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Anordnung zur Überwachung des Betriebes von mit Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden
Umformungseinriehtungen.
Um den ordnungsgemässen Betrieb von Umformungseinrichtungen zu überwachen, welche mit Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit im wesentlichen lichtbogenförmiger Entladung arbeiten, genügt es nicht, wie beispielsweise bei sonstigen Umformern oder elektrischen Maschinen, die abgegebene Spannung oder den abgegebenen Gesamtstrom oder beide zu messen. Es kann vielmehr infolge der eigentümlichen Arbeitsweise derartiger Umformungseinrichtungen der Fall eintreten, dass Teile der Anlage ganz oder teilweise versagen, ohne dass damit unzulässige Änderungen in den Werten der im Aussenkreis auftretenden Betriebsgrössen verbunden sind.
Bei selbsttätig geregelten gittergesteuerten Gleichrichtern beispielsweise kann sogar jegliche Änderung des Mittelwertes des abgegebenen Gleichstromes bei derartigen Störungen unterbunden werden, so dass sie sich nach aussen zunächst gar nicht weiter bemerkbar machen. Diese Fehler, zu denen unter anderm das Durchbrennen von Anodensicherungen, Kurzschluss, Aussetzen des Entladungseinsatzes in einzelnen Entladungsstreeken oder auch Störungen im Steuerkreis einzelner Entladungsstrecken zu rechnen sind, dürfen jedoch nicht dauernd bestehen bleiben, da hiedurch die Anlage mehr, oder weniger schwer beschädigt werden kann und da ausserdem Wirkungsgrad und Leistungsfaktor der Anlage durch derartige innere Störungen in Mitleidenschaft gezogen werden.
Der gegebene Weg zur Überwachung dieser inneren Vorgänge in Umformungseinrichtungen scheint zunächst in der Überwachung jedes einzelnen Entladungsstreckenstromkreises durch Messinstrumente oder Relais zu liegen. Diese Art der Überwachung scheidet jedoch von vornherein aus, wegen der zu hohen Kosten und der umständlichen und unübersichtlichen Messschaltungen.
Die vorliegende Erfindung gestattet die Überwachung der einzelnen Entladungsstrecken in viel einfacherer Weise. Sie hat zur Grundlage die Erkenntnis, dass bei aussetzender Entladung in einzelnen Entladungsstrecken die Welligkeit des abgegebenen Stromes bzw. der abgegebenen Spannung sich ändert ; normalerweise, d. h. wenn sämtliche Entladungsstrecken richtig arbeiten, entspricht der Welligkeit z. B. eines sechsphasigen Gleichrichters die Frequenz 300 Hertz. Bei aussetzender Entladung in einer, zwei bzw. drei Entladungsstrecken tritt im Gleichstromkreis ausserdem die Frequenz 50, 100 bzw.
150 Hertz auf usf. Erfindungsgemäss werden nun in Hauptstromkreisen der Umformungseinrichtung, bei gittergesteuerten Anlagen gegebenenfalls auch im Steuerstromkreis abgestimmte Schwingungskreise angeordnet, welche im Normalbetrieb nur kleine Spannungen bzw. kleinen Strom führen, bei Auftreten einer Störfrequenz jedoch in Resonanz geraten und über Relais eine Signalgabe oder eine Schalthandlung zur Auslösung bringen.
Der Erfindungsgedanke und seine Weiterbildungen mögen an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher veranschaulicht werden.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines sechsphasigen Gleichrichters 1, der aus dem Drehstromnetz 10 gespeist wird und aus dem Transformator 2 mit der sechsphasigen Sekundärwicklung 3 und dem mehranodigen Gleichrichtergefäss 4 besteht. Der Gleichrichter möge auf eine Belastung 6 arbeiten, mit der er über eine Kathodendrossel 5 verbunden ist. An die Klemmen der Kathodendrossel ist die
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Einrichtung 7 zur Überwachung der Welligkeit des Gleichstromes angeschlossen. Sie besteht im wesentlichen aus einem parallel zur Kathodendrossel 5 angeordneten Spannungsresonanzkreis, der aus der Kapazität 8 und der Induktivität 9 aufgebaut ist und zweckmässig noch einen veränderlichen bzw. einstellbaren Dämpfungswiderstand 11 enthält.
Parallel zum Kondensator 8 ist ein Spannungsrelais, beispielsweise ein Telephonrelais 12, über ein Schaltelement mit eindeutiger Stromdurchlassrichtung, beispielsweise eine Selengleichrichterzelle 13 und gegebenenfalls über einen Anpassungswiderstand 14, geschaltet.
Eine Abänderung der Einrichtung 7 ist in Fig. la dargestellt. An den Klemmen der Kathodendrossel 5 liegen in diesem Ausführungsbeispiel mehrere parallel geschaltete Spannungsresonanzkreise 8', 9'
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wie im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, transformatorisch, über Stromwandler 16'bzw. 16"bzw. 16'" eingefügt sein, u. zw. zweckmässig ebenfalls unter Einfügung von Gleichrichterelementen 13 und Widerständen 14. Die besonderen Stromwandler 16 können wegfallen, wenn die Induktivitäten 9 der Schwingungskreise mit Sekundärwicklungen versehen werden, da die Energie zur Betätigung der Relais 12 dann diesen entnommen werden kann.
Die Wirkungsweise dieser Anordnungen ist die folgende : Die Spannungsresonanzkreise der Fig. la sind auf verschiedenen Frequenzen abgestimmt, beispielsweise der Kreis 8', 9'auf 50 Hertz, der Kreis 8", 9" auf 100 Hertz, der Kreis '", 9"'auf 150 Hertz. Fällt nun beispielsweise eine Anode oder mehrere in der Phasenfolge hintereinander liegende Anoden des Gleichrichtergefässes 4 aus, so tritt im Gleichstromkreis ausser der Frequenz 300, welche der normalen Welligkeit entspricht, auch noch die Frequenz 50 auf, der Schwingungskreis 8', 9'gerät in Resonanz und das Relais 12'betätigt ein Signal oder löst eine Sehalthandlung zur Beseitigung der Störung aus.
Entsprechend gerät der Schwingungskreis 8", 9" in Resonanz, wenn zwei in der Phasenlage um 1800 versetzte Anoden gleichzeitig aussetzen, und der Schwingungskreis S'", 9"', wenn Anoden, die in der Phasenlage um 1200 versetzt sind, gleichzeitig aussetzen.
In Fig. 1 ist statt der drei auf 50,100 und 150 Hertz abgestimmten Schwingungskreise nur der eine Schwingungskreis 8, 9 vorgesehen, der beispielsweise auf 100 Hertz abgestimmt ist. Um nun mit diesem Schwingungskreis auch diejenigen Störungen, bei welchen die Störfrequenzen 50 bzw. 150 Hertz auftreten, erfassen zu können, wird die Dämpfung des Resonanzkreises vermittels des Dämpfungswiderstandes 11 so eingestellt, dass die durch die Frequenz 50 bzw. 150 Hertz im Schwingungskreis angeregten Spannungsamplituden an den Klemmen des Kondensators 8 noch zur Betätigung des Signalrelais 12 ausreichen.
Um Fehlauslösungen der Überwachungseinrichtung mit Sicherheit zu vermeiden, kann dem Sehwingungskreis bzw. den Schwingungskreisen, die auf die Störfrequenzen abgestimmt sind, ein Sperrkreis 19 vorgeschaltet werden, der auf die Frequenz scharf abgestimmt ist, welche der Welligkeit des Normalbetriebes entspricht, und der daher die Spannungsamplituden dieser Frequenz von den eigentlichen Messkreisen fernhält. Eine derartige Anordnung zeigt die Fig. 1 b.
