DE1788101B2

DE1788101B2 - PROTECTIVE DEVICE FOR A VIBRATOR DRIVE WITH MAINS FREQUENCY SUPPLIED BY A THYRISTOR

Info

Publication number: DE1788101B2
Application number: DE19671788101
Authority: DE
Inventors: Leo 7055 Stetten Brosch
Original assignee: Ausscheidung aus: 16 13 832 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH, 6000 Frankfurt
Priority date: 1967-05-17
Filing date: 1967-05-17
Publication date: 1977-01-27
Also published as: DE1788101A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schuueinrichtung für einen über einen Thyristor gespeisten anschnittgesteuerten elektromagnetischen Vibtatorantrieb mit Netzfrequenz. Elektromagnetische Vibratoren benötigen zu ihrer Speisung aus dem vorhandenen Energienet/ Anschlußgeräte, die heute allgemein auf Thyristorbasis aufgebaut sind und den Vibrator mit einer Frequenz von 50 Hz bei Anschnittsteuerung der Arbeitsstromfläche speisen.The present invention relates to a shoe device for a gate-controlled electromagnetic vibrator drive fed by a thyristor with mains frequency. Electromagnetic vibrators need to be powered from the existing one Energieset / connection devices, which today are generally built on a thyristor basis and with the vibrator feed at a frequency of 50 Hz with gating control of the working current area.

Fig. 1 zeigt die Speisung über einen Thyristor 1. Die Leistungssteuerung erfolg als Anschnittsteuerung über das Thyristorsteuergerät 2.Fig. 1 shows the supply via a thyristor 1. The Power control takes place as a gate control via the thyristor control device 2.

Insbesondere Si-Thyristoren sind gegen Überspannungen sehr empfindlich, werden sie auch nur geringfügig durch Überspannungsspitzen überbeansprucht, verlieren sie ihre Sperrfähigkeit insbesondere in Durchlaßrichtung, so daß die Arbeitshalbwelle nicht mehr anschnittgesteuert ist.Si thyristors, in particular, are very sensitive to overvoltages, and they only will If they are slightly overstrained by overvoltage peaks, they lose their blocking ability in particular in the forward direction, so that the working half-wave is no longer gate-controlled.

Ein elektromagnetischer Vibratorantrieb arbeitet in unmittelbarer Nähe seiner Eigenresonanz, so daß schon geringfügige Änderungen der Speiseenergie (Stromzeitfläche) große Auswirkungen haben. Bei einem Verlust der Sperrfähigkeit des Steuerthyristors in Durchlaßrichtung, also der Steuerbarkeit des Thyristors, tritt mit großer Wahrscheinlichkeit ein Zusammenschlagen der gegeneinanderschwingenden Vibratorteile auf, was in kürzester Zeit zur Zerstörung führt. Diese Störung muß deshalb mit größter Zuverlässigkeit vermieden werden.An electromagnetic vibrator drive works in the immediate vicinity of its natural resonance, so that already minor changes in the feed energy (current time area) have a major impact. At a Loss of the blocking capability of the control thyristor in the forward direction, i.e. the controllability of the thyristor, there is a high probability that the vibrating vibrator parts will hit each other, which leads to destruction in a very short time. This disturbance must therefore be carried out with the greatest possible reliability be avoided.

Der Thyristor kann auch seine gesamte Sperrfähigkeit durch Überspannung und auch durch Überlastung verlieren, wobei die Kathodenstrecke kurzgeschlossen wird. Damit erhält der Vibrator den vollen Wechselstrom (100 Hz magnetischer Kraftwirkung) und kann nicht mehr entsprechend seiner Eigenfrequenz Arbeit abgeben. Der Antrieb ist gestört.The thyristor can also achieve its entire blocking capability through overvoltage and also through overload lose, whereby the cathode path is short-circuited. This gives the vibrator full alternating current (100 Hz magnetic force) and can no longer work according to its natural frequency hand over. The drive is disturbed.

