DE1457133C - Regeleinrichtung fur die Spannung von Elektroabscheidern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die Spannung von Elektroabscheidern, bestehend aus einem über einen Thyristoren enthaltenden Wechselstromsteller an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen, mit dem Elektroabscheider verbundenen Hochspannungsgleichrichter, wobei der Wechselstromsteller von einem Steuergerät beeinflußt ist, das seinerseits von einer dem Abscheiderstrom proportionalen gleichgerichteten Abscheiderspannung und einer wechselspannungsseitig abgenommenen gleichgerichteten Hilfsspannung abhängig ist.

Solche Regeleinrichtungen sind beispielsweise aus der französischen Patentschrift 1286 017 bekannt. Bei der bekannten Schaltung erfolgt eine stetige Strombegrenzung auf den Mittelwert durch eine stetige Beeinflussung eines Steuertransduktors. Beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1 133 803 ist eine Regeleinrichtung für die Spannung von Elektroabscheidern bekannt, die keinen Wechselstromsteller als Stellglied aufweist.

Elektroabscheider werden bekanntlich zur Reinigung von Gasen angewendet, die zu diesem Zweck durch ein elektrisches Feld geführt werden, das vorzugsweise durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen einer draht- und einer plattenförmigen Elektrode entsteht. An der drahtförmigen Elektrode treten bei genügend großer Spannung Koronaentladungen auf, die zu einer Aufladung der Staubteilchen führen, die dann zu den plattenförmigen Elektroden gezogen werden.

Die Wirkung derartiger Abscheider ist umso größer, je größer der Abscheiderstrom ist. Dieser hängt wiederum von der Abscheiderspannung ab. Den besten Wirkungsgrad erhält man daher, wenn man die Abscheiderspannung möglichst nahe an die Durchschlagsspannung legt. Diese ist aber wegen des veränderlichen Gaswiderstandes ,starken Schwankungen unterworfen. Man hat daher vorgeschlagen, die Abscheiderspannung immer bis zu einem Durchschlag heraufzusteuern, danach zur Löschung des Lichtbo-

■"' gens kurzzeitig abzusenken' bzw. abzuschalten und , dann von einem niedrigeren Spannungswert ausgehend wieder bis zur Durchschlagsgrenze zu erhöhen. Dazu dient meist ein Regler, dem eine Steuerspannung vorgegeben wird, die bei jedem Durchschlag herabgesetzt und dann stetig erhöht wird.
Als.Kriterium für diesen Steuervorgang der Spannungsherabsetzung wird dabei in der Regel die beim Durchschlag auftretende sprunghafte Stromerhöhung verwendet; z. B. kann die Steuerspannung von einem Kondensator abgegriffen werden, der über einen Widerstand an einer festen Gleichspannung liegt und nach jedem Durchschlag etwas entladen wird. Hierzu kann dem Kondensator ein Transistor über einen Widerstand parallel geschaltet werden.

Infolge der wechselnden Eigenschaften der Entla-

dungsstrecke kann das Stromversorgungsgerät bereits vor dem Auftreten eines Überschlages überlastet werden. Um das zu vermeiden, ist es erforderlich, den Effektivwert des Speisewechselstromes zu überwachen und auf zulässige Werte zu begrenzen.

Die Lösung dieser Aufgabe bereitet keine Schwierigkeiten, wenn die Abscheiderspannung durch Verändern der Amplitude der dem Gleichrichter zugeführten Wechselspannung eingestellt wird. In diesem Fall entspricht ein ganz bestimmter Amplitudenwert dem maximal zulässigen Effektivwert. Dieser Wert läßt sich beispielsweise mit einer Zenerdiode ohne weiteres erfassen. Beim Überschreiten dieses Wertes wird ebenfalls mit Hilfe des Reglers oder eines Steuergerätes eine Absenkung der Abscheiderspannung veranlaßt. Bei derartigen Anlagen mit Veränderung der Wechselspannungsamplitude ist es auch möglich, eine dem Abscheidergleichstrom proportionale Spannung zu erzeugen und die Abscheiderspannung herabzusetzen, wenn diese Spannung einen bestimmten Grenzwert überschreitet, da ja in diesem Fall zwischen dem Spitzenwert des Abscheiderstromes und dem Effektivwert des Wechselstromes ein fester Zusammenhang besteht.

Diese Voraussetzungen sind jedoch nicht mehr gegeben, wenn die Abscheiderspannung mit Hilfe von gesteuerten Gleichrichtern, insbesondere von Thyristoren durch Steuerung des Anschnittswinkels verändert werden soll. In diesem Fall besteht nämlich kein festes Verhältnis mehr zwischen dem Spitzenwert des Abscheidergleichstromes und dem Effektivwert des Wechselstromes. Es besteht vielmehr eine starke Abhängigkeit von dem Anschnittswinkel. Diese ist beispielsweise in F i g. 1 durch die Kurve 1 widergegeben. Die Kurve 2 stellt die Kurzschlußkennlinie und die Kurven 3 und 4 Widerstandskennlinien bei verschiedenen Gasen dar. Die Kurve 1 gibt für jeden Stromflußwinkel den größten zulässigen Gleichstromwert bei konstanten maximal zulässigen Effektivwert (Nennstrom) des Speisewechselstromes an. Man erkennt, daß der zulässige Spitzenwert des Abscheiderstromes l_max bei großem Anschnittwinkel und kleiner Stromflußzeit erheblich größer ist als bei Vollaussteuerung. Es genügt daher nicht, den Abscheiderstrom zu überwachen und bei einem bestimmten Spitzenwert die Anlage vorübergehend abzuschalten oder die Spannung abzusenken. Je nach Wahl dieses Spitzenwertes würde nämlich in einem Teil des Steuerbereiches das Stromversorgungsgerät überlastet — da ja die Spannung und damit der Strom immer bis zu einem Überschlag erhöht und erst danach herabgesetzt wird —, in einem anderen Bereich dagegen die vorhandene Kapazität nicht voll ausgenutzt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich mit einem bestimmten Stromversorgungsgerät dieser Art der größtmögliche Wirkungsgrad der Abscheideranlage dann ergibt, wenn der Steuer- oder Regelteil der Stromversorgungsanlage dafür sorgt, daß der Abscheiderstrom möglichst nur Werte besitzt, die auf oder etwas über der in F i g. 1 mit 1 bezeichneten Kurve, beispielsweise auf der mit 5 bezeichneten Geraden liegen. Die Spannung müßte daher immer solange erhöht werden, bis ein auf dieser Kurve 5 liegender Stromwert erreicht ist und dann konstant gehalten werden.

Nun ist aber eine Effektivwerterfassung mit üblichen Mitteln in dem vorliegenden Anwendungsfall nicht ausreichend, da diese wegen der darin enthaltenen Kondensatoren viel zu träge arbeiten. Versuche haben gezeigt, daß bei Anwendung einer solchen Effektivwerterfassung bei Überschlägen mit folgendem Lichtbogen im Abscheider die Sicherungen der Stromversorgungsanlage ansprechen bevor die Regelung einzugreifen vermag. Es ist daher eine Steuereinrichtung nötig, die praktisch trägheitslos bei Überschreiten der jeweils zulässigen Werte eine Spannungsabsenkung veranlaßt.

ίο Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, die es ermöglicht die vorstehenden Forderungen mit möglichst geringem Aufwand zu erfüllen. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß an den Eingangskreis des Steuergerätes die Summe der ungeglätteten Eingangsspannung und der hinter dem Wechselstromsteller abgenommenen, dem Stromflußwinkel proportionalen Hilfsspannung gelegt und im Eingangskreis eine Zenerdiode als Bezugsspannungsquelle vorgesehen ist, das bei Erreichen einer bestimmten Summenspannung den Eingangskreis des Steuergliedes einschaltet, so daß die vorher bis zur Überschlagsspannung gesteigerte Abscheiderspannung abgesenkt wird.
Neben dieser Grenzwertüberwachung wird zweckmäßig eine zusätzliche Steuereinrichtung vorgesehen, die durch Verändern der Zündwinkel der Wechselstromsteller den Effektivwert des zugeführten Wechselstromes auf den maximal zulässigen Wert zu halten versucht. Hierzu kann z.B. durch Quadrierung und Integration des Speisewechselstromes eine Spannung erzeugt werden, die dem tatsächlichen Effektivwert dieses Stromes proportional ist. Sobald diese Spannung einen durch die Belastbarkeit der Stromversorgung gegebenen Grenzwert, erreicht, wird ein weiteres Ansteigen der Abscheiderspannung verhindert. Hierzu kann diese Spannung über eine Zenerdiode einem Transistor zugeführt werden, der dadurch so gesteuert wird, daß sich der erwähnte Steuerkondensator nicht weiter aufladen kann. Die Spannung am Kondensator wird z. B. dem Eingang des die Zündimpulse für die Wechselstromsteller liefernden Steuersatz zugeführt, so daß die Lage der Zündimpulse durch die Kondensatorspannung bestimmt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 2 abgebildet. Der Elektroabscheider ist mit 22 bezeichnet und an einen Hochspannungsgleichrichter 21 bekannter Bauart angeschlossen. Dieser Gleichrichter — dem ein Transformator vorgeschaltet ist — ist über Wechselstromsteller 24 und Stromwandler 23 an das Wechselspannungsnetz angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel ist als Netz ein dreiphasiges Netz mit den Klemmen R, S, T gezeigt. Dementsprechend liegt in jeder Phasenzuleitung ein Wechselstromsteller, jeweils bestehend aus einem Thyristor und einem antiparallelgeschalteten ungesteuerten Ventil. Die Thyristoren werden über die Leitung 201 mit Zündimpulsen gesteuert, die von einem Steuerteil 20 geliefert werden.

Die Sekundärwicklungen der zwischen den Wechselstromstellern und den Wechselspannungsklemmen liegenden Stromwandler 23 sind an eine Drehstromgleichrichterbrücke 25 angeschlossen, die mit einem Widerstand 251 belastet ist. An diesem Widerstand tritt eine dem Abscheiderstrom unmittelbar proportionale Spannung auf, die somit auch ein Maß für die Stromspitzen ist.

Die Hilfsspannung U., wird von einem Widerstand 28 abgegriffen, der am Ausgang einer Gleichrichter-

brücke 27 liegt, deren Wechselspannungsklemmen über einen Transformator 26 an zwei der Eingangsklemmen des Hochspannungsgleichrichters 21 angeschlossen ist. In der F i g. 1 ist der der Hilfsspannung U, entsprechende Stromwert angegeben, der zwischen den Geraden 5 und 6 liegt. Zur Glättung ist dem Widerstand 28 noch ein Kondensator 281 parallel geschaltet. Die mittlere Spannung an diesem Widerstand ist somit dem Stromflußwinkel der Thyristoren der Wechselstromsteller 24 proportional. Der Steuerteil 20 besteht im wesentlichen aus einem Steuersatz üblicher Bauart, der periodisch Zündimpulse liefert, deren Phasenlage bezogen auf ein Wechselspannungsnetz von einer Eingangsspannung abhängig ist. Diese Eingangsspannung wird vorzugsweise von einem Steuerkondensator abgegriffen, der über einen Widerstand an einer konstanten Gleichspannungsquelle liegt. Diesem Steuerkondensator kann ein ver- änderbarer Widerstand z.B. in Form eines Transistors parallel geschaltet werden, der beim Auftreten eines Überschlages durchgesteuert wird, so daß eine Verminderung der Kondensatorspannung und damit auch eine Absenkung der Abscheiderspannung erreicht wird. Der Transistor wird dabei mit dem Strom gesteuert, der über die Zenerdiode 29 fließt, wenn die Spannung an den Widerständen 251 und 28 die Zenerspannung der Diode 29 überschreitet.

Dieser Steuerkondensator steht vorzugsweise noch unter dem Einfluß eines zweiten Transistors, der abhängig von der Erfassung des tatsächlichen Effektivwertes des Speisewechselstromes so gesteuert wird, daß die Kondensatorspannung konstant bleibt, sobald der Effektivwert des Speisewechselstromes den für das Stromversorgungsgerät zulässigen Maximalwert erreicht hat. Dieser Einfluß kann aber auch auf den zuvor erwähnten Transistor gegeben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für die Spannung von Elektroabscheidern, bestehend aus einem über einen Thyristoren enthaltenden Wechselstromsteller an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen, mit dem Elektroabscheider verbundenen Hochspannungsgleichrichter, wobei der Wechselstromsteller von einem Steuergerät beeinflußt ist, das seinerseits von einer dem Abscheiderstrom proportionalen gleichgerichteten Abscheiderspannung und einer wechselspannungsseitig abgenommenen . gleichgerichteten Hilfsspannung abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingangskreis des Steuergerätes (20) die Summe der ungeglätteten Eingängsspannung (U 1) und der hinter dem Wechselstromsteller (24) abgenommenen, dem Stromflußwinkel (ß) proportionalen Hilfsspannung (i/2) gelegt, und im Eingangskreis eine Zenerdiode (29) als Bezugsspannungsquelle vorgesehen ist, die bei Erreichen einer bestimmten Summenspannung den Eingangskreis des Steuergliedes einschaltet, so daß die vorher bis zur Uberschlagspannung gesteigerte Abscheiderspannung abgesenkt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangskreis des Steuergliedes ein erster Widerstand (251) in Reihe mit einem zweiten Widerstand (28) und einer Zenerdiode (29) angeordnet ist und daß der erste Widerstand an einen von vor dem Wechselstromsteller (24) eingefügten Stromwandler (23) gespeisten Gleichrichter (25) und der zweite Widerstand an einen mit einem Glättungskondensator (281) beschalteten zweiten Gleichrichter (27) angeschlossen ist, der über einen Transformator (26) hinter dem Wechselstromsteller an die Wechselspannungsleitungen zum Hochspannungs-Gleichrichter (21) gelegt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (28) ein Spannungsteiler ist, an dessen Abgriff die Hilfsspannung (Ul) abgenommen wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekanntes Steuergerät (20) mit einem an eine konstante Gleichspannung gelegten Steuerkondensator parallel zu diesem einen veränderbaren Widerstand aufweist, der in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Eingangskreises des Steuergerätes gebracht ist, so daß beim Einschalten des Eingangskreises eine Herabsetzung der Steuerkondensatorspannung und. da-, mit durch entsprechende Steuerung des Wechselstromstellers (24) eine Herabsetzung der Abscheiderspannung eintritt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerkondensator ein Transistor parallel geschaltet ist, dessen Steuerkreis der Eingangskreis des Steuergerätes (20) ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerkondensator ein zweiter Transistor parallel geschaltet ist, der abhängig vom Effektivwert des Abscheiderstromes so gesteuert ist, daß die Spannung am Steuerkondensator konstant bleibt, oder daß der erste Transistor zusätzlich in Steuerabhängigkeit von dem Effektivwert des Abscheiderstromes gebracht ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Steuergerät zur Konstanthaltung des Effektivwertes des Abscheiderstromes den Wechselstromsteller steuert.