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Die Erfindung bezieht sich auf eine sogenannte Kommutierungsschaltung. Unter einer solchen ist nicht eine Stromrichterschaltung zu verstehen, bei der der Strom lediglich im Inneren des Stromrichters von einer
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einen Triac oder eine parallele Gruppe solcher Ventile enthaltenden Parallelstromkreisen, die durch einen Kommutierungskreis mit Kommutierungskondensator miteinander verknüpft sind, so dass, wenn man von den kurzen Kommutierungszeiten absieht, jeweils nur einer der beiden Parallelkreise stromführend ist. Bei einer solchen Kommutierungsschaltung, bei der jeweils durch Zündung eines Ventiles ein anderes gelöscht wird, können Störspannungsimpulse, die in die meist längeren Leitungen zu den Lastwiderständen oder in die Steuerleitungen der Ventile eingekoppelt werden, dazu führen, dass sich die Schaltung selbst blockiert, indem die Ventile (bzw.
Ventilgruppen), statt abwechselnd zu arbeiten, dauernd gleichzeitig Strom führen. Die Erfindung soll hier Abhilfe schaffen.
Der Fall, dass zwei Ventilstrecken statt hintereinander fehlerhafterweise gleichzeitig Strom führen, kommt bekanntlich auch bei gewöhnlichen, einen einzigen Verbraucher speisenden Stromrichtern vor. Dabei entsteht aber ein nicht über den Verbraucher fliessender, also sehr hoher Fehlerstrom (Kurzschlussstrom, eventuell Rückstrom). Die dann notwendige sofortige Schutzmassnahme kann also hier durch eine auf Kurzschlussstrom bzw.
Rückstrom ansprechende Einrichtung bewirkt werden, während im Falle des fehlerhaften gleichzeitigen Stromführens der beiden je einen gesonderten Verbraucher enthaltenden Zweige einer Kommutierungsschaltung weder ein Kurzschlussstrom, noch ein Rückstrom fliesst. Allerdings bedeutet dieses gleichzeitige Fliessen der beiden Zweigströme eine Erhöhung des Mittelwertes des von der Stromquelle gelieferten Gesamtstromes. Diese Erhöhung ist aber nicht sehr beträchtlich, besonders wenn etwa einer der Zweigströme viel kleiner ist und zugleich im störungsfreien Betrieb jeweils viel kürzer fliesst als der andere. Ausserdem ändert sich der mittlere Gesamtstrom auch dann, wenn eine oder beide Verbraucherimpedanzen geändert werden. Die Erfindung benutzt deshalb als Ansprechkriterium nicht einen Stromwert.
Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenenArt (Kommutierungs- schaltung), mit dem besonderen Merkmal, dass eine Schutzeinrichtung zur selbsttätigen Auslösung eines ein fehlerhaftes gleichzeitiges Leiten der beiden Stromkreise beendenden Schaltvorganges vorhanden ist, die auf Stromfluss in beiden Kreisen selektiv ist, jedoch eine solche Trägheit aufweist, dass sie bei kurzem, im normalen Betriebsfall während der Kommutierung auftretendembeidkreisigem Stromfluss noch nicht anspricht.
Durch die Wahl der Gleichzeitigkeit des Fliessens der beiden Zweigströme als Auslösekriterium wird erreicht, dass die Schutzeinrichtung unabhängig von der Höhe der Zweigströme arbeitet, also unabhängig von der Höhe der Lastimpedanzen ihre Aufgabe erfüllt, den fehlerhaften Zustand, dass beide Zweige der Kommutierungsschaltung dauernd gleichzeitig Strom führen, zu beenden. In Weiterbildung der Erfindung löscht die Schutzeinrichtung im Ansprechfall zu diesem Zwecke beide Ventile bzw. Ventilgruppen, worauf eines (eine) davon durch das reguläre Zündsignal wieder leitend wird. Man erspart so die Mittel, zur selbsttätigen Feststellung, welcher der beiden gleichzeitig stromführenden Zweige jeweils zu unrecht Strom führt und deshalb stromlos zu machen ist bzw. welcher von ihnen auf Grund der ordnungsgemässen Steuersignale, also zu Recht Strom führt.
Die das gleichzeitige Leiten beendende Löschung erfolgt vorzugsweise durch Kondensatorstoss mittels eines zusätzlichen gesteuerten Ventiles. Dies hat gegenüber der Verwendung einer etwa den gesamten von der Stromquelle an die Kommutierungsschaltung gelieferten Strom vorübergehend unterbrechenden mechanischen Schalteinrichtung den Vorteil, dass kein Kontaktabbrand und kein mechanischer Verschleiss eintritt. Diese Nachteile könnten allerdings bei entsprechendem Aufwand auch durch den Ersatz der mechanischen Schalteinrichtung durch elektronische Schaltmittel für den Gesamtstrom vermieden werden. Das eben genannte, für die Löschung durch Kondensatorstoss verwendete zusätzliche Ventil kann unter Zwischenschaltung mindestens eines Kondensators einem der beiden kommutierenden Ventile parallel geschaltet sein.
Auf diese Weise kann auch das andere Ventil gelöscht werden, weil es mit dem ersten über den Kommutierungskondensator verbunden ist.
Die Schutzeinrichtung, insbesondere das zusätzliche gesteuerte Ventil kann in Weiterbildung der Erfindung durch eine bei gleichzeitigem Leiten der beiden sonst kommutierenden Ventile auftretende Potentialverlagerung bzw. durch das Auftreten einer erhöhten Spannung zwischen zwei sonst eine kleinere oder kleine Potentialdifferenz aufweisenden Punkten zum Ansprechen bzw. Zünden gebracht werden. Auf diese Weise lässt sich also, ohne dass unmittelbar auf Fliessen von Strömen in beiden Ventilen ansprechende mechanische bzw. elektronische Stromrelaisanordnungen vorgesehen sind, feststellen, dass der Fehlerfall eingetreten ist. Dabei kann man das Auftreten der Potentialverlagerung bzw. der zum Ansprechen (Zünden) führenden erhöhten Spannung z.
B. durch die Wirkung eines oder mehrerer Kondensatoren und Widerstände soweit verzögern, dass die Schutzeinrichtung bei den im störungsfreien Betrieb vor sich gehenden Umladungen des Kommutierungskondensators nicht anspricht bzw. dass die Ansprechverzögerung grösser ist, als die Umladezeit des Kommutierungskondensators.
Zur Lösung der Aufgabe, durch eine bei gleichzeitigem Leiten der beiden sonst kommutierenden Ventile auftretende Potentialverlagerung das zusätzliche gesteuerte Ventil zu zünden, kann eine der beiden die Zündstrecke des letzteren bildenden Elektroden, z. B. seine Kathode, am Verbindungspunkt zweier vornehmlich
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gleich grosser Widerstände liegen, die mit ihren andern Klemmen an gleichnamige Elektroden der beiden kommutierenden Ventile, z. B. an deren Anoden angeschlossen sind. Wenn die beiden letzteren Ventile gleichzeitig leiten, ergibt sich dann eine entsprechend starke Potentialverlagerung, die von der Höhe der fliessenden Ströme unabhängig ist und zur Zündung des zusätzlichen Ventils benutzt werden kann. Dabei liegt z.
B. die andere Elektrode der Zündstrecke des letzteren, also z. B. seine Zündelektrode, über eine Diode an einem durch einen Spannungsteiler bestimmten Potential, wobei der Spannungsteiler unmittelbar an der speisenden Gleichspannung liegen und das Spannungsteilerverhältnis gleich oder kleiner als 1 : 2 sein kann. Es lässt sich so eine passende Potentialgrenze für die besagte andere Elektrode festlegen.
Wenn die das fehlerhafte gleichzeitige Leiten der beiden sonst kommutierenden gesteuerten Ventile beendende Löschung durch Kondensatorstoss mittels eines zusätzlichen gesteuerten Ventils erfolgt, kann der zur Löschung dienende Kondensator über einen Widerstand aufladbar sein, der den nach der Entladung bzw.
Löschung über das zusätzliche gesteuerte Ventil fliessenden Strom auf einen unter dem Haltestrom dieses Ventils liegenden Wert begrenzt. Es wird dadurch das selbsttätige Wiedererlöschen des zusätzlichen gesteuerten Ventils sichergestellt.
Besonders vorteilhaft ist es, die Erfindung so zu verwirklichen, dass die Schutzeinrichtung für mehrmaliges aufeinanderfolgendes Ansprechen eingerichtet, insbesondere das zusätzliche gesteuerte Ventil mit einem Impulsgeber od. dgl. periodisch zündbar ist, wobei ein oder mehrere weitere Ansprechvorgänge bzw. Zündungen bei z. B. durch Störspannungen an den Gittern der Hauptventile verursachter Erfolglosigkeit des ersten Ansprechens bzw. Zündens stattfinden. Dadurch wird die Verlässlichkeit der erfindungsgemässen Schaltanordnung noch weiter gesteigert.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in den Fig. 1 und 2 der Zeichnungen dargestellten beiden Ausführungsbeispiele, u. zw. zunächst an Hand des Beispieles nach Fig. 1 näher erläutert.
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sitive Spannung der Kathode des Thyristors-T-ab, so dass dieser Thyristor zündet. Dadurch erhalten aus dem Kondenstor --C3-- beide Thyristoren --T1, T2-- u.zw. --T1-- über den Kondensator --C2 und T2-- über die Kondensatoren-C und C-, einen im Sinne ihrer Löschung wirkenden Stromstoss. Jener Thyristor, der reguläres Zündsignal erhält, wird unmittelbar nachher wieder leitend, während der durch Störeinfluss gezündete gesperrt bleibt.
Die Zündbedingung für den Thyristor --T3-- verschwindet und dieser sperrt, weil der Widerstand --R7-- (Ladewiderstand) so bemessen ist, dass der ihn durchfliessende Strom kleiner als der Halte-
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die Umladezeit des Kondensators-C,-.
Bei der Schaltung nach Fig. 1 sind die Ventile-T und T- (die auch durch zwei Gruppen parallel oder/und in Reihe geschalteter Ventile ersetzt gedacht werden können) mit ihren Kathoden an den Minuspol der Stromquelle angeschlossen, doch ist die Erfindung selbstverständlich auch anwendbar, wenn die Anoden der kommutierenden Ventile miteinander verbunden am Pluspol der Stromquelle liegen. (Vgl. auch die Fig. 2).
Vorteilhaft ist es, die erfindungsgemässe Schaltung derart auszugestalten, dass bei Vorliegen der Ansprech-
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vorkommen kann, noch beliebig viele weitere Löschversuche zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass trotz eines hochohmigen Spannungsteilers- (R und R-) kräftige Zündimpulse für den Thyristor-Tgewonnen werden können. Dies alles wird aus dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 klar.
Fig. 2 zeigt eine der Schaltung nach Fig. 1 äquivalente Schaltung mit Zweiwegthyristoren (Triac's), wobei der Triac-Tr-durch den mit-UJT-bezeichneten Unijunktiontransistor gezündet wird, sobald die
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Triacis--Tr1und Tr2-- gleichzeitig leiten.
Die Widerstände-R. und R.-sowie-Rs und R-sind bei den Schaltungen nach den Fig. 1 und 2 vorzugsweise paarweise einander gleich oder fast gleich, so dass im normalen Betrieb der Triac's-Tr und Tr - die Spannung am Unijunktionstransistor --UJT-- Null oder nahezu Null ist. Werden jedoch beide Triac's
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so wird die Basis-BKondensators--Cl - bei der Kommutierung, damit keine Zündung des Triac's-Tr-erfolgt, wenn das Potential am Verbindungspunkt der Widerstände-R, und R-während und kurzzeitig nach der Kommutierung positiver ist als der Verbindungspunkt der Widerstände-Rg und Reg-.
Die Verwendung von Triac's (Fig. 2) an Stelle von Thyristoren (Fig. 1) in einer Kommutierungsschaltung ist unter anderem dann berechtigt, wenn die Gefahr einer Zündung durch Störspannungen ohne gleichzeitige Freigabe durch das Gitter besteht, weil Triac's im Gegensatz zu Thyristoren eine solche unbeabsichtigte Zündung ohne Schaden überstehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung mit zwei gleichstromgespeisten, je in Serie einen gesonderten Lastwiderstand (Verbraucher) und ein steuerbares Ventil, z. B. einen Thyristor oder einen Triac oder eine parallele Gruppe solcher Ventile enthaltenden Parallelstromkreisen, die durch einen Kommutierungskreis mit Kommutierungskondensator miteinander verknüpft sind, so dass, abgesehen von den kurzen Kommutierungszeiten, jeweils nur einer der beiden Parallelkreise stromführend ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzeinrichtung zur selbsttätigen Auslösung eines ein fehlerhaftes gleichzeitiges Leiten der beiden Stromkreise beendenden Schaltvorganges vorhanden ist, die auf Stromfluss in beiden Kreisen selektiv ist, jedoch eine solche Trägheit aufweist, dass sie bei kurzem,
im normalen Betriebsfall während der Kommutierung auftretendem beidkreisigem Stromfluss noch nicht anspricht.