Zur Erfassung von Fehlern an Ventilen vorzugsweise auf der Basis von Germanium oder Slilizium ist schon eine Einrichtung bekannt, die von einem praktisch geschlossenen Kern mit annähernd rechteckiger Magnetisierungskurve Gebrauch macht, der eine der an das Ven'il angeschlossene Leitungen umschließt und mit einer Hilfswicklung und einer Meßwicklung versehen ist, wobei die Hilfswicklung über einen Vorwiderstand zum Ventil parallel geschaltet ist Diese Einrichtung kann Stromunterbrechungen und Kurzschlüsse in der Zelle erfassen. Abgesehen davon, daß Kurzschlüsse bei solchen Zellen unvergleichlich viel häufiger vorkommen als Unterbrechungen, so daß die Erfassung von Unterbrechungen durch besondere Maßnahmen oder Einrichtungen im allgemeinen nicht nötig ist, macht diese Einrichtung von einem wandler- oder transduktorähnlichen induktiven Gerät, bestehend aus hochwertigem Eisenkern und zwei Wicklungen, Gebrauch, dessen Herstellung doch einen erheblichen Aufwand erfordert (DT-AS 11 56 504).For the detection of errors on valves, preferably based on germanium or silicon, is already a device known that consists of a practically closed core with an approximately rectangular magnetization curve Makes use of enclosing one of the lines connected to the valve and with an auxiliary winding and a measuring winding is provided, the auxiliary winding via a series resistor is connected in parallel to the valve. This device can prevent power interruptions and short circuits in the Capture cell. Apart from the fact that short circuits are incomparably more frequent in such cells as interruptions, so that the detection of interruptions by special measures or Facilities generally not necessary, makes this facility of a transducer or transducer-like one inductive device, consisting of high quality iron core and two windings, use of its Production requires considerable effort (DT-AS 11 56 504).

Zur Überwachung der Sperrvvirkung von nichtgesteuerten Gleichrichterelementen ist schon eint· Schaltung bekannt, bei welcher parallel zum Ventil ein Nebenschluß aus einem entgegengesetzt gerichteten Gleichrichter und einem Kondensator geschaltet ist. Während der Sperrhalbwelle wird der Kondensator aufgeladen und seine Spannung wird als Fühlgröße /ur Anzeige ausgewertet.For monitoring the blocking effect of non-controlled Rectifier elements are already known in a circuit in which a Shunt is connected from an oppositely directed rectifier and a capacitor. During the blocking half-wave, the capacitor is charged and its voltage is used as a sensing variable / ur Ad evaluated.

Zur Überwachung einer vollständigen Unterbrechung im Gleichrichterzweig ist weiter ein Nebenschluß aus einem gleich gerichteten Gleichrichter, einem Widerstand und einer Sicherung vorgesehen, wobei die letzlere bei einer derartigen Störung ausfällt und damit die Anzeige auslöst. Diese bekannte Schaltung ist in keiner Weise zur Überwachung der Steuerbarke it eines steuerbaren Gleichrichters — Thyristors — geeignet (DT-ASIl 51 311).A shunt is also required to monitor a complete interruption in the rectifier branch of a rectified rectifier, a resistor and a fuse provided, the the latter fails in the event of such a fault and thus triggers the display. This known circuit is in in no way suitable for monitoring the controllability of a controllable rectifier - thyristor (DT-ASIl 51 311).

Zur Überwachung mehrerer auch gesteuerter Ventile in Reihenschaltung ist weiter eine Schaltung vorgeschlagen worden, bei welcher zwischen Ventil und Kondensator, dessen Ladespannung als Fühlgröße ausgewertet wird, eine Gleichrichterbrücke geschaltet ist, so daß die gesamte Sperrspannung während der Sperrhalbwelle und der gesteuerten Arbeitshalbwelle zur Kondensatoraufladung herangezogen ist. Mit dieser Anordnung kann zwar ein Durchschlag des zu überwachenden Ventils gemeldet werden, in einer Weiterbildung auch eine Unterbrechung, jedoch wieder nicht das Bestehen der Steuerbarkeit des Thyristors (DT-PS 15 13 066).A circuit is also proposed for monitoring several, also controlled, valves connected in series been, in which between valve and capacitor, its charging voltage as a sensing variable is evaluated, a rectifier bridge is connected, so that the entire reverse voltage during the Blocking half-wave and the controlled working half-wave is used to charge the capacitor. With this Although a breakdown of the valve to be monitored can be reported in an arrangement Further development also an interruption, but again not the existence of the controllability of the thyristor (DT-PS 15 13 066).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, insbesondere den Verlust der Steuerbarkeit eines Thyristors zu erfassen, um die zur Zerstörung führende Übersteuerung eines elektromagnetischen Vibratorantriebes zuverlässig zu vermeiden.The object of the present invention is, in particular, to reduce the controllability of a thyristor detect to the destruction leading to the override of an electromagnetic vibrator drive reliably to avoid.

