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PATENTANSPRÜCHE
1. Spannungsnulldurchgang-Geber für Hochspannung, der einen ohmschen Spannungsteiler mit einem Gleichrichter am Ausgang des Spannungsteilers und einen Zenerdiodenbegrenzer enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber mit einem Transistor-Sperrschwinger ausgestattet ist, dessen Transistorbasis (13) über einen Kondensator (39) mit einer der Eingangsklemmen (31) des Gleichrichters verbunden ist, wobei parallel am Ausgang des Gleichrichters ein Speicherkondensator (34) und zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren (37 und 38) angeschlossen sind, welche in Reihe geschalteten Kondensatoren (37, 38) mit Zenerdioden (35, 36) des Zenerdiodenbegrenzers überbrückt sind, deren gemeinsamer Punkt mit dem Emitter des Transistors (13) des Sperrschwingers verbunden ist, welcher Sperrschwinger über einen Dynistor (23) an den Ausgang des Gleichrichters angeschlossen ist.
2. Geber nach Patentanspruch I für die Verwendung im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (14) des Sperrschwingers eine zusätzliche Wicklung (43) aufweist, deren Anschlüsse mit dem Kollektor und dem Emitter eines Transistors (44) verbunden sind, an dessen Basis über einen mit dieser verbundenen Widerstand (47) das Signal über das Vorhandensein des Stromes im Hochspannungs-Thyristorventil (7) zu führen ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hoch- und Höchstspannungstechnik, und betrifft einen Spannungsnulldurchgang-Geber, der einen ohmschen Spannungstei- ler mit einem Gleichrichter am Ausgang des Spannungsteilers und einen Zenerdiodenbegrenzer enthält. Ein solcher Geber ist für die Anwendung in den Fällen geeignet, wenn eine Information über die Zeitpunkte des Nulldurchganges der Hochspannung sowie die Übertragung dieser Information von der Stelle des hohen Potentials zu einer sich auf Erdpotential befindlichen Stelle erforderlich ist. Insbesondere kann ein solcher Geber in Steuersystemen von Hochspannungs-Thyristoren für Hochspannungs-Stromrichter der Gleichstrom-Übertragungsleitungen verwendet werden, wo jenes Steuerverfahren durchzuführen ist, das beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr.
3 715 606 mit dem Titel 2 Verfahren zur impulsartigen Steuerung von Hochspannungs-Gleichrichtern, z.B. Thyristoren, die in einem mehrphasigen Stromrichter arbeiten, und Steuersystem zur Durchführung dieses Verfahrens beschrieben ist.
In bekannten Gebern des Spannungsnulldurchganges werden Kombinationen von bistabilen Multivibratoren, Verstärkern, Wechselrichtern, Trigger, Summatoren und anderen elektronischen Schaltungen verwendet (siehe z.B. USA-Patentschriften Nrn. 3 348 068 Kl. 307 88.5, Int. Kl. HO3k, 1967, Schwellendiskriminator und Detektor des Nulldurchganges des Signals ; Nt 3 394 271, Kl. 307-235, Int. Kl HO3k, 1968, Impulsformungsschaltung für die Anzeige der Übergangspunkte der Wechselspannung vom positiven zum negativen Potential ; N @ 3 466 551, Kl. 328-146, Int. Kl. H03k 5/20, 1969, Null-D uektor, in dem ein multiplikativer Demodulator verwendet wird ; Nr. 3 560 768, Kl. 307-235, Int.
Kl H03k 5/20 1971 Schaltung zur Feststellung des Durchganges der Spannung durch das Nullniveau ; Nr. 3 768 024, Kl. 328-150, Int. Kl. HO3k, 5/20.1973, Schaltung zum Feststellen der Schnittpunk @ des Nullpegels ).
Diese Ei nichtungen weisen eine Reihe von wesentlichen Nachteilen 2 d, die ihre Anwendung in Hochspannungssystemen erschwe ren. Sie sind kompliziert, enthalten eine relativ grosse Zahl von Transistoren und anderen Baulelementen, was ihre Betriebstüchtigkeit beeinträchtigt, erfordern eine getrennte Speisequelle und haben eine ralativ grosse Leistungsaufnahme.
Es sind keine Massnahmen in ihnen vorgesehen, die ihre Störfestigkeit beim Betrieb in starken elektromagnetischen und elektrostatischen Feldern sicherstellen. Ausserdem sind für die Übertragung der Information vom hohen Potential auf das Erdpotential bei ihrer Anwendung zusätzliche Schaltungen zur Formierung und Umformung von Signalen erforderlich.
In bekannten Geberschaltungen des Nulldurchganges der Hochspannung, die in Steuersystemen von Hochspannungsthyristoren für die Stromrichter in Gleichstromübertragungen Anwendung finden, werden ohmsche Spannungsteiler und Schwellenelemente angewendet, z.B. Begrenzer mit Zenerdiodenstabilisatoren (siehe z.B. die oben angegebene USA-Patentschrift Nr. 3 715 606; schwedische Patentschrift Nr.338 099, 1969, Statischer Umformer auf Thyristoren , BRD-Patentanmeldung Nr. 2 003 659,1969, Verfahren und Anordnung zum Schutz von Thyristoren ; akzeptierte japanische Patentanmeldung Nr. 51771/72, 1969, Steuereinrichtungen für Thyristoren ). Jedoch fehlen in allen diesen bekannten Einrichtungen Bauelemente, die eine Übertragung der Information über die Nulldurchgänge der Hochspannung vom hohen Potential auf Erdpotential gewährleisten.
Die in der französischen Patentanmeldung Nr. 2 154 770, Kl. Gol 19/00 Int. Kl. H03k 17/00, 1973, Detektor des Nulldurchganges (analog zur USA-Patentschrift Nr.
3 693 027) beschriebene Einrichtung enthält einen stufenartigen ohmschen Spannungsteiler, einen Kondensator, der über eine Gleichrichterdiode parallel zum Niederspannungsarm des Spannungsteilers geschaltet ist, eine mit einem Transistor bestückte Taststufe, die parallel zum Kondensator geschaltet ist, einen Thyristor, der beim Ansprechen der Taststufe leitend wird und in Reihe mit einer Leuchtdiode liegt, die die Übertragung der Information über die Zeitpunkte des Nulldurchganges der Wechselspannung vom hohen Potential auf das Erdpotential sicherstellt.
Diese Einrichtung weist folgende Nachteile auf: a) Vorhandensein eines getrennten aktiven Elementes (Thyristors) für die Steuerung der Leuchtdiode; b) relativ geringe Arbeitsgeschwindigkeit der Einrichtung, was erstens durch die Zeit, die zum Aufladen des Kondensators über den hochohmigen Teilerarm bis auf die Spannung erforderlich ist, bei der der Thyristor leitend und ein genügende Leuchtung ergebender Strom durch die Leuchtdiode gesichert wird, und zweitens durch die eigenen Ein- und Ausschaltzeiten des Thyristors bedingt ist.
Somit kann die gegebene Einrichtung nicht zum Ermitteln von Zeitpunkten des Nulldurchganges von steil ansteigenden und hochfrequenten Wechselspannungen Anwendung finden; c) Vorhandensein einer bestimmten nichtregelbaren Ansprechschwelle der Einrichtung, was im Zusammenhang mit der Aufladung des Kondensators nur von einer (positiven) Halbwelle der Wechselspannung und dem Ausbleiben von energiespeichernden Elementen die Anwendung dieser Einrichtung in Steuersystemen von Hochspannungsventilen der Stromrichter erschwert, z.b. bei der Arbeit der letzteren in Betrieben, wenn ihr Regelungswinkel gleich Null oder nah zu dem Nullwert ist.
Die vorliegende Erfindung und ihre Weiterausbildung bezweckt die Beseitigung der angegebenen Nachteile.
