Schaltungsanordnung mit mindestens einem elektrischen Ventilzweig Es ist bekannt, dass bei Halbleiter-Gleichrichtern, insbesondere für höhere Leistungen, infolge des so genannten Ladungs-Speicherungs-Effektes bei der Sperrung des Stromes bei dem Richtungswechsel der Halbwellen Überspannungen auftreten. Zur Beherr schung dieser Schwierigkeit sind den Gleichrichterzel- len beispielsweise Kapazitäten parallel#geschaltet worden.
Wenn mehrere Halbleiterzellen beispielsweise mit Rücksicht auf die zu beherrschenden Spannungen miteinander in Reihe geschaltet werden, so zeigt sich unter Umständen auch, dass die Spannungsverteilung auf die einzelnen Zellen weitgehend ungleichmässig ist. Um die Spannungsverteilung gleichmässiger zu gestalten, hat man ebenfalls zu den einzelnen Zellen Kondensatoren parallelgeschaltet, die ihrerseits nun ebenso wie die Gleichrichterzellen in Reihe Ziegen. Derartige Kondensatoren dienen hierbei also den bei den erwähnten Aufgaben.
Eine Schaltungsanordnung, welche mindestens einen elektrischen Ventilzweig aufweist, der mehrere Halbleiterbauelemente in Reihe geschaltet enthält und diesem Zweig eine Reihenschaltung von Kondensato ren parallel geschaltet ist, deren Anzahl derjenigen der Halbleiterbauelemente gleich ist, mit Querver bindungen zwischen den Verbindungsleitungen je zweier aufeinanderfolgender Elemente der Halbleiter bauelementekette und den entsprechenden Verbin dungsleitungen je zweier aufeinanderfolgender Ele mente der Kondensatorenkette kann gemäss der Er findung dadurch verbessert werden, indem die Quer verbindungen ebenfalls Kondensatoren enthalten.
Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anord nung ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Der Ein fachheit halber ist hierbei eine einphasige Anlage zu Grunde gelegt.
Mit 1 ist hierbei eine Wechselstromleitung bezeich net, die über eine Gruppe 2 von Halbleiterventilen eine Gleichstromschiene 4 speist. Die Gruppe 2 ist hierbei für Halbwellen der einen Polarität bestimmt, stellt also etwa einen Zweig einer Graetz-Brücke dar. In jeder Gruppe können hierbei mehrere parallele, hier nicht gezeichnete Pfade vorgesehen sein, von denen jeder aus zwei in Reihe liegenden Ventilzellen 6 und 7 sowie mit diesen in Reihe liegenden Siche rungen 8 und 9 besteht. Mit 10 ist hierbei ein der Ventilzelle 6 und mit 11 ein der Ventilzelle zugeord neter Parallelkondensator bezeichnet. 12 stellt einen zusätzlichen Kondensator dar, der den Verbindungs punkt zwischen den beiden Zellen mit dem Verbin dungspunkt zwischen den beiden Kondensatoren 10 und 11 überbrückt.
Wenn bei einer derartigen Anlage eines der Halb leiterventile beschädigt wird, so wird es in der Regel in beiden Stromrichtungen gut leiten, so dass die ganze Sperrspannung von dem zweiten, mit diesem in Reihe liegenden Ventil aufgenommen werden muss.
Infolge der Anordnung des zusätzlichen Kondensa- tors - vorzugsweise gleicher Kapazität - ist jedoch hierbei erreicht, dass die Spannung, die an den ein zelnen Parallelkondensatoren liegt, nicht die volle Sperrspannung ist, sondern nur eine Teilspannung, die sich infolge der Hintereinanderschaltung des der gesund gebliebenen Zelle parallelgeschalteten Konden- sators mit dem Verbindungskondensator einstellt. Es ist dadurch auch die Möglichkeit gegeben, die Kondensatoren viel kleiner zu dimensionieren,
als dies notwendig sein würde, falls die gesamte Sperr spannung nur von einem Kondensator beherrscht werden müsste. Dadurch wird eine erhebliche Erspar nis im Aufwand für die Kondensatoren erreicht, zu mal diese in einem solchen Betrieb auch bei knapper Bemessung eine besonders hohe Lebensdauer auf weisen.