Als Nebenaufgabe sol! auch ein eventuelle·· Durchschlag des Thyristors, also der Verlust der gesamten Sperrwirkung bei beiden Stromhalbwellen, mit erfaßt werden.As a side task sol! also a possible breakthrough of the thyristor, i.e. the loss of the entire blocking effect for both current half-waves, is also recorded will.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Überwachung des Thyristors die Res.tsperrspannung der angeschnittenen Arbeitshalbwelle als Fühlgröße über eine parallel und gleichsinnig zum Thyristor geschaltete Diode zur Auslösung der Schutzeinrichtung herangezogen ist. Durch die Erfindung ist der aufgetretene Ausfall des Thyristors als Störungsursache sofort erkannt, so daß ohne Verzögerung die Schadensbehebung an der richtigen Stelle einsetzen kann, wobei die Einrichtung aus wenigen elektronischen Massenbauteilen besteht und daher sehr billig ist.According to the invention, this object is achieved in that the residual blocking voltage is used to monitor the thyristor the cut working half-wave as a sensing variable over a parallel and in the same direction to the Thyristor switched diode is used to trigger the protective device. Through the invention is the failure of the thyristor detected as the cause of the fault immediately, so that without delay the Damage repair can be deployed in the right place, with the establishment of a few electronic There is mass components and is therefore very cheap.

Durch die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung wirdThe protective device according to the invention is

dk. Funktionstüchtigkeit, also die Steuerbarkeit, des Thyristors laufend überwachtdk. Functionality, i.e. controllability, of the Thyristor continuously monitored

Da parallel zum annähernd voll aufgesteuerten Thyristor nur eine geringe Spannungsze;üläche anliegt und andererseits die Einrichtung auch bei stark unterschiedlichen Spannungen arbeiten soll, wird nach einem weiteren Erfindungsgedanken eine Verstärkung über einen Transistor vorgenommen und erst das verstärkte Signal dem Melde- und Schaltrelais aufgegeben Since there is only a small voltage zone parallel to the almost fully open thyristor and on the other hand, the device should also work at very different voltages, is after Another idea of the invention amplified via a transistor and only that amplified signal given to the signaling and switching relay

Zum Schütze des Transistors gegen Oberspannungen ist es zweckmäßig, seinem Eingang, der Basis-Emitter-Strecke, eine Begrenzungsdiode vorzuschalten. Diese Begrenzungsdiode kann eine Zener-Diode oder ein Si'iziumvaristor, d.h. eine doppelbegrenzende Diode sein.To protect the transistor against high voltages it is advisable to connect a limiting diode upstream of its input, the base-emitter path. These The limiting diode can be a Zener diode or a silicon varistor, i.e. a double limiting diode be.

Weiter wird dem Transistoreingang in bekannter Weise zweckmäßig ein Glättungskondensator vorgeschaltet. Furthermore, a smoothing capacitor is expediently connected upstream of the transistor input in a known manner.

Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die am Thyristor 1 in Durchlaßrichtung anstehende Restspannung wird erfindungsgemäß zur Meldung des Betriebszustandes des Vibrators und der Funktionsfähigkeit des Thyristors verwendet Der Spannungsabfall wird über eine Diode 5 und einen hoehohmigen Widerstand 11 der Basis eines Transistors 14 zugeführt. An der Basis-Emitter-Strecke liegt die Begrenzungsdiode 12, die es verhindert, daß die Spannung zwischen Basis und Emitter unzulässige Werte erreicht und es ermöglicht, daß die gleiche Schutzeinrichtung auch bei sehr stark schwankenden Spannungsverhältnissen am Thyristor, wie sie z. B. durch unterschiedliche Speisespannungen 220 V, 3S0V, oder 500 V auftreten, verwendet werden kann.Fig.2 shows an embodiment of the invention. The pending on the thyristor 1 in the forward direction According to the invention, residual voltage is used to report the operating state of the vibrator and its functionality of the thyristor used The voltage drop is across a diode 5 and a high impedance Resistor 11 is fed to the base of a transistor 14. The limiting diode is located on the base-emitter path 12, which prevents the voltage between base and emitter from reaching impermissible values and it enables the same protective device to be used even with very strongly fluctuating voltage conditions Thyristor as they are for. B. occur through different supply voltages 220 V, 3S0V, or 500 V, can be used.

