DE630399C

DE630399C - Protective circuit to avoid overvoltages when switching off inductive resistors in electrical circuits with single-pole earthing

Info

Publication number: DE630399C
Application number: DES115663D
Authority: DE
Inventors: Josef Tittel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1934-10-09
Filing date: 1934-10-09
Publication date: 1936-05-27

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.When switching off inductive loads, it is necessary to use the inductive Dissipate or destroy the magnetization energy contained in the consumer. To do this It has already been proposed to keep the voltage surges that occur within low limits have been to switch on series resistors first in the circuit of the inductive load, so that one over the Resistances in a short-circuited circuit arise in which the energy runs out. Because the inductance first tries to maintain the current state that existed last, a voltage develops across the resistors, which is equal to the product of the resistances times the pre-existing amperage. So far Single-pole grounding is provided in such circles, arises at the end of the inductance facing away from the grounding point this high voltage, which is a multiple of the operating voltage, which is not the case with completely perfect insulation can easily lead to flashovers. So it was so far required the inductive parts in their winding for a multiple of the operating voltage to isolate. According to the present invention, the highest potential difference between earth and part of the winding is much lower Value be brought that the switched-on series resistor is divided at least into two parts, each of which between an end point of the inductive load and the grounding point.

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.An embodiment of the invention for the unipolar grounded exciter part of an electrical The machine is shown in FIG. The field winding is designated with ι, with 2 the excitation current source, with 3 to 6 the parts of a multi-stage series resistor, which through normal operation. Switch 7 is bridged. Point 8 is the excitation circuit grounded. Fig. 1 shows the known.

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 PunktTo determine the voltage curve during the shutdown process, in which by. When the switch is opened, the resistors in the exciter circuit are switched on, a voltage diagram is shown in FIG. Here, the 'voltage of the excitation voltage source E _{1 is} entered as the ordinate, the resistance of the excitation winding ^ and the internal resistance of the excitation voltage source r _{2 is} plotted as the abscissa. The line connecting the end points of the abscissa and ordinate represents the geometric location of the voltage differences between the individual points of the circle compared to the grounded point 8, namely for each individual point

*) Von de.m Patent sucher ist als der Erfinder angegeben ¹WOr den: ^{*) 1} word from de.m patent seeker is indicated as the inventor:

Josef Tittel in Berlin-Lübars,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 gewordenthe associated ordinate up to the intersection of the connecting line is a measure of the voltage difference. The angle α z \ see the connecting line and the abscissa ^ | axis is at the same time a measure for the Stromer "'er' represents the relationship between voltage and resistance.
~ When the additional series resistors are switched on, the current as such is initially maintained due to the effect ίο of the inductance, ie the angle α remains unchanged. As is done in FIG. 3, the diagram can thus be supplemented by plotting the values of the individually switched-on resistors and drawing the voltage line ABFGA again at the same angle α to the abscissa axis. It. the internal resistance of the excitation voltage source r ₂ , then the resistances r _% -r§ of the individual resistance levels and finally the ohmic resistance of the excitation voltage winding r _x again are entered in succession from AA . At the grounded end of the excitation voltage winding, the voltage must be zero, and the voltage line must arrive at the point corresponding to this at the same angle α. It follows that the choke coil, in order to be able to apply the original current to the circuit supplemented by the switched-on resistors, must generate an inductive voltage of the size E _2. Since this voltage is generated distributed over all points of the winding, while on the other hand the ohmic voltage drop in the excitation winding is also distributed evenly over the entire winding, a voltage line FA results in the winding as the resultant of E ₂ and the connecting line GA , which shows the voltage curve represents in the winding. So you can see that starting from the point, the voltage in B first rises to the value of the excitation voltage source E ₁ , from here it gradually decreases as a voltage drop in the individual resistors, passes through a reversal point and then rises further via E up to the Value / ⁷ , which has the greatest voltage difference between the earthed point and the end of the winding facing away from the earthed point. According to the proposal of the invention, part of the series resistor is now placed between the grounding point and the end of the winding facing this, as shown in FIG. The associated voltage curve can again be seen from FIG. 5, from which it can be seen that the highest voltage difference between winding and earth has become considerably smaller

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.is. By appropriate coordination of the resistors can be achieved that the ,,, both ends of the winding with respect to earth | Jj | the same voltage difference with opposite Have a sign. jif 'So it is possible in this way that the ^ Difference in voltage considerably less keep. So if the winding is still subdivided and between the parts Another resistor part is placed, the voltage difference can be further reduced so that it is easily possible to set any previously determined maximum voltage limit must be adhered to, which, however, entails a certain degree of complexity in the circuit and an increase in the number of switching elements connected is. This is both in the winding itself and in the resistance circuit each time contain a point whose voltage with respect to earth is equal to zero. Because this point with the same resistance distribution is always the same, it is possible to provide this with a connection and its voltage compared to the Constantly compare earth voltage. This way it becomes a very valuable monitoring device gained as any change in the resistances is caused by a shift in the voltage value of this artificial zero point expresses. So it is possible here, for example, a rollover also ... immediately detectable between closely adjacent turns of the windings.

Claims

Patent claims:

i. Protective circuit to avoid overvoltages when switching off inductive Resistors in electrical circuits with unipolar earthing, in which to destroy the magnetic energy first switching resistors (short-circuitable resistors) are switched on, characterized in that the ballast resistors are divided into at least two parts, each of which is between an end point of the inductive Resistance and the grounding point.

2. Protection circuit for electrical circuits no according to claim 1 with the supply voltage source switched on, characterized in that that the ballast resistors are distributed on the parts so that the potential of the two ends of the inductive Resistance to earth after switching on the wank resistors the same size but opposite.

3. Arrangement according to claim 2, in particular. for the excitation circuit electrical Machines, characterized in that the individual can be switched off

Switching elements assigned to resistance parts are mechanically coupled to one another are.

4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the inductive Resistance is divided into several parts, between which can also be switched off Resistance parts lie.

5. Arrangement according to claim 1 to 4 with once and for all set against to Level gradations, characterized in that the reversal points of the inductive resistances and the series resistors led out and connected to zero voltage monitoring devices are.

1 sheet of drawings