DE1152187B

DE1152187B - Protection circuit for a rectifier arrangement

Info

Publication number: DE1152187B
Application number: DED37665A
Authority: DE
Inventors: Otto Juergen Joach Wullenweber
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1961-12-13
Filing date: 1961-12-13
Publication date: 1963-08-01

Description

Schutzschaltung für eine Gleichrichteranordnung Gleichrichter dürfen in Sperrichtung nur bis zu ihrer zulässigen Sperrspannung belastet werden, andernfalls erfolgt ein Durchschlag. Dies ist insbesondere bei Halbleiter-Gleichrichtern sehr gefährlich, da diese hierbei zerstört werden.Protection circuit for a rectifier arrangement Rectifiers are allowed in reverse direction are only loaded up to their permissible reverse voltage, otherwise a breakthrough occurs. This is particularly true in the case of semiconductor rectifiers dangerous as they will be destroyed in the process.

Nun treten häufig in Gleichrichterschaltungen Spannungsstöße auf, die ein Mehrfaches der Sperrspannung des Gleichrichters betragen .und meistens durch eine Stromunterbrechung hervorgerufen werden. Hierzu gehören beispielsweise Geräte, die mit einer sehr schnell abschaltenden Sicherung versehen sein müssen. Ein anderes Beispiel sind elektrische Fahrzeuge mit Oberleitung, bei denen im Winter Eisablagerungen an der Leitung kurzzeitige Stromunterbrechungen hervorrufen, die in der Schaltung hohe Spannungsimpulse erzeugen.Voltage surges often occur in rectifier circuits, which are a multiple of the reverse voltage of the rectifier. and mostly through a power interruption can be caused. This includes, for example, devices which must be provided with a fuse that switches off very quickly. Another Examples are electric vehicles with overhead lines that have ice deposits in winter cause brief power interruptions on the line, which in the circuit generate high voltage pulses.

Bisher behalf man sich damit, daß man entweder von vornherein die Spannungsimpulse klein zu halten versuchte, sei es durch Verwendung langsam abschaltender Sicherungen, sei es durch Verwendung eines Transformators mit großem Streufeld, oder daß man die Sperrspannung des Gleichrichters erhöhte, indem man so viel Gleichrichterelemente hintereinanderschaltete, bis deren Sperrspannung der zu erwartenden Stoßspannung entsprach.So far, people have made do with either the Tried to keep voltage pulses small, be it through the use of slowly switching off Fuses, be it through the use of a transformer with a large stray field, or that the reverse voltage of the rectifier was increased by adding as many rectifier elements connected in series until their reverse voltage exceeds the expected surge voltage corresponded.

Es ist bekannt, elektrische Elemente, z. B. einen Transistor, einen Schalter oder eine Induktionsspule, dadurch gegen Überspannung zu sichern, daß man sie mit einem Sicherheitselement überbrückt, das bei Überspannung leitend wird. Auf diese Weise könnte auch ein Gleichrichter geschützt werden, da er aber grundsätzlich mit seinem Belastungswiderstand in Reihe geschaltet ist, würde dann die gesamte Überspannung am Belastungswiderstand liegen.It is known to use electrical elements, e.g. B. a transistor, a Switch or an induction coil to secure against overvoltage by one it is bridged with a safety element that becomes conductive in the event of an overvoltage. In this way, a rectifier could also be protected, but since it is fundamentally is connected in series with its load resistance, then the entire Overvoltage at the load resistor.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung für eine Gleichrichteranordnung gegen Überspannung zu schaffen, bei der auch der Belastungswiderstand mit geschützt ist.The invention is therefore based on the object of a protective circuit to create a rectifier arrangement against overvoltage, in which also the Load resistance is protected with.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleichrichter in Graetz-Schaltung angeordnet sind und jeder Gleichrichter durch ein Sicherheitselement überbrückt ist, das beim Überschreiten der zulässigen Sperrspannung des Gleichrichters leitend wird. Die gleichen Sicherheitselemente, die zum Schutz der Gleichrichter notwendig sind, bewirken in dieser Schaltung automatisch, daß auch der Belastungswiderstand mit geschützt ist.According to the invention, this object is achieved in that the rectifier are arranged in Graetz circuit and each rectifier by a safety element is bridged when the permissible reverse voltage of the rectifier is exceeded becomes conductive. The same safety elements that protect the rectifier are necessary, automatically cause the load resistance in this circuit with is protected.

Die erfindungsgemäße Schaltung kann aber noch weiter vereinfacht werden. Man kann nämlich einen vollständigen Schutz aller vier Gleichrichter der Graetz-Schaltung und des Belastungswiderstandes erreichen, wenn lediglich zwei in benachbarten Zweigen angeordnete Gleichrichter durch je ein Sicherheitselement überbrückt sind. Diese Anordnung ermöglicht es also, auch solche Gleichrichter mit zu schützen, die gar nicht durch ehr Sicherheitselement überbrückt sind. .The circuit according to the invention can, however, be simplified even further. One can namely a complete protection of all four rectifiers of the Graetz circuit and the load resistance if only two in adjacent branches arranged rectifiers are each bridged by a safety element. These Arrangement makes it possible to protect such rectifiers with, even are not bridged by a security element. .

Es ist bereits eine Schutzschaltung für eine Gleichrichteranordnung in Graetz-Schaltung und deren Belastungswiderstand bekannt, bei der beim Auftreten von Überstrom zwei benachbarte Zweige der Graetz-Schaltung aufgetrennt und die Gleichrichter in den beiden anderen Zweigen durch eine direkte Leitung überbrückt werden. Diese Schaltung eignet sich aber nicht zum Schutz gegen Überspannung.It is already a protective circuit for a rectifier arrangement known in Graetz circuit and its load resistance when occurring Two adjacent branches of the Graetz circuit and the rectifier separated from overcurrent be bridged in the other two branches by a direct line. These However, the circuit is not suitable for protection against overvoltage.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der ein Vierwege-Gleichrichter einer elektrischen Lokomotive mit Oberleitung mit der erfindungsgemäßen Schutzschaltung veranschaulicht ist, wobei aber alle nicht zum Verständnis der Erfindung notwendigen Einzelheiten fortgelassen worden sind.Further features of the invention emerge from the following Description of an embodiment in connection with the drawing in which a four-way rectifier of an electric locomotive with catenary with the protection circuit according to the invention is illustrated, but not all of them Understanding of the invention details necessary have been omitted.

In dem Ausführungsbeispiel wird die Primärseite 1 des Transformators 2 von der Oberleitung 3 über den Stromabnehmer 4 gespeist, wobei über die Räder 5 die Verbindung mit der Schiene 6, die den Null-Leiter darstellt, hergestellt wird. Die Sekundärseite 7 des Transformators 2 speist über die beiden Anschlußklemmen 8 und 9 die aus den vier Gleichrichtern 10,11,12 und 13 bestehende Gleichrichteranordnung. Von den beiden Diagonalklemmen 14 und 15 wird der Gleichstrom für den Motor 16 abgenommen. Eine Sicherung 17 für den Sekundärkreis oder an der Stelle 18 für den Motor 16 kann überdies vorgesehen sein.In the exemplary embodiment, the primary side 1 of the transformer 2 is fed from the overhead line 3 via the current collector 4, the connection to the rail 6, which represents the neutral conductor, being established via the wheels 5. The secondary side 7 of the transformer 2 feeds the rectifier arrangement consisting of the four rectifiers 10, 11, 12 and 13 via the two connection terminals 8 and 9. The direct current for the motor 16 is taken from the two diagonal terminals 14 and 15. A fuse 17 for the secondary circuit or at the point 18 for the motor 16 can also be provided.

Wenn bei dieser Schaltung der Stromabnehmer 4 'kurzzeitig von der Oberleitung 3 z. B. durch Eisbildung abgehoben wird, tritt auf der Sekundärseite des Transformators ein Spannungsstoß auf, der je nach seiner Richtung einen bzw. zwei der Gleichrichter 10 bis 13 bis zum Durchschlag überlasten würde.If in this circuit the pantograph 4 'briefly from the Overhead line 3 z. B. is lifted by ice formation occurs on the secondary side of the transformer on a voltage surge, which depending on its direction one resp. two of the rectifiers 10 to 13 would be overloaded to the point of breakdown.

Erfindungsgemäß ist nun der Gleichrichter 10 mit einer Glimmlampe 19 und der Gleichrichter 11 mit einer Glimmlampe 20 überbrückt, wobei den beiden Glimmlampen jeweils noch ein Widerstand 21 bzw. 22 vorgeschaltet ist. Die beiden Glimmlampen sind so bemessen, daß sie bei einer Spannung kurz oberhalb der zulässigen Sperrspannung der Gleichrichter 10 bzw. 11 zünden.According to the invention, the rectifier 10 is now provided with a glow lamp 19 and the rectifier 11 bridged with a glow lamp 20, the two A resistor 21 or 22 is connected upstream of each glow lamp. The two Glow lamps are dimensioned in such a way that they operate at a voltage just above the permissible The reverse voltage of the rectifier 10 or 11 is triggered.

Wenn. nun ein Spannungsstoß beispielsweise in Richtung von der Klemme 8 zur Klemme 9 auftritt, der die Sperrspannung des Gleichrichters 10 übersteigt, zündet die Glimmlampe 19, so daß ein Kurzschlußstrom von der Klemme 8 über die Glimmlampe 19 und den Gleichrichter 12 fließt, der wegen der starken Belastung des Transformators die Spannung schnell zusammenbrechen läßt. Während dieser Zeit ist weder die Belastung 16 noch das andere Paar der Gleichrichter beansprucht, da der Spannungsunterschied zwischen den Klemmen 8 und 9 nur minimal ist. Sobald der Spannungsimpuls abgeklungen ist oder seine Richtung umkehrt, also der Gleichrichter 10 nicht mehr belastet ist, erlischt die Glimmlampe 19 von selbst. Bei einem Spannungsimpuls in umgekehrter Richtung zündet die Glimmlampe 20, und es fehlt ein Kurzschlußstrom über die Glimmlampe und den Gleichrichter 13.If. now a voltage surge, for example in the direction of the terminal 8 occurs to terminal 9, which exceeds the reverse voltage of the rectifier 10, ignites the glow lamp 19, so that a short-circuit current from the terminal 8 through the glow lamp 19 and the rectifier 12 flows because of the heavy load on the transformer lets the tension collapse quickly. During this time neither is the burden 16 still claims the other pair of rectifiers because of the voltage difference between terminals 8 and 9 is minimal. As soon as the voltage pulse has subsided is or reverses its direction, so the rectifier 10 is no longer loaded, The glow lamp 19 goes out by itself. In the case of a voltage pulse, the other way round Direction ignites the glow lamp 20, and there is no short-circuit current across the glow lamp and the rectifier 13.

Ahnliches gilt beim schnellen Abschalten der Sicherung 18, während beim Abschalten der Sicherung 17 der weiterfließende Motorstrom über die Gleichrichter 12 und 13 bzw. die Glimmlampen 20 und 19 geleitet wird.The same applies to the rapid disconnection of the fuse 18 while when the fuse 17 is switched off, the motor current flowing through the rectifier 12 and 13 or the glow lamps 20 and 19 is passed.

Durch die Erfindung erhält man daher eine wirksame Sicherung gegen den Durchschlag von Gleichrichtern beliebiger Größe. Bei elektrischen Schienenfahrzeugen kann beispielsweise die Nennlast des Gleichrichters bei 1000A liegen, bei anderen Verwenclungszwecken dagegen bei 1 A und noch kleiner. Insbesondere lassen sich bei Gleichrichterschaltungen nunmehr auch schnell abschaltende Sicherungen verwenden, die der zulässigen Erwärmungskurve der Gleichrichter entsprechen und innerhalb von Millisekunden abschalten.The invention therefore provides an effective protection against the breakdown of rectifiers of any size. With electric rail vehicles For example, the rated load of the rectifier can be 1000A, with others For purposes of use, on the other hand, at 1 A and even smaller. In particular, Rectifier circuits now also use fast-disconnecting fuses, which correspond to the permissible heating curve of the rectifier and within Switch off milliseconds.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Protection circuit for a rectifier arrangement and their load resistance, characterized in that the rectifiers in Graetz circuit are arranged and each rectifier by a safety element is bridged, when the permissible reverse voltage of the rectifier is exceeded becomes conductive.

2. Protection circuit according to claim 1, characterized in that only two rectifiers arranged in adjacent branches, each with a safety element are bridged.

3. Protection circuit according to claims 1 and 2, characterized in that that the rectifier arrangement is fed via a transformer.

4. Protection circuit according to claims 1 to 3; characterized in that the security element has a Glow lamp is whose ignition voltage is slightly above the permissible reverse voltage of the Rectifier lies.

5. Protection circuit according to claim 4, characterized in that that the glow lamp is preceded by a limiting resistor.

6. Protection circuit according to claims 1 to 5, characterized in that it in connection with a fuse that cuts out very quickly is used.

7. Protection circuit according to Claims 1 to 6, characterized in that it is used for an electric vehicle with an overhead line. Considered publications: German Auslegeschriften Nos. 1080 215, 1128 915, 1104 598; H er rn child: "The glow tube and its circuits", Munich, 1952, p. 57; S chröter: "Glow lamps, glow lines and their circuits", 1939, pp. 70 to 73.