DE1038534B

DE1038534B - Device for the power supply of electrostatic precipitators

Info

Publication number: DE1038534B
Application number: DES53813A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Weppler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-06-07
Filing date: 1957-06-07
Publication date: 1958-09-11

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stromversorgung von Elektrofütern mit einem stromsteuernden Paralleltransduktor in Sparschaltung.The invention relates to a device for supplying power to electrical feeds with a current-controlling device Parallel transducer in economy circuit.

Elektrofilter und ähnliche Anlagen arbeiten mit hochgespanntem Gleichstrom, dessen Spannung aus wirtschaftlichen Gründen immer möglichst nahe an der Durchschlagspannung gehalten wird. Bei derartigen Anlagen muß häufig mit einem Lichtbogenkurzschluß gerechnet werden, der so rasch wie möglich wieder abgeschaltet werden soll. Dabei spielt auch die Begrenzung des Lichtbogenstromes eine wichtige Rolle.Electrostatic precipitators and similar systems work with high-voltage direct current, its voltage for economic reasons it is always kept as close as possible to the breakdown voltage. With such Systems must often be expected to have an arc short circuit that occurs as quickly as possible should be switched off again. The limitation of the arc current also plays a role here important role.

Da es nach obigem auf die Steuerung der Spannung des Filters ankommt, hat man bereits spannungs-· steuernde Magnetverstärker vor den Filtertransformator geschaltet. Dieselösen das Problem mit verhältnismäßig geringer installierter Leistung, haben aber den Nachteil, daß der Kurzschlußstrom beträchtlich über den Nennstrom ansteigt und mit der Zeitkonstanten des Verstärkers relativ langsam abnimmt.Since it depends on the control of the voltage of the filter, one already has voltage controlling magnetic amplifier connected in front of the filter transformer. They solve the problem with relatively lower installed power, but have the disadvantage that the short-circuit current is considerably over the nominal current increases and decreases relatively slowly with the time constant of the amplifier.

Um die im Kurzschluß umgesetzte Energie geringer zu halten, ist es bereits bekannt, stromsteuernde Magnetverstärker vor den Transformator zu schalten, die durch das erzwungene Gleichgewicht zwischen Steuer- und Arbeitsamperewindungszahl kein Überschwingen des Stromes im Kurzschlußfall zulassen. Die Strombegrenzung arbeitet also mit sehr geringer, praktisch verschwindender Zeitkonstante. Dagegen muß der Magnetverstärker für eine bedeutend höhere installierte Leistung ausgelegt werden als der Selbstsättigungsverstärker. In order to keep the energy converted in the short circuit lower, it is already known to use current-controlling magnetic amplifiers to switch in front of the transformer, which is caused by the forced equilibrium between control and the number of working ampere turns do not allow the current to overshoot in the event of a short circuit. The current limit works with a very small, practically vanishing time constant. Against it must Magnetic amplifiers can be designed for a significantly higher installed power than the self-saturation amplifier.

Nähere Untersuchungen haben gezeigt, daß ein sehr vorteilhafter Kompromiß zwischen diesen Möglichkeiten durch die bekannte Verwendung eines stromsteuernden Paralleltransduktors in Sparschaltung geschlossen werden kann. Diese hat bei verhältnismäßig geringem Aufwand eine Zeitkonstante, die nur unwesentlich schlechter ist als die des stromsteuernden Reihentransduktors.Closer studies have shown that a very advantageous compromise between these possibilities closed by the known use of a current-controlling parallel transducer in economy circuit can be. With relatively little effort, this has a time constant that is only insignificant is worse than that of the current-controlling series transducer.