Ein anderes Ausführungsbeispiel für die Überwachungseinrichtung einer im übrigen gemäss Fig. 1 aufgebauten Gleichrichteranlage zeigt die Fig. 2. Anstatt parallel zur Kathodendrossel J kann die Überwachungseinrichtung 7 auch zwischen den Sternpunkt der Sekundärwicklung 3 des Gleichrichtertrans- förmators 2 und die Kathode des Gleichrichtergefässes 4 geschaltet werden, so dass unmittelbar die Welligkeit der erzeugten Gleichspannung gemessen wird.
Als Schwingungskreis ist wieder ein Spannungsresonanzkreis 8, 9 vorgesehen, der im Falle des Ausführungsbeispieles über einen Isoliertransformator 15 an die Gleichriehterkreise angeschlossen ist, wodurch die Stromkreise der Signalanlage völlig von den Gleichrichterkreisen hinsichtlich irgendwelcher Bezugspotentiale unabhängig gemacht werden können.
Zu diesem Zweck sowie zu einer eventuellen Anpassung der Signaleinrichtung an beliebige Umformungseinrichtungen ist der Isoliertransformator zweckmässig mit Anzapfungen versehen. Der Dämpfungswiderstand 11 kann entsprechend der Fig. 1 unmittelbar im Schwingungskreis auf der Sekundärseite des Transformators 1'5 oder aber auch, wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 dargestellt ist, auf der Primärseite des Transformators 15 angeordnet werden. Um ferner eine unerwünschte Gleichstromvormagnetisierung des Isoliertransformators 15 zu vermeiden, wird zweckmässig ein genügend grosser
Kondensator 18 in Reihe mit dem Transformator 15 angeordnet, so dass in den Überwachungskreis 7 nur die der Gleichspannung überlagerte Wechselspannungskomponente eingehen kann.
Die Anordnung eines Isoliertransformators zur Trennung der Signalanlage von den Potentialen der Gleichrichteranlage ist natürlich auch bei Anordnungen gemäss Fig. l ohne weiteres möglich.
Fig. 2a zeigt eine Abänderung der Fig. 2 insofern, als hier wieder ein Sperrkreis für die der normalen Welligkeit entsprechende Frequenz 300 Hertz in Reihe zum Resonanzkreis angeordnet ist. Der Resonanzkreis ist in diesem Beispiel ohne Zwischenschaltung eines Isoliertransformators angeordnet. Eine unerwünschte Gleichstrommagnetisierung der Induktivitäten 9, 19 oder der Relaiswicklung 12 kann hier auch ohne Einfügung eines besonderen Blockierungskondensators vermieden werden, wenn das Gleichrichterelement 13 mit entsprechender Polung in den Stromkreis des Relais 12 ein- gefügt wird.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen die Anwendung des Erfindungsgedankens auf eine Gleiehriehteranlage, bei der in erster Linie solche Störungen zu überwachen sind, welche von der für sämtliche Einzelgleichrichter gemeinsamen Steuereinrichtung ausgehen. Dieser Fall ist in der Praxis insbesondere dann gegeben, wenn die Steuereinrichtung derartiger Umformungsanlagen unter Verwendung von Hilfsentladungsstrecken, beispielsweise Glühkathodenröhren, aufgebaut ist ; der verhältnismässig verwickelte Aufbau derartiger Steuerschaltungen ist natürlich gegen Störungen besonders empfindlich.
Eine Überwachung gemäss den obigen Ausführungsbeispielen wäre bei derartigen Anlagen, bei denen die Anzahl der jeweils im Betrieb befindlichen Entladungsgefässe sich nach der Belastung richtet, nur möglich, wenn für jedes Entladungsgefäss eine besondere Überwachungseinrichtung vorgesehen würde. Demgegenüber bedeutet die Überwachung im gemeinsamen Gittersteuerkreis eine bedeutende Vereinfachung im Aufbau und eine bemerkenswerte Kostenersparnis.
In Fig. 3 sind 4'bzw. 4"zwei sechsphasige, parallelarbeitende Gleichrichtergefässe, welche über den Gleiehrichtertransformator 2 aus dem Drehstromnetz 10 gespeist werden und ihrerseits Energie in das Gleichstromnetz 6 liefern. Die Steuergitter, welche einander entsprechenden Anoden in den beiden Entladungsgefässen zugeordnet sind, sind jeweils an die gleiche Spannung, gegebenenfalls über Begrenzungswiderstände 25, angeschlossen. Die Steuerspannung wird von einer Gleichstromquelle 23 bzw. aus dem Drehstromnetz 10 über den Gittertransformator 20 und über Hilfsentladungsstrecken 21 geliefert.
Die Gleichspannungsquelle 23 ist mit ihrem positiven Pol über Widerstände 24, welche das ordnungsmässige Arbeiten der Kathodendrosseln 5'bzw. 5"sicherstellen sollen, an die Kathoden der Entladungsgefässe 4'bzw. 4"angeschlossen, während ihr negativer Pol über im Stern geschaltete Widerstände 22 mit den zu den verschiedenen Steuergitter führenden Steuerleitungen verbunden ist. Solange die Hilfsentladungsstrecken 21 des Steuerkreises gesperrt sind, erhalten daher die Steuergitter der Hauptentladungsstrecken ein gegenüber den Kathoden der Entladungsgefässe negatives Potential, so dass in den Hauptentladungsstrecken keine Entladung einsetzen kann.
Wird dagegen eine der Hilfsentladungsstrecken 21 durch ihre im einzelnen nicht näher dargestellte Steuerung für den Stromdurchgang freigegeben, so wird damit der betreffenden Steuerleitung der Hauptgleichrichter ausser der negativen Spannung der Spannungsquelle 23 noch eine vom Gittertransformator 20 gelieferte Wechselspannung aufgedrückt.
Wenn die Widerstände 22 genügend gross bemessen sind, überwiegt dabei der Einfluss der Wechselspannung derart, dass die negative Spannung der Spannungsquelle 23 den Entladungseinsatz nicht mehr verhindern kann. Die Hilfsentladungsstrecken 21 werden in bekannter Weise gesteuert und ergeben so in Zusammenarbeit mit den vom Gittertransformator 20 gelieferten, entsprechend in der Phase verschobenen Wechselspannungen und der Gleichspannung der Batterie 23 eine resultierende Steuerspannung, welche die Hauptentladungsstrecken in der gewünschten Weise zu beeinflussen gestattet. Zur Überwachung des ordnungsmässigen Arbeitens der Steuereinrichtung und damit der Hauptentladungsstrecken wird in denjenigen Teil des Steuerstromkreises, welcher von den Gitterwechselströmen sämtlicher Phase gemeinsam durchflossen wird, eine Überwachungseinrichtung 7 eingebaut.
Im Ausführungsbeispiel sind beispielsweise drei auf die Frequenzen 50,100 bzw. 150 Hertz abgestimmte Stromresonanzkreise 8', 9', 8", 9" bzw. 8"', 9"'zwischen den Sternpunkt des Gittertransformators 20 und den Punkt A des Steuerkreises eingefügt, welcher anderseits mit der Gleichspannungsquelle 23 und den Kathodenwiderständen 24 verbunden ist. Die Induktivitäten 9 der Stromresonanzkreise sind gleichzeitig als Primärwicklungen von Stromwandlern ausgebildet, aus deren Sekundärwicklungen die Relais 12 über Gleichrichterzellen 13 angeschlossen sind.
Statt für jeden Stromresonanzkreis ein gesondertes Relais vorzusehen, können auch gemäss dem Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 4 dargestellt ist, sämtliche Sekundärwicklungen der Stromwandler 9 untereinander und mit einer einzigen Gleichrichterzelle 13 bzw. einem einzigen Relais 12 in Reihe geschaltet werden.
Die Wirkungsweise der Überwachungseinrichtung ist die gleiche wie die der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen. Fällt irgendeine der Entladungsstrecken 21 aus, d. h. bildet sich ein Dauerkurzschluss über eine der Hilfsentladungsstrecken oder findet in ihr keine Entladung mehr statt, so ändert sich die Welligkeit der Gitterspannung bzw. des Gitterstromes in dem Kreis, der sich über die Schaltelemente 7,23, 22, 21 und 20 schliesst, und es spricht derjenige Resonanzkreis an, welcher auf die entsprechend Störfrequenz abgestimmt ist.
Auch bei Anordnungen gemäss Fig. 3 lässt sich zur weiteren Sicherung des Betriebes und zur Vermeidung von Fehlauslösungen ein Sperrkreis einbauen, welcher auf die der bei Normalbetrieb vorhandenen Welligkeit entsprechende Frequenz abgestimmt ist. Dieser Sperrkreis kann wie in den früheren Ausführungsbeispielen in Reihe zu den Resonanzkreisen zwischen den Sternpunkt des Gittertransformators 20 und den Punkt A geschaltet werden. Mit Rücksicht darauf, dass die Amplituden der Gitterströme bzw.
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unter Umständen merklich ändern können, empfiehlt es sich jedoch, diesen Sperrkreis für die Normal- frequenz"unmittelbar vor die Hilfsspannungsquelle 23, d. h. zwischen die Punkte A und B der Schaltung, einzufügen.
Die Beeinflussung der Spannungsamplituden durch die Zahl der eingeschalteten Gleichrichter ist in diesem Zweig geringer, so dass die Ansprechgrenze schärfer eingestellt werden kann.
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Der Erfindungsgedanke kann je nach der Art der zu schützenden Anlage in der verschiedensten Weise angewendet und ausgebildet werden. So ist es z. B. möglich, bei vielphasigen Anordnungen, in denen Saugspulensysteme verwendet werden, eine Überwachungseinrichtung der genannten Art statt an einer gemeinsamen Kathodendrossel an jedem, Saugspulensystem anzuordnen. Dadurch wird im praktischen'Betrieb die Auffindung der Fehlerstelle bedeutend erleichtert.
Die Ausführungsbeispiele bezogen sich auf den Schutz von Gleichriehteranlagen. Es geht jedoch schon aus den Figuren hervor, dass eine derartige Überwachung sich auch ebenso bei Wechsel- richterbetrieb derartiger Anlagen ausführen lässt, und darüber hinaus können bei geeigneter Anordnung von Sperrkreisen für die bei Normalbetrieb vorkommenden Frequenzen auch Umrichteranordnungen durch eine Anordnung gemäss der Erfindung überwacht bzw. geschützt werden.
Die Anzahl der benötigten Resonanzkreis richtet sich nach der Anzahl der möglichen Störfrequenzen. d. h. aber nach der Phasenzahl der zu schützenden Umformungseinrichtungen. Bei vielphasigen Anordnungen lassen sich die Kosten der Überwachungseinrichtung in der schon oben angedeuteten Art schon dadurch niedrig halten, dass immer für zwei bis drei benachbarte Störfrequenzen ein gemeinsamer Resonanzkreis mit entsprechend grosser Dämpfung vorgesehen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Überwachung des Betriebes von mit Entladungsstrecken arbeitenden Umformungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hauptstromkreisen bzw. in den Steuerkreisen der Umformungseinrichtung Schwingungskreise in Spannungs-bzw. Stromresonanzschaltung vorgesehen sind, welche bei der mit dem Ausfall bzw. dem unregelmässigen Arbeiten einzelner Entladungsstrecken verbundenen Änderung der Welligkeit der von der Umformungseinriehtung gelieferten Spannung bzw. des abgegebenen Stromes gegebenenfalls über strom- oder spannungsabhängige Relais selbsttätig Signal-oder Schutzschalteinrichtungen zum Ansprechen bringen.
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Arrangement for monitoring the operation of those working with steam or gas discharge lines
Forming units.
In order to monitor the correct operation of converting devices that work with vapor or gas discharge paths with essentially arc-shaped discharge, it is not sufficient, as is the case with other converters or electrical machines, to measure the voltage or the total current or both. Rather, as a result of the peculiar mode of operation of such conversion devices, the case may arise that parts of the system fail in whole or in part without inadmissible changes in the values of the operating variables occurring in the external circuit being associated with this.
In the case of automatically regulated grid-controlled rectifiers, for example, any change in the mean value of the direct current output can even be prevented in the event of such disturbances, so that they are initially not noticeable to the outside. These errors, which include the burning of anode fuses, short circuits, failure of the discharge operation in individual discharge lines or disturbances in the control circuit of individual discharge lines, must not persist, however, as the system can be damaged more or less severely as a result and since the efficiency and power factor of the system are also affected by such internal disturbances.
The given way to monitor these internal processes in conversion devices appears to be to monitor each individual discharge path circuit using measuring instruments or relays. However, this type of monitoring is ruled out from the outset because of the high costs and the cumbersome and confusing measuring circuits.
The present invention allows the individual discharge paths to be monitored in a much simpler manner. It is based on the knowledge that in the event of an intermittent discharge in individual discharge paths, the ripple of the output current or the output voltage changes; normally, d. H. if all of the discharge paths are working properly, the ripple z. B. a six-phase rectifier the frequency 300 Hertz. In the event of an intermittent discharge in one, two or three discharge paths, the frequency 50, 100 or
150 Hertz to etc. According to the invention, tuned oscillation circuits are now arranged in the main circuits of the conversion device, in grid-controlled systems, if necessary also in the control circuit, which carry only small voltages or small currents in normal operation, but when an interference frequency occurs they get into resonance and a signal or relay via relays trigger a switching action.
The concept of the invention and its further developments may be illustrated in more detail using the exemplary embodiments shown in the drawings.
1 shows an exemplary embodiment of a six-phase rectifier 1, which is fed from the three-phase network 10 and consists of the transformer 2 with the six-phase secondary winding 3 and the multi-anode rectifier vessel 4. The rectifier may work on a load 6 to which it is connected via a cathode choke 5. At the terminals of the cathode choke is the
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Device 7 for monitoring the ripple of the direct current connected. It consists essentially of a voltage resonant circuit which is arranged parallel to the cathode choke 5 and which is made up of the capacitance 8 and the inductance 9 and expediently also contains a variable or adjustable damping resistor 11.
In parallel with the capacitor 8, a voltage relay, for example a telephone relay 12, is connected via a switching element with an unambiguous current flow direction, for example a selenium rectifier cell 13 and, if necessary, via a matching resistor 14.
A modification of the device 7 is shown in Fig. La. In this exemplary embodiment, several voltage resonance circuits 8 ', 9' connected in parallel are connected to the terminals of the cathode choke 5.
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as shown in the exemplary embodiment, transformer-like, via current transformers 16 'or. 16 "or 16 '" must be inserted, u. zw. expediently also with the insertion of rectifier elements 13 and resistors 14. The special current transformers 16 can be omitted if the inductances 9 of the oscillating circuits are provided with secondary windings, since the energy for actuating the relay 12 can then be taken from them.
The mode of operation of these arrangements is as follows: The voltage resonance circuits of FIG. 1 a are tuned to different frequencies, for example the circle 8 ', 9' to 50 Hertz, the circle 8 ", 9" to 100 Hertz, the circle '", 9" 'to 150 Hertz. If, for example, one anode or several anodes of the rectifier vessel 4 lying one behind the other in the phase sequence fails, then in addition to the frequency 300, which corresponds to the normal ripple, the frequency 50 also occurs in the direct current circuit, the oscillating circuit 8 ', 9' device in resonance and the relay 12 'actuates a signal or triggers a holding action to eliminate the fault.
Correspondingly, the oscillating circuit 8 ", 9" goes into resonance when two anodes with a phase position offset by 1800 fail simultaneously, and the oscillating circuit S '"9"' when anodes with a phase position offset by 1200 stop simultaneously.
In FIG. 1, instead of the three oscillation circuits tuned to 50, 100 and 150 Hertz, only one oscillator circuit 8, 9 is provided, which is tuned to 100 Hertz, for example. In order to be able to detect those disturbances with this oscillation circuit, in which the disturbance frequencies 50 or 150 Hertz occur, the damping of the resonance circuit is adjusted by means of the damping resistor 11 so that the voltage amplitudes excited by the frequency 50 or 150 Hertz in the oscillation circuit at the terminals of the capacitor 8 are still sufficient to actuate the signal relay 12.