Der Kondensator 13 bildet in Verbindung mit dem Widerstand 11 ein Glättungsglied, das die steilen angeschnittenen Spannungshalbwellen glättet. Außerdem fällt dadurch bei momentaner Spannungsunterbrechung das Relais nicht ab.The capacitor 13 forms in connection with the resistor 11 a smoothing element, which the steep cut voltage half-waves. In addition, it falls if there is a momentary power failure the relay does not turn off.

Im Koilektorkreis, der vom Transformator 16 und Gleichrichter 15 gespeist wird, liegt das Melderekis 10, dem in bekannter Weise eine Freilaufdiode 17 parallel geschaltet ist.In the Koilektorkreis, which is fed by the transformer 16 and rectifier 15, is the alarm reckoning 10, a freewheeling diode 17 is connected in parallel in a known manner.

Die am Thyristor in Durchlaßrichtung anliegende Restsperrspannung sinkt auf 1 V ab, wenn der Thyristor seine Steuerbarkeit, also seine Sperrfähigkeit in Durchlaßrichtung, verliert. Dadurch fällt das Melderelais 10 ab.The residual reverse voltage applied to the thyristor in the forward direction drops to 1 V when the thyristor its controllability, so its blocking ability in the forward direction, loses. This causes the signal relay to drop 10 from.

Die ganze Anordnung ist demgemäß unabhängig von der Größe des Vibratorstromes und von der Größe der Netzwechselspannung. Sie kann also auch zum Schutz von Mehrfach-Anschlußgeräten, die für unterschiedliche Netzspannungen ausgelegt sind, verwendet werden. Die Verlustleistung ist wesentliche geringer als bei den bekannten Anordnungen. Hinzu kommt der Vorteil, daß die Anordnung auch dann anspricht, wenn der Thyristor entweder durch Überlast oder durch Spannungsspitzen ausfällt und infolge Durchschlages seine gesamte Sperrfähigkeit verliert. In diesem Augenblick tritt ja keine Sperrspannung mehr auf und das Relaii fällt ab.The whole arrangement is accordingly independent of the magnitude of the vibrator current and of the magnitude of the AC mains voltage. It can therefore also be used to protect multiple connection devices that are designed for different mains voltages. The power loss is significantly lower than in the known arrangements. In addition, there is the advantage that the arrangement also responds if the thyristor fails either due to overload or due to voltage peaks and loses all of its blocking capability as a result of a breakdown. At this moment there is no more reverse voltage and the relay drops out.

Bei Mehrfachanordnungen muß der Speisetransformalor 16 jeweils für jeden Meldekreis eine sekundäre Speisewicklung aufweisen.In the case of multiple arrangements, the supply transformer 16 each have a secondary feed winding for each reporting circuit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

'f patent claims:

1. Protective device for a gate-controlled electromagnetic feeder fed by a thyristor Vibrator drive with mains frequency, characterized in that the residual blocking voltage of the for monitoring the thyristor cut working half-wave as a sensing variable via a parallel and in the same direction to the thyristor switched diode is used to trigger the protective device

2. Protection device according to claim 1, characterized in that the contact with the thyristor Blocking voltage via a transistor (14) fed from an auxiliary voltage source amplifies the Interruption or reporting (8) opened is.

3. Protection device according to claim 2, characterized in that the transistor input (base Emitter path) a limiting diode (12) is connected upstream.

4. Protection device according to claim 2 or 3, characterized in that the transistor input a smoothing capacitor (13) is connected upstream.