DE1047954B

DE1047954B - Kontaktlose Gittersperre fuer Stromrichter

Info

Publication number: DE1047954B
Application number: DES57288A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfgang Meissen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-03-11
Filing date: 1958-03-11
Publication date: 1958-12-31
Also published as: BE576302A; CH372763A

Description

DEUTSCHES

Bei Störungen in Stromrichter anlagen (Kurzschlüssen, Rückzündungen) werden gewöhnlich durch ein Sehn eil relais alle Gitter auf negatives Potential gebracht und damit eine Neuzündung der Anoden verhindert. Hierdurch wird ein weiterer Anstieg des Gleichstromes unmöglich gemacht. Da das Schnellrelais aber immerhin noch eine Eigenzeit von einigen Millisekunden hat, kann es vorkommen, daß bei einer sehr großen Stromanstiegsgeschwindigkeit der Strom schon recht beträchtliche Werte erreicht hat, ehe das Feiais das Zünden weiterer Anoden verhindert.

Zur Vermeidung der hiermit verbundenen Nachteile schlägt die Erfindung einen anderen Weg zur Alischaltung des Gleichstromes im Störungsfall ein. Es ist nämlich grundsätzlich auch möglich, den Stromrichter über seine Gitter dadurch zu blockieren, daß die Zündimpulse plötzlich in die höchste Wechselrichteraussteuerung verschoben werden. Eine Stromübernahme durch die so· gezündeten Anoden ist dann nicht mehr möglich. Genauso' besteht die Möglichkeit, die Sperrung des Stromrichters durch Wegnahme der Zündimpulse im Steuersatz durchzuführen. Im Gitterkreis des Stromrichters wird dabei, im Gegensatz zur Sperrung über das Schnellrelais, nichts geändert. Die erstere Möglichkeit (die Verschiebung der Zündimpulse an die Wechselrichter-Trittgrenze) kann gegenüber der gänzlichen Unterdrückung der Impulse gewisse Vorteile haben (kein Kippen möglich). Das Entscheidende hierbei ist die Schnelligkeit, mit der die Zündimpulswegnahme bzw. -verschiebung durchgeführt werden kann.

Demzufolge bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung zur Gittersteuerung von Stromrichtergefäßen, bei der im Störungsfall die betriebsmäßige Gittersteuerung unwirksam gemacht wird. Erfindungsgemäß ist zu diesem Zweck eine auf die Störgröße ansprechende elektrische Kippschaltung über ein gegebenenfalls gesteuertes elektrisches Ventil an den Steuersatz angekoppelt. Zweckmäßigerweise wird der Ausgang der Kippschaltung über eine Diode mit dem Gittersteuersatz verbunden. Der Ausgang der Kippschaltung kann auch im Steuerkreis eines mit dem Gittersteuersatz verbundenen Transistors liegen. Vorteilhaft wird die Kippschaltung mit dem Eingangskreis des Gittersleuersatzes gekoppelt. Die gesamte Gittersperre arbeitet kontaktlos und praktisch trägheitslos.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, aus dem weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung hervorgehen. Der gestrichelt umrandete Teil stellt die eigentliche Gittersperre dar, die in der Hauptsache aus der bistabilen Kippschaltung mit den zwei Transistoren T₁ und T₂, beispielsweise p-n-p-Transistoren, besteht. Störungen in der Stromrichteranlage werden über Strom-

Kontaktlose Gittersperre für Stromrichter

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Wolfgang Meissen, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

wandler W auf der Primärseite des Stromrichtertransformators erfaßt. Es genügen zwei Wandler in V-Schaltung, die über Gleichrichter in Drehstrombrückenschaltung auf eine ohmsche Bürde Rß arbeiten.

Der Ausgang der Gittersperre liegt über ein Ventil D₁ am Eingang des Gittersteuersatzes. Zweckmäßigerweise handelt es sich auch hierbei um einen Transistorsteuersatz, da die magnetischen Steuersätze infolge ihrer Trägheit eine plötzliche Zündimpulsverschiebung nicht zulassen und da Röhrenschaltungen bei gewissen Anwendungen, z. B. im Walzwerksbetrieb, zu anfällig sind.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Tn der an sich bekannten Kippschaltung ist normalerweise der Transistor T₁ durchlässig. Die Widerstände R₃, R_i und R₅ sind so· aufeinander abgestimmt, daß das Potential der Basis negativ gegen das Potential des Emitters ist, so· daß ein Emitter-Basis-Strom fließt, wodurch das Potential der Basis auf nahezu U₂ steigt. Auch der Kollektor des Transistors T₁ hat also praktisch das Potential U₂. Die Spannung U₂ ist so hoch gewählt, daß alle Werte der alternierenden Steuerspannung U$t am Eingang des Gittersteuersatzes kleiner sind als die Spannung U₂. Deshalb ist über die Diode D₁ keine Einwirkung der Gittersperre auf den Gittersteuersatz möglich;.

Überschreitet bei einer Störung des Stromrichters die Eingangsspannung der Gittersperre am Punkt E einen bestimmten negativen Wert, so· kippt die Gittersperre in ihre andere stabile Lage. An der Basis des Transistors T₂, die bis dahin über den Widerstand R_a und den Widerstand R₂ positiv eingespeist wurde, tritt ein negatives Potential auf, und es fließt ein Emitter-Basis-Strom, der einen Emitter-Kollektor-

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Strom zur Folge hat. Dadurch steigt das Potential der Basis des Transistors T₁ über das Potential des Emitters, und der Transistor T₁ sperrt. Nun erfolgt durch die Spannung — U₁ eine negative Einspeisung über den Widerstand R₁ und die Diode D₁ auf den Eingang des Gittersteuersatzes, wodurch die gewünschte Zündimpulsverschiebung oder -wegnähme eintritt. Gleichzeitig wird über die Widerstände R₁ und R₂ die Basis des Transistors T₂ auf negatives Potential gelegt, wodurch die Kippschaltung auch dann noch in diesem zweiten stabilen Schaltzustand erhalten wird, wenn die Störung, die zur Auslösung der Gittersperre führte, beendet ist.

Der Einspeisewiderstandi?£ der Steuerspannung Ust für den Gittersteuersatz kann unter gewissen Umständen, wenn der Eingangskreis des Gittersteuersatzes in an sich bekannter Weise so· beschaffen ist, daß der Eingangsstrom immer die gleiche Richtung hat, eine Diode sein. Die Widerstände R₃ und R₆, die an der Spannung U₃ Q> U₂) liegen, dienen zur Ab^ fuhr der Restströme der Transistoren T₁ und T₂.

Der Transistor T₃, der ebenfalls beispielsweise ein p-n-p-Transistor sein kann und hier in Kaskade angekoppelt ist, der aber auch in anderer Weise an die Kippschaltung angekoppelt sein kann, schaltet beim »5 Kippen der Gittersperre das Hilfsrelais H₁ über dessen Kontakte Kommandos für Meldung und Überwachung abgeleitet werden können. Dieser dritte Transistor T₃ für das Hilfsrelais H ist zweckmäßig, weil die Induktivität der Relaisspule im Hauptkreis der Kippschaltung eine Verzögerung des Kippvorganges zur Folge hätte. Die Diode D₃ dient zum Schutz des Transistors T₃ gegen induktive Überspannungen beim Abschalten der Relaisspule.

Zum Wiederanfahren des Stromrichters erfolgt die Rückholung der Gittersperre durch eine entgegengesetzte Einspeisung, die die Kippschaltung wieder in ihre Ausgangslage bringt. Dies kann unmittelbar durch eine kurzzeitige positive Einspeisung an der Basis des Transistors T₂ über den Widerstand R₈ 4<> geschehen, z. B. mittels einer Drucktaste, über die die Spannung U₃ an den Widerstand R₈ gelegt wird. Hierdurch erfolgt in umgekehrter Reihenfolge wieder ein Schließen des Transistors T₂, also ein Rückkippen in die stabile Ausgangslage der Gittersperre.

Sind lange Leitungen zur Rückholtaste erforderlich, so erscheint die im Ausführungsbeispiel gezeigte Anordnung zweckmäßiger, bei der die Rückschaltung durch Anlegen der normalen Netzspannung an den Transformator Tr erfolgt, wodurch eine positive Einspeisung über die Diode D₄ und den Widerstand R₈ herbeigeführt wird.

Die Diode D₂ im Eingang der Gittersperre verhindert, daß beim Abschalten des Stromrichters durch die Gittersperre induktive Einstreuungen in die Eingangsleitungen, die infolge der starken zeitlichen Änderung des Gleichstromes möglich sind, ein Rückkippen der Gittersperre bewirken. Die Empfindlichkeit der Gittersperre kann leicht am Widerstand Rß eingestellt werden, z. B. so·, daß die Gittersperre bei doppeltem Nennstrom in den Zuleitungen des Stromrichtertransformators anspricht.

In manchen Fällen kann die Trägheitslosigkeit der elektrischen Gittersperre stören, z. B. wenn ein Ansprechen bei kurzdauernden, unwesentlichen Stromspitzen erfolgt. Das läßt sich durch den Anschluß eines Kondensators C verhindern, der über den Widerstand i?₇ aufgeladen wird und hierdurch eine kurze Verzögerung des Ansprechvorganges der Gittersperre bewirkt.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Gittersteuerung von Stromrichtergefäßen, bei der im Störungsfalle (Kurzschluß, Rückzündung) die betriebsmäßige Gittersteuerung unwirksam gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu diesem Zweck eine auf die Störgröße ansprechende elektrische Kippschaltung über ein gegebenenfalls elektrisch gesteuertes Ventil an den Steuersatz angekoppelt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Kippschaltung über eine Diode mit dem. Gittersteuersatz verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Kippschaltung im Steuerkreis eines mit dem Gittersteuersatz verbundenen Transistors liegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltung mit dem Eingangskreis des Gittersteuersatzes gekoppelt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Rückholkreis der Kippschaltung mittelbar mit Hilfe eines Wechselstroninetzes gesteuert wird, an das der Rückholkreis über einen Hilfstransformator und ein elektrisches Ventil angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingang der Kippschaltung ein elektrisches Ventil zum Schutz vor an dieser Stelle unerwünschten Rückholströmen angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Melde- und Überwachungszwecke ein von der Kippschaltung gesteuertes Hilfsrelais vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 665 751;
deutsche Patentanmeldung L 5586 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 13. 12. 1951).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen