DE1054167B - Schutzanordnung fuer ein Gleichrichtersystem - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1 054

INTERNATIONALE KL.

H02j;d

ANMEIiDETAG: 6. JUNI 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AÜSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

2. APRIL 1959 17. SEPTEMBER 1959

STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT 1 054 1«7 (W 21288 VIII b / 21 d »)

Es ist bekannt, Trockengleichrichterelemente durch auf Temperatur ansprechende Sicherungeelemente in der Weise zu. schützen, daß diese Sicherungselemente in Reihe mit dem Gleichrichter geschaltet werden und bei Überbeanspruchung des Gleichrichters den Gleichrichterstromkreis unterbrechen. Zum Schutz von elektrischen Anlagen gegen Überströme ist es ferner bekannt, in den zu schützenden Leitern: eine Sicherung vorzusehen und parallel zu der Sicherung den Auslöser einer Schutzeinrichtung zu schalten.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gleichrichtersystem mit mehreren parallel arbeitenden Gleichrichtereinheiten', insbesondere einkristallinen Halbleiter-Gleichrichterelementen mit p-n^Übergang nach Art der Germanium- oder Silizium-Gleichrichter, bei dem mit jeder Gleichrichtereinheit eine Uberstrotnsicberung in Reihe geschaltet ist. E'in derartiges Gleichrichtersystem kann aus mehreren parallel arbeitenden ein- oder mehrphasigen Teilsystemen bestehen. Durch den Ausfall einer oder mehrerer Gleichrichtereinheiten in einem derartigen Mehrfach-Gleichrichtersystem und das darauffolgende Durchschmelzen der zugeordneten Sicherung wird der Strom dieser Gleichrichtereinheit auf die verbleibenden Gleichrichter abgelenkt, so daß für diese Gleichrichter Überströme auftreten können. Dadurch wird die Lebensdauer der verbleibenden Gleichrichter erheblich herabgesetzt, so daß sie schließlich ebenfalls ausfallen. Zur Verhinderung des Ausfalls der gesamten Gleichrichteranordnung sind geeignete Anzeigemittel erforderlich, so daß die Anordnung von der Spannungsquelle abgeschaltet und der fehlerhafte Gleichrichter ersetzt werden kann. Bisher bestanden derartige Anzeigemittel aus einer Lampe oder einem anderen optischen Anzeiger, der jedem einzelnen. Gleichrichter zugeordnet war. Es ist ersichtlich, daß derartige Anzeigemittel nicht befriedigend sind, wenn, wie es häufig der Fall ist, die Gleichrichteranordnung aus vierzig oder mehr Gleichrichtereinheiten besteht und wenn nur eine Person zur Überwachung einer großen Anzahl derartiger Anordnungen zur Verfugung steht. Da die Anzeigevorrichtung jeder einzelnen. Einheit unter solchen Bedingungen nur in großen Abständen beobachtet werden kann, können zwischen den einzelnen Beobachtungen erhebliche Schaden eintreten, die zu längeren Betriebsunterbrechungen führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gleichrichtersystem der bezeichneten Art sämtliche Gleichrichteremheiten durch eine einzige Anzeigevorrichtung überwachen zu lassen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Sicherung jeweils zwischen der Gleichrichtereinheit, und der zugeordneten Gleichstrom-Sammelschiene liegt und daß die Verbindungsleitun-

IO

ao Schutzanordnung für ein Gleichrichtersystem

Patentiert für:

Westinghouse Electric Corporation, East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität: V. St. ν. Amerika vom 12. Juli 1956

Carl A. Christian, Monroeville, Turtle Creek, Pa., und Slavo J. Murcek, White Oak, McKeesport, Pa.

(V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

gen zwischen den Gleichrichtereinheiten und den Sicherungen je über Hilfsventile gleicher Durchlaßrichtung und eine gemeinsame, eine Überwachungseinrichtung enthaltende Alarmleitung mit der Gleichstrom-Sammelschiene verbunden sind. Als Überwachungseinrichtung kann eine optische oder eine akustische Signaleinrichtung verwendet sein. Gemäß der weiteren, Erfindung kann jedoch auch in die Alarmleitung ein Schutzrelais eingeschaltet sein, dessen Arbeitskontakte in dem Stromkreis der Ausschaltwicklung eines Netzschalters liegen, der bei. Ausfall eines oder mehrerer Gleichrichterelemente das gesamte Gleicihrichtersystem vom Netz abtrennt. Das , Schutzrelais kann weiter dazu dienen, Signaleinrichtungen optischer oder akustischer Art auszulösen.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild eines mehrphasigen Gleichirichtersystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein. Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung bei einem einphasigen System;

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in , Verbindung mit einer einphasigen Schaltung. . .

Das in Fig. 1 dargestellte Gleichrichtersystem wird von einem dreiphasigen Wechselstromnetz 2 gespeist, das, falls erwünscht, einen. Netzschalter 4 geeigneter Art enthalten kann. Der Netzschalter 4 besitzt eine

909 603/270

3 4

Auslösewicklung 38 zu,r Öffnung des Schalters; er wicklung 32 nur eine vernachlässigbare Spannung, kann durch Handbetätigung oder auf irgendeine andere Wenn jedoch an einer oder mehreren Gleichrichter-Weise geschlossen werden. Das Gleichrichtersystem einheiten 14 aus irgendeinem Grunde ein Kurzschluß ist mit dem Netz 2 über einen Transformator 6 ver- auftritt, wird die zugeordnete Sicherung 16 durchbunden, der die Aufgäbe hat, die Spannung derart 5 geschmolzen bzw. geöffnet, so daß an den Anschlüssen herabzusetzen, daß die Ausgangsgleichspannung den der Sicherung eine Spannung auftritt, die gleich dem gewünschten Wert hat. Die Primärwicklung 8 des positiven Spannungsabfall des Gleichrichters bzw. der Transformators ist in Dreieck geschaltet. Die Sekun- gesperrten negativen Speisespannung ist. Da jedoch därwicklungen 10 sind in Doppelsternschältung an der Isoliergleichrichter 28 zu den Leistungsgleicheine Saugdrossel 12 angeschlossen. Ein derartiger io richtereinheiten 14 entgegengesetzt geschaltet ist, wird Gleichrichter in Doppelsternschältung besteht aus zwei der positive Spannungsabfall blockiert, so daß er die dreiphasigen Halbwellengleichrichtern, die parallel Relaiswicklung nicht erreicht. Dagegen tritt während arbeiten. Die Saugdrossel 12 liegt zwischen den. Stern- der negativen Halbwelle der Speisespannung eine punkten der Transformator-Sekundärwicklungen 10 Spannung an der Relaiswicklung 32 auf, so daß das und stellt im wesentlichen eine Drosselspule dar, die 15 Relais 33 betätigt wird.

die beiden Halbwellengleichrichter voneinander iso- Die Kontakte 35, 37, 39 des Relais 33 liegen in den

liert. Das Gleichrichtersystem arbeitet praktisch als ' Stromkreisen der Auslösewicklung 38, des Summers

ein sechsphasiger Gleichrichter. 34 bzw. einer Lampe 36,' so daß beim Schließen der

An jede Phase der Transformator-Sekundärwick- Relaiskonitakte die Auslösewicklung 38 erregt wird lungen ist eine Mehrzahl von Gleichrichtereiriheiten 14 ₂₀ und der Netzschalter 4 sich öffnet. Dadurch wird die angeschlossen, die Halbleiter-Gleichriehterelemente Gleichrichteranordnung vom Netz abgeschaltet. Außernach Art der Silizium-oder Germanium-Gleichrichter dem werden der Summer 34 und die Lampe 36 besein können. Selbstverständlich können die Gleich- tätigt. Es ist ersichtlich, daß der Summer oder die richter 14 auch voo irgendeiner anderen Art sein. Die Lampe oder beide auch weggelassen werden können. . Gleichrichter 14 sind mit ihren Anoden an die Sekun- 25 Eine ähnliche Ausführungsform der Erfindung zeigt därwicklungen 10 angeschlossen. In Reihe mit jeder Fig. 2, bei der, ein Verbraucher 20' durch eine ein-Gleichrichtereinheit 14 liegt auf der Kathodenseite phasige Wechselstromquelle 40 über eine Mehrzahl eine Sicherung 16. Die Sicherungen sind sämtlich mit von parallel geschalteten Leistungsgleichrichtereineiner geimeinsameniGleichstrom-Sammelschieneie ver- heiten 14' gespeist wird. Wie in dem Ausführungsbunden. Zwischen dem Mittelpunkt 22 der. Saug- 30 beispiel nach Fig. 1 liegt in Reihe mit jeder Gleichdroesel 12 und der Sammelschiene 18 liegt ein Gleich- richtereinheit 14' eine Sicherung 16'. Entgegengesetzt stronwerbraucher 20. Zwischen der. Sammelschiene 18 zu jeder I^situngsgleichrichtereinheit 14'-ist ein. Iso- und einem gemeinsamen Alarmleiter 26 liegt die Wick- liergleichrichiter 28' geschaltet, dessen eines Ende an lung 32 eines Relais 33 in Reihe mit einem Wider- die Verbindung zwischen der Sicherung 16' und der . stand 24. 35 Leistungsgleichrichteremheit 14' angeschlossen ist,

Mit jedem Storompfad 30 des Gleichrichtersystems 3 während das andere Ende mit einer gemeinsamen

ist ein Isoliergleichrichter 28, der für niedrige Span- Alarmleitung 26' verbunden ist. Die Relaiswicklung

nung und niedrigen Strom bemessen ist, also vom Typ 32' ist einerseits mit der gemeinsamen Alarmleitung

einer Selen- oder Germaniumdiode sein kann, mit 26', andererseits mit der Sammelstromschiene 18' der

seiner Kathode an einem Punkt verbunden, der zwi- 40 Gleiichrichteran.ord.nung verbunden. Das Relais 33' ist

sehen, dem Leistungsgleichrichter 14 und der züge- normalerweise offen; beim Schließen betätigt es einen

hörigen Sicherung 16 liegt; seine Anodenseite ist mit Lampenstromkreis 42. Es ist ersichtlich, daß das

der gemeinsamen Alarmleitung 26 verbunden. Die Relais auch einen Netzschalter zur Abschaltung der

Wicklung 32 des Relais 33 ist durch einen Konden- Gleichricbteranordnung von der Wechselstromquelle

sator 25 überbrückt. 45 oder einen Summer betätigen könnte. Eine Lampe

Da die Fehlerspannung, die an der Relaiswicklung oder ein Summer kann auch unmittelbar auf einer

32 auftritt, im wesentlichen ein einphasiger Impuls Seite mit dem gemeinsamen Alarmleiter 26, auf der

ist und. da aus praktischen Gründen das Relais als anderen Seite mit der Stromschiene 18' verbunden

Gleichstromrelais nur verhältnismäßig wenig Strom werden, also an die Stelle des Relais 33' treten. Die

verbrauchen soll, sind der Kondensator 25 und der 50 Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist die gleiche

Widerstand 24 als zusätzliche Filterelemente vorge- wie die des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1.

sehen. Bei Störungen wird in der einen Halbwelle der Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung ist die gleiche

Kondensator 25 durch die an der Relaiswicklung 32 wie in Fig. 2; die Isoliergleichrichter 28' sind hier

auftretende Spannung geladen; der Ladestrom' wird jedoch, verglichen mit Fig. 2, im umgekehrten Sinne

durch den Widerstand24 begrenzt, so daß dadurch der 55 geschaltet.

kleine · Isoliergleichrichter 28 geschützt wird. Das Bei der Schaltung nach Fig. 3 führt der Ausfall

Relais 33 bleibt in der anderen Halbwelle infolge der eines Strompfades wiederum zur öffnung der zuge-

Ladung des Kondensators 25 geschlossen. ordneten Sicherung 16'. Bei diesem Ausführungsbei-

Es ist besonders zu bemerken, daß in dem beschrie- spiel der Erfindung wird jedoch die blockierte negabenen Ausführungsbeispiel die Isoliergleichrichter 28 60 tive Halbwelle der Leistungsgleichrichter von der entgegengesetzt zu den eigentlichen Leistungsgleich- Relaiswicklung abgesperrt; die Relaiswicklung 32 richtern 14 geschaltet sind. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, arbeitet lediglich auf Grund der positiven. Stromhalbdaß das Gleichrichtersystem die positiven Halbwellen welle, die bei Durchtrenaiung der Sicherung 16' des des. Stromes durchläßt, die von der Wechselstrom- betreffenden Leistungsgleichrichters durch den Gleichquelle zur Last 20 geliefert werden, wobei jeder der 65 richter 14' und das Hilfselement 28' geleitet wird,
einzelnen. Gleichrichterstrompfade 30 durch eine be- Es ist ersichtlich, daß durch die Erfindung Mittel sondere Sicherung 16 geschützt ist. Da die Sicherung. zur Anzeige des Ausfalls einer oder mehrerer Gleich-16 praktisch zu der Reihenschaltung der Relaiswick- richtereinheiten einer Mehrfach-Gleichrichteranordlung 32 und des Isoliergleichric'hters 28 parallel liegt, nung geschaffen werden. Dies kann durch ein einziges entsteht unter normalen Bedingungen an der Relais- 7° Relais oder eine andere Anzeigevorrichtung erreicht

werden, unabhängig von der Anzahl der Gleichrrchtereinheiten, die in dem System oder in den einzelnen Phasen des Systems vorhanden sind. Die Anzeigevorrichtungen sind unter normalen Bedingungen vom .Stromkreis praktisch abgesperrt. Die Wirkungsweise der Gleichrichter-Schutzeinrichtung ist unabhängig von der Art der verwendeten Leistungisgleichrichter. Bei den vorstehend geschilderten Ausführungsbeispielen liegen der Summer und die Lampe in Hilfsstromkreisen; wie bereits bemerkt, können in gewissen Fällen diese Anzeigevorrichtungen auch unmittelbar in den gemeinsamen Alarmstromkreis eingeschaltet werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schutzanordnung für ein Gleichrichtersystem mit mehreren parallel arbeitenden Gleichrichtereinheiten, insbesondere einkristallinen Hallbleiter-Gleichrichterelementen mit p-n-Übergang nach Art der Germanium- oder Silizium-Gleichrichter, bei dem mit jeder Gleichrichtereinheit eine Übersitromsicherung in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung jeweils zwischen, der Gleichrichtereinheit und der zugeordneten Gleichstrom-Sammelschiene liegt und daß die Verbindungsleitungen zwischen den, Gteichrichtereinheiten und den Sicherungen je über Hilfsventile gleicher Durchlaßrichtung und eine gemeinsame, eine Überwachungseinrichtung enthaltende Alarmleitung mit der Gleichstrom-Sammelschiene verbunden sind.

2. Gleichrichtersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Überwachungseinrichtung eine optische Signaleinrichtung verwendet ist.

3. Gleichrichtersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Überwachungseinrichtung eine akustische Signaleinrichtung verwendet ist.

4. Gleichrichtersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Überwachungseinrichtung ein Schutzrelais dient, dessen Kontakte in dem Stromkreis der Ausschaltwicklung eines Netzschalters liegen.

5. Gleichrichtersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Kontakte des Schutzrelais in dem Stromkreis, einer Signaleinrichtung liegen.

6. Gleichrichtersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbildung als DoppelsternrSaugdrosselschaltung.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 202 089;
Tit ze, Fehler und Fehlerschutz in elektrischen Drehstromanlagen, S. 214.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 788/166 3. (909 603/270 9. 59)