Ausserdem fehlen in allen oben erwähntern bekannten Einrichtungen Elemente, die das Ansprechen des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung bei Stromdurchfluss durch den Hochspannungsthyristor (im Falle der Anwendung des Gebers im Steuersystem des letzteren) verhindern, was eine wirksame Anwendung dieser Einrichtung in Steuersystemen von Hochspannungs-Thyristorventilen, die eine innere Induktivität aufweisen, unmöglich macht.
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Geber für die Nulldurchgänge einer Hochspannung zu entwik
keln, indem eine Vereinfachung der Ermittlung und der Übertragung der ermittelten Nulldurchgänge der Hochspannung von einer Stelle hohen Potentials zu einer Stelle auf Erdpotential möglich ist. Dies soll insbesondere im Steuersystem von Hochspannungsthyristoren erreicht werden, und zwar durch die Vereinigung der Ermittlung des Zeitpunktes des Nulldurchganges der Hochspannung und der Formierung und Umformung des Signals über den Spannungsnulldurchgang in einer Einrichtung.
Ausserdem soll dieser Geber wirtschaftlich, störunempfindlich und schnellwickend sein.
Die gegebene Aufgabe wird beim Geber der eingangsgenannten Art erfindungsgemäss so gelöst, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert ist.
Ausserdem ermöglicht die vorliegende Erfindung auch, dass ein allfälliges Fehlansprechen des Gebers bei der Anwendung desselben im Steuersystem eines Hochspannungsthyristorventils ausgeschlossen wird, der eine innere Induktivität aufweist.
Für die Verwendung im Steuersystem eines Hochspannungsthyristorventils ist es zweckmässig, den Geber so auszubilden, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 definiert ist.
Der erfindungsgemässe Geber der Nulldurchgänge der Spannung weist eine Reihe von Vorteilen auf, die sich besonders günstig bei seiner Anwendung in Steuersystemen von Hochspannungs-Thyristoreinheiten auswirken:
1. Der Geber dient nicht nur zur Ermittlung des Zeitpunktes des Nulldurchganges der Spannung zwischen zwei Punkten sondern er ist auch zur Formierung und Umformung des impulsartigen Signals über den Spannungsnulldurchgang zu dessen Über tragung über einen Lichtverbindungskanal vom hohen Potential auf Erdpotential geeignet, was eine Vereinfachung des Steuersystems eines Hochspannungs-Thyristorventils ermöglicht.
2. Der Geber kann für die Ausnutzung eines Lichtverbindungskanals zwischen dem hohen und dem Erdpotential ausgelegt werden, was die Notwendigkeit der Anwendung von Isoliertransformatoren für die Übertragung des oben angegebenen Impulssignals auf das Erdpotential ausschliesst.
3. Die Anwendung eines Sperrschwingers, der ein kurzes (in der Grössenordnung von einigen Mikrosekunden) Impulssignal ausgibt, als Ausgangsstufe des Gebers erleichtert die Anforderungen an die lichtabgebende Einrichtung des Lichtverbindungskanals und vereinfacht die Schaltung des letzteren, so kann beispielsweise im einfachsten Fall eine Leuchtdiode als die lichtabgebende Einrichtung des Lichtverbindungskanals eingesetzt werden.
4. Der Geber erfordert keine getrennte Speisequelle, weil die Bespeisung des Gebers unmittelbar von der Spannung des Gebers und des Systems als Ganzes vereinfacht und ihre Betriebstüchtigkeit erhöht.
5. Eine Vereinfachung der Schaltung des Gebers und eine Erhöhung seiner Betriebstüchtigkeit wird auch dadurch erreicht, dass z.B. eine Gleichrichter-Brückenschaltung gleichzeitig als ein Element des Speisestromkreises des Gebers und als ein empfindliches Element dient.
6. Der Geber ist sehr wirtschaftlich, weil seine Schaltung keine Elemente enthält, die die energiespeichernden Kondensatoren während der Zeitintervalle, wenn kein Signal über einen Spannungsnulldurchgang ausgegeben wird, entladen.
7. Der Geber weist eine hohe Störfestigkeit und Arbeitsgeschwindigkeit auf.
8. Bei der Anwendung des Gebers im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils, welcher eine merkliche innere Induktivität aufweist, ist das Ansprechen des Gebers unter der Einwirkung eines Spannungsabfalls an dieser Induktivität sowie infolge beliebiger anderer Ursachen während des Zeitintervalls des Stromdurchflusses durch den Hochspannungs-Thyristorventil ausgeschlossen.
9. Der Geber kann ohne Veränderung auch in Systemen mit hoher und ultrahoher Wechsel- und Gleichspannung in allen Fällen eingesetzt werden, in denen Spannungsnulldurchgänge zwischen zwei auf Hochspannungspotential liegenden Punkten ermittelt werden müssen.
10. Der Geber ermöglicht die Registrierung der Nulldurchgänge von hochfrequenten Spannungsschwingungen (mit einer Frequenz von einigen zehn Kilohertz).
Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand an einigen Ausführungsbeispielen an Hand der beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Er zeigen: Fig. 1 - Anschlussschema des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung im Wechsel- oder Gleichstrom-Hochspan- nungssystem;
Fig. 2- Anschlussschema des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung bei seiner Ausnutzung im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils, der für die Stromrichter in Gleichspannungsübertragungen bestimmt ist;
Fig. 3- Schaltbild des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung nach der Erfindung;
Fig. 4- Schaltbild des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung bei seiner Anwendung im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils (eine Variante der Erfindung);
Fig. 5, 6 - Formen der sinusförmigen Spannung U, und U2 zwischen den Anschlusspunkten des Gebers;
;
Fig. 7 - Impulsform der Spannung U3 am Ausgang des Gebers;
Fig. 8,9 und 10 - vereinfachte Formen der Spannungen U@ U2 und U3 bei der Anwendung des Gebers der Nulldurchgänge der Hochspannung im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils;
Fig. 11-Form der Spannung U, zwischen den Anschlusspunkten des Gebers auf Fig. 4;
Fig. 12 - Form des Stroms 1, welcher den Hochspannungsthyristorventil durchfliesst;
Fig. 13- Verlauf der Spannung U2 zwischen den Anschlusspunkten des Gebers auf Fig. 4;
Fig. 14-Verlauf der Spannung U3 am Ausgang des Gebers;
Fig. 15 - Verlauf der Spannung U4 am Ausgang des spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstandes.
In Figur 1 ist das Anschlussschema des vorliegenden Gebers für Nulldurchgang der Spannung an ein System mit hoher Gleich- oder Wechselspannung gezeigt. Der Geber 1 ist über einen Widerstand 2 an die Punkte 3 und 4 des Hochspannungssystems angeschlossen, zwischen welchen die Spannungsnulldurchgänge (von negativen zu positiven Werten und umgekehrt) registriert werden müssen. Der Ausgang des Gebers 1 ist über einen Verbindungskanal 5, z.B. über einen mit Licht arbeitenden Kanal, an den Eingang einer am Erdpotential befindlichen Empfangseinrichtung angeschlossen.
In Figur 2 ist das Anschlussschema desselben Gebers gezeigt, wenn er im Steuersystem eines Hochspannungsthyristorventils verwendet wird, der für die Stromrichter zur Gleichstromübertragung bestimmt ist. In diesem Fall ist der Geber 1 über den Widerstand 2 zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 eines Hochspannungsthyristors 7 angeschlossen. Der Ausgang des Gebers 1 ist über den Verbindungskanal 5 (z.B. einen mit Licht arbeitenden Kanal) an den ersten Eingang einer Einheit 8 mit logischen Schaltungen angeschlossen, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Systems 9 zur automatischen Regelung des Stromrichters (auf der Zeichnung nicht dargestellt) verbunden ist.
Der Ausgang der Einheit 8 mit logischen Schaltungen ist mit einer Quelle 10 von Lichtsteuerimpulsen verbunden, deren Ausgang über einen Verbindungskanal 11 an den Eingang eines Umformers 12 der Lichtimpulse in elektrische Steuerimpulse angeschlossen ist, dessen Ausgänge mit Steuerelektroden der Thyristoren des Hochspannungs-Thyristorventils 7 verbunden sind. Zwecks Übersichtlichkeit ist in Figur 2 nur ein Thyristor dargestellt.
In Figur 3 ist das Schaltbild des Gebers selbst dargestellt.
Das Hauptelement des beschriebenen Gebers 1 bildet ein Sperrschwinger, der einen Transistor 13, einen Transformator 14, weitere Widerstände 15, 16, Dioden 17, 18, Zenerdioden 19, einen Widerstand 20 und eine Diode 21 enthält. Der Anfang der Kollektorwicklung 22 des Transformators 14 ist über einen Dynistor 23 mit dem Pluspol 24 der mit Dioden 25, 26, 27, 28 bestückten Gleichrichterschaltung und der Punkt 29, in dem die Elemente 16, 17, 18, 19 des Sperrschwingers zusammengeschaltet sind, ist mit dem Minuspol 30 der Gleichrichterschaltung verbunden.
Der Eingang der Gleichrichterschaltung (Punkt 31 und 32) ist parallel zum Regelwiderstand 33 geschaltet, dessen eines Ende mit dem Punkt 4 und das andere über den Widerstand 2 mit dem Punkt 3 verbunden sind, wobei zwischen den Punkten 3 und 4 die zu kontrollierende Spannung angelegt ist. Parallel zum Ausgang der Gleichrichterschaltung sind der Speicherkondensator 34 und ein Zenerdioden-Spannungsbegrenzer geschaltet, der sich aus in Reihe geschalteten Zenerdioden 35, 36 zusammensetzt, welche durch Kondensatoren 37, 38 überbrückt sind, wobei ihr Verbindungspunkt an den Emitter des Transistors 13 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 13 des Sperrschwingers ist über den Kondensator 39 mit dem Punkt 31 des Eingangs der Gleichrichterschaltung verbunden.
Die Ausgangswicklung des Transformators 14 des Sperrschwingers ist über die Diode 40 mit dem Eingang der lichtabgebenden Einrichtung 41 (z.B. lichtabgebende Diode) verbunden.
Auf Fig. 4 ist das Prinzipschaltbild des Gebers 1 der Spannungsnulldurchgänge aufgeführt, der im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils 7 eingesetzt wird, das die innere Induktivität 42 aufweist. In diesem Fall hat der Transformator 14 des Sperrschwingers die zusätzliche Wirkung 43, deren Enden mit dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 44 verbunden sind. Zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 44 ist der stabilisierende Widerstand 45 geschaltet. Der Emitter des Transistors 44 ist mit einem Ende des spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstandes 46 und die Basis des Transistors 44 über den Widerstand 47 mit dem anderen Ende des spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstandes 46 verbunden, der in Reihe mit dem Hochspannungs Thyristorventil 7 liegt.
Der spannungsabhängige Nebenschlusswiderstand 46 kann eine Parallelschaltung des Widerstandes 48 und 49 oder z.B. einen Stromtransformator (auf Fig. nicht gezeigt) darstellen, dessen Sekundärwicklungsenden mit der Anode und Kathode der Diode 49 verbunden sind und die Primärwicklung in Reihe mit dem Hochspannungs-Thyristorventil 7 geschaltet ist.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass der Geber 1 der Nulldurchgänge der Hochspannung auf Hochspannungspotential angeordnet wird und zur Ermittlung der Zeitpunkte der Nulldurchgänge der Spannung zwischen den Punkten 3 und 4 eines Gleich- oder Wechselstrom-Hochspannungssystems von negativen zu positiven Werten (oder ungekehrt) sowie zur Übertragung von schmalen Impulssignalen in diesen Zeitpunkten über den Verbindungskanal 5 (z.B. über Lichtverbindungskanal) vom Hochspannungspotential zur auf Erdpotential befindlichen Empfangseinrichtung 6 dient.
Bei der Anwendung des Gebers 1 der Nulldurchgänge im Steuersystem des Hochspannungs-Thyristorventils 7, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, führt der Geber 1 das Potential der Kathode 4 des Ventils 7 und die von ihm gebildeten Impulssignale über die Zeitpunkte der Nulldurchgänge der Spannung zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 des Ventils 7 werden über den Verbindungskanal 5 dem ersten Eingang der Einheit 8 der logischen Schaltungen des Steuersystems des Ventils 7 zugeführt. Dem zweiten Eingang der Einheit 8 der logischen Einheiten wird ein Signal vom automatischen Regelsystem des Stromrichters 9 zugeführt, welche, den Zeitpunkt des Anfangs und die Dauer des gegebenen Intervalls der leitenden Zustandes des Ventils 7 bestimmt.
Die Impulssignale vom Geber 1 der Spannungsnulldurchgänge erscheinen am Ausgang der Einheit 8 der logischen Schaltungen nur in den Fällen, wenn die Spannung zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 des Ventils 7 während des Intervalls des leitenden Zustandes durch Null geht, welcher durch das automatische Regelsystem 9 des Stromrichters bestimmt wird.
Die Ausgangssignale der Einheit 8 der logischen Schaltungen gelangen an den Eingang der Quelle 10 von Lichtsteuerimpulsen, werden über den Verbindungskanal 11 dem Umformer 12 der Lichsteuerimpulse in elektrische Impulse zugeführt und dann unter Steuerelektroden der Thyristoren des Hochspannungs-Thyristorventils 2 verteilt. Auf diese Weise gelangt an die Steuerelektroden der Thyristoren des Hochspannungs-Thyristorventils 7 während jeder betriebsfrequenten Periode ein schmaler Steuerimpuls im Zeitpunkt des Anfangs des Intervalls des leitenden Zustandes des Ventils 7 sowie in jedem nachfolgenden Zeitpunkt der Vorzeichenänderung der Spannung am Ventil 7 während des gegebenen Intervalls des leitenden Zustandes (wenn solche Spannungsnulldurchgänge vorhanden sind), der vom Geber 1 der Spannungsnulldurchgänge registriert wird.
Wie es aus Fig. 3 ersichtlich ist, bildet der Sperrschwinger, der mit dem Transistor 13 und dem Transformator 14 bestückt ist und die Bauelemente 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 enthält, das Hauptelement des beschriebenen Gebers 1 der Spannungsnulldurchgänge. Die Speisung des Sperrschwingers erfolgt vom unteren Arm des Spannungsteilers der aus Widerständen 2 und 33 gebildet und zwischen den Punkten 3 und 4 angeschlossen ist, über eine Gleichrichterschaltung mit Dioden 25, 26, 27, 28, an deren Ausgang die Speicherkondensatoren 34, 37, 38 angeschlossen sind. Die Gleichspannung an den angegebenen Kondensatoren,-d.h. die Speisespannung E des Sperrschwingers, wird durch die Zenerdioden 35 und 36 begrenzt.
Die durch die Zenerdioden 36 bestimmte Spannung am Kondensator 38 wird zur Sperrung des Transistors 13 beim Ausbleiben von Auslösesignalen ausgenutzt, wodurch die Störfestigkeit des Gebers 1 erhöht wird.
Beim Auftreten positiver Spannung zwischen Punkten 3 und 4 (z.B. Anode und Kathode eines Hochspannungs-Thyristorventils) steigt die positive Spannung im Punkt 31 gegenüber dieser im Punkt 30 an. Dieses Signal wird über den Kondensator 39 der Basis des Transistors 13 zugeführt und löst den Sperrschwinger aus.
Der Kondensator 39 bildet zusammen mit dem Eingangswiderstand des Sperrschwingers ein Differenzierglied, d.h. der Auslösestromimpuls fliesst durch den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 13 nur während der Anstiegszeit des positiven Potentials im Punkt 31 gegenüber dem Potential im Punkt 30.
Auf diese Weise dient die mit den Dioden 25, 26, 27, 28 bestückte und den Sperrschwinger bespeisende Gleichrichterschaltung gleichzeitig als ein empfindliches Element. Die Ansprechschwelle des Gebers 1 ist durch die Änderung des Wertes des Regulierwiderstandes 33 stetig regelbar.
Der Dynistor 23 verhindert das Ansprechen des Sperrschwingers während der Aufladung des Speicherkondensators 34 bis auf den Spannungswert, der für die normale Arbeit des Sperrschwingers ausreicht. Das aus dem Widerstand 20 und der Diode 21 bestehende Glied dämpft die freien Schwingungen im Transformator 14 nach dem Ansprechen des Sperrschwingers.
Die Diode 18 schützt den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 13 vor Überspannungen mit umgekehrtem Vorzeichen.
Und die Zernerdiode 19 schützt den Transistor 13 vor Rückspannungsspitzen an der Kollektorwicklung des Transformators 14.
Die Ausgangswicklung des Transformators 14 des Sperrschwingers ist mit der lichtabgebenden Einrichtung 41 (z.B. eine lichtabgebende Diode) belastet. Die Diode 40 schützt die lichtabgebende Einrichtung 41 gegen die Einwirkung von negativen Spannungsausschwingungen.
Die Auslösesignale können an den Eingang des Sperrschwingers nur dann gelangen, wenn die Dioden 26 und 28 der Gleichrichterschaltung stromlos werden, d.h. während der Anstiegszeit der Spannung zwischen den Punkten 31 und 30 vom Nullwert bis auf die Grösse der Speisespannung E des Gebers. Während der Zeitspannen, wenn die Diode 28 stromführend ist (die Spannung zwischen den Punkten 3 und 4 ist negativ), ist der Eingang des Sperrschwingers mit der geöffneten Diode 28 überbrückt, und wenn die Diode 26 stromführend ist (die Spannung zwischen den Punkten 31 und 32 ist positiv und liegt nicht über der Spannung am Kondensator 34), werden an den Eingang des Sperrschwingers (zwischen den Punkten 31 und 30) Speicherkondensatoren grosser Kapazität angeschlossen, an welchen die Spannung sich nur sehr langsam verändern kann.
Das bewirkt eine hohe Störfestigkeit des Gebers 1, was bei seinem Einsatz auf Hochspannungspotential unter dem Einfluss von starken elektromagnetischen und elektrischen Feldern besonders günstig ist.
Die Grösse des Stromsignals, welches den Sperrschwinger auslöst, steigt mit Vergrösserung der Anstiegsgeschwindigkeit der positiven Spannung zwischen den Punkten 31 und 30 an.
Das ergibt eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit des Gebers 1 gerade in den Fällen, wenn sie besonders nötig ist, u.zw. bei steilen Nulldurchgängen der Spannung zwischen den Punkten 3 und 4.
Das Vorhandensein von Speicherkondensatoren grosser Kapazität 34, 37, 38 ermöglicht mehrmaliges Ansprechen des Gebers 1 während einer Periode der Industriefrequenz, d.h. der Geber 1 kann die Nulldurchgänge der hochfrequenten Spannung (mit einer Frequenz von mehreren zehn Kilohertz) registrieren.
In Fig. 5 bis 7 sind die Kurven der sinusförmigen Spannung U1 zwischen den Punkten 3 und 4 aus Fig. 1-3, der Spannung U2 zwischen den Punkten 31 und 30 aus Fig. 3 und der Spannungsimpulse U3 am Ausgang des Gebers, die der lichtabgebenden Einrichtung 41 auf Fig. 3 zugeführt werden, gezeigt.
Wie es aus Fig. 5 ersichtlich ist, spricht der Geber 1 im Zeitpunkt t, des Nulldurchganges der Spannung U1 vom negativen zum positiven Wert an (die Ansprechschwellenspannung V des Gebers 1 ist in diesem Fall gleich Null angenommen), wenn die Spannung U2 sich sprunghaft von einem geringen negativen Wert (Spannungsabfall an der stromführenden Diode 28) zur positiven Speisespannung E ändert. Damit der Geber 1 im Zeitpunkt t2, d.h. beim Übergang der Spannung U1 vom positiven zum negativen Wert, anspricht, genügt es, die an die Punkte 31 und 32 auf Fig. 3 angeschlossenen Leiter umzuklemmen.
Auf Fig. 8 bis 10 sind vereinfachte Kurven der Spannungen
U1, U2, U3 bei der Anwendung des Gebers 1 im Steuersystem eines Hochspannungs-Thyristorventils 7 (Fig. 2) dargestellt, welches in einer dreiphasigen Stromrichter-Brückenschaltung im Betrieb des diskontinuierlichen Gleichstromes arbeitet. Aus Fig. 8 ist ersichtlich, dass der Geber 1 zweimal (in Zeitpunkten t, und t2) während einer industriefrequenten Periode bei Nulldurchgängen der Spannung U1 am Ventil 7 von negativen zu positiven Werten anspricht, wodurch er eine wiederholte Einschaltung des Ventils 7 im Zeitpunkt t2 während des vorgegebenen Intervalls des leitenden Zustandes des Ventils 7 sicherstellt.
Des öfteren bei der Anwendung des Gebers 1 im Steuersystem des Hochspannungs-Thyristorventils 7, welches eine innere Induktivität 42 (z.B. Induktivität der sättigenden Drosselspulen, der induktiven Stromteiler u. dgl.) aufweist, wie es auf Fig. 4 gezeigt ist, bei einer Änderung des Stromes durch das Ventil 7 (z.B. während des Schaltvorganges) tritt an dieser Induktivität die Spannung L. di/dt auf, die zum Ansprechen des Gebers 1 führen kann. Dieses Ansprechen des Gebers 1 ist nicht erforderlich, weil das Ventil 7 schon stromführend ist, d.h. das Ventil 7 ist schon eingeschaltet.
Zur Vorbeugung dieser Erscheinung ist man genötigt, die Ansprechschwelle V des Gebers 1 durch Vermischung der Grösse des Widerstandes 33 zu erhöhen, was unerwünscht ist, weil das zur Vergrösserung der Gesamtansprechzeit des Gebers 1 in bezug auf den Zeitpunkt des Nulldurchganges der Spannung am Ventil 7 führt.
Zur Ermöglichung der Verminderung der Ansprechschwelle des Gebers 1 und Vorbeugung eines Fehlansprechens des Gebers 1 bei einer Änderung des durch das Ventil 7 fliessenden Stroms ist in der Schaltung des Gebers 1 eine Verhinderungsschaltung, wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist, vorgesehen, die sich aus dem Transistor 44, der die Zusatzwicklung 43 des Transformators 14 überbrückt, und den Widerständen 45, 47 zusammensetzt, an die das Signal vom spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstand 46 gegeben wird, der beispielsweise eine Parallelschaltung aus Widerstand 48 und Diode 49 darstellt.
In Fig 11 bis 15 sind die Formen der Spannung U1 zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 des Ventils 7 (Fig. 4) des durch das Ventil 7 und den spannungsabhängigen Widerstand 46 fliessenden Stromes 1, der Spannung U2 zwischen den Punkten 31 und 30, der Spannung U3 am Ausgang des Gebers 1 und der Spannung U4 am Ausgang des spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstandes 46 beim Aufsteuern des Ventils 7 bei einem Regelwinkel des Stromrichters von ca. 0 gezeigt.
Nach dem Aufsteuern des Ventils 7 im Zeitpunkt t1 fliesst durch es und den spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstand 46 ein Strom 1, welcher einen Impuls der positiven Spannung U1 im Zeitpunkt t2 hervorruft, der die Ansprechschwelle V des Gebers 1 erreicht. Das Signal U4 vom spannungsabhängigen Nebenschlusswiderstand 46 gelangt an die Basis des Transistors 44, der letztere wird aufgesteuert, der Widerstand zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 44 steigt unter den kritischen Widerstandswert der Belastung des mit dem Transistor 13 bestückten Sperrschwingers, und der Sperrschwinger lässt sich selbst beim Vorhandensein von Auslösesignalen U2, die seinem Eingang über den Kondensator 39 im Zeitpunkt t2 zugeführt werden, nicht mehr auslösen.