DE1613887C - Electronic three-phase power switch - Google Patents
Electronic three-phase power switchInfo
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Description
beiden Steuerspannungen bei Vertauschung zweier Phasen infolge einer mit der Phasenvertauschung wirksamen Veränderung des Zündwinkels der mit den Thyristoren arbeitenden Gleichrichter-Schaltungsanordnung in der Polarität umkehrt, so daß dann über den Steuertransistor eine sperrende Hilfsspannung am Schalttransistor verfügbar ist. Die Zündwinkelverschiebung der Thyristoren bei Änderung der Phasenlage ist durch Ggeneinanderschalten vontwo control voltages when two phases are interchanged as a result of one with the phase interchange effective change in the firing angle of the rectifier circuit arrangement working with the thyristors reversed in polarity, so that then a blocking auxiliary voltage via the control transistor is available at the switching transistor. The ignition angle shift of the thyristors in the event of a change the phase position is achieved by connecting
Zündtransformators Tr 3 liegenden Hilfsthyristorpaar St 9, SiIO und die zusätzlichen Sekundärwicklungen des Zündtransformators Tr 3 mit dem Steuerkreis der Hilfsthyristoren Si 11, Stil im Primärstromkreis des Zündtransformators Tr 4 verbunden sind.Ignition transformer Tr 3 lying auxiliary thyristor pair St 9, SiIO and the additional secondary windings of the ignition transformer Tr 3 are connected to the control circuit of the auxiliary thyristors Si 11, style in the primary circuit of the ignition transformer Tr 4.
Der primärseitig an die Leiter S, mp angeschlossene Steuertransformator TrI zündet nach dem Schließen des Schaltkontaktes Sch in stetiger Folge der Netzfrequenz abwechselnd die Hilfsthyristoren The control transformer TrI , which is connected to the conductors S, mp on the primary side, ignites the auxiliary thyristors alternately after the switching contact Sch has been closed in a constant sequence of the mains frequency
aus dem Drehstromnetz abgeleiteten Zündspannun- io St 7 und St 8 der steuerbaren Gleichrichter-Brückengen
erzielbar. . schaltungsanordnung. Über diese Gleichrichterschal-Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an tungsanordnung wird der Zündtransformator Tr 2
Hand der Fi g. 1 bis 3 näher erläutert. In primärseitig an Netzspannung (R, mp) gelegt. Das im
Fig. 1 ist ein Drehstrom-Netzschalter mit einer Leiter T angeordnete Thyristorpaar Λ5, St6 kann
Steuereinrichtung, die der Einschaltung und der Aus- 15 jetzt das Netz zum Verbraucher durchschalten,
wertung der Kriterien von mehreren Uberwachungs- Gleichzeitig werden die in gleicher Weise in der Zuschaltungsanordnungen
dient, dargestellt; leitung des Transformators Tr 3 hegenden Hilfs-Fig.
2 zeigt die Schaltungsanordnung der Strom- thyristoren Λ9, SiIO leitend gesteuert. Dadurch geüberwachungseinrichtung.
langt die Spannung zwischen den Leitern T und mp Zwischen den netzseitigen Anschlüssen R, S, T 20 an die Primärwicklung des Zündtransformators Tr 3.
