-
Anordnung zum Schutz von Gleichrichterventilen in Gleichrichtergeräten
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zum Schutz von Ventilen, insbesondere
von schadhaften Halbleiterdioden.
-
Bei Gleichrichteranlagen ist es zur Bewältigung größerer Leistungen
meist erforderlich, die einzelnen Ventile zu Zweigen in Serie und dann die Zweige
parallel zu schalten. In dieser Art sind vor allem Halbleitergleichrichteranlagen
aufgebaut. Der Ausfall einzelner Zellen kann bei solchen Anlagen zur überlastung
der übrigen führen. Um solche Schäden an den einzelnen Halbleiterventilen zu signalisieren,
hat man vorgeschlagen, in Serie mit jedem Gleichrichterzweig, der auch aus mehreren
in Serie geschalteten Ventilen bestehen kann, die Primärwicklung eines Impulstransformators
zu schalten. Seine Sekundärwicklung ist jeweils an das Steuergitter einer zugeordneten
Gasentladungsröhre angeschlossen, in deren Hauptstromkreis eine Signallampe vorgesehen
ist. Plötzliche Stromänderungen in der Primärwicklung eines dieser Impulstransformatoren,
beispielsweise hervorgerufen durch das fehlerhafte Arbeiten eines oder mehrerer
Ventile (Rückströme) in diesem Stromzweig, induzieren in seiner Sekundärwicklung
einen Spannungsimpuls, der die zugeordnete Gasentladungsröhre zündet, so daß die
in deren Arbeitsstromkreis eingeschaltete Signallampe aufleuchtet.
-
Eine derartige Anlage kann jedoch nicht die Gleichrichter vor überlastung
schützen. Um diese Aufgabe zu erfüllen, wird in Serie mit jedem Zweig ein geeignetes
Sicherungselement geschaltet. Es besteht dann die Aufgabe, in einfacher und übersichtlicher
Weise zu signalisieren, welcher von mehreren parallel geschalteten Zweigen ausgefallen
ist. Zu diesem Zweck wurde bereits vorgeschlagen, jede Sicherung mit einer Signallampe
zu überbrücken, die dann beim Durchschmelzen der Sicherung aufleuchtet. Eine solche
Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Signallampen mit derselben Spannung gespeist
werden wie der Gleichrichterzweig selbst. Diese Spannung kann aber z. B. bei geregelten
Netzgeräten in weiten Grenzen veränderlich sein. Soll außerdem durch eine Schutzschaltung
die gesamte Gleichrichteranlage abgeschaltet werden, sobald mehrere Gleichrichterzweige
defekt sind, dann ist die eben beschriebene, bisher angewendete Signalisierung unbrauchbar.
-
Im Gegensatz zu diesen Anordnungen ermöglicht der Erfindungsgegenstand
eine übersichtliche und eindeutige Signalisierung schadhafter Gleichrichterzweige
in Stromrichteranlagen, bei denen viele Zweige parallel geschaltet sind, wobei diese
Signalisierung zugleich organisch verknüpft ist mit einem Schutz der Gleichrichterzweige
mittels Sicherungen und einer Abschaltung der gesamten Anläge, sobald die ordnungsgemäß
arbeitenden Zweige überlastet werden, weil beispielsweise bereits mehrere der parallel
arbeitenden Zweige außer Betrieb sind.
-
Um eine solche Arbeitsweise zu erzielen, ist in bekannter Weise in
jedem Gleichrichterzweig eine Sicherung vorgesehen und außerdem jedem Zweig eine
Signalisierungseinrichtung zugeordnet. Bei einer solchen Anordnung wird das oben
skizzierte integrale Verhalten der gesamten Anordnung erfindungsgemäß durch eine
Kombination erreicht, für die nur in ihres Gesamtheit Schutz begehrt wird. Die Kombination
ist dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Signalisierungseinrichtungen parallel
geschaltet und gemeinsam über zwei zusätzliche parallel geschaltete Signalisie-rungseinrichtungen
an eine von der Hauptstromversorgung unabhängige Hilfsspannungsquel'Ie angeschlossen
sind, wobei die Ansprechempfindlichkeit dieser zusätzlichen Signalisierungseinrichtungen
so abgestuft ist, daß die eine bereits ein Signal liefert, wenn ein einziger Gleichrichterzweig
ausfällt, und durch die zweite die Abschaltung der gesamten Anlage veranlaßt wird,
sobald so viel Zweige ausgefallen sind, daß die zulässige Überlastung der übrigen
Zweige überschritten wird, und däß ferner mit den
den einzelnen
Zweigen zugeordneten Signalisieungseinrichtungen ein Schaltkontakt in Serie geschaltet
ist, der durch eine Hilfssicherung betätigt wird, die abhängig von der ihr parallelliegenden
Hauptsicherung des entsprechenden Gleiohrichterzweiges ausgelöst wird.
-
Als zusätzliche Signaleinrichtungen können dabei zwei Relais verwendet
werden, deren Erregerwicklungen parallel geschaltet werden. Diese Wicklungen können
dann zweckmäßig so dimensioniert werden, daß z. B. der beim Ausfall eines Zweiges
über die zugeordnete Signalisierungseinrichtung fließende Strom gerade ausreicht,
um den Anker des einen der beiden Relais anzuziehen und somit einen weiteren Signalstromkreis,
in dem beispielsweise eine Lampe vorgesehen ist, zu schließen. Diese Lampe, die
sich an einem fernen Überwachungspunkt befinden kann, zeigt somit an, daß einer
der Zweige der Gleichrichteranlage schadhaft ist. Das zweite Relais ist so ausgelegt,
daß sein Anker erst dann anzieht und einen weiteren Signalstromkreis schließt, wenn
eine bestimmte Mindestzahl, z. B. zwei, der parallelen Zweige außer Betrieb ist.
In diesem Signalstromkreis kann z. B. die Erregerwicklung für ein Schaltschütz vorgesehen
sein, das die gesamte Gleichrichteranlage abschaltet.
-
Durch eine solche Lösung wird die Überwachung und Wartung einer Gleichrichtergroßanlage
wesentlich vereinfacht. Es ist beispielsweise möglich, die vielen den einzelnen
parallelen Zweigen zugeordneten Signaleinrichtungen direkt an dem Gleichrichtergestell
anzubringen. Ineiner zentralen überwachungsstelle braucht man dann jeweils für jedes
Gleichrichtergestell nur eine einzelne zusätzliche Signaleinrichtung - eine Lampe
oder einen Wecker -vorzusehen. Dadurch wird das mühevolle überwachen großer Lampenfelder
vermieden. Andererseits gibt diese Signaleinrichtung allein keine Auskunft über
die Zahl der ausgefallenen Gl'eichTichterzweige. Da die Gleichrichtersätze im allgemeinen
so dimensioniert werden, daß die Anlage auch nach Ausfall einiger Zweige, ohne Schaden
zu nehmen, noch weiterarbeiten kann, besteht die Gefahr, daß nach Aufleuchten dieser
Lampe die fehlerhaften Zweige nicht sofort instand gesetzt werden. Um nun eine Überlastung
der verbleibenden Zweige mit Sicherheit zu vermeiden, veranlaßt die zweite, zusätzliche
Signaleinrichtung die Abschaltung des entsprechenden Gleichrichtersatzes, sobald
die zulässige Höchstbelastung der Gleichrichter überschritten wird. ; Statt der
eben erwähnten paprallelen Relaiswicklungen können auch entsprechend dimensionierte
Lampen oder andere Signaleinrichtungen vorgesehen sein.
-
Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Schaltbilder beschrieben.
-
In Fig. 1 ist mit L 1 und L 2 das speisende Wechselspannungsnetz
bezeichnet. Der eine Pol L 1 wird über den Kontakt S1 eines Schaltschützes über
je eine Sicherung (F1, F2, F3) mit mehreren parallelliegenden Gleichrichterzweigen
verbunden. In der Figur sind beispielsweise drei solche Zweige gezeigt, wobei jeder
Zweig aus der Serienschaltung mehrerer, beispielsweise dreier einzelner Ventile
(Dl bis D9)
besteht. -Den Hauptsicherungen Fl, F2 und F3 ist jeweils
eine Hilfssicherung TF1, TF2 und TF3 parallel geschaltet. Diese haben die Aufgabe
einen ihr zugeordneten.. Schalt er (S3, S6, S7) zu schließen, sobald die
Hauptsicherung infolge einer fehlerhaft arbeitenden Diode durchschmilzt. Der Schalter
S3 liegt einerseits mit einer Signaleinrichtung, z. B. einer Lampe L 1, die von
einem Widerstand R 1 überbrückt ist, und einem Widerstand R 2 an einer Sammelschiene
17. Der Gegenkontakt 12 des Schalters S3 ist an die mit der Hilfsspannungsquelle
16 verbundenen Sammelschiene 15 angeschlossen. Entsprechend der Anzahl der parallelliegenden
Gleichrichterzweige sind weitere Signalstromkreise der gleichen Ausführung zwischen
die Sammelschienen 15 und 17 angeschlossen. Die Sammelschiene 17 ist über
parallelliegende Erregerwicklungen zweier Relais CR 1 und CR 2 mit der zweiten Ausgangsklemme
18 der Hilfsspannungsquelle 16 verbunden. Dem Relais CR 1 ist ein Arbeitskontakt,
bestehend aus der Schaltbrücke S 4 und den Kontakten 25 und 26, zugeordnet. Dieser
Kontakt liegt in dem Stromkreis einer weiteren Signaleinrichtung, z. B. der an die
Klemmen der Hilfsspannungsquelle 16 angeschlossenen Lampe L 2. Dem zweiten Relais
CR 2 isst ein Arbeitskontakt, bestehend aus der Schaltbrücke S5 und den Kontakten
27 und 28, zugeordnet. Dieser Kontakt liegt z. B. in dem Erregerstromkreis eines
Schaltschützes CB, dessen Ruhekontakte S1 und S2 die Gleichrichteranordnung
an die Versorgungsspannungsquelle anschließen.
-
Statt der oben beschriebenen Relais kann, wie in Fig. 2 gezeigt, die
Sammelschiene 17 auch über zwei parallele Signalgeräte, z. B. die Lampen
L 2 und L 5,
an die Klemme 18 der Versorgungsspannungsquelle 16 angeschlossen
werden.
-
Angenommen, daJ3 eine der in Serie geschalteten Dioden D 1 bis D 3
schadhaft wird und infolge des erhöhten Stromes die Hauptsicherung F1 durchschmilzt,
dann löst die Hilfssicherung TF 1 den Schalter S3 aus, so daß infolge der
Wirkung der Feder 13 der Kontakt S3/12 geschlossen wird. In dem dem schadhaften
Zweig zugeordneten Signalstromkreis fließt daher über L 1, R 2, CR 1 und CR 2 ein
Strom, der die Lampe L 1 zum Aufleuchten bringt. Bei entsprechender Dimensionierung
der Wicklungen der Relais wird z. B. der Anker des Relais CR 1 bei diesem Strom
angezogen, so daß KontaktS4/25/26 geschlossen wird'. Das Aufleuchten der Lampe L
2 z. B. an einer ferngelegenen Schaltwarte signalisiert somit, daß einer der Gleichrichterzweige
schadhaft ist. Der durch die Erregerwicklung CR 2 fließende Strom vermag den Anker
dieses Relais noch nicht zu bewegen. Erst wenn mehrere, z. B. zwei parallele Gleichrichterzweige
schadhaft sind, wenn z. B. auch die Sicherung F2 durchschmilzt und der Kontakt S6/30
geschlossen wird und die diesem Zweig zugeordnete Signallampe L3 aufleuchtet, ist
die Erregung der Relaiswicklung CR 2 genügend groß, um den Anker anzuziehen und
den zugehörigen Schaltkontakt S5/27/28 zu schließen. Dadurch wird beispielsweise
die Erregerwicklung CB eines Schaltschützes an die Hilfsspannungsquelle angeschlossen
und die Gleichrichteranlage mittels der Kontakte S1 und S2 von dem speisenden Wechselspannungsnetz
getrennt. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist es, daß auch in diesem Zustand die
Signal'isierung der schadhaften Zweige wie auch die Anzeige des Ausfalls des Gleichrichteraggregates
an der zentralen Überwachungsstelle erhalten bleibt.
-
An Stelle der parallelen Relaiswicklung können; wie in Fig. 2 gezeigt,
auch andere Signalisierungsgeräte,
z. B. Lampen L 2 und L 5, vorgesehen
werden. Bei geeigneter Dimensionierung läßt sich dann erreichen, daß z. B. L 2 bereits
aufleuchtet, wenn einer der parallelen Gleichrichterzweige schadhaft ist, wenn also
eine einem Zweige zugeordnete Signallampe, z. B. L 1, aufleuchtet, während die zweite
Lampe L 5 erst dann aufleuchtet, wenn mehrere, z. B. zwei der parallelen Zweige
schadhaft sind.