DE1000912B - Schnell ansprechende Schutzeinrichtung fuer mechanische Stromrichter, insbesondere solche mit Schaltdrosseln - Google Patents

Description

Mechanische Stromrichter großer Stromstärke müssen in Störungsfällen vor Kontaktverbrennungen geschützt werden. Wünschenswert ist, daß die Schutzeinrichtungen ansprechen, bevor Verbrennungen an den Kontakten auftreten, die eine sofortige Wiederinbetriebnahme ohne Kontaktauswechslung unmöglich machen. Man kann in Störungsfällen entweder die Spannung von den Kontakten durch schnell wirkende Schalter abschalten, oder man kann die Kontakte durch schnell wirkende Kurzschließer überbrücken. Letzteres ist besonders dann möglich, wenn Schaltdrosseln vorgesehen sind, die den Kurzschlußstrom begrenzen. Im allgemeinen wird die Auslösung des Schnellabschalters oder des Kurzschließers durch Entregung bzw. durch Erregung eines Magnetsystems bewirkt. Um diese Entregung bzw. Erregung möglichst schnell vorzunehmen, ist kurzzeitig große elektrische Leistung erforderlich, welche die Trägheit der Flußänderung im Magnetsystem überwindet. Andererseits liefern die Überwachungseinrichtungen, die den Impuls zur Auslösung der Schutzeinrichtung geben, in manchen Fällen nur geringe elektrische Leistungen. Um auch mit geringsten elektrischen Leistungen eine sehr schnelle Entregung oder Erregung der Auslösevorrichtung zu bewerkstelligen, wird nach der Erfindung der erregende oder entregende Strom des Magnetsystems über mindestens ein Hochvakuumrohr geführt, das im normalen Betrieb mit dem Gitter leitend gehalten, im Störungsfall jedoch durch das Gitter gesperrt wird. Diese Sperrung kann mit verschwindender elektrischer Leistung erfolgen. Andererseits tritt bei der Sperrung eine außerordentlich schnelle Entregung bzw. — bei gleichzeitigem Vorhandensein einer zweiten entgegengesetzten Erregerwicklung — eine Erregung auf. Gegenüber dem Verfahren, im Störungsfall durch Gitterbeeinflussung einen Auslösestrom zu erzeugen, statt ihn zu sperren, hat das Verfahren nach der Erfindung verschiedene wichtige Vorteile. Einerseits sind die Lebensdauer und die Betriebssicherheit von Hochvakuumröhren bei dauernd fließendem Anodenstrom größer als bei dauernd gesperrtem Gitter. Andererseits spricht bei Versagen der Hochvakuumröhre die Schutzeinrichtung auch ohne Gitterimpuls an, sobald nämlich der Anodenstromkreis unterbrochen wird, beispielsweise durch Verschwinden der Emission der Glühkathoden. Schließlich wird bei der Anordnung nach der Erfindung die zur Schnellentregung notwendig hohe Spannung vom Magnetsystem selbst erzeugt, während sie bei dem umgekehrten Verfahren (Öffnen des Gitters im Störungsfall) als Anodenspannung aufgewendet werden müßte. Außerdem würden bei Erzeugung eines Auslöseimpulses zur Entregung besondere Maßnahmen zu treffen sein, welche verhindern, daß in sonstigen Wicklungen des Magnetsystems Ströme induziert werden, die die Auslösegeschwindigkeit herabsetzen.

Schnell ansprechende Schutzeinrichtung

für mechanische Stromrichter,
insbesondere solche mit Schaltdrosseln

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G. m. b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 31-32

Dr.-Ing. Floris Koppelmann, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden

In Fig. 1 der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Der Anker 2 eines Magnetsystems 1 ist im Betrieb des Stromrichters entgegen einer Feder 3 angezogen. Die dazu notwendige Erregung liefert der Strom I in der Erregerwicklung 4. Beim Verschwinden von / fällt der Anker 2 ab und löst durch eine nicht gezeichnete Anordnung den Schnellausschalter bzw. Kurzschließer aus. Der Strom J wird von einem mit Transformator versehenem Hilfsgleichrichter 5 geliefert, der vom gleichen Drehstromnetz 6 wie der Stromrichter gespeist wird. Der Strom / fließt über parallel geschaltete Hochvakuumröhren 7 und über einen Widerstand 10. Die Gitter der Hochvakuumröhre sind im normalen Betrieb durch eine positive Gittervorspannung 8 geöffnet und können im Störungsfall durch einen über die Leitung 9 zugeführten negativen Impuls gesperrt werden. Bei dieser Sperrung erzeugt die Spule 4 eine große Spannung, die sich als Anodenspannung an die Hochvakuumröhren legt. Diese Spannung kann größer als 1000 V werden. Derartige Spannungen werden von Hochvakuumröhren verhältnismäßig gut beherrscht. Die Parallelschaltung mehrerer Hochvakuumrohre hat den Vorteil, daß beim Versagen (beispielsweise Durchbrennen des Heizfadens) eines Rohres das Arbeiten der Schutzeinrichtung nicht gefährdet ist. Wenn das Drehstromnetz 6 ausfällt, verschwindet der Strom in der Spule 4, und die Schutzeinrichtung spricht an, was erwünscht ist, da beim Ausfall des Drehstromnetzes 6 der Betrieb des Stromrichters gefährdet ist. Das Magnetsystem 1 hat eine Eigenzeit, die je nach der Konstruktion 10~⁴s oder größer sein kann. Kurzzeitige Impulse auf die Gitterleitung 9, welche kürzer sind als die Eigenzeit des Magnetsystems 1, führen nicht zur Auslösung, wenn die

Wiederanstiegsgeschwindigkeit — des Stromes I durch genügend hohe Spannung U groß genug gemacht wird.