und den verbraucherseitigen Klemmen/?', 5', T, des Das Thyristorpaar Λ3, Si4 im Leiter S wird ebenfalls
Drehstrom-Netzschalters sind die Anoden-Kathoden- gezündet und der Leiter S zum Verbraucher durchge-Strecken
von je zwei antiparallelgeschalteten Thyri- schaltet. Gleichzeitig mit der Zündung des Thyristorstoren
SiI bis St 6 angeordnet. Der Mittelpunktleiter paares Si 3, Si 4 werden über die zusätzlichen Sekun-
mp ist unterbrechungslos durchgeführt. Die Steuer- 25 därwicklungen des Transformators Tr 3 die Hilfseinrichtung
für die Thyristorpaare besteht im wesent- thyristoren Sill und St 12 gezündet, welche die Spanlichen
aus Zündtransformatoren Tr 2, Tr 3 und Tr 4 nung zwischen den Leitern S und mp an die Primärmit
Hilfsthyristoren Si 7 bis Si 12. Der Ein- und Aus- wicklung des Zündtransformators Tr 4 legen. Dieser
schaltvorgang des elektronischen Drehstrom-Netz- liefert die Zündströme für das Thyristorpaar SiI,
schalters wird dadurch eingeleitet, daß die Primär- 30 Si2. Mit der Durchschaltung des zugehörigen Leiwicklung
des ersten Zündtransformators Tr 2 an Netz- tersi? hat der elektronische Drehstrom-Netzschalter
spannung gelegt oder davon abgeschaltet wird. Die nun vollkommen durchgeschaltet.
Ein- oder Abschaltung erfolgt mittels einer elektro- Die aus dem Steuertransformator TrI, dem Schaltnischen
Schaltvorrichtung, die aus einem Steuertrans- transistor Ts 1 und der Gleichrichter-Brückenschalformator
TrI mit einem sekundärseitig daran ange- 35 tungsanordnung Si7, Si8, GrI, Gr8 bestehende
schlossenen Schalttransistor Ts 1 und einer von die- Schalteinrichtung ist für die Auswertung der Kritesem
gesteuerten Gleichrichter-Brückenschaltungsan- rien einer oder mehrerer Überwachungsschaltungsordnung
besteht, die im Primärstromkreis des ersten anordnungen erforderlich. Die Primärwicklung des
Zündtransformators Tr 2 angeordnet ist. Im Strom- Steuertransformators TrI ist über den Schaltkonkreis
der Primärwicklungen der Zündtransformatoren 40 takt Sch kleiner Leistung an die Netzspannung S-mp
Tr 3 und Tr 4, die zwischen je einem Drehstromleiter anschaltbar. An zwei getrennten Sekundärwicklungen
und dem Mittelpunktleiter eingeschaltet sind, liegen des Steuertransformators werden Zündimpulse für
die Hilfsthyristoren Si9, SiIO bzw. Sill, St 12. Die die Hilfsthyristoren Si7 und Si8 der steuerbaren
Zündtransformatoren, die je einem Thyristorpaar zu- Gleichrichter-Brückenschaltungsanordnung abgenomgeordnet
sind, tragen je zwei Sekundärwicklungen, die 45 men, die für je eine Halbwelle abwechselnd gezündet
über je eine Diode und einen Widerstand mit der werden. Die Hilfsthyristoren liegen jeweils in Reihe
Gitter-Kathoden-Strecke den Steuerkreis jedes Thy- mit der Diode GrI bzw. Gr 8 im Stromkreis der Priristors
bilden. Gleichrichterdioden GrI bis Gr 6 die- märwicklung des ersten Zündübertragers Tr 2. Die
nen der Unterdrückung der jeweils unerwünschten Steuerelektroden der Hilfsthyristoren sind mit je
Halbwelle. Der Steuertransformator TrI, über den 50 einem Wicklungsende oder Wicklungsaufgang der
der Schaltvorgang eingeleitet wird, ist primärseitig an beiden Sekundärwicklungen verbunden, während die
den Leiter S über einen Schaltkontakt Sch mit dem anderen Wicklungsenden gemeinsam über die
Mittelpunktleiter mp verbunden. Die drei Zündtrans- Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors Ts 1
formatoren Tr 2, Tr 3 und Tr 4 sind dagegen über je an die miteinander verbundenen Kathoden der Hilfsein
Hilfsthyristorpaar Si 7, Si 8, Si 9, SiIO bzw. Sill, 55 thyristoren verbunden sind. Im normalen Betriebs-
St 12 zwischen dem Leiter R, T bzw. S und dem Lei- zustand befindet sich der Schalttransistor TsI im leiter
mp angeschlossen. Für die Steuerung der beiden tenden Zustand, so daß die Hilfsthyristoren St 7 und
zuletzt genannten Hilfsthyristorpaare sind die beiden Si 8 abwechselnd gezündet werden. Die beiden bereits
Zündtransformatoren Tr 2 und Tr 3 mit zusätzlichen genannten Sekundärspannungen des Steuertransfor-Sekundärwicklungen
versehen. Die Zündkreise ent- 60 mators TrI liefern gleichzeitig auch die Öffnungshalten auch hier je eine Gleichrichterdiode Gr 9 bis spannungen für den Schalttransistor TsI. Die beiden
Gr 12, die jeweils so geschaltet sind, daß die anti- Wechselspannungen sind durch Dioden Gr 13 und
parallelgeschalteten Hilfsthyristoren abwechselnd von Gr 14 entkoppelt. Der Basis-Emitter-Kreis des Schaltden
entgegengesetzt gepolten Halbwellen gezündet transistors TsI ist so ausgebildet, daß den öffnenden
werden. Die Zuordnung der Zündtransformatoren und 65 Wechselspannungshalbwellen als Kriterium aus einem
der Thyristorpaare ist dabei so getroffen, daß die zu- oder mehreren Uberwachungsschaltungsanordnungen
sätzlichen Sekundärwicklungen des Zündtransforma- eine sperrende Steuerspannung überlagert werden
tors Tr 2 mit dem im Primärstromkreis des nächsten kann. Die Anschlußklemmen eines zu diesem ZweckIgnition voltages derived from the three-phase network St 7 and St 8 of the controllable rectifier bridges can be achieved. . circuit arrangement. About this rectifier scarf-Further details of the invention are to processing arrangement of the ignition transformer Tr 2 hand of Fi g. 1 to 3 explained in more detail. In connected to the mains voltage (R, mp) on the primary side. The in Fig. 1 is a three-phase power switch with a conductor T arranged thyristor pair Λ5, St6 control device, the switching on and off 15 now through the network to the consumer, evaluating the criteria of several monitoring at the same time, the same way is used in the connection arrangements; line of the transformer Tr 3 supporting auxiliary Fig. 2 shows the circuit arrangement of the current thyristors Λ9, SiIO controlled to be conductive. This monitoring device. the voltage reaches between the conductors T and mp between the mains-side connections R, S, T 20 to the primary winding of the ignition transformer Tr 3. and the consumer-side terminals /? ', 5', T, of the thyristor pair Λ3, Si4 in the conductor S. Also with the three-phase mains switch, the anode-cathode are ignited and the conductor S to the consumer is connected by two anti-parallel thyristors. Arranged at the same time as the ignition of the thyristor SiI to St 6 . The center conductor pair 3 Si, Si 4 are mp about the additional secondary is carried out without interruption. The control winding of the transformer Tr 3, the auxiliary device for the thyristor pairs consists essentially of thyristors Sill and St 12 ignited, which the voltage from ignition transformers Tr 2, Tr 3 and Tr 4 voltage between the conductors S and mp to the primary with auxiliary thyristors Si 7 to Si 12. Lay the winding and unwinding of the ignition transformer Tr 4. This switching process of the electronic three-phase network supplies the ignition currents for the thyristor pair SiI, switch is initiated when the primary 30 Si2. With the connection of the associated lead winding of the first ignition transformer Tr 2 to Netz- tersi? the electronic three-phase mains switch has applied voltage or is switched off. The now fully switched through.
Switching on or off is carried out by means of an electrical die consisting of the control transformer TrI, the switching niche switching device, which consists of a control transistor Ts 1 and the rectifier bridge switching transformer TrI with a secondary-side arrangement Si7, Si8, GrI, Gr8 Switching transistor Ts 1 and one of the switching devices is for evaluating the criterion-controlled rectifier bridge circuit arrangements of one or more monitoring circuit arrangements that are required in the primary circuit of the first arrangement. The primary winding of the ignition transformer Tr 2 is arranged. In the current control transformer TrI , via the switching circuit of the primary windings, the ignition transformers 40 clock Sch low power to the mains voltage S-mp Tr 3 and Tr 4, each of which can be connected between a three-phase conductor. The control transformer has firing pulses for the auxiliary thyristors Si9, SiIO or Sill, St 12. The auxiliary thyristors Si7 and Si8 of the controllable ignition transformers, which are each assigned to a pair of thyristors - rectifier-bridge circuit arrangement, are connected to two separate secondary windings and the neutral conductor is switched on. each carry two secondary windings, the 45 men, which are alternately ignited via a diode and a resistor with the for each half-wave. The auxiliary thyristors are each in series grid-cathode path form the control circuit of each Thy- with the diode GrI or Gr 8 in the circuit of the priristor. Rectifier diodes GrI to Gr 6 die winding of the first ignition transformer Tr 2. The suppression of the undesired control electrodes of the auxiliary thyristors are each half-wave. The control transformer TrI, via which the switching process is initiated at a winding end or winding rise, is connected on the primary side to both secondary windings, while the conductor S is connected via a switching contact Sch to the other winding end jointly via the neutral conductor mp. The three ignition trans- emitter-collector path of the switching transistor Ts 1 formators Tr 2, Tr 3 and Tr 4, however, are each connected to the interconnected cathodes of the auxiliaries Si 7, Si 8, Si 9, SiIO and Sill, 55 thyristors are connected. In the normal operating St 12 between the conductors R, S and T and the oil line state, the switching transistor TSI mp conductor is connected. For the control of the two border states, so that the auxiliary thyristors St 7 and the last mentioned auxiliary thyristor pairs, the two Si 8 are ignited alternately. The two ignition transformers Tr 2 and Tr 3 have already been provided with the additional secondary voltages mentioned for the control transformer secondary windings. The ignition circuits Ent- 60 mators TrI at the same time also supply the hold- open, here too, each with a rectifier diode Gr 9 up to voltages for the switching transistor TsI. The two Gr 12, which are each connected in such a way that the anti-alternating voltages are alternately decoupled from Gr 14 by means of diodes Gr 13 and auxiliary thyristors connected in parallel. The base-emitter circuit of the switching the oppositely polarized half-waves ignited transistor TsI is designed so that the opening will be. The assignment of the ignition transformers and 65 alternating voltage half-waves as a criterion from one of the thyristor pairs is made in such a way that the additional secondary windings of the ignition transformer can be superimposed on the additional secondary windings of the ignition transformer Tr 2 with that in the primary circuit of the next. The terminals one for this purpose
in den Steuerkreis des Transistors eingefügten Widerstandes R1, an welchen die Überwachungsschaltungsanordnungen angeschaltet werden, sind durch Bezugszeichen c und d gekennzeichnet. Resistor R 1 inserted into the control circuit of the transistor, to which the monitoring circuit arrangements are connected, are identified by reference symbols c and d .
Der Steuertransformator TrI ist mit einer dritten Sekundärwicklung ausgerüstet, die über eine Gleichrichterschaltungsanordnung an mit α und b bezeichneten Klemmen eine Hilfsgleichspannung für die Uberwachungsschaltungsanordnungen liefert.The control transformer TrI is equipped with a third secondary winding which supplies an auxiliary DC voltage for the monitoring circuit arrangements via a rectifier circuit arrangement at terminals labeled α and b.
Die Stromüberwachungseinrichtung für den Drehstrom-Netzschalter in Fig. 2 ist an den mit α bis d bezeichneten Klemmen mit den gleichlautenden Klemmen der Schaltvorrichtung in Fig. 1 leitend verbunden. Zur Stromüberwachung in den drei Leitern dienen Stromwandler Tr 5 bis TrI. Nach Erreichen des durch Bürdenwiderstände R 2 bis R 4 einstellbaren Ansprechwertes gelangt durch gleichstromseitig parallelgeschaltete Gleichrichterbrücken Gr 15 bis Gr 17 über eine Z-Diode ZD 2 eine öffnende Steuerspannung an einen Transistor Ts2. Bei Überstrom zündet der Transistor Ts 2 einen Thyristor St 13. Der von den Dioden Gr 13, Gr 14 normalerweise geöffnete Schalttransistor TsI (Fig. 1) bekommt nun über eine Z-Diode ZD 3 eine Sperrspannung an seine Steuerstrecke. Das Hilfsthyristorpaar StT, St8 (F i g. 1) wird beim nächsten Nulldurchgang der Netzspannung gelöscht und nicht wieder gezündet. Der elektronische Drehstrom-Netzschalter sperrt, und eine Signallampe SLl leuchtet auf. Der durch Überstrom gezündete Thyristor St 13 kann nur durch öffnen des Schaltkontaktes Sch (F i g. 1) gelöscht werden.The current monitoring device for the three-phase mains switch in FIG. 2 is conductively connected at the terminals labeled α to d with the terminals of the same name on the switching device in FIG. Current transformers Tr 5 to TrI are used to monitor the current in the three conductors. After reaching the response value adjustable by load resistors R 2 to R 4, an opening control voltage is applied to a transistor Ts2 through rectifier bridges Gr 15 to Gr 17 connected in parallel on the DC side via a Zener diode ZD 2. In the event of an overcurrent, the transistor Ts 2 ignites a thyristor St 13. The switching transistor TsI (FIG. 1) normally opened by the diodes Gr 13, Gr 14 now receives a reverse voltage to its control path via a Zener diode ZD 3. The auxiliary thyristor pair StT, St 8 (FIG. 1) is extinguished at the next zero crossing of the mains voltage and is not re-ignited. The electronic three-phase mains switch locks and a signal lamp SLl lights up. The thyristor St 13 ignited by overcurrent can only be extinguished by opening the switching contact Sch (FIG. 1).
Im Kurzschlußfall trennen Sicherungen SiI, Si2, Si3 die Stromkreise auf und schützen die Thyristoren StI bis St 6 vor unzulässigen Überlastungen.In the event of a short circuit, fuses SiI, Si2, Si3 disconnect the circuits and protect the thyristors StI to St 6 from inadmissible overloads.
Durch die Anordnung der Überträger TrI bis Tr 4 erhält man eine gegenseitige Abhängigkeit der Zündimpulse, wodurch bei Ausfall einer beliebigen Phasenspannung die Zündung der Thyristoren Λ1 bis St 6 unterbrochen wird.The arrangement of the transmitter TrI to Tr 4 results in a mutual dependency of the ignition pulses, whereby the ignition of the thyristors Λ1 to St 6 is interrupted if any phase voltage fails.
