CH629048A5

CH629048A5 - Halbleiter-drehstrombrueckenschaltung mit einer ueberwachungseinrichtung fuer die halbleiterventile.

Info

Publication number: CH629048A5
Application number: CH6878A
Authority: CH
Inventors: Werner Buser; Hendrik Hoitink
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1978-01-04
Filing date: 1978-01-04
Publication date: 1982-03-31
Also published as: IT7831348A0; FR2414265B1; DE2805550A1; CA1134443A; FR2414265A1; NO149263B; AT371952B; ATA816078A; IT1102445B; NO149263C; NO790019L; BR7900020A; US4259636A

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Drehstrombrücken-schaltung mit einer Überwachungseinrichtung für die Halbleiterventile und eine Verwendung der Drehstrombrückenschaltung.

Es ist eine Einrichtung bekannt, bei der bei mehreren, über Sicherungen parallel geschalteten Dioden, die auf dem Rotor einer elektrischen Maschine eingebaut sind, mittels eines Stro-boskops die Sicherungsindikatoren bei laufender Maschine beobachtet werden können.

Bei einer, von der Anmelderin entwickelten Einrichtung führt jede Diodenleitung über eine spezielle Nut des Rotors. Mehrere Dioden sind hierbei über Schmelzsicherungen parallel geschaltet. Statorseitig sind spezielle Abfragespulen vorge- 55 sehen, in denen beim Vorbeifahren im Falle intakter Dioden Spannungen induziert werden, die in einem entsprechenden Gerät ausgewertet werden. Bei Kurzschluss einer Diode (= defekte Sicherung) oder bei Unterbrechung wird in der betreffenden Abfragespule keine Spannung erzeugt, was eine eindeu- 60 tige Defektanzeige ermöglicht (Broschüre «Überwachung für rotierende Gleichrichter Typ Urga, BBC, 1970, DS 95055,

pr-D).

Diese bekannten Einrichtungen weisen jedoch Nachteile auf. Das Beobachten der Sicherungsindikatoren auf rotieren- 65 den Maschinen mit dem Stroboskop ist zeitraubend und erlaubt auch nur eine periodische Kontrolle. Eine von der Anmelderin bereits seit Jahren bei grossen Maschinen verwendete Einrichtung befriedigt zwar die meisten Wünsche, ist aber aufwendig und setzt auch maschinenseitig einen grossen Aufwand voraus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Überwachung der Halbleiterventile der eingangs genannten Drehstrombrückenschaltung, welche Schaltung insbesondere zur Verwendung in rotierenden elektrischen Maschinen vorgesehen ist, zu vereinfachen. Dies wird durch die genannte Brückenschaltung mit Überwachungseinrichtung dadurch erreicht,

dass die Brückenschaltung pro Ventilzweig ein Halbleiterventilpaar enthält und von jedem Halbleiteryentilpaar mindestens ein Widerstand zu einer stromempfindlichen Detektorschaltung führt und die Widerstände gleich gross sind, das Ganze derart, dass im Falle intakter Halbleiterventile die Summe sämtlicher durch die Widerstände fliessender Ströme Null ist.

Die Erfindung sei anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung einer Dioden-Drehstrombrücke. Die Brücke wird von den drei Phasen R S, T eines im Sternpunkt geerdeten Drehstromgenerators gespeist. Die Ventilzweige sind durch Serie-Diodenpaare (Di, D4), (D2, Ds) usw. ausgeführt. Die den Punkten R, S, T abgewandten Dioden jedes Paares sind aus Redundanzgründen hinzugefügt. RL ist der Lastwiderstand, U die Spannungsamplitude am Drehstromgenerator.

Die Verbindungspunkte Pi... Pê der Dioden eines jeden Diodenpaares sind nun über gleich grosse Widerstände Ri... R« mit der stromempfindlichen Detektorschaltung SD verbunden. Am Eingang von SD erscheint also der Summenstrom Ii+12+ ... + k A ist der Ausgang des Detektors.

Die genauere Funktionsweise sei jetzt unter Verweisung auf Fig. 1 zuerst am Beispiel intakter Dioden erklärt. Die Anode der Diode Di wird bei t=1 positiv gegenüber dem Sternpunkt (Nullpotential), was einen Strom durch den Widerstand Ri bewirkt. Punkt Pi folgt der positiven Halbwelle bis zur Zeit t=4. Von t=2 bis t=3 ist zudem auch die Diode D4 leitend (Stromflusswinkel Phase R). Während der negativen Halbwelle von Phase R ist von t=4 bis t=7 die Diode Dio leitend, von t=5 bis t=6 überdies D7. Die Summe des durch Ri+R4 fliessenden Stromes ist somit U/R (Ri=R2= ... =R6=R). Die Funktionsweise der Anordnungen für die Phasen S und T ist identisch. Da die Ströme Ii+14, L>+12, L>+L in der Phasenlage um 120° zueinander stehen und vektoriell addiert werden, wird der in den Stromdetektor SD hineinfliessende Summenstrom Is gleich Null. Fig. 3 zeigt den Verlauf der Ströme bei intakten Dioden.

In Fig. 4 sind die Verhältnisse bei kurzgeschlossener Diode Di dargestellt. Es resultiert ein negativer Halbwellenstrom, der vom Stromdetektor erfasst und zur Defektanzeige ausgewertet werden kann. In Fig. 5 wird der Stromverlauf bei einem Kurzschluss der Diode D4 gezeigt. Der resultierende, positive Summenstrom hat hier einen komplizierteren Verlauf. Wie aus den Diagrammen ersichtlich ist, resultiert selbst bei gleichzeitigem Auftreten eines Kurzschlusses von Di und D4 ein Summenstrom, der >0 ist.

Die oben angestellten Betrachtungen gelten sinngemäss für die Phasen S und T. Die beschriebene Anordnung liefert bis zum Defekt sämtlicher redundanter Dioden (ein kurzgeschlossenes Element pro Ventilzweig) einen Summenstrom.

Es sind auch andere Arten von Halbleiterventilen, z. B. Thyristoren, ohne weiteres verwendbar.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung, bei der pro Ventilzweig zwei Halbleiterventile - hier Dioden - über Schmelzsicherungen parallelgeschaltet sind. Auch hier ist bei intakten Dioden und Sicherungen der aus den Strömen Ii bis I12 resultierende Summenstrom Null. Bei einer defekten Schmelzsicherung z. B. infolge Kurzschluss der dazugehörenden Diode wird das Gleichgewicht der Ströme gestört, was zu einem Ansteigen des Summenstromes führt. Fig. 7 zeigt den zeitlichen Verlauf der Ströme am Beispiel eines Kurzschlusses von Di und der Unterbrechung von Sii.

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Diese Schaltung liefert bis zum gleichzeitigen Defekt von 11 Schmelzsicherungen einen Summenstrom Is > 0. Ferner ist es möglich, pro Ventilzweig auch mehr als zwei, über Schmelzsicherungen parallelgeschaltete Dioden einzusetzen (Erhöhung der Redundanz und/oder der Strombelastbarkeit pro Ventilzweig). Für jede weitere Dioden-Schmelzsicherungskombination ist ebenfalls ein Fühlerwiderstand R vorzusehen.

Die Schaltung kann auch so modifiziert werden, dass die Dioden und Schmelzsicherungen untereinander vertauscht sind.

Im Gegensatz zur Schaltungsanordnung gemäss Fig. 2, bei der die Fühlerwiderstände R so niederohmig zu bemessen sind, dass die durch sie bestimmten Ströme sich deutlich von den

Sperrströmen der Dioden unterscheiden, können bei dieser Schaltung wesentlich hochohmigere Widerstände eingesetzt werden, was eine kleinere Verlustleistung bedingt. Andererseits ist bei der Schaltung gemäss Fig. 6 je Diode eine zusätz-5 liehe Schmelzsicherung erforderlich.

Die erfindungsgemässe Brückenschaltung mit Überwachungseinrichtung eignet sich besonders für den Erregerkreis eines schleifringlosen Generators oder Motors. Die Dioden und die Fühlerwiderstände R sowie der Stromdetektor befindet io sich auf dem Rotor. Die Stromänderung wird über einen Drehübertrager auf den feststehenden Maschinenteil übertragen und von einer sich teilweise selbst überwachenden Auswerteelektronik verarbeitet und angezeigt.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Halbleiter-Drehstrombrückenschaltung mit einer Überwachungseinrichtung für die Halbleiterventile, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenschaltung pro Ventilzweig ein Halbleiterventilpaar enthält und von jedem Halbleiterven- 5 tilpaar mindestens ein Widerstand zu einer stromempfindlichen Detektorschaltung führt und die Widerstände gleich gross sind, das Ganze derart, dass im Falle intakter Halbleiterventile die Summe sämtlicher durch die Widerstände fliessender Ströme Null ist. i o
2. Drehstrombrückenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterventile jedes Paares (z. B. Di, D4) in Serie geschaltet an die Drehstromphasen angeschlossen sind und die Verbindungspunkte (Pi... Pó) von je zwei Ventilen über die gleich grossen Widerstände (Ri... R«) zum Ein- 15 gang der Detektorschaltung (SD) geführt sind.

3.Drehstrombrückenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterventile jedes Paares (z. B. Di, Ü2, Fig. 6) in Serie mit je einem Schmelzsicherungselement (z. B. Sii, SÌ2) parallel an die Drehstromphasen angeschlossen 20 sind und die Verbindungspunkte von je einem Ventil und einer Schmelzsicherung über gleich grosse Widerstände an den Eingang des Stromdetektors (SD) geführt sind.
4. Drehstrombrückenschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Halbleiterventileii und Schmelz- 25 Sicherungen jedes Paares mindestens noch eine weitere Serieschaltung eines Halbleiterventils und einer Schmelzsicherung parallel geschaltet ist
5. Drehstrombrückenschaltung nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterventile Dio- 30 den sind.
6. Drehstrombrückenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterventile Thyristoren sind.
7. Verwendung der Drehstrombrückenschaltung mit Über- 35 wachungseinrichtung nach Anspruch 1 für den Erregerkreis einer schleifringlosen elektrischen Maschine.

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