In order to avoid false triggering of the monitoring device with certainty, a blocking circuit 19 can be connected upstream of the visual oscillation circuit or the oscillation circuits that are matched to the interference frequencies, which is sharply tuned to the frequency that corresponds to the ripple of normal operation and therefore the voltage amplitudes keeps this frequency away from the actual measuring circuits. Such an arrangement is shown in FIG. 1 b.
FIG. 2 shows another exemplary embodiment for the monitoring device of a rectifier system constructed in accordance with FIG. 1. Instead of parallel to the cathode choke J, the monitoring device 7 can also be connected between the star point of the secondary winding 3 of the rectifier transformer 2 and the cathode of the rectifier vessel 4 so that the ripple of the generated DC voltage is measured immediately.
A voltage resonance circuit 8, 9 is again provided as the oscillating circuit, which in the case of the exemplary embodiment is connected to the rectifier circuits via an insulating transformer 15, whereby the circuits of the signal system can be made completely independent of the rectifier circuits with regard to any reference potentials.
For this purpose, as well as for any adaptation of the signaling device to any conversion devices, the insulating transformer is expediently provided with taps. According to FIG. 1, the damping resistor 11 can be arranged directly in the oscillating circuit on the secondary side of the transformer 1'5 or, as is shown in the exemplary embodiment in FIG. 2, on the primary side of the transformer 15. Furthermore, in order to avoid an undesired direct current bias of the insulating transformer 15, a sufficiently large one is expediently
Capacitor 18 is arranged in series with transformer 15, so that only the AC voltage component superimposed on the DC voltage can enter the monitoring circuit 7.
The arrangement of an isolating transformer for separating the signal system from the potentials of the rectifier system is of course also easily possible with the arrangements according to FIG.
FIG. 2a shows a modification of FIG. 2 insofar as here again a trap circuit for the frequency 300 Hertz corresponding to the normal ripple is arranged in series with the resonance circuit. In this example, the resonance circuit is arranged without the interposition of an isolating transformer. An undesired direct current magnetization of the inductances 9, 19 or the relay winding 12 can also be avoided here without inserting a special blocking capacitor if the rectifier element 13 is inserted into the circuit of the relay 12 with the appropriate polarity.
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3 and 4 show the application of the inventive concept to a sliding system in which primarily those disturbances are to be monitored which originate from the control device common to all individual rectifiers. This is the case in practice in particular when the control device of such conversion systems is constructed using auxiliary discharge paths, for example hot cathode tubes; the relatively complex structure of such control circuits is of course particularly sensitive to interference.
Monitoring in accordance with the above exemplary embodiments would only be possible in systems of this type, in which the number of discharge vessels in operation in each case depends on the load, if a special monitoring device were provided for each discharge vessel. In contrast, the monitoring in the common grid control circuit means a significant simplification in the structure and a remarkable cost saving.
In Fig. 3 are 4 'or. 4 "two six-phase rectifier vessels working in parallel, which are fed via the rectifier transformer 2 from the three-phase network 10 and in turn supply energy to the direct current network 6. The control grids, which are assigned to corresponding anodes in the two discharge vessels, are each connected to the same voltage, possibly via limiting resistors 25. The control voltage is supplied from a direct current source 23 or from the three-phase network 10 via the grid transformer 20 and via auxiliary discharge paths 21.
The DC voltage source 23 is connected with its positive pole via resistors 24, which ensure the proper functioning of the cathode chokes 5 'and / or. 5 ″ are connected to the cathodes of the discharge vessels 4 ′ and 4 ″, while their negative pole is connected to the control lines leading to the various control grids via resistors 22 connected in a star. As long as the auxiliary discharge paths 21 of the control circuit are blocked, the control grids of the main discharge paths therefore have a negative potential with respect to the cathodes of the discharge vessels, so that no discharge can start in the main discharge paths.
If, on the other hand, one of the auxiliary discharge paths 21 is released for the passage of current by its control, which is not shown in detail, the main rectifier in question is impressed with an alternating voltage supplied by the grid transformer 20 in addition to the negative voltage of the voltage source 23.
If the resistors 22 are dimensioned sufficiently large, the influence of the alternating voltage predominates in such a way that the negative voltage of the voltage source 23 can no longer prevent the onset of discharge. The auxiliary discharge paths 21 are controlled in a known manner and, in cooperation with the alternating voltages supplied by the grid transformer 20 and the corresponding phase-shifted alternating voltages and the direct voltage of the battery 23, result in a control voltage which allows the main discharge paths to be influenced in the desired manner. To monitor the correct operation of the control device and thus the main discharge paths, a monitoring device 7 is installed in that part of the control circuit through which the grid alternating currents of all phases flow together.
In the exemplary embodiment, for example, three current resonance circuits 8 ', 9', 8 ", 9" or 8 "', 9"' matched to the frequencies 50, 100 or 150 Hertz are inserted between the star point of the grid transformer 20 and point A of the control circuit, which on the other hand is connected to the DC voltage source 23 and the cathode resistors 24. The inductances 9 of the current resonance circuits are at the same time designed as primary windings of current transformers, from whose secondary windings the relays 12 are connected via rectifier cells 13.
Instead of providing a separate relay for each current resonance circuit, all secondary windings of the current transformers 9 can also be connected in series with one another and with a single rectifier cell 13 or a single relay 12 according to the embodiment shown in FIG.
The mode of operation of the monitoring device is the same as that of the arrangements shown in FIGS. 1 and 2. If any of the discharge paths 21 fails, i. H. If a permanent short circuit forms across one of the auxiliary discharge paths or if there is no more discharge in it, then the ripple of the grid voltage or grid current changes in the circle that closes via the switching elements 7, 23, 22, 21 and 20, and it that resonance circuit responds which is tuned to the corresponding interference frequency.
In the arrangements according to FIG. 3, too, a blocking circuit can be built in to further safeguard operation and to avoid false tripping, which is tuned to the frequency corresponding to the ripple present in normal operation. As in the earlier exemplary embodiments, this blocking circuit can be connected in series with the resonance circuits between the star point of the grid transformer 20 and point A. Taking into account that the amplitudes of the grid currents or
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can change noticeably under certain circumstances, it is advisable, however, to insert this blocking circuit for the normal frequency "immediately before the auxiliary voltage source 23, i.e. between points A and B of the circuit.
The influence on the voltage amplitudes by the number of rectifiers switched on is less in this branch, so that the response limit can be set more precisely.
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The concept of the invention can be applied and designed in the most varied of ways, depending on the type of system to be protected. So it is e.g. B. possible in multi-phase arrangements in which suction coil systems are used to arrange a monitoring device of the type mentioned instead of a common cathode choke on each suction coil system. This makes it much easier to find the fault location in practical operation.
The exemplary embodiments related to the protection of systems with the same direction. However, it can already be seen from the figures that such monitoring can also be carried out during inverter operation of such systems, and in addition, with a suitable arrangement of blocking circuits for the frequencies occurring during normal operation, converter arrangements can also be monitored or monitored by an arrangement according to the invention . to be protected.
The number of resonance circuits required depends on the number of possible interference frequencies. d. H. but according to the number of phases of the transforming devices to be protected. In the case of multi-phase arrangements, the costs of the monitoring device can be kept low in the manner already indicated above by always providing a common resonance circuit with correspondingly high damping for two to three adjacent interference frequencies.
PATENT CLAIMS:
1. Arrangement for monitoring the operation of forming devices working with discharge paths, characterized in that in the main circuits or in the control circuits of the forming device oscillating circuits in voltage or. Current resonance circuits are provided which, in the event of the change in the ripple of the voltage supplied by the Umformungseinriehtung or the output current associated with the failure or the irregular operation of individual discharge paths, automatically trigger signal or protective switching devices via current or voltage-dependent relays.