DE1788101C3 - Schutzeinrichtung für einen über einen Thyristor gespeisten Vibratorantrieb mit Netzfrequenz - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für einen über einen Thyristor gespeisten anschnittgestcuertcn elektromagnetischen Vibralorantrieb mit Netzfrequenz. Elektromagnetische Vibratoren benötigen zu ihrer Speisung aus dem vorhandenen Energienetz Anschlußgcräie. die heute allgemein auf Thyristorbasis aufgebaut sind und den Vibrator mit einer Frequenz von 50 Hz bei Anschnittsteuerung der Arbeitsstromfläche speisen.

F i g. 1 zeigt die Speisung über einen Thyristor 1. Die Leistungssteuerung erfolg als Anschnittsteuerung über das Thyristorsteuergerät 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 Arbeilshalbwelle nicht mehr anschnittgesteuert ist.

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.

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. &5

Zur Erfassung von Fehlern an Ventilen, vorzugsweise auf der Basis von Germanium oder Silizium ist schon eine Einrichtung bekannt, die von einem praktisch geschlossenen Kern mil annähernd rechteckiger Muaneiisierungskurve Ciebrauch macht, der eine der an das Ventil angeschlossene Leitungen umschließt und mit einer Hilfswicklung und einer Meßwicklung versehen ist wobei die Hilfswicklung über einen Vorwiderstand /um Ventil parallel geschaltet ist. Diese Einrichtung kann Stiomunterbrechungen und Kurzschlüsse in der /eile erlassen. Abgesehen davon, daß Kurzschlüsse bei solchen /eilen unvergleichlich viel häufiger vorkommen iils Unterbrechungen, so daß die Erfassung von 'Unterbrechungen durch besondere Mußnahmen oder Einrichtungen im allgemeinen nicht nötig ist, macht diese Einrichtung von einem wandler- oder transduktorähti'lichen induktiven Gerät, bestehend aus hochwertigem Eisenkern und zwei Wicklungen. Gebrauch, dessen Herstellung doch einen erheblichen Aufwand erfordert (DT-AS 11 56 504).

Zur Überwachung der Sperrwirkung von nichigesieiierlen Glcichrichterelcmenten ist schon eine 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 Eühlgrölle zur Anzeige ausgewertet.

Zur Überwachung einer vollständigen Unterbrechung im Gleichrichterzweig ist weiter ein Nebenschluß aus einem gleich gerichteten Gleichrichter, einem Widerstand und einer Sicherung vorgesehen, wobei die letztere bei einer derartigen Störung ausfällt und damit die Anzeige auslöst. Diese bekannte Schaltung ist in keiner Weise zur Überwachung der Sieucrbarkeit eines steuerbaren Gleichrichters - Thyristors - geeignet (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 Gleichrichterbrückc 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).

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.

Als Nebenaufgabe soll auch ein eventueller Durchschlag des Thyristors, also der Verlust der gesamten Sperrwirkung bei beiden Stromhalbwellen, mit erfaßt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Überwachung des Thyristors die Restsperrspannung 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 Steile einsetzen kann, wobei die Einrichtung aus wenigen elektronischen Massenbauteilen besteht und daher sehr billig ist.

Durch die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung wird

die l-unklionsHiehligken, ;ilso die Sleuerbarkeil. des Thyristors laufend überwacht.

Γ,ι parallel /um annähernd voll aulgesteuerten Thyristor nur eine geringe Spannungs/eiilläche anliegt und andererseits tue Hinrichtung auch hei stark s unterschiedlichen Spannungen arbeilen '.'ill, wird nach einem weiteren Hrfindungsgetlanken eine Verstärkung über einen Transistor vorgenommen und erst das verstärkte Signal dem Melde- und Schal;relais lulgeg ■-beil. ίο

Zum Schui/.e des Transistors gegen Überspannungen ist es zweckmäßig, seinem Hingang, tier Basis-Hmiuer-Streeke, eine Ikgren/ungsdiode vor/uschalieii. Diese Begren/ungsdiode k.inn eine Zener-Diode oder ein Siliziumvaristor, d.h. eine iloppelbegren/ende Diode is sein.

Weiter wird dem Transisioreingang in bekannter Weise zweckmäßig ein Gliitiungskondensator vorgeschaltet.

F i g. 2 zeigt ein Aiisführungsbeispiel der Krfindung. Die am Thyristor t in Durchlaßrichtung anstehende Restspannung wird erfindungsgemäß zur Meldung des Betriebszustandes des Vibrators und der Funktionsfähigkeil des Thyristors verwendet. Der Spannungsabfall wird über eine Diode 5 und einen hochohmigen Widerstand 11 der Basis eines Transistors 14 zugeführt. An der Basis-Hmitier-Streeke liegt die Begienzungsdiode 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 .Spannungsverhaltnissen am Thyristor, wie sie z. B. durch unterschiedliche Speisespannungen 220 V. JKOV, oiler ¹SOOV auftreten, verwendet weitlen kann.

Der Kondensator Π bildet in Verbindung mit dem Widerstand 11 ein Glattungsglied. das die steilen angeschnittenen Spannungshalbwellen glättet. Außerdem füllt dadurch bei momentaner Spannungsunterbrechung tlas Relais nicht ab.

Im Kollektorkreis, tier min 1 ransformator lh und Gleichrichter 15 gespeist wird, liegt das Melderelais 10. dem in bekannter Weise eine Treilaufdiode 17 parallel geschaltet ist.

Die am Thyristor in Durchlaßrichtung anliegende Rcstsperrspannung sinkt auf 1 V ab. wenn der Thyristor seine Steuerbarkeil, also seine Sperrfähigkeil in Durchlaßrichtung, verliert. Dadurch fällt das Melderelais 10 ab.

Die ganze Anordnung ist demgemäß unabhängig von der Größe des Vibratorsiromes und von der Große der Netzwechselspannung. Sie kann also auch zum Schutz von Mehrfach-Ansehlullgeraten, 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 Spannungsspiizen ausfällt und infolge Durchschlages seine gesamte Sperrfähigkeit verliert. In diesem Augenblick tritt ja keine Sperrspannung mehr auf und das Relais fäll¹, ab.

Bei Mehrfachanordnungen muß der Speisetransformator 16 jeweils für jeden Meldekreis eine sekundäre Speise wicklung aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Paicntansprüchc:

1. Schutzeinrichtung für einen über einen Thyristor gespeisten anschniitgesteuerien elekiromagnetischen Vibralurantrieb mit Netzfrequenz, dadurch gekennzeichnet, dall zur Überwachung des Thyristors die Restsperrspannung der angeschniilenen Arbeitshalbwelle als l'ühlgroße über eine parallel und gleichsinnig zum Thyristor geschaltete Diode zur Auslösung der .Schutzeinrichtung herangezogen ist.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die am Thyristor anliegende Sperrspannung über einen aus einer I lilisspaiinungsquelle gespeisten Transistor (14) verstärkt dem Unterbrechungs- bzw. Melderelais (8) abgeschaltet ist.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß dem Transistoreingang (Basis-Emitter-Strecke) eine Begrenzungsdiode (12) vorgeschaltet ