Magnetisierungsenergie abzuführen oder zu vernichten. Um hierbei die auftretenden Spannungsstöße in geringen Grenzen zu halten, ist bereits vorgeschlagen worden, in den Kreis des induktiven Verbrauchers zunächst Vorschaltwiderstände einzuschalten, so daß ein über die Widerstände kurzgeschlossener Kreis entsteht, in dem sich die Energie totläuft. Da die Induktivität zunächst den zuletzt bestehenden Stromzustand aufrechtzuerhalten versucht, entsteht an den Widerständen eine Spannung, die dem Produkt der Widerstände mal der vorbestehenden Stromstärke entspricht. Soweit bei derartigen Kreisen einpolige Erdung vorgesehen ist, entsteht an dem dem Erdungspunkte abgewendeten Ende der Induktivität diese hohe, ein Vielfaches der Betriebsspannung betragende Spannung, die bei nicht vollständig einwandfreier Isolation leicht zu Überschlägen führen kann. Es war daher bisher erforderlich, die induktiven Teile in ihrer Wicklung für ein Vielfaches der Betriebsspannung zu isolieren. Nach der vorliegenden Erfindung kann der höchste Potentialunterschied zwischen Erde und einem Teil der Wicklung dadurch auf einen wesentlich geringeren Wert gebracht werden, daß der eingeschaltete Vorschaltwiderstand wenigstens in zwei Teile geteilt wird, von denen jeder zwischen einem Endpunkt des induktiven Verbrauchers und dem Erdungspunkt liegt.

Ein Äusführungsbeispiel der Erfindung für den einpolig geerdeten Erregerteil einer elektrischen Maschine ist in der Fig. 4 dargestellt. Mit ι ist die Erregerwicklung bezeichnet, mit 2 die Erregerstromquelle, m,it 3 bis 6 die Teile eines mehrstufigen Vorschaltwiderstandes, der im normalen Betrieb durch. Schalter 7 überbrückt ist. Im Punkt 8 ist der Erregerkreis geerdet. Fig. 1 zeigt das Bekannte.

Um den Spannungsverlauf beim Abschaltvorgang, in dem durch. Öffnen der Schalter die Widerstände· in dem Erregerkreis eingeschaltet werden, zu verfolgen, ist in Fig. 2 ein Spannungsdiagramm eingezeichnet. Hierbei ist als Ordinate die 'Spannung der Erreger spannungsquelleE₁ eingetragen, als Abszisse ist der Widerstand der Erregerwicklung^ und der innere Widerstand der Erregerspannungsquelle r₂ aufgetragen. Die Verbindungslinie der Endpunkte von Abszisse und Ordinate stellt hierbei den geometrischen Ort der Spannungsunterschiede der einzelnen Punkte des Kreises gegenüber dem geerdeten Punkt 8 dar, und zwar ist für jeden einzelnen Punkt

*) Von de.m Patent sucher ist als der Erfinder angegeben ¹WOr den:

Josef Tittel in Berlin-Lübars,

die zugehörige Ordinate bis zu dem Schnittpunkt der Verbindungslinie ein Maß für den Spannungsunterschied. Der Winkel α z\ sehen der Verbindungslinie und der Abszissg^| achse ist zugleich ein Maß für den Stromer"' er 'das Verhältnis zwischen Spannung ti Widerstand darstellt.
~ Beim Einschalten der zusätzlichen Vorschaltwiderstände bleibt infolge der Wirkung ίο der Induktivität der Strom als solcher zunächst aufrechterhalten, d. h. also der Winkel α bleibt unverändert. Man kann also, wie das in Fig. 3 durchgeführt ist, das Diagramm ergänzen, indem man die Werte der einzeln eingeschalteten Widerstände aufträgt und hierbei die Spannungslinie A-B-F-G-A wieder in demselben Winkel α zu der Abszissenachse einzeichnet. Es. sind hierbei von A-A aufeinanderfolgend zunächst der innere Widerstand der Erregerspannungsquelle r₂, daran anschließend die Widerstände r_%-r§ der einzelnen Widerstandsstufen eingetragen und zuletzt wieder der Ohmsche Widerstand der Erregerspannungswicklung r_x. An dem ge- !5 erdeten Ende der Erregerspannungswicklung muß die Spannung gleich Null sein, wobei die Spannungslinie in dem diesem entsprechenden Punkt unter demselben Winkel α eintreffen muß. Es ergibt sich also, daß die Drosselspule, um dem durch die eingeschalteten Widerstände ergänzten Kreis den ursprünglichen Strom aufdrü.cken zu können, eine induktive Spannung von der Größe E₂ erzeugen muß. Da diese Spannung über sämtliche Punkte der Wicklung verteilt erzeugt wird, während andererseits der Ohmsche Spannungsabfall in der Erregerwicklung sich ebenfalls über die gesamte Wicklung gleichmäßig verteilt, ergibt sich in der Wicklung als Resultierende von E₂ und der Verbindungslinie G-A eine Spannungslinie F-A, die den Spannungsverlauf in der Wicklung darstellt. Man sieht also, daß vom Punktet, ausgehend die Spannung zunächst in B auf den Wert der Erregerspannungsquelle E₁ ansteigt, von hier als Spannungsabfall in den einzelnen Widerständen allmählich sinkt, einen Um-' kehrpunkt durchläuft und dann über E weiter ansteigt, bis zu dem Wert/⁷, der den höchsten Spannungsunterschied zwischen dem geerdeten Punkt besitzt und dem dem Erdungspunkt abgewendeten Ende der Wicklung entspricht. Nach dem Vorschlag der Erfindung wird nun ein TeiL des Vorschaltwiderstandes zwischen dem Erdungspunkt und dem diesem zugewendeten Ende der Wicklung gelegt, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Der zugehörige Spannungsverlauf ist wieder aus Fig. 5 zu erkennen, aus der zu entnehmen ist, daß der höchste Spannungsunterschied zwischen Wicklung und Erde erheblich geringer geworden

ist. Durch entsprechende Abstimmung der Widerstände läßt sich erreichen, daß die ,,,beiden Enden der Wicklung gegenüber Erde |Jj|enselben Spannungsunterschied mit entf^pgengesetzten Vorzeichen aufweisen. jif'Es ist also auf diese Weise möglich, den ^Sjpannungsunterschied erheblich geringer zu halten. Wenn die Wicklung also solche noch unterteilt wird und zwischen die Teile ein weiterer Widerstandsteil gelegt wird, so kann der Spannungsunterschied noch weiter herabgesetzt werden, so daß es ohne weiteres möglich ist, jeden vorher bestimmten Höchstspannungsgrenzwert einzuhalten, was allerdings mit einer gewissen Verwicklung der Schaltung und einer Vergrößerung der Zahl der Schaltelemente verbunden ist. Hierbei ist sowohl in der Wicklung selbst wie auch in dem Widerstandskreis jedesmal ein Punkt enthalten, dessen Spannung gegenüber Erde gleich Null ist. Da dieser Punkt bei gleicher Widerstandsverteilung immer derselbe ist, ist es möglich, diesen mit einem Anschluß zu versehen und dessen Spannung gegenüber der Erdspannung dauernd zu vergleichen. Auf diese Weise wird eine sehr wertvolle Überwachungseinrichtung gewonnen, da sich jegliche Änderung in den Widerständen durch eine Verschiebung des Spannungswertes dieses künstlichen Nullpunktes äußert. Es ist also hierbei möglich, beispielsweise einen Überschlag auch ..zwischen nah benachbarten Windungen der Wicklungen sofort festzustellen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Schutzschaltung zur Vermeidung von Überspannungen beim Abschalten von induktiven Widerständen in elektrischen Kreisen mit einpoliger Erdung, in die zur Vernichtung der magnetischen Energie zunächst Vorschaltwiderstände (kurzschließbare Wirkwiderstände) eingeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschaltwiderstände wenigstens in zwei Teile zerlegt sind, von denen jeder zwischen einem Endpunkt des induktiven Widerstandes und dem Erdungspunkt liegt.
2. 2. Schutzschaltung für elektrische Kreise no nach Anspruch 1 mit in diese eingeschalteter Speisespannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschaltwiderstände auf die Teile so verteilt sind, daß das Potential der beiden Enden des induktiven Widerstandes gegenüber Erde nach dem Einschalten der Wixkwiderstände gleich groß, aber entgegengesetzt ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, insbesondere . für den Erregerkreis elektrischer Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen abschaltbaren

   Widerstandsteilen zugeordneten Schaltelemente mechanisch miteinander gekuppelt sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Widerstand in mehrere Teile zerlegt ist, zwischen denen gleichfalls abschaltbare Widerstandsteile liegen.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4 mit ein für allemal festgelegten Wider- to Standsabstufungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrpunkte der induktiven Widerstände ' und der Vorschaltwiderstände herausgeführt und mit NuIlspannungsüberwachungseinrichtungen verbunden sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen