DE1041606B - Gleichrichteranlage mit Rueckstrom-Schutzeinrichtung - Google Patents

Description

Es ist üblich, bei Gleichrichteranlagen, deren Ventile nur in Störungsfällen Rückstrom führen, also beispielsweise bei Anlagen mit Gasentladungsventilen, Sperrschichtventilen oder magnetisch bzw. mechanisch gesteuerten Schaltventilen, Schutzeinrichtungen vorzusehen, die beim Auftreten eines Rückstromes die Ventile stillegen. Unter Rückstrom wird dabei derjenige Strom verstanden, der über den sogenannten Sperrstrom, wie er bei SperrsiC'hichtgleichrichtern unvermeidlich ist, hinausgeht. Der Begriff Rückstrom soll ferner nicht den sogenannten Nachstrom umfassen, der beispielsweise bei Gasentladungsventilen und bei Sperrschichtventilen, insbesondere auch bei p-n-Gleichrichtern nach Art der Germanium- oder Siliziumdioden, dadurch bedingt ist, daß nach Beendigung der Durchlaßphase innerhalb des Ventils noch eine restliche Raumladung vorhanden ist, die insbesondere bei mehrphasigem Betrieb mit Spannungsaussteuerung unter dem Einfluß der anspringenden Sperrspannung einen kurzdauernden, sehr steilen Strom in Sperrichtung entstehen läßt. Die Schutzeinrichtung kann beispielsweise derart wirken, daß sie sämtliche Spanniungsquellen, also sowohl die Wechselspannung wie eine eventuelle Gegerigleichspannung, von den Ventilen abschaltet. Bei mechanischen Stromrichtern ist es auch bekannt, beim Auftreten von Rückströmen die Ventile durch einen Kurzschließer zu überbrücken. Hierzu hat man bereits in Reihe mit den mechanischen Ventilen Drosselspulen vorgesehen, die sich bei Rückstrom entsättigen, dadurch den Rückstrom auf einen kleinen Wert begrenzen und gleichzeitig die Auslösung des Kurzschließers veranlassen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Gleichrichteranlage, deren Ventile nur in Störungsfällen Rückstrom führen, mit einer Schutzeinrichtung, die bei Auftreten eines Rückstromes die Ventile stillegt, und bei der im Strompfad jedes Ventils ein Eisenkern angeordnet ist mit einer solchen Dimensionierung und eimer solchen Wahl seines Materials, daß bereits ein Rückstrom, der klein ist gegen den betriebsmäßigen. Vorwärtsstrom, zu einer wesentlichen Änderung des Magnetisierungszustandes des Kerns führt. Sie besteht darin, daß Mittel vorgesehen sind, die nach Stillegung der Ventile eine Feststellung der Änderung des Magnetisierungszustandes des Kerns ermöglichen. Die Erfindung gestattet es., nach der Stillegung der Ventile durch die Schutzeinrichtung dasjenige Ventil, das Rückstrom geführt hat, auch dann festzustellen, wenn der Rückstrom nicht zu einer Zerstörung oder sichtbaren Beschädigung des Ventils geführt hat. Dieser Fall, liegt beispielsweise dann vor, wenn bei einem Schaltgleichrichter der Kurzschließer derart schnell einfälllt, daß eine sichtbare Beschädigung der Kontaktflächen der Schaltventile nicht mehr Gleichrichteranlage
mit Rückstrom-Schutzeinrichtung

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Walter Baer, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

eintritt. Auch bei Sperrschichtgleichrichtern und Gasentladungsventilen ist es erwünscht, daß Rückströme auch dann festgestellt werden können, wenn sie noch nicht zur Zerstörung des Ventils geführt haben. Die Erfindung ermöglicht es also, Fehlerstellen der Anlage

as zu ermitteln oder einzelne Ventile auszuwechseln, bevor ihre Zerstörung umfangreiche Schaden der Gesamtanlage .herbeigeführt hat. Ein Mittel, die Änderung des Magnetisierungszusitamdes des Eisenkerns auch nach Stillegung der Ventile noch erkennbar zu machen, besteht nach der weiteren Erfindung darin, daß eine weitere Änderung des Magnetisierungszustandes des einmal durch einen Rückstrom beeinflußten Eisenkerns unterbunden wird. Es. werden also im Sinne dieses Erfindungsgedankens Maßnahmen getroffen, die es verhindern, daß der Magnetisierungszustand des Kerns durch einen auf den Rückstrom folgenden Vorwärtsstrom nochmals geändert wird. Dies kann vorzugsweise dadurch geschehen, daß die den Eisenkern beeinflussenden Strompfadteile beim Auftreten eines Rückstromes durch einen Kurzschließer überbrückt wenden. Wirkt die vorhandene Schutzeinrichtung derart, daß sie die Ventile im Störungsfalle überbrückt, so kann sie im Rahmen der Erfindung derart ausgebildet werden, daß sie nicht nur die Ventile allein, sondern die Reihenschaltung aus den Ventilen und den die Eisenkerne beeinflussenden Strompfadteilen kurzschließt. Ein Kurzschließer zur Überbrückung des. Eisenkerns kann jedoch auch im Zusammenhang mit einer andersartigen Schutzeinrichtung verwendet werden, die also z. B. die Ventile im Fall von Rückströmen durch Abschalten sämtlicher oder wenigstens der treibenden Spannungsquellen schützt. Nach einem weiteren, Erfindungsgedanken wird als Kernmaterial vorzugsweise ein Eisen mit hoher Per-

SOa 659/332

meabilität verwendet; die nachträgliche Prüfung des Magnetisierungszustandes kann dann auf die Feststellung der Magnetisierungsrichtung beschränkt werden. In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der Kern eine Wicklung besitzen, deren Spannung zur Auslösung eines die Änderung des Magnetisierungszustandes anzeigenden, bleibenden Signals dient. Die Spannung der Wicklung kann beispielsweise eine Kaltkathodenröhre zünden oder einen Flip-Flop-Kreis von einem Zustand zum anderen umklappen lassen. Bei Gleichrichteranlagen, bei denen die Ventile betriebsmäßig beim Übergang in die Sperrphase einen kurzdauernden, durch das Vorhandensein restlicher Ladungsträger bedingten Nachstrom in Sperrichtung führen, kann die Erfindung derart ausgebildet sein, daß parallel zu dem den Eisenkern beeinflussenden Strompfadteil ein den. Kern umgehender Leiter angeschlossen ist, dessen ohmscher Widerstand groß ist gegen den des genannten Strompfadteils. Die Impedanz des Strompfadteils ist für Stromimpulse sehr großer Steilheit, wie sie die Naohströme darstellen, infolge der induktiven Wirkung des Eisenkerns groß; diese Impulse wählen daher den Weg über den den Kern umgehenden Leiter. Andererseits ist für Ströme geringer Steilheit, also z. B. für die in Störungsfällen auftretenden. Rückströme, die Impedanz des umgehenden Leiters größer als die des Hauptstrompfades, so daß der Eisenkern im Sinne der Erfindung durch diese Ströme ummagnetisiert wird. Eine andere Möglichkeit, bei Ventilen mit Nachströmen die Erfindung durchzuführen, besteht darin, daß der Eisenkern eine Wicklung erhält, an die ein Kondensator angeschlossen ist. Die Kapazität des Kondensators ist so zu bemessen, daß das aus dem magnetisch wirksamen Strompfadteil, dem Eisentern und der Wicklung bestehende System für die steilen Nachstromimpulse als sekundär kurzgeschlossener Stromwandler wirkt. Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann der Kern eine Wicklung besitzen, deren Spannung die Schutzeinrichtung auslöst.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 1 stellt eine Phase eines mechanischen Gleichrichters dar. Dabei ist 1 die Kontakteinrichtung, die mechanisch durch Exzenter oder auch elektromagnetisch angetrieben sein kann. Sie ist überbrückt durch einen Nebenweg in Form eines Ventils 2. In Reihe mit der Kontakteinrichtung 1 liegt eine Schaltdrosselspule 3. Der zum Kontakt 2 führende Leiter 4 ist von einem Eisenring 5 umgeben., dessen Magnetisierungszustand zur Anzeige von Rückströmen dient. Der Ring 5 besteht aus einem Material hoher Permeabilität; er ist so dimensioniert, daß bereits Rückströme, die klein sind gegen den betriebsmäßigen Vorwärtsstrom, die Richtung seiner Magnetisierung umkehren. Er besitzt eine Wicklung 6, die an die Auslösewicklung eines magnetisch gesteuerten Kurzschließers 7 angeschlossen ist, der bei der praktischen Ausführung des Gleichrichters so ausgebildet ist, daß er bei seinem Einfallen die Kontakteinrichtungen sämtlicher Phasen gleichzeitig überbrückt. Die bei der Ummagnetisierung des Ringes 5 durch den Rückstrom an der Wicklung 6 auftretende Spannung bewirkt in an sich bekannter Weise das Einfallen des Kurzschließers. Die Kurzschlußbrücke ist so angeordnet, daß die Reihenschaltung aus dem Ring 5 und der Kontakteinrichtung 1 überbrückt wird. Sobald der Kurzschließer 7 eingefallen ist, kann der Magnetisierungszustand des Ringes 5 sich nicht mehr ändern, und zwar auch dann nicht, wenn vor dem Öffnen des Netzschalters noch ein Vorwärtsstrom über die dargestellte Phase des Gleichrichters fließen sollte. Die Feststellung derjenigen Phase des Gleichrichters, die durch einen Rückstrom das Einfallen des Kurzschließers 7 verursacht hat, kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß mit Hilfe eines Testimpulses bekannter Richtung und eines Spannungsflächenmeßgerätes die Magnetisierung der Kerne 5 der verschiedenen Gleichrichterphasen geprüft wird. Die Kerne 5 können Hilfswicklungen 8 aufweisen, die der nachträglichen Bestimmung der Magnetisierungsrichtung dienen oder deren Spannung direkt bei ihrer Ummagnetisierung durch Rückströme ein bleibendes! Signal auslöst, also beispielsweise ein Entladungsgefäß zündet, ein Klapprelais auslöst, od. dgl.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausbildung des Systems Eisenkern-Strompfad im Rahmen der Erfindung für den Fall, daß das Ventil zu Beginn jeder Sperrperiodfe einen Nachstrom im oben definierten Sinne führt, also beispielsweise ein Silizium-p-n-Gleichrichter ist. Der in Reihe mit dem Ventil liegende Hauptstrompfad ist mit 10 bezeichnet; er ist umgeben von einem ringförmigen Eisenkern 11. Parallel zu dem den Eisenring 11 magnetisch beeinflussenden Teil des Hauptstrompfades 10 liegt ein Leiter 12, der einen wesentlich geringeren Querschnitt hat als der Hauptstrompfad 10 und der den Eisenring 11 umgeht. Für die sehr steilen Nachstromimpulse ist der komplexe Widerstand des Leiters 12 kleiner als der durch den Eisenkern 11 erhöhte induktive Widerstand des Strompfades 10; bei den wesentlich weniger steilen S törungs rückström en, die durch den Kern 11 registriert werden sollen, ist umgekehrt diie Impedanz des Leiters 12 wesentlich größer als die des Strompfades. 10.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Gleichrichteranlage, deren Ventile nur in Störungsfällen Rückstrom führen, mit einer Schutzeinrichtung, die bei Auftreten eines Rückstromes die Ventile stillegt, und bei der im Strompfad jedes· Ventils ein Eisenkern angeordnet ist mit einer solchen Dimensionierung und einer solchen Wahl seines Material's., daß bereits ein Rückstrom, der klein ist gegen den betriebsmäßigen Vorwärts* strom, zu einer wesentlichen Änderung des Magnetisierungszustandes des Kerns führt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die nach Stillegung der Ventile eine Feststellung der Änderung des Magnetisierungszustandes des Kerns ermöglichen.

2. Gleichrichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Änderung des Magnetisierungszustandes des einmal durch einen Rückstrom beeinflußten Eisenkerns unterbunden wird.

3. Gleichrichteranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Eisenkerne magnetisch beeinflussenden Strompfadteile beim Auftreten eines Rückstromes durch einen Kurzschließer überbrückt werden.

4. Gleichrichteranlage nach Anspruch 3, bei der als Schutzeinrichtung ein Kurzschließer verwendet ist, der im Fall von Störungen die Ventile überbrückt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschließer jeweils die Reihenschaltung aus dem den Eisenkern magnetisch beeinflussenden Strompfadteil und dem Ventil überbrückt.

5. Gleichrichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kernmaterial ein Eisen mit hoher Permeabilität verwendet ist.

6. Gleichrichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern eine Induktionswicklung besitzt, deren Spannung zur Auslösung eines die Änderung des Magnetisierungszustandes anzeigenden, bleiben/den Signals dient.

7. Gleichrichteranlage nach Anspruch 1, bei der die Ventile betriebsmäßig beim Übergang in die Sperrphase einen kurzdauernden, durch das Vorhandensein restlicher Ladungsträger bedingten Nachstrom in Sperrichtung führen, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß parallel zu dem den Eisenkern magnetisch beeinflussenden. Strompfadteil ein den Kern umgehender Leiter angeschlossen; ist, dessen ohmscher Widerstand groß ist gegen den des genannten Strompfadteils.

8. Gleichrichteranlage nach Anspruch 1, bei der die Ventile betriebsmäßig beim Übergang in die Sperrphase 'einen- kurzdauernden, durch das Vorhandensein restlicher Ladungsträger bedingten Nachstrom in Sperrichtung führen, dadurch, gekennzeichnet, daß der Eisenkern eine Wicklung besitzt, an die ein Kondensator angeschlossen ist.

9. Gleichriohteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern eine Wicklung besitzt, deren Spannung die Schutzeinrichtung auslöst.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 711 311, 715 819;
schweizerische Patentschrift Nr. 234 245.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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