DE1121206B

DE1121206B - Schaltungsanordnung zur UEberwachung einer Gleichrichteranlage

Info

Publication number: DE1121206B
Application number: DEL35717A
Authority: DE
Inventors: August Christian Stumpe
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-03-24
Filing date: 1960-03-24
Publication date: 1962-01-04

Description

Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Gleichrichteranlage Die auf dem Gebiet der Halbleiterphysik erzielten Fortschritte sowie die technische Entwicklung der Halbleiterelemente selbst veranlassen eine immer umfangreicher werdende Verwendung von Halbleitergleichrichtern in der Technik.
Um einen sicheren Betrieb und den Schutz einer Gleichrichteranlage zu gewährleisten, bedarf es einer besonderen Überwachungseinrichtung. Bei Gleichrichteranlagen mit Halbleitergleichrichtern, die relativ hohe Ströme führen können (beispielsweise Germanium- oder Siliziumgleichrichter), müssen durch eine entsprechende Überwachungsanlage besondere Maßnahmen getroffen werden, um bei Verlust der Sperrfähigkeit eines Elementes die restlichen Elemente vor Überlastung und damit eventueller Zerstörung zu schützen.
Bekannte, in der Technik bisher benutzte Über= wachungseinrichtungen zum Schutze von Gleichrichteranlagen, insbesondere zum Schutz von Halbleitergleichrichtern, sind nicht nur aufwendig und kostspielig, sondern gegenüber der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung auch mit Nachteilen behaftet. Bei Gleichrichteranlagen mit Halbleitergleichrichtern sind beispielsweise Überwachungseinrichtungen mit induktiver Kopplung oder galvanischer Verbindung bekannt, bei denen jedoch der Raumbedarf sehr groß ist.
Die in der Erfindung vorgeschlagene überwachungseinrichtung ist sowohl bei Auftreten überhöhter Ströme wegen des Verlustes der Sperrfähigkeit eines Halbleitergleichrichters als auch bei Unterbrechungen einer Strombahn wirksam.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Gleichrichteranlage, bei der zwei oder mehrere in Reihe geschaltete Halbleitergleichrichter einen Zweig der Anordnung bilden, der mit einem oder mehreren solcher Zweige parallel geschaltet ist und bei dem zwischen die Verbindungspunkte gleichen Potentials der in Reihe geschalteten Gleichrichter ein Fehlerindikator geschaltet ist, und besteht darin, daß als Fehlerindikator ein Transistoroszillator verwendet wird, der bei Durchschlagen eines Gleichrichters und damit auftretender Potentialdifferenz durch den somit fließenden Strom zum Schwingen kommt und einen Empfänger aussteuert.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung findet besonders in Gleichrichteranlagen hoher Leistung Verwendung, in denen Gleichrichter für hohe Spannungen in Reihe und für hohe Ströme parallel geschaltet sind. Dabei muß jedoch für gleichmäßige Spannungsaufteilung auf die in Reihe geschalteten Gleichrichter gesorgt werden, da die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nur einsatzfähig ist, wenn eine annähernd gleichmäßige Spannungsaufteilung gewährleistet ist.
An Hand der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird der Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung dargestellt und erläutert.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Gesamtanordnung der Gleichrichteranlage mit Halbleitergleichrichtern sowie die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung. Über die Sekundärwicklung 1 des Netztransformators und über die in Reihe und parallel geschalteten Halbleitergleichrichter wird der Verbraucher 7 mit Strom beaufschlagt. In jedem der Stromzweige sind zu den in Reihe liegenden Halbleitergleichrichtern, beispielsweise 2, 3 und 4, parallel eine gleiche Anzahl Halbleitergleichrichter, beispielsweise 2', 3' und 4', geschaltet. Die Reihen- und Parallelschaltung von Halbleitergleichrichtern könnte in dieser Anordnung im Bedarfsfalle beliebig erweitert werden.
Arbeiten bei gleichmäßiger Spannungsaufteilung alle Gleichrichter ungestört, so besteht zwischen den beiden Verbindungspunkten zwischen den Gleichrichtern 2 und 3 einerseits und zwischen den Gleichrichtern 2' und 3' andererseits kein Potentialunterschied.
Des weiteren ist der Punkt zwischen den Gleichrichtern 3 und 4 potentialgleich mit dem Punkt zwischen den Gleichrichtern 3' und 4'. Jede Störung der Anordnung, beispielsweise der Verlust der Sperreigenschaft eines Halbleitergleichrichters oder die Unterbrechung der Stromführung, ruft eine Potentialänderung an einem entsprechenden Punkt hervor. Zwischen die bei störungsfreiem Betrieb gleiches Potential aufweisenden Verbindungspunkte der einzelnen Gleichrichter ist erfindungsgemäß je ein Transistoroszillator 5, 6 ... geschaltet, der im Störungsfall mittels des sich durch die Störung ausbildenden Potentialunterschiedes zum Schwingen kommt.
Ein auf gleiche Frequenz mit den Oszillatoren abgeglichener Empfänger wird durch die Schwingungen der Transistoroszillatoren ausgesteuert und kann nun wiederum eine Schalthandlung zum Schutze der Anlage auslösen.
Die Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele der in der Überwachungseinrichtung benutzten Transistoroszillatoren.
Der Transistoroszillator der Fig. 2 besteht aus dem von der Kapazität 14 und der Induktivität 11 gebildeten Schwingkreis und einem Transistor 13, welcher mittels eines am Widerstand 19 und den Zenerdioden 17 und 18 auftretenden Spannungsabfalles ausgesteuert wird. Die Zenerdioden 17 und 18 bewirken eine von der Polarität der Spannung unabhängige Spannungsbegrenzung. Die Dioden 15 und 16 bezwecken eine von der Polarität der auftretenden Spannung unabhängige Aussteuerung des Transistors 13, welcher den Schwingkreis anstößt und über die Steuerwicklung 12 mit der Schwingkreisfrequenz schaltet.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung des Transistoroszillators zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 3. Die Induktivität 20 bildet mit der Kapazität 23 einen Schwingkreis, welcher mittels zweier Transistoren 24 und 25 über die Wicklungen 21 und 21' angestoßen wird.
Über die Steuerwicklungen 22 und 22' wird die Schwingkreisfrequenz zur Schaltfrequenz der Transistoren 24 und 25. Der Widerstand 19 ist ein Begrenzungswiderstand. Die Zenerdioden 17 und 18 und die Dioden 15 und 16 dienen einer von der Richtung des Stromflusses unabhängigen Aussteuerung der Transistoren 24 und 25. Bei auftretender Störung in der Gleichrichteranlage wird auf Grund der dadurch entstehenden Potentialdifferenz ein Strom fließen, der je nach Polarität über einer der beiden entgegengesetzt in Reihe geschalteten Zenerdioden einen Spannungsabfall in Sperrichtung hervorruft, der wiederum über eine entsprechend gepolte Diode den Transistoroszillator zum Schwingen bringt.
Die Spule des Transistoroszillators enthält einen Ferritstab als Antenne. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht eine Überwachung einer aus beliebig vielen Halbleitergleichrichtern bestehenden Gleichrichteranlage mittels eines einzigen Empfängers und einer der Zuordnung eines Transistoroszillators zu jeweils mindestens vier Gleichrichtern entsprechenden Anzahl Transistoroszillatoren. Die in die Gleichrichteranlage in entsprechender Anzahl einzubauenden Transistoroszillatoren benötigen nur geringen, jederzeit zur Verfügung stehenden Raum und können im Gegensatz zu bisher bekannten, aufwendigen Überwachungsanlagen wegen des vorteilhaft geringen Gewichtes direkt zwischen die Gleichrichterelemente geschaltet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Gleichrichteranlage, bei der zwei oder mehrere in Reihe geschaltete Halbleitergleichrichter einen Zweig der Anordnung bilden, der mit einem oder mehreren solcher Zweige parallel geschaltet ist und bei dem zwischen die Verbindungspunkte gleichen Potentials der in Reihe geschalteten Gleichrichter ein Fehlerindikator geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Fehlerindikator ein Transistoroszillator verwendet wird, der bei Durchschlagen eines Gleichrichters und damit auftretender Potentialdifferenz durch den somit fließenden Strom zum Schwingen kommt und einen Empfänger aussteuert.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger eine Regel-, Steuer- oder Schutzeinrichtung schaltet.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Gleichrichteranlagen mit beliebig vielen Gleichrichterelementen mittels eines einzigen Empfängers und einer der Zuordnung eines Transistoroszillators zu jeweils mindestens vier Gleichrichtern entsprechenden Anzahl Transistoroszillatoren überwacht und geschützt werden.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistoroszillator aus einem Transistor und einem HF-Schwingkreis besteht und daß der auf Grund der Potentialdifferenz fließende Strom je nach Polarität über jeweils eine von zwei entgegengesetzt in Reihe geschalteten Zenerdioden einen Spannungsabfall in Sperrichtung hervorruft, der über jeweils eine entsprechend gepolte Diode den Transistoroszillator zum Schwingen bringt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule des Transistoroszillators einen Ferritstab als Antenne enthält.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Oszillatoren wählbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: SSW-Druckschrift 426 206 »Siliziumgleichrichter«.