Die in Fig. 3 dargestellte Phasenfolge-Überwachungseinrichtung ist über in Sternschaltung geschalteten Übertragern Tr 8, Tr 9 und TrIO mit dem Drehstromnetz verbunden. Die Phasenfolgeüberwachung spricht beim Linksdrehsinn des Drehstromnetzes an und verhindert beim Schließen des Schaltkontaktes Sch (Fig. 1) das Zünden der Thyristoren StI bis St 6. Die drei Übertrager haben sekundärseitig außer je einer Hauptwicklung I, II und III je zwei weitere Steuerwicklungen für die Zündspannungen von Thyristoren St 14 bis St 16. Die Hauptwicklungen I bis III sind ebenfalls in einer Sternschaltung angeordnet, von der über zwei selbständige Gleichrichterschaltungsanordnungen zwei voneinander unabhängige Steuerspannungen verschiedener Größe abgenommen werden, deren Differenz im Basis-Emitter-Kreis eines Transistors Ts 3 wirksam ist. Im ungestörten Betriebsfall ist die Differenzspannung so gepolt, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Ts 3 gesperrt ist. Die beiden Gleichrichterkreise an der Transformatorsternschaltungsanordnung unterscheiden sich dadurch, daß in einer Schaltungsanordnung Gleichrichterdioden Gr 18 bis Gr 20 und in der anderen die Thyristoren St 14 bis St 16 zusammengeschaltet sind. Die an den beiden Gleichrichterschaltungsanordnungen abgenommenen Spannungen f werden über SpannungsteilerR5, Rl bzw. R6, RS "van den Steuerkreis des Transistors Ts 3 geführt. Die Spannungsteiler sind so bemessen, daß die an den Thyristoren St 14, StIS, St 16 bei fehlender Zündwinkelverschiebung (ohne Phasenanschnitt) gewonnene Gleichspannung gegenüber der anderen Gleichspannung überwiegt und den Transistor in den leitenden Zustand steuert. Dieser Fall tritt ein, wenn zwei Phasen des Netzes vertauscht werden. Eine Signallampe SL 2 zeigt den falschen Drehsinn an. Bei richtiger Phasenfolge bleibt dagegen der Transistor Ts 3 gesperrt, da der Zündeinsatz der Thyristoren St 14 bis 5/16 durch Zündwinkelverschiebung wegen der Gegeneinanderschaltung der Steuerwicklungen später erfolgt und die über die Gleichrichter Gr 18 bis Gr 20 erzeugte Gegenspannung überwiegt. Die Überwachung der Phasenfolge ist bei ortsveränderlichen oder fahrenden Anlagen unerläßlich, um den Verbraucher immer mit der gleichen Phasenfolge zu betreiben. Der Drehstrom-Netzschalter arbeitet bei beliebiger Phasenfolge. /The phase sequence monitoring device shown in FIG. 3 is connected to the three-phase network via transformers Tr 8, Tr 9 and TrIO connected in a star connection. The phase sequence monitoring is triggered at the left of rotation of the three-phase system and prevents the closing of the switch contact Sch (Fig. 1) the ignition of the thyristors StI to St 6. The three transformers have secondary side except each having a main winding I, II and III, two additional control windings of the ignition voltages of thyristors St 14 to St 16. The main windings I to III are also arranged in a star connection, from which two independent control voltages of different sizes are taken via two independent rectifier circuit arrangements, the difference of which is effective in the base-emitter circuit of a transistor Ts 3. In normal operation, the differential voltage is polarized so that the emitter-collector path of the transistor Ts 3 is blocked. The two rectifier circuits on the transformer star circuit arrangement differ in that rectifier diodes Gr 18 to Gr 20 in one circuit arrangement and thyristors St 14 to St 16 in the other. The removed at the two rectifier circuits voltages f are voltage divider R5, R and R6, RS "v to the control circuit of the transistor Ts out. 3 the voltage dividers are dimensioned so that the on the thyristors St 14, STIs, St 16 at If there is no ignition angle shift (without phase control), the DC voltage obtained predominates over the other DC voltage and controls the transistor in the conductive state. This case occurs when two phases of the network are interchanged. A signal lamp SL 2 indicates the wrong direction of rotation. With the correct phase sequence, however, remains the transistor Ts 3 blocked because the ignition of the thyristors St 14 to 5/16 takes place later due to the switching of the control windings due to the counter-switching of the control windings and the counter-voltage generated by the rectifiers Gr 18 to Gr 20 predominates. The phase sequence is monitored in mobile or moving systems indispensable to keep the consumer informed operate in the same phase sequence. The three-phase mains switch works with any phase sequence. /
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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DES0113936 | 1968-01-31 |
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