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Stromrichteranlage mit Halbleiterventilen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromrichteranlage mit Halbleiter ventilen, u. zw. insbesondere solchen, die in der Lage sind, spezifisch hohe Ströme zu führen, wie z. B. solche auf der Basis eines Halbleiters aus oder nach Art von Germanium oder Silizium oder einem ähnlichen Halbleiter. Bei solchen Anlagen ist es als zweckmässig erkannt worden, in Reihe mit dem einzelnen Halbleiterventil eine Sicherung vorzusehen, so dass, sofern ein solches Halbleiterelement schadhaft wird, indem es sein Sperrvermögen verliert, die Sicherung zum Abschmelzen kommt und der Leitungsstl'ang, der dieses Halbleiterventil und die Sicherung enthält, unterbrochen wird.
Handelt es sich um Anlagen für sehr hohe Ströme, so werden zur Ubernahme des Gesamtstromes je Ventilanordnung, welche bei einer Sternpunktschaltung in einer Phasenleitung oder bei einer Gleichrichterbrückenschaltung in einem Zweig dieser Brücke liegt, mehrere Halbleiterventile in Reihe mit je einer Sicherung zueinander parallelgeschaltet. Die Halbleiterventile werden dabei in ihrer Stromtragfähigkeit, bezogen auf den Gesamtstrom, der die Ventilanordnung durchfliesst, derart bemessen, dass auch bei einem Ausfall eines der Ventile noch die restlichen parallelliegenden Halbleiterventile zusammen in der Lage sind, den gesamten Nennstrom der Ventilanordnung anteilig zu übernehmen, so dass die Anlage auch nach Unterbrechen des einen ihrer Parallelzweige weiter in Betrieb bleiben kann.
Bei einer solchen Anlage ist also wegen ihrer Eigenart der selbsttätigen Aufrechterhaltung ihrer Betriebsbereitschaft auch im Falle des Entstehens eines Schadens in einem der Parallelzweige einer Ventilanordnung nicht ohne weiteres zu erkennen, dass ein Schaden in der Anlage eingetreten ist.
Zweck der Erfindung ist nun, einen solchen in der Anlage entstandenen Schaden bereits während ihres aufrechterhaltenen Betriebes zu melden, so dass der die Anlage Wartende bei der nächsten im Betrieb entstehenden bzw. einlegbaren Pause den erkannten Schaden durch Austauschen des schadhaft gewordenen Gleichrichterelementes samt seiner Reihensicherung beseitigen und die Anlage damit wieder in allen ihren Teilen in den einwandfreien Betriebszustand zurückversetzen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Stromrichteranlage mit Halbleiterventilen auf der Basis eines Halbleiters aus oder nach Art von Germanium, Silizium oder einem ähnlichen Halbleiter, bei der je Ventilanordnung mehrere Halbleiterventile in Parallelschaltung arbeiten, wobei jedem einzelnen der zueinander parallelgeschalteten Ventile eine Sicherung vorgeschaltet ist, erfindungsgemäss ausserdem in Reihe mit jeder Ventilanordnung ein rückstromabhängiges Schaltelement angeordnet, welches beim Fortfall der Sperrfähigkeit eines der Ventile durch den über dieses Ventil bis zur Vollendung des Abschmelzvorganges der Sicherung fliessenden Strom zum Ansprechen gebracht wird und dadurch die Schadenmeldeeinrichtung betätigt, wobei in an sich bekannter Weise die Ventile so dimensioniert und in solcher Anzahl vorgesehen sind,
dass jede Ventilanordnung auch bei dem Ausfall eines Halbleiterventils einen normalen Betrieb durch längere Zeit aufrechterhalten kann. Diese rückstromabhängig ansprechenden Schaltungsele- mente können entweder auf eine gemeinsame Meldeeinrichtung oder auf je eine besondere Meldeeinrichtung arbeiten. Im ersteren Falle wird sinngemäss nur gemeldet, dass in dem gesamten Stromrichter ein Schaden entstanden ist. Im letzteren Falle ist die entstandene Schadensstelle bereits örtlich der betreffenden Ventilanordnung nach näher bestimmt. Nach der Meldung kann vom Bedienenden die tatsächliche Schadensstelle leicht eindeutig ermittelt werden, wenn die einzelne Sicherung mit ihrem Abschmelzen ien abgeschmolzenen Zustand durch eine entsprechende Kennmarke anzeigt.
Als rückstromabhängig ansprechendes Schaltungselement kann z. B. ein mit Gleichstrom vormagne-
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tisierter Sättigungswandler benutzt werden, der durch den Rückstrom aus seinem Sättigungszustand heraus auf den steilen Teil seiner Magnetisierungskennlinie geführt wird, so dass dadurch von ihm dann ein ent- sprechender Spannungsimpuls geliefert wird. der eine Meldeeinrichtung optischer oder bzw. und akusti- scher Art betätigt, die gegebenenfalls die Meldung bis zu einer Quittungsleistung durch den Bedienenden aufrechterhält. Weiterhin würde auch ein schnell arbeitendes, magnetisch polarisiertes Rückstromrelais für die Zwecke der Erfindung geeignet sein, welches entsprechend richtungsabhängig von dem Spannungs- abfall an einem in Reihe mit der Ventilanordnung vorgesehenen Nebenwiderstand betätigt wird.