Die Anlage erhält auf diese Weise auch erhöhte Betriebssicherheit. Die Halbleiter-Gleichrichter, ins besondere solche auf Siliziumbasis, streuen nämlich sehr oft ganz erheblich in dem Sinn, dass eine grosse Zahl der Zellen eine erheblich grössere Spannung aus hält als die, für die sie berechnet und in der Anläge bestimmt sind.
Aus diesem Grunde kann sehr oft, wenn von zwei miteinander in Reihe liegenden Zellen eine ausfällt, der Betrieb durch die zweite mit dieser in Reihe liegenden Zelle weiter aufrechterhalten wer den. In solchen Fällen ist dann durch die Verbesse rung nach der vorliegenden Erfindung die Weiter führung des Betriebes ermöglicht, auch wenn die einzelnen Kondensatoren in der Regel nicht eine den Ventilzellen ähnliche Überlastbarkeit aufweisen.
Für manche Fälle kann es zweckmässig sein, bei Anlagen mit je zwei in Reihe liegenden Ventilzellen diese so auszuwählen, dass eine einzelne Zelle zur Beherrschung der vollen Spannung gerade noch aus reicht.
Die neue Verbesserung kann auch bei Anlagen mit mehreren Ventilzellen in Reihe und einem Par- allelipfad aus einer entsprechenden Zahl von Kon densatoren angewendet werden.
Es wird in der angegebenen Weise ermöglicht, eine grosse Anzahl von Betriebsunterbrechungen, auch wenn mit stark schwankenden Spannungsbeanspru chungen zu rechnen ist, zu vermeiden, was insbeson dere in Anlagen, beispielsweise für eloktrochemische Zwecke, wo jede Unterbrechung erhebliche Verluste hinsichtlich des Ausstosses mit sich bringt, von gros- ser wirtschaftlicher Bedeutung ist.
Eine zusätzliche Verbesserung kann weiter noch dadurch erreicht werden, dass parallel zu dem Quer kondensator noch ein Anzeigegerät mit sehr geringem Stromverbrauch gelegt wird. Hierzu kann beispiels weise eine Glimmlampe oder auch eine elektronische Schaltung mit hochohmigem Eingang Vorteile bringen.
Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Weiter bildung ist in Fig. 2 gezeigt. Hierbei liegt parallel zu dem Kondensator 12 eine Glimmlampe 14.
Soweit bei einer derartigen Anordnung die Ver teilung der Spannung, insbesondere auch der Sperr spannung, auf die in Reihe liegenden Zellen dank der Wirkung des Spannungsteilers 10, 11 gut ist, liegt an dem Kondensator 12 praktisch keine Spannung. Wenn jedoch die Anlage gestört ist, sei es, dass eine der Zellen oder eines der Beschaltungselemente 10 oder 11 beschädigt ist, so wird eine Spannung an dem Kondensator 12 wirksam, wodurch die Glimmlampe anspricht und so den Fehler anzeigt.
Auf diese Weise wird man auf die Störung aufmerksam gemacht, so dass vom Bedienungsmann entschieden werden kann, ob der Betrieb mit den restlichen intakt gebliebenen Elementen in Anbetracht der gerade geforderten Lei stung noch bis zur nächsten ohnehin erforderlichen Betriebsunterbrechung aufrechterhalten werden kann, oder ob eine sofortige kurzzeitige Unterbrechung zur Beseitigung des Fehlers erforderlich ist.
Auf diese Weise kann eine möglichst gute Aus nutzung der Anlage einerseits und der Erhaltung einer guten Lebensdauer der einzelnen Elemente anderer seits gewährleistet werden.
Das Anzeigegerät kann insbesondere bei Anord nungen mit Messschaltungen mit einer Fernmelde einrichtung verbunden werden, so dass beispielsweise in nicht mit Bedienungsleuten ständig besetzten An lagen eine Fernmeldung der Störung erfolgt. Hierbei kann die Meldeeinrichtung auch mit einem Zählge rät kombiniert werden, so dass nicht bloss die Stö rung, sondern auch die Anzahl der Störungen gemel det wird.
Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, die Anlage mit einer Anzeigeeinrichtung in solcher Form auszurüsten, die von der Spannung an den einzelnen, den Zellen parallelgeschalteten Kondensatoren abhän gig ist und dann anspricht, wenn an einem Konden sator keine Spannung mehr liegt. Auf diese Weise wird angezeigt, dass im Zweig eine der mit an deren in Reihe liegenden Zellen ausgefallen ist. Der Betrieb kann dann in der Regel weiterlaufen und die Zelle in einer nachfolgenden ohnedies erforder lichen Betriebspause ersetzt werden, so dass eine zusätzliche Betriebsunterbrechung vermieden ist.
Für Anlagen, bei denen mehrere parallel arbeiten de Zweige vorgesehen sind, von denen jeder aus zwei oder mehreren in Reihe liegenden Ventilzellen besteht, kann noch eine zusätzliche Verbesserung da durch erreicht werden, dass diesen parallelen Zwei gen ein gemeinsamer Zweig aus einer entsprechenden Anzahl von in Reihe geschalteten Kondensatoren par allelgeschaltet wird, wobei jedoch jeder aus den Ven tilzellen gebildete Zweig eine eigene Querverbindung zu dem Kondensatorzweig, und zwar wieder je über einen Quer-Kondensator erhält.
Auf diese Weise kann der Aufwand für die Kon densatoren wiederum herabgesetzt werden, da ein grösserer Kondensator bestimmter Leistung sowohl weniger Platz einnimmt als auch billiger ist, als meh rere kleinere Kondensatoren mit derselben Gesamt Kapazität.
Bei Anordnungen dieser Art kann es zweckmäs sig sein, in den Kondensator-Parallelzweig noch Ohm sche Widerstände in Reihe oder parallel einzuschal ten, um etwa durch die Kondensatoren und die bei spielsweise im Netz enthaltenen Induktivitäten her vorgerufene Resonanzerscheinungen bzw. Schwingun gen zu vermeiden. Dies ist besonders bei Anordnun gen, die mit Teilaussteuerung arbeiten, wo also die Spannung oft mit erhöhter Steilheit einsetzt, von Vor teil. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anord nung ist in Fig. 3 dargestellt.
Es sind hierbei vier parallele Teilzweige 21 bis 24 vorgesehen, wobei jeder dieser Teilzweige zwei Gleichrichterelemente 61, 71 bzw. 62, 72, 63, 73 und 64, 74 in Reihen schaltung enthält. Mit 25 ist ein Kondensatorzwei'g bezeichnet, der aus zwei in Reihe geschalteten Kon densatoren 10 und 11 besteht. Ausserdem enthält jede Hälfte dieses Zweiges noch einen Reihenwider stand 53 und 54.
Zwischen den einzelnen Teilzweigen und dem Kondensatorzweig sind Querverbindungen vorgesehen, die je einen Kondensator 14, 24, 34 und 44 enthalten.
Bei einer derartigen Anlage, bei der als Halblei terelement beispielsweise Siliziumzellen mit einem Nennstrom von 200 Ampere verwendet sind, hat sich z. B. eine Bemessung als zweckmässig ergeben, bei der die Kondensatoren des parallelen Zweiges je 2#tF, die Kondensatoren der Querverbindung je 0,5[tF, und die Reihenwiderstände je lOQ haben.
Die in den Querverbindungen liegenden Konden satoren können dazu benutzt werden, Anzeigegeräte, insbesondere hohen Widerstandes, beispielsweise in Form von Glimmlampen, parallelzuschalten, die den Defekt eines Bauelements in der Anlage anzeigen.
Die angegebenen Verbesserungen können nicht nur - wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt bei einphasigen, sondern auch bei mehrphasigen, ins besondere dreiphasigen, Anlagen angewendet werden.