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Schaltungsanordnung zum Schutz von Halbleitergleichrichtern
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ter bzw. Halbleitergleichrichtergruppe ein Stromzweig parallelgeschaltet ist, der ein Schaltelement, vorzugsweise eine Funkenstrecke enthält und besteht darin, dass die Funkenstrecke derart in der Nähe des
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Schmelzleiters entstehenden Lichtbogen zündet und damit den Strom in den Parallelkreis kommutiert.
) An Hand der in den Fig. 1-6 aufgezeigten Schaltungsbeispiele wird der schaltungstechnische Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung dargestellt und erläutert. Für gleiche Schaltelemente wurde in allen dargestellten Ausführungsbeispielen gleiche Bezeichnung gewählt.
In der Fig. 1 ist in Reihe zu einemNetztransformator 1 ein Verbraucher 4 und ein Halbleitergleich- richter, vorzugsweise ein steuerbarer Halbleitergleichrichter 3 mit vorgeschalteter Schmelzsicherung 2 ) geschaltet. Die Induktivität 6 stellt die Induktivitäten des Stromkreises dar. Parallel zu der Reihenschal- tung aus Halbleitergleichrichter 3 und zugehöriger Schmelzsicherung 2 ist ein Schaltungselement, vor- zugsweise eine Funkenstrecke 5 gelegt, welche bei Auftreten eines Lichtbogens in der Schmelzsicherung 2 gezündet wird und den Kurzschlussstrom übernimmt.
Nach der Erfindung besteht eine vorteilhafte Möglichkeit zur Erzielung der gewünschten Kommutierung des Kurzschlussstromes in einem zu der Reihenschaltung aus Halbleitergleichrichter und Schmelzsi- cherung parallelliegenden Stromzweig darin, dass eine Funkenstrecke mit definierter Brennspannung so in der Nähe des Schmelzleiters angeordnet ist, dass die Funkenstrecke durch den beim Abschmelzen des
Schmelzleiters entstehenden Lichtbogen gezündet wird.
Tritt im Verbraucherkreis ein Kurzschluss auf, so bewirkt der auftretende Kurzschlussstrom bei Errei- I chen und Überschreiten des Ansprechwertes der Schmelzsicherung 2 ein Abschmelzen des Schmelzleiters dieser Schmelzsicherung. Die in den Induktivitäten gespeicherte elektrische Energie bewirkt für sehr kur- ze Zeit ein Weiterfliessen des Stromes nach Abschmelzen des Schmelzleiters über den in der Schmelzsi- cherung auftretenden Lichtbogen.
Sobald die am Lichtbogen abfallende Spannung gleich oder grösser als die Durchbruchsspannung des parallel zu Sicherung 2 und Halbleitergleichrichter 3 geschalteten Schal- tungselement 3 wird, fliesst der Strom nicht mehr über den Halbleitergleichrichter, sondern wird in den
Parallelkreis mit der Funkenstrecke 5 kommutiert. Damit fliesst im Kurzschlussfall über den Halbleiter- gleichrichter 3'nur noch ein Strom, der praktisch dem Schmelzintegral der Sicherung 2 entspricht. Auch bei sehr hohen Kurzschlussströmen kann auf diese Weise der Halbleitergleichrichter von einer durch Über- strom bewirkten Zerstörung geschützt werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung besteht darin, dass auch Überspannungsspitzen, die vom Netz in den Stromkreis eingespeist werden, durch die Funkenstrecke 5 unschädlich gemacht und von denHalbleitergleichrichtern ferngehalten werden können.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung besteht darin, dass ge- mäss der Fig. 2 parallel zu der Reihenschaltung aus Halbleitergleichrichter 3 und einer Schmelzsicherung
21 ein Bauelement geschaltet wird, das einen Schmelzleiter 2 mit zugeordneter Funkenstrecke 5 aufweist, wobei der Schmelzleiter 2 parallel zur Schmelzsicherung 21 und die Funkenstrecke 5 parallel zur Reihen- schaltung aus Schmelzsicherung 21 und Halbleitergleichrichter 3 geschaltet ist.
Eine Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, dass zu einem Halbleitergleichrichter oder zu einer Gruppe von Halbleitergleichrichtern ein Sicherungselement, das zwischen zwei Klemmen einen Schmelzleiter enthält, dem räumlich eine Hilfselektrode zugeordnet ist, derart geschaltet ist, dass der Schmelzleiter in Reihe mit dem zu schützenden Halbleitergleichrichter bzw. der zu schützenden
Gruppe von Halbleitergleichrichtern liegt und dass die Hilfselektrode mit dem vom Schmelzleiter abge- wendeten Anschluss des zu schützendenHalbleitergleichrichters oder der zu schützenden Gruppe von Halb- leitergleichrichtern verbunden ist.
In Fig. 3 ist in Reihe zu einem Netztransformator 1 ein Verbraucher 4, ein Halbleitergleichrichter 3 und ein Sicherungselement 5 geschaltet. Die ebenfalls im Stromkreis befindliche Induktivität 6 stellt die
Induktivitäten des Stromkreises dar. Das Sicherungselement 5 enthält zwischen den Klemmen 51 und 53 einen Schmelzleiter 52, dem räumlich eine Hilfselektrbde 54 derart zugeordnet ist, dass bei Ansprechen und damit Abschmelzen des Schmelzleiters 52 infolge eines auftretenden Überstromes der entstehende
Lichtbogen und damit auch der Kurzschlussstrom auf die Hilfselektrode kommutiert wird.
Dieses Siche- rungselement 5 ist mit seinen drei Anschlussklemmen so in die Schaltungsanordnung eingefügt, dass der die Klemmen 51 und 53 verbindendeSchmelzleiter 52 inReihé zu einem zu schützendenHalbleitergleich- richter 3 bzw. in Reihe zu einer zu schützenden Gruppe von Halbleitergleichrichtern geschaltet ist und dass die Hilfselektrode 54 über ihren Anschluss mit dem dem Schmelzleiter abgewendeten Anschluss des zu schützenden Halbleitergleichrichters 3 oder der zu schützenden Gruppe von Halbleitergleichrichtern verbunden ist.
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Eine Weiterbildung des Gegenstandes gemäss der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Das Sicherungs- element ist in diesem erfindungsgemässen Schaltungsbeispiel zum Schutze einer in Brückenschaltung 3 an- geordneten Gruppe von Halbleitergleichrichtern 31, 32, 33 und 34 eingesetzt. Das Sicherungselement 5 dient in diesem Schaltungsbeispiel zum Schutze der in Brückenschaltung angeordneten Halbleitergleich- richter gegen einen gleichstromseitigen Kurzschluss. Der Schmelzleiter 52 des Sicherungselementes 5 liegt dabei in der einen wechselstromseitigen Zuleitung zur zu schützendenGleichrichterbrücke, während die Hilfselektrode 54 mit der andern wechselstromseitigen Zuleitung zur Gleichrichterbrücke verbunden ist.
BeiAuftreten eines Kurzschlusses spricht der Schmelzleiter 52 an, schmilzt ab und erzeugt dabei einen
Lichtbogen, der auf die Hilfselektrode 54 kommutiert wird. Mit der Kommutierung des Lichtbogens und damit des Kurzschlussstromes auf die Hilfselektrode 54 wird die Gleichrichterbrücke und damit der Kurz- schluss vom Netz getrennt. Der durch die in den Induktivitäten 6 des Stromkreises gespeicherte Energie aufrechterhaltene Strom kann über den Lichtbogen zwischen der Elektrode 51 und der Hilfselektrode 54 weiterfliessen, ohne die Halbleitergleichrichter zu gefährden.
Ist im Gleichstromkreis der Gleichrichteranordnung eine grosse Induktivität 7 vorhanden, so kann gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zusätzlich zum Sicherungselement in der Wechselstrom- zuleitung der Gleichrichterbrücke oder allein in den Gleichstromkreis ein Sicherungselement 5'mit
Schmelzleiter 52'und Hilfselektrode 54'geschaltet werden. Im Falle eines Kurzschlusses am Verbraucher 4 kann die bis zum Abschmelzen des Schmelzleiters 52'in der Induktivität 7 gespeicherte Energie über die Hilfselektrode 54'des Sicherungselementes 5'abfliessen, ohne die Halbleitergleichrichter zu gefähr- den.
Ein weiteres erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel ist für eine Drehstrombrückenschaltung in Fig. 6 dargestellt. In jeder der drei wechselstromseitigen Zuführungen für die Gleichrichter 31, 32, 33, 34, 35 und
36 in Drehstrombrückenschaltung liegt der Schmelzleiter eines Sicherungselementes 5, während die jeweilige Hilfselektrode der Sicherungselemente mit dem Sternpunkt des Gleichrichtertransformators verbunden ist.
In vorteilhafter Weise kann zum Abschalten des nach Ansprechen des Schmelzleiters 52 im Sicherungselement 5 zwischen den Elektroden 51 und 54 auftretenden Lichtbogens und des durch den Lichtbogen geführten Stromes ein weiteres Sicherungselement verwendet werden, das auf der Seite der Energiequelle in Reihe zum Schmelzleiter 52 geschaltet ist. Dieses zusätzliche Sicherungselement kann beispielsweise eine übliche Schmelzsicherung sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zum Schutze von Halbleitergleichrichtern, bei der zu einem oder zu einer Gruppe von Halbleitergleichrichtern eine Sicherung, vorzugsweise eine Schmelzsicherung in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funkenstrecke innerhalb des Sicherungsgehäuses in einem bestimmten Abstand vom Schmelzleiter angeordnet ist, dass die Funkenstrecke die Reihenschaltung aus Schmelzleiter und zu schützenden Bauelement überbrückt und dass der Abstand zwischen Funkenstrecke und Schmelzleiter derart gewählt wird, dass bei ungestörtem Betrieb kein Spannungsüberschlag stattfindet, aber beim Ansprechen des Schmelzleiters der auftretende Lichtbogen die Funkenstrecke zündet.