Statt des magnetisch polarisierten Relais kann auch ein nicht magnetisch polarisiertes Relais in Reihe mit einem derart gepolten elektrischen Ventil benutzt werden, dass dieses Ventil durch einen Rückstrom über eines der Hauptventile der Ventilanordnung des Stromrichters in seiner Flussrichtung, sonst aber in seiner Sperr- richtung beansprucht wird.
Die Erfindung macht von der Tatsache Gebrauch, dass mit dem Eintreten des Schadens an einer
Halbleiterzelle ein Rückstrom über diese in Sperrichtung entsteht und dieser Rückstrom bis zum Auftren- nen dieses schadhaft gewordenen Zweiges der Ventilanordnung entsprechend dem Abschmelzzeitwert der mit dem Halbleiterventil in Reihe liegenden Sicherung fliesst, wonach dann der schadhafte Zweig durch diese Reihensicherung aufgetrennt wird.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles wird nunmehr auf die Fi- gur der Zeichnung Bezug genommen. In dieser bezeichnen 1 und 2 die beiden Klemmen, an denen das
Wechselstromnetz angeschlossen ist. Über die Leitungen 3 und 4 wird eine einphasige Brückenschaltung gespeist, die in ihren vier Zweigen die Ventilanordnungen 5 bis 8 enthält. Jede dieser Ventilanordnungen besteht aus drei parallelen Zweigen, wobei in jedem der Zweige je eines der Ventile 9 bis 20 in Reihe mit je einer der Sicherungen 21 bis 32 liegt. 33 und 34 bezeichnen die Gleichstrompole des Stromrich- ters. In Reihe mit jeder der Ventilanordnungen 5 bis 8 liegt je einer dergleichstromvormagnetisierten Rückstromwandler 35 bis 38.
Jeder dieser Wandler besteht aus einer der Arbeitswicklungen 39 bis 42, einer der Gleichstromvormagnetisierungswicklungen 43 bis 46 für eine solche Vormagnetisierung, dass im normalen Betrieb sein Eisenkern sich im Sättigungszustand befindet, und einer der Sekundärwicklungen 47 bis 50. Diese Sekundärwicklungen 47 bis 50 sind ebenso wie die Gleichstromvormagnetisierungswicklungen 43 bis 46 untereinander in Reihe geschaltet. Die Vormagnetisierungswicklungen werden von einer an den Klemmen 51 und 52 liegenden Gleichstromquelle über einen einstellbaren Reihenwiderstand 53 gespeist. Die Sekundärwicklungen 47 bis 50 speisen gemeinsam eine Steuereinrichtung für eine Anzeige bzw. eine Anzeigeeinrichtung 54, welche z. B. eine Transistorkippschaltung sein kann.
Wird eines der Halbleiterelemente in einer der Ventilanordnungen schadhaft, z. B. indem dieGleichilchterzelle 9 ihr Sperrvermögen verliert, so entsteht ein Rückstrom in Sperrichtung über dieses Halbleiterelement 9 und seine Reihensicherung 21 sowie den Wandler 35, so dass dieser während der Zeitdauer des Abschmelzens der Sicherung 21 sekundärseitig einen Spannungs- bzw. Stromimpuls an die Anzeigeeinrichtung 54 liefert, wodurch der entstandene Schaden gemeldet wird.
Nach dem Abschmelzen der Sicherung 21 und der dadurch erfolgten Herausnahme des schadhaft gewordenen Zweiges der Ventilanordnung 5 aus dem Betrieb bleibt die Stromrichteranlage trotzdem weiterhin ohne Gefährdung durch diesen entstandenen Schaden in Betrieb, denn, wie angegeben, sind die restlichen Halbleiterventile 10 und 11 der Ventilanordnung 5 derart bemessen. dass sie in der Lage sind, weiterhin im Rahmen ihrer Stromtragfähigkeit entsprechend anteilig den gesamten Nennstrom zu übernehmen, den die Ventilanordnung zu führen hat.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stromrichteranlage mit Halbleiterventilen auf der Basis eines Halbleiters aus oder nach Art von Germanium, Silizium oder einem ähnlichen Halbleiter, bei der je Ventilanordnung mehrere Halbleiterventile in Parallelschaltung arbeiten, wobei jedem einzelnen der zueinander parallelgeschalteten Ventile eine Sicherung vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ausserdem in Reihe mit jeder Ventil- anordnung ein rückstromabhängiges Schaltungselement angeordnet ist, welches beim Fortfall der Sperrfähig - keit eines der Ventile durch den über dieses Ventil bis zur Vollendung des Abschmelzvorganges der Si- cherung fliessenden Strom zum Ansprechen gebracht wird und dadurch die Schadenmeldeeinrichtung betätigt,
wobei die Ventile so dimensioniert und in solcher Anzahl vorgesehen sind, dass jede Ventilanordnung auch bei dem Ausfall eines Halbleiterventils einen normalen Betrieb durch längere Zeit aufrechterhalten kann.