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Einrichtung zum Schutz einer Gleichrichteranordnung In Gleichrichteranordnungen
mit Halbleiterventilzellen, die aus mehreren je mindestens zwei hintereinandergeschaltete
Zellen enthaltenden, untereinander parallelen Zweigen bestehen, können beimDurchschlag
einen solchen Zelle ernsthafte Betriebsstörungen entstehen. Beim Durchschlag einer
Zelle bewirkt der Zusammenbruch der Schleusenspannung und die Verminderungdes Bahnwiderstandes
eine Stromerhöhung in dem betreffenden Zweig, die zur Zerstörung weiterer Zellen
führen kann; eine Halbleiterzelle ist nämlich nicht in der-Lage, zusätzliche Verlustwärme
ohne wesentliche Temperatursteigerung auch nur kurzzeitig zu speichern, weil ihre
aktive Masse sehr klein ist. Es ist deshalb notwendig, daß in solchen Anordnungen
mit Halbleiterventilzellen entsprechende Schutzeinrichtungen -vorhanden sind.
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Die bisher üblichen Schutzeinrichtungen,- beispielsweise Schmelzsicherungen,
-. oder Einrichtungen-, die auf den Ausfall der Sperrspannung ansprechen,
haben den Zweck,--die Zelle -oder den Zweig, in dem sich die schadhafte -Zelle
- befindet; möglichst schnell auszuschalten. Dies.hat jedoch den Nachteil;
daß sich der voll -der Belastung abhängige Gesamtstrom auf die übrigen Zellen
verteilt und diese durch-Überstrom gefährdet sind. Gleichr-ichteranordnungen mit
derartigen Schutzeinrichtun..gen,müssen: infolgedessen strom ZD . - .-
. .. -. -m-äßig, beispielsweise durch # P#aialleIschaltung 'zusätzlicher
Zweige, überdirnensioniert -werden. Dies erfordert bei größeren# Gleichrip-literali#ordnungen,-.
insh#sondere bei solchen für Hochgpaiiflup-g, bei 'den e n-,i n --J - » ede
#M,-Zwbig eine größere Anzahl halbleiterzellen hi - ntereinandergeschaltet
sind, einen großen Aufwand. Dieser -Nachteil wird mit der Erfindung vermieden.
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Demgemäß betrifft die Erfindung eine Erftricht-ungzum Schutz einer
Gleichrichteranordnung mit mehreren je eine Anzahl hintereinandergeschalteter
Halbleiterventilzellen enthaltenden, untereinander parallelen Zweigen. Erfindungsgemäß
werden eine zusätzliche Spannungsquelle und auf eine Störungsgröße, z. B. überstrom
des Zweiges oder Wegfall einer Zellenspannung, ansprechende Schaltmittel vorgesehen,
durch welche beim Durchschlag einer Zelle eine die weggefallene Schleusenspannung
sowie den verminderten Spannungsabfall am Bahnwiderstand dieser Zelle mindestens
zum Teil ersetzende Hilfsspannung in den betreffenden Zweig eingespeist wird.
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Die Hilfsspaiinung kann durch einen Hilfstransforinator in den Gleichrichterzweig
mit den zu schützenden Zellen eingespeist werden, der an eine mit der Schleusenspannulig
der Zellen phasengleiche Wechselspannung, beispielsweise an eine Anzapfung der den
betreffenden Gleichrichterzweig speisenden Phase des Gleichrichterhaupttransformators,
angeschlossen ist. Der Hilfstransformator koppelt dann als Zusatztransformator
- eine Spannung in den Zweig mit der schadhaften Zelle ein, welche die fehlende
Schlensenspannung sowie unter Umständen einen Teil des Spannungsabfalles am Bahnw-i#derstand
der Zelle, welcher auf das 0,2fa#he des Wertes der unbeschädigten Zelle t?inken_-
kann, -ersetzt._ somit wird die. ein gespeiste Hilfsspannung zweckmäßig etwas höher-
gewählt als die Schleusenspannung einer vorzugsweise etwa 0,8 bis
1 V. Durch-ge.eign##te Wahl der P-rs-at--7-spaiinung kann der ÜberstFoni
angenähert,a:uf.den..Nennstrom begrenzt werden.'!, §omit ent-fällt - di
- e Notwendigkeit,-diese Zelle oder den Zweig, in welchem sich die befindet,
baldmöglichst auszuschalten. -Dieser--Vorteil ist besonders wichtig für Anlagen,
bei denen sofortige Betriebsuilterbrechung vermieden werden muß.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind in der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele
von Schutzeinrichtungen nach der Erfindung veranschaulicht, aus denen weitere Einzelheiten
zu ersehen sind. Es sind zwei Schaltungen, bei denen ein auf eine Störungsgröße
ansprechendes Steuerglied einmal direkt im Strompfad der zu schützenden Zellen und
einmal im kurzgeschlossenen Primärkreis des die Hilfsspannung einspeiseilden Hilfstransformators
angeordnet ist.
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In der Schaltung nach Fig. 1 ist Idas überstromabhängige, auf
Impulse des Ventilstromes ansprechende Steuerglied 3 mit den zu schützenden
Zellen 4 eines Zweiges einer Gleichrichteranordnung sowie der Sekundärwicklung des
Hilfstransformators 2 in Reihe geschaltet. Mit dem als Umschalter ausgebildeten
Hilfsschalter 5 wird die Primärwicklung des Hilfstransformators 2 in der
Schalterstellung A-0
kurzgeschlossen und in der Schalterstellung
E-0 an die
Wechselspannungsquelle 10 gelegt, die eine
mit der Schleusenspannung der zu schützenden Zellen phasent' 21eiche Spannung liefert.
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Der Ansprechwert des Stenergliedes 3 wird je nach der
zulässigen Überlastbarkeit der Gleichrichteranordnung auf einen Stromwert etwas
oberhalb des Stromes, der bei Nennbelastung der Gleichrichteranordnung in dem zu
schützenden Zweig fließt, beispielsweise auf das 1,lfache dieses Stromwertes, eingestellt.
Beim inneren Kurzschluß einer Zelle 4 spricht das Steuerglied 3 an und betätigt
den Schalter 5. Dadurch wird die Hilfsspannung der Wechselspannungsquelle
10 an die Klemmen der Primärwicklung des Hilfstransformatorb 2 gelegt.
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Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung bei dein als
strornabhängiges Steuerglied ein C,1)e#.strom-Sclinellauslöser 3 in Reihe
mit einemHilfsschalter 5 in dem Kurzschlußkreis der Primärwickhing des Hilfstransformators,
beispielsweise 380/1 V, 0,8/350 A, etwa 300 VA, angeordnet
ist. Bei Nennbetrieb der Gleichrichteranordnung wird der Hilfstransformator vom
Strompfad der Zellen 4 auf der Sekundärseite mit etwa 1 V gespeist und wirkt
wie ein kurzgeschlossener Stromwandler. Ein durch inneren Kurzschluß einer der Zellen
4 auftretender Überstrom wird von der Sekundärseite des Hilfstransformators 2 auf
den Kurzschlußkreis der Primärseite übertragen und läßt den Überstrom-Schnellauslöser
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ansprechen, welcher den mit einer mechanischen Rückstelleinrichtung versehenen
Kontakt 7 schließt. Durch den Schaltkontakt 7 wird die Betätigungsspule
des Schaltschützes 6 an 380 V Wechselspannung gelegt, die einer Wicklungsanzapfung
13 der gleichen Phase des Gleichrichter-Haupttransformators entnommen wird
in welcher auch der Zweig mit den zu schützenden Zellen 4 angeordnet ist. Das Schaltschütz
6 öffnet zuerst mit dem Schaltkontakt 5 den Kurzschlußkreis, schließt
dann den Schaltkontakt8 und legt darnit die mit der Spannung der Sekundärwicklung
des Hilfstransformators phasengleicheWechselspannung von 380V an die Primärwicklung.
Der Primärwicklung des Hilfstransformators ist ein Widerstand 11 parallel
geschaltet, welcher Schaltüberspannungen bei der Öffnung des Kurzschlußkreises verhindert.
Eine Signallampe 12 meldet das Ansprechen der Schutzeinrichtung. Wenn die Gleichrichteranordnung
wegen betriebsmäßig notwendiger Überlastung überdimensioniert werden muß, kann der
entstehende Überstrom zur Auslösung der Schutzeinrichtung ungeeignet sein. In diesem
Fall wird zur Auslösung zweckmäßig eine der bekannten Überwachungseinrichtungen
gewählt.
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