Da durch einen derartigen Paralleltransduktor dem Elektrofilter der Strom aufgeprägt wird, stellt sich die Spannung entsprechend dem jeweils vorliegenden Filterwiderstand ein, der während des Betriebes recht erheblichen Schwankungen unterworfen ist. Es ist daher nur unter beträchtlichen Schwierigkeiten möglich, die Filterspannung wenigstens annähernd an der Durchschlagsgrenze zu halten.Since the current is impressed on the electrostatic precipitator by such a parallel transducer, it arises the voltage according to the filter resistance present, which is correct during operation is subject to considerable fluctuations. It is therefore only possible with considerable difficulty to keep the filter voltage at least approximately at the breakdown limit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil des stromsteuernden Paralleltransduktors in Sparschaltung zu beseitigen. Die erfindungsgemäße lunrichtung zur Stromversorgung von Elektrofilteranlagen mit derartigen Transduktoren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Transduktor als Stellglied eines Regelkreises für die Primärspannung des Filtergleich-Einrichtung zur Stromversorgung
von ElektrofilternThe invention is based on the object of eliminating this disadvantage of the current-controlling parallel transducer in an economy circuit. The device according to the invention for supplying power to electrostatic precipitators with transducers of this type is characterized in that the transducer is used as an actuator of a control circuit for the primary voltage of the filter-matching device for power supply
of electrostatic precipitators

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Rudolf Weppler, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Rudolf Weppler, Nuremberg,
has been named as the inventor

richters dient und daß zur Kurzschlußfortschaltung ein kippfähiger Hilfsverstärker vorgesehen ist, der den Transduktor bei Eintritt eines Filterdurchschlages sperrt.Richters serves and that a tiltable auxiliary amplifier is provided for short-circuit continuation, the blocks the transducer if the filter breaks down.

Der Spannungsregelkreis nach der Erfindung ermöglicht es, trotz der stromsteuernden Eigenschaften des Transduktors im Normalbetrieb die Filterspannung nach Wunsch einzustellen. Insbesondere wird man die Spannung in Abhängigkeit von einer bereits vorgeschlagenen Automatik regeln, die in bestimmten Zeitabständen die Durchschlagsgrenze durch Erzwingen eines Durchschlages abfühlt, den Kurzschluß löscht und darauf eine etwas verringerte Spannung einstellt.The voltage control circuit according to the invention makes it possible, despite the current-controlling properties of the transducer to set the filter voltage as required during normal operation. In particular, will you can regulate the voltage depending on an already proposed automatic, which in certain At intervals the breakdown limit senses the short circuit by forcing a breakdown and then adjusts a slightly reduced voltage.

Bei einem derartigen Betriebsverfahren, das den Durchschlag gewissermaßen als Führungswert für eine Spannungsregelung nutzt und regelmäßig herbeiführt, ist eine rasche und sichere Beseitigung des Kurzschlußstromes, d. h. ein Auslöschen des Lichtbogens, besonders wichtig. Diese Kurzschlußfortschaltung wird durch einen Hilfsverstärker ermöglicht, der bei Durchschlagen von einem Betriebszustand in den anderen kippt und damit ein Sperrsignal an den Transduktor gibt.In such an operating method, the breakthrough, so to speak, as a guide value for a voltage regulation uses and regularly brings about, is a quick and safe elimination of the Short-circuit current, d. H. extinguishing the arc, especially important. This short circuit progression is made possible by an auxiliary amplifier, which is triggered when an operating state breaks down flips into the other and thus sends a blocking signal to the transducer.

Es ist vorteilhaft, dem Transduktor eine Vorstufe in Form eines spannungssteuernden Magnetverstärkers zuzuordnen, der von der Regelabweichung und vom Ausgangsstrom des kippfähigen Hilfsverstärkers gespeist wird. Dieser selbst wird vorzugsweise als überkritisch rückgekoppelter, spannungssteuernder Magnetverstärker ausgeführt.It is advantageous to have a preliminary stage in the form of a voltage-controlling magnetic amplifier for the transducer to be assigned, which is fed by the control deviation and the output current of the tiltable auxiliary amplifier will. This itself is preferably used as a supercritical feedback, voltage-controlling magnetic amplifier executed.

Zur Erfassung des Durchschlages als Steuerwert für den Kippverstärker gibt es zwei Möglichkeiten. Man kann den Sekundärstrom des Filters über eineThere are two options for detecting the breakdown as a control value for the trigger amplifier. You can control the secondary current of the filter via a

809 637/433809 637/433

Steuerwicklung des Kippverstärkers führen. Beim Eintritt eines Durchschlages entlädt sich die Kapazität des Filters über diesen Steuerkreis und bringt den Verstärker zum Kippen.Lead control winding of the trigger amplifier. When a breakdown occurs, the capacity is discharged of the filter via this control circuit and causes the amplifier to tilt.

Will man Bauelemente im Sekundärkreis des Filters vermeiden, so kann man gemäß der weiteren Erfindung von der Tatsache Gebrauch machen, daß bei einer Speisung des Elektrofilters über einen stromsteuernden Paralleltransduktor zwar der Mittelwert des Stromes bei unverändertem Steuerstrom des Transduktor immer derselbe bleibt, daß jedoch im Kurzschlußfall eine erhebliche Verzerrung der Kurvenform des Stromes auftritt. Während im Normalbetrieb die Stromkurve annähernd rechteckförmig ist (Glättung im Steuerkreis vorausgesetzt) und damit der Scheitelwert etwa dem Mittelwert entspricht, wird sie im Kurzschlußfall derart verzerrt, daß der Scheitelwert beträchtlich höher ist als der Mittelwert. Er kann beispielsweise etwa das Zweifache betragen. Aus dieser Stromverzerrung läßt sich nun ein Steuersignal für den Kippverstärker gewinnen, wenn man ihn mit einer konstanten Vormagnetisierung und einer von der Differenz von Mittel- und Scheitelwert des Primärstromes abhängigen Steuervormagnetisierung versieht. Die konstante Vormagnetisierung wird vorteilhaft so groß bemessen, daß ein Rückkippen des Magnetverstärkers erst dann eintreten kann, wenn der Strom unter den für die Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderlichen Wert gesunken ist.If you want to avoid components in the secondary circuit of the filter, you can according to the further invention make use of the fact that when the electrostatic precipitator is fed via a current-controlling Parallel transducer is the mean value of the current with the control current of the unchanged Transductor always remains the same, but in the event of a short circuit a considerable distortion of the curve shape of the current occurs. While in normal operation the current curve is almost rectangular (smoothing provided in the control circuit) and thus the peak value corresponds approximately to the mean value, it becomes so distorted in the event of a short circuit that the peak value is considerably higher than the mean value. He can for example be about twice that. A control signal for win the trigger amplifier if you have it with a constant bias and one of the difference between the mean and peak value of the primary current provides a control pre-magnetization that is dependent on the difference. The constant premagnetization is advantageously dimensioned so large that the magnetic amplifier tilts back Can only occur when the current is below that required to maintain the arc required value has decreased.

Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.Further details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment, which is shown schematically in the drawing.

In Fig. 1 ist ein Elektrofilter 1 über einen Gleichrichtersatz 2, einen Transformator 3 und einen stromsteuernden Paralleltransduktor 4 in Sparschaltung an die Netzklemmen 5 und 6 angeschlossen. Der Transduktor 4 wird von einem Gleichstrom gesteuert, der über einen Gleichrichter 7, einen Transformator 8 und Glättungsmittel 9 aus dem Arbeitskreis einer Vorstufe 10 entnommen wird. Diese Vorstufe, im Beispiel ein spannungssteuernder Magnetverstärker in Doubler-Schaltung, wird in Abhängigkeit von der Regelabweichung des Transformators 3 und einer Sollspannung gesteuert, die an den Klemmen 11 und 12 anliegt. Mit Hilfe eines Spannungsteilers 13, dessen Abgriff durch die bereits erwähnte Automatik verstellt werden kann, wird ein Teil der Gleichspannung dem gleichgerichteten Istwert entgegengeschaltet. Vor der Steuerwicklung kann noch ein Begrenzungsglied 14 angeordnet sein, das in bekannter Weise eine Übersteuerung verhindert. In Fig. 1, an electrostatic precipitator 1 is a rectifier set 2, a transformer 3 and a current-controlling Parallel transducer 4 connected to mains terminals 5 and 6 in economy circuit. The transducer 4 is controlled by a direct current flowing through a rectifier 7, a transformer 8 and Smoothing agent 9 is taken from the working group of a preliminary stage 10. This preliminary stage, in the example a voltage-controlling magnetic amplifier in doubler circuit, is dependent on the control deviation of the transformer 3 and a nominal voltage, which is applied to the terminals 11 and 12. With With the help of a voltage divider 13, the tap of which can be adjusted by the automatic mechanism already mentioned, part of the DC voltage is switched against the rectified actual value. Before the control winding A limiting member 14 can also be arranged, which prevents override in a known manner.

Eine weitere Steuerwicklung der Vorstufe 10 führt den Ausgangsstrom des kippfälligen Hilfsverstärkers 15, der im Beispiel als spannungssteuernder Magnetverstärker in B rücken schaltung ausgeführt ist. Er besitzt über die unterste Vormagnetisierungswicklung eine überkritische Rückkopplung, die die aus der Fig. 2 ersichtliche Kippkennlinie erzeugt.Another control winding of the preliminary stage 10 carries the output current of the auxiliary amplifier, which is susceptible to latching 15, which in the example is designed as a voltage-controlling magnetic amplifier in a bridge circuit. He owns a supercritical feedback via the lowermost bias winding, which results from the Fig. 2 generated tilting characteristic curve.

Über einen Stromwandler 16 wird ein dem Primärstrom proportionaler Stromanteil dem Gleichrichtersatz 17 zugeführt, der über eine Drossel den mittleren Steuermagnetisierungszweig des Verstärkers 15 speist. Die Drossel 18 bewirkt, daß der Steuerstrom von dem einmal erreichten Höchstwert nur unwesentlich abweicht (Glättung), so daß die mittlere Steuerwicklung einen dem Scheitelwert des Primärstromes proportionalen Steuerstrom führt. Ein weiterer Steuermagnetisierungsanteil des Verstärkers 15 wird von der obersten Vormagnetisierungswicklung geliefert, die von der Summe zweier Gleichspannungen gespeist wird. Über einen Spannungsteiler 19 wird zunächst ein konstanter und einstellbarer Grundanteil eingeführt. Der zweite Anteil, dessen Größe mittels des Spannungsteilers 20 ebenfalls einstellbar ist, wird von einem Gleichrichter 21 geliefert und mittels einer Drossel 22 geglättet. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters 21 ist dem Mittelwert des Primärstromes proportional.A current component proportional to the primary current is fed to the rectifier set via a current transformer 16 17, which feeds the central magnetization control branch of the amplifier 15 via a choke. The throttle 18 has the effect that the control current deviates only insignificantly from the maximum value once it has been reached (Smoothing) so that the central control winding has a value proportional to the peak value of the primary current Control current leads. Another control magnetization component of the amplifier 15 is of the The top bias winding is supplied, which is fed by the sum of two DC voltages will. A constant and adjustable basic component is first introduced via a voltage divider 19. The second portion, the size of which can also be adjusted by means of the voltage divider 20, is derived from supplied to a rectifier 21 and smoothed by means of a choke 22. The output voltage of the Rectifier 21 is proportional to the mean value of the primary current.

Das Aussteuerungsverhalten des Verstärkers 15 soll an Hand der Fig. 2 noch näher erläutert werden. Diese Figur zeigt die Kippkennlinie des Verstärkers, d. h. die Abhängigkeit des Ausgangsstromes / vom Steuerstrom /_ä-. Im Normalbetrieb besteht die Steuermagnetisierung aus dem konstanten Anteil /_v, dem Anteil /_m, der dem Mittelwert des Primärstromes proportional ist, und dem Anteil J_sp„, der dem Spitzenwert des Primärstromes proportional ist und normalerweise etwa ebenso groß wie der Anteil J_n, ist. Daraus ergibt sich der Arbeitspunkt A_n für den Normalbetrieb.The modulation behavior of the amplifier 15 will be explained in more detail with reference to FIG. This figure shows the breakover characteristic of the amplifier, ie the dependence of the output current / on the control current / _ä -. In normal operation, the control magnetization consists of the constant component / _v , the component / _m , which is proportional to the mean value of the primary current, and the component J _sp ", which is proportional to the peak value of the primary current and is normally about the same as the component J _n , is. This results in the operating point A _n for normal operation.

