DE1154567B - Schutzeinrichtung fuer eine mehrphasige Stromrichteranordnung - Google Patents

Schutzeinrichtung fuer eine mehrphasige Stromrichteranordnung

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DE1154567B DEW30633A DEW0030633A DE1154567B DE 1154567 B DE1154567 B DE 1154567B DE W30633 A DEW30633 A DE W30633A DE W0030633 A DEW0030633 A DE W0030633A DE 1154567 B DE1154567 B DE 1154567B
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Description

Eine bekannte Einrichtung zum Schutz von Quecksilberdampfgleichrichtern gegen Kurzschlüsse enthält ein Überstromrelais, das über Gleichrichter an die Zuleitungen des Gleichrichtertransformators oder die Anodenleitungen angeschlossen ist. Im Störungsfalle verbindet das Relais die Gitter der Quecksilberdampfgefäße mit dem negativen Pol einer Sperrspannungsquelle. Quecksilberdampfgefäße sind verhältnismäßig unempfindlich gegen Überlastung, und sie können den Kurzschlußstrom während der Ansprechzeit des Relais ohne Gefahr führen. Dagegen müssen Stromrichterventile mit einem einkristallinen Halbleiterkörper bei Überlastung ohne Verzögerung abgeschaltet werden.
Demgemäß betrifft die Erfindung eine Schutzein- χ richtung für eine mehrphasige Stromrichteranordnung mit gesteuerten Ventilen, insbesondere mit Halbleiterstromtoren, und mit wechselstromseitig angeordneten Stromwandlern, an welche ein Überwachungsstromkreis angeschlossen ist, der einen Hilfsgleich- richter enthält, in dessen Gleichstromkreis eine Bürde angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist zur Steuerung jedes Ventils ein besonderer Zündstromkreis vorgesehen, und als Bürde ist ein Spannungsteiler vorgesehen, dessen Abgriff über ein spannungsabhängiges kontaktloses Schaltglied mit der Zündelektrode eines Halbleiterstromtores verbunden ist, das in seinem leitenden Zustand über die zugehörigen Zündstromkreise die Ventile sperrt. Mit der Erfindung wird eine praktisch trägheitslos wirkende Schutzeinrichtung für Stromrichteranordnungen, insbesondere mit Halbleiterventilen, geschaffen. Ein Hauptstromschalter kann ohne Zwischenschaltung von Kontakten betätigt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Die Figur zeigt einen Stromrichter in Sechsphasen-Mittelpunktschaltung mit steuerbaren Siliziumstromtoren. In den wechselstromseitigen Zuleitungen 10,12 und 14 des Stromrichters sind je ein Stromwandler 16,18 und 20 vorgesehen, die einen Hilfsgleichrichter 22 in Dreiphasen-Brückenschaltung speisen, der in jedem Brückenzweig eine Halbleitergleichrichterzelle 21 enthält. Der Hilfsgleichrichter 22 speist über die beiden Leitungen 19 und 244 einen Spannungsteiler 24. Der Abgriff 23 des veränderbaren Widerstandes 24 ist über eine Zenerdiode 26 mit der Zündelektrode 30 eines steuerbaren Halbleiterventils 28, die beispielsweise eine Vierschicht-Halbleitertriode sein kann, verbunden. Das Ventil 28 hat eine Kathode 32 und eine Anode 40. Die Kathode 32 des Ventils 28 ist über den Leiter 244 mit der Mittelanzapfung 35 Schutzeinrichtung für eine mehrphasige Stromrichteranordnung
Anmelder:
Westinghouse Electric Corporation, East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)
Vertreter: Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt, Erlangen, Wemer-vonnSiemens-Str. 50
Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 22. Dezember 1960 (Nr. 77 586)
Willard S.Albert, Trafford, Pa. (V.St.A.), ist als Erfinder genannt worden
der Sekundärwicklung eines Transformators 38 verbunden. Die Primärwicklung 34 des Transformators 38 wird über die Zuleitungen 10, 12 und 14 aus einem Drehstromnetz mit den Phasen R, S und T gespeist. Die sechs Sekundärwicklungen 36 des Transformators 38 sind an einem Ende zu einem Sternpunkt verbunden und bilden damit sechs Phasen 1, 2, 3, 4, 5 und 6. Die Anode 40 des Ventils 28 ist mit der Kathode einer Diode 42 verbunden. Die Anode der Diode 42 ist mit einem Ende eines Widerstandes 44 und über eine Auslösespule 46 eines Leistungsschalters 48 mit dem Mittelpunkt 35 der Sekundärwicklungen 36 des Transformators 38 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes 44 ist über einen Leiter 7 mit jeder Kathode von sechs Hilfsgleichrichtern 50, 52, 54, 56, 58 und 60 verbunden. Jede der sechs Dioden 50, 52, 54, 56, 58 und 60 ist über ihre Anode mit einer der Sekundärwicklungen 36 des Transformators 38 verbunden. Durch die Verbindung der Sekundärwicklungen 36 über die Dioden 50, 52, 54, 56, 58 und 60 wird eine Gleichspannung geschaffen, die sich auf den Widerstand 44 und die Auslösespule 46 aufteilt und die Schaltkontakte 45, 47 und 49 des Leistungsschalters 48 geschlossen hält. Die Anode 40 des gesteuerten Ventils 28 ist über einen Leiter 8 mit jeder Kathode der Dioden 62, 64, 66, 68, 70 und 72 verbunden. Die Anoden dieser sechs Dioden sind je mit einem Ende eines der Widerstände 74, 76, 78, 80, 82
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3 4
und 84 verbunden. Das andere Ende je eines dieser 80, 82 und 84 zu den Doppelbasisdioden 134, 136,
Widerstände ist mit der Kathode einer der Dioden 86, 138, 140, 142 und 144 derart, daß diese Doppelbasis-
88, 90, 92, 94 und 96 verbunden. Die Anoden jeder dioden in einer vorbestimmten Reihenfolge leitend
dieser Dioden ist mit einer der sechs Sekundärwick- werden. Die Ventile 122, 124, 126, 128, 130 und 132
lungen 36 des Transfonnators 38 verbunden. Von den 5 werden leitend, wenn ein Steuerimpuls, dessen Höhe
sechs Sekundärwicklungen des Transfonnators 38 mittels der veränderbaren Widerstände 218, 220,
fließt ein Gleichstrom über die Dioden 86, 88, 90, 92, 222, 224, 226 und 228 und der Kondensatoren 230,
94 und 96, die Widerstände 74, 76, 78, 80, 82 und 84 232, 234, 236, 238 und 240 eingestellt werden
und die Dioden 62, 64, 66, 68, 70 und 72 zur Anode kann, entsprechend der Phasenlage der Wechsel-
40 des gesteuerten Ventils 28. io stromzuleitung auf die Steuerelektroden der Ventile
Die Anoden der Dioden 86, 88, 90, 92, 94 und 96 gegeben wird, sobald die entsprechende Doppelsind ferner mit einer der Primärwicklungen 98, 100, basisdiode leitend wird. Die Stromführung der ge-102, 104, 106 und 108 je eines der Transformatoren steuerten Ventile 122, 124, 126, 128, 130 und 132 110, 112, 114, 116, 118 und 120 verbunden. Das bewirkt einen Strom durch die Primärwicklungen 98, andere Ende der Primärwicklungen dieser Trans- 15 100, 102, 104, 106 und 108 der Transformatoren formatoren ist mit je einer Anode 121, 123, 125, 110, 112, 114, 116, 118 und 120 während einer 127, 129 und 131 der steuerbaren Ventile 122, 124, Dauer von mindestens 60° el. und erfüllen damit 126, 128, 130 und 132 verbunden. Die Steuer- die Zündbedingungen eines Doppelweggleichrichters, elektroden 109, 111, 113, 115, 