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Dies ist ebenfalls erwünscht, da durch derartig kurzzeitige Störungsimpulse der Betrieb des Stromrichters im allgemeinen nicht ernsthaft gefährdet wird. Man kann die Auslöseimpulse auf die Gitterleitung 9 auf verschiedene Weise erzeugen, beispielsweise durch Rückstrom oder Überstrom in den Stromrichterleitungen, durch Unsymmetrien, Spannungsabsenkungen oder Spannungsverdrehungen des Drehstromnetzes 6 oder auch durch an den Hauptkontakten des Stromrichters auftretende, ungewollte Lichtbogen. Sofern diese Lichtbogen von Rückzündungen stammen, ist eine sofortige unverzögerte Auslösung erwünscht; sofern sie daher stammen, daß der Kontakt geöffnet wird, bevor der Strom auf Null abgesunken ist, kann die Auslösung über die Gitterleitung9 je nach den Umständen mehr oder weniger lange verzögert werden. In manchen Störungsfällen kann man die Schutzeinrichtung schon vor der Entstehung von Lichtbogen an den Kontakten zur Auslösung bringen, beispielsweise bei beginnender Unsymmetrie (Doppelerdschluß im Drehstromnetz) oder bei beginnendem Kurz-Schluß auf der Gleichstromseite usw. Da Hochvakuumröhren im allgemeinen nur kleine Anodenströme haben, wird man die Wicklung 4 mit vielen Windungen ausführen, so daß man mit Stromstärken I ~ 1A auskommt. Bei hoher Windungszahl der Spule 4 wird die bei der Gittersperrung auftretende induzierte Spannung groß. Die Spule 4 muß daher sehr gut isoliert werden und gegebenenfalls die entstehende Spannung auf Beträge begrenzt werden (Überspannungsableiter), die für die eingebauten Geräte ungefährlich sind. Die beschriebene Einrichtung kann nicht nur zur Auslösung eines Kurzschließers, sondern auch zur Auslösung eines Schnellunterbrechers, beispielsweise in den Anodenleitungen, verwendet werden. Statt durch ein Magnetsystem kann die Auslösung der Schutzeinrichtung auch durch andere elektrisch beeinflußbare Kräfte bewirkt werden, beispielsweise durch elektrostatische Kräfte, durch Magnetostriktion usw. In solchen Fällen kann stets mit Hilfe der Hochvakuumröhren nach der Erfindung ein schneller Abbau oder Aufbau der auslösenden Kräfte mit kleinster zugeführter Auslöseenergie bewirkt werden. Die Anordnung nach der Erfindung, nämlich die Anwendung der Hochvakuumröhren in Ruhestromschaltung, hat stets den Vorteil, daß beim Versagen der Hochvakuumröhren die Auslösung der Schutzeinrichtung selbsttätig erfolgt. Bei der Verwendung von Entladungsgefäßen mit bzw. ohne Dampf- oder Gasfüllung nach dem Arbeitsstromprinzip besteht die Gefahr, daß im Laufe des Betriebes des Stromrichters diese Röhren in ihrer Funktion unwirksam werden, ohne daß es bemerkt wird, so daß sie im Störungsfall nicht arbeitsfähig sind.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schnell ansprechende Schutzeinrichtung für mechanische Stromrichter, insbesondere solche mit Schaltdrosseln, bei der im Störungsfall ein Magnetsystem schnell entregt oder erregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erregende oder entregende Strom des Magnetsystems über mindestens ein Hochvakuumrohr geführt wird, das im normalen Betrieb mit dem Gitter leitend gehalten, im Störungsfall jedoch durch das Gitter gesperrt wird.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß so viele Hochvakuumrohre parallel geschaltet sind, daß beim Ausfall einzelner Rohre das Arbeiten der Schutzeinrichtung nicht beeinträchtigt wird.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Gitter der Hochvakuumrohre im Störungsfall sperrende Spannungsimpulse gegeben werden, welche von der Störung des den Stromrichter speisenden Netzes herrühren.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Gitter der Hochvakuumrohre im Störungsfall Spannungsimpulse gegeben werden, welche von Lichtbogen an den Hauptkontakten herrühren.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenspannung der Hochvakuumrohre von einem Gleichrichter geliefert wird, der vom gleichen Netz wie der Stromrichter gespeist wird, und daß im Kreis dieses Gleichrichters keine zeitverzögernden Glättungseinrichtungen vorhanden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 60S 766/345 1.57