Tritt ein Durchschlag auf, so bleibt der Strom, der durch den Transduktor 4 vorgeschrieben wird, im Mittelwert gleich, erhält jedoch einen wesentlich höheren Scheitelwert J_spk. Dies führt zu dem Arbeitspunkt A_k für den Kurzschlußfall, d. h., der Verstärker 15 kippt in den Öffnungszustand. Dadurch wird der Transduktor 4 gesperrt, so daß der Primärstrom immer mehr abnimmt. Da die Verzerrung jedoch weiterhin bestehenbleibt, kann der Verstärker 15 noch nicht zurückkippen. Dies tritt erst dann ein, wenn entweder der Lichtbogen bereits erloschen ist (Arbeitspunkt A_n) oder der Strom auf einen so kleinen Wert gesunken ist, daß er zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens nicht ausreicht. Dann sind die beiden Anteile J_m und J_spk so klein gegenüber /_v, daß ein knapp neben A_n liegender Arbeitspunkt erzielt wird. Wie klein der Strom werden muß, kann durch Wähl von J_v leicht vorbestimmt werden.If a breakdown occurs, the current that is prescribed by the transducer 4 remains the same on average, but receives a significantly higher peak value J _spk . This leads to the operating point A _k in the event of a short circuit, ie the amplifier 15 switches to the open state. As a result, the transducer 4 is blocked, so that the primary current decreases more and more. However, since the distortion still persists, the amplifier 15 cannot flip back yet. This only occurs when either the arc has already extinguished (operating point A _n ) or the current has dropped to such a small value that it is insufficient to maintain the arc. Then the two components J _m and J _{spk are} so small compared to / _v that an operating point just next to A _n is achieved. How small the current must be can easily be predetermined by choosing J _v.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel und auch nicht auf die Verwendung bei Elektrofilteranlagen beschränkt, sondern bringt auch bei anderen Einrichtungen mit ähnlichen Betriebsbedingungen bedeutende Vorteile. Statt der beiden Verstärker 10 und 15 können auch solche anderen Typs mit ähnlichen Betriebseigenschaften verwendet werden.The invention does not apply to the illustrated embodiment and also not to the use limited to electrostatic precipitators, but also applies to other facilities with similar operating conditions significant advantages. Instead of the two amplifiers 10 and 15, other amplifiers can also be used Type with similar operating characteristics can be used.

Claims

Patent claims:

1. Device for the power supply of electrostatic precipitators with a current-controlling parallel transducer in economy circuit, characterized in that the transducer is used as an actuator of a control circuit serves for the primary voltage of the filter rectifier and that for short-circuit continuation a tiltable auxiliary amplifier is provided, which activates the transductor when a filter breakdown occurs locks.

2. Device according to claim 1, characterized in that the transducer has a preliminary stage in the form of a voltage-controlling magnetic amplifier is assigned to the control deviation and fed by the output current of the auxiliary amplifier.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the auxiliary amplifier is a supercritical is a feedback, voltage-controlling magnetic amplifier.

4. Device according to claim 3, characterized in that the auxiliary amplifier from the secondary circuit of the filter rectifier is fed, so

that the discharge current surge of the filter capacity leads to the breakdown in the event of a breakdown.

5. Device according to claim 3, characterized in that the auxiliary amplifier has a constant Pre-magnetization and one of the difference between the mean and peak value of the primary current has dependent control magnetization,

so that the high peak value of the short-circuit current leads to tilting.

6. Device according to claim 5, characterized in that the constant bias is dimensioned so large that the tilting back with approximately the same and small amounts of mean and peak value occurs.

1 sheet of drawings