117 und 119 der ge- Dieser Strom in den Primärwicklungen 98, 100, steuerten Ventile 122, 124, 126, 128, 130 und 132 20 102, 104, 106 und 108 ist magnetisch gekuppelt mit sind mit einer Basis 133, 135, 137, 139, 141 und den entsprechenden Sekundärwicklungen 158, 160, 143 je einer der Doppelbasisdioden 134, 136, 138, 162, 164, 166 und 168 der Transformatoren 110, 140, 142 und 144 und über je einen der Wider- 112, 114, 116, 118 und 120 und überträgt einen stände 146, 148, 150, 152, 154 und 156 mit dem Zündimpuls auf die gesteuerten Gleichrichter 194, Mittelpunkt 36 der Sekundärwicklungen 36 des 25 196, 198, 200, 202 und 204. Diese gesteuerten Transfonnators 38 verbunden. An Stelle der Doppel- Gleichrichter bleiben so lange leitend, bis das basisdioden können auch ähnlich wirkende Halb- Anodenpotential unter den Wert ihres Kathodenleiteranordnungen vorgesehen sein. Jeweils eine potentials sinkt. Sind die gesteuerten Gleichrichter zweite Basis 145, 147, 149, 151, 153 und 155 ist 194, 196, 198, 200, 202 und 204 innerhalb einer über je einen der Widerstände 206, 208, 210, 212 30 halben Periode der Versorgungswechselspannung und 216 mit je einer Anode der Dioden 62, 64, 66, wieder gesperrt, so benötigen sie in der folgenden 68, 70 und 72 verbunden. Die Emitter 157, 159, Periode zum Zünden wieder einen Zündimpuls.
161, 163, 165 und 167 der Doppelbasisdioden sind Sobald der Strom der Wandler 16, 18 und 20 und über je einen der veränderbaren Widerstände 218, damit der Laststrom des Hilfsgleichrichters 22 durch 220, 222, 224, 226 und 228 mit der Anode einer 35 den veränderbaren Widerstand 24 einen einstellbaren der Dioden 62, 64, 66, 68, 70 und 72 und über je Wert überschreitet, wird die Zenerdiode 26 leitend einen der Kondensatoren 230, 232, 234, 236, 238 Und ein Zündsignal auf die Zündelektrode 30 des und 240 ebenfalls mit dem Mittelpunkt 35 der Se- gesteuerten Ventils 28 gegeben. Das Ventil 28 wird kundärwicklungen 36 des Transformators 38 ver- leitend und sein Widerstand sinkt auf einen vernachbunden. Die Kathoden 99, 101, 103, 105, 107 und 40 lässigbar geringen Wert. Damit werden die veränder-109 der steuerbaren Gleichrichterventile 122, 124, baren Widerstände 218, 220, 222, 224, 226 und 126, 128, 130 und 132 sind mit dem Mittelpunkt 35 228 und die Kondensatoren 230, 232, 234, 236, 238 der Sekundärwicklungen 36 des Transformators 38 und 240 über das Ventil 28 mit dem Mittelpunkt 35 verbunden. der Sekundärwicklungen 36 des Transformators 38
Im Steuerkreis der Siliziumgleichrichterventile 194, 45 kurzgeschlossen und die Bildung eines Zündsignals
196, 198, 200, 202 und 204 ist eine Reihenschaltung der gesteuerten Gleichrichter 194, 196, 198, 200, 202
aus je einer der Sekundärwicklungen 158, 160, 162, und 204 verhindert. Die Unterbrechung des Zünd-
164, 166 und 168 der Transformatoren 110, 112, signals dieser Gleichrichter erfolgt innerhalb einer
114, 116, 118 und 120, je einer der Dioden 170, 172, halben Periode der Versorgungswechselspannung,
174, 176, 178 und 180 und je eines der veränder- 50 und alle sechs Phasen werden gesperrt,
baren Widerstände 182, 184, 186, 188, 190 und über das Ventil 28 wird auch der Gleichstrom
192 vorgesehen. Die Zündelektrode der steuerbaren der Haltespule 46 kurzgeschlossen und damit der
Siliziumgleichrichterventile ist über die genannte Leistungsschalter 48 geöffnet.
Reihenschaltung mit ihrer Kathode verbunden. Die Die Schutzeinrichtung nach der Erfindung schützt Anoden 63, 67 und 71 der Gleichrichter 197, 198 55 sich weitgehend selbst. Falls nämlich die Zenerdiode und 202 sind mit dem negativen Pol 244 der Gleich- 26 oder das Ventil 28 defekt werden und damit den stromleitung und die Kathoden 75, 79 und 83 der Strom leiten, so werden alle sechs Phasen des Strom-Ventile sind mit den Wechselstromzuleitungen 14 richters gesperrt und der Leistungsschalter 48 bzw.12 bzw. 10 verbunden. Die Kathoden 77, 81 geöffnet.
und 85 der Ventile 196, 200 und 204 sind mit dem 60 Im Ausführungsbeispiel wurde die Anwendung
positiven Pol 242 des Gleichstromlastkreises und die der Schutzeinrichtung nach der Erfindung für einen
Anoden 64, 69 und 73 der Gleichrichter 196, 200 sechsphasigen Stromrichter beschrieben, sie kann
und 204 mit den Wechselstromzuleitungen 14, bzw. jedoch auch bei Stromrichtern mit anderer Phasen-
12 bzw. 10 verbunden. zahl angewendet werden.
Während des normalen Betriebes des Strom- 65 Neben der beschriebenen Einrichtung sind viele
richters fließt ein Strom von den Sekundärwicklungen Abwandlungen und auch andere Ausführungen der
36 des Transformators 38 über die Dioden 86, 88, Erfindung möglich. Es sollen deshalb alle Angaben
90, 92, 94 und 96 und die Widerstände 74, 76, 78, in der Beschreibung und auch in der Zeichnung nur
als Ausführungsbeispiel und nicht als vollständige Darstellung betrachtet werden.

Claims (5)

Patentansprüche,:
1. Schutzeinrichtung für eine mehrphasige Stromrichteranordnung mit gesteuerten Ventilen, insbesondere Halbleiterstromtoren, und mit wechselstromseitig angeordneten Stromwandlern, an welche ein Überwachungsstromkreis angeschlossen ist, der einen Hilfsgleichrichter mit einer Bürde enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung jedes Ventils ein besonderer Zündstromkreis vorgesehen ist und daß als Bürde ein Spannungsteiler (24) vorgesehen ist, dessen Abgriff (23) über ein spannungsabhängiges kontaktloses Schaltelement (26) mit der Zündelektrode eines Halbleiterstromtores (28) verbunden ist, das in seinem leitenden Zustand über die zugehörigen Zündstromkreise die Ventile (194) sperrt.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als spannungsabhängiges Schaltelement eine Zenerdiode (26) vorgesehen ist.
3. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterstromtor (28) über ein Hilfsventil (42) so mit dem Auslöseglied (46) eines Laststromschalters verbunden ist, daß im leitenden Zustand des Halbleiterstromtores (28) der Laststromschalter geöffnet ist.
4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zündstromkreis zur Zündung des entsprechenden Ventils (194) ein steuerbares kontaktloses Schaltelement (122) und eine Doppelbasisdiode (134) enthält, die bei ihrer Zündung das Schaltelement (122) einschaltet.
5. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schaltelement (122) die Primärwicklung eines Transformators (110) in Reihe geschaltet ist, der das Ventil (194) zündet.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 029 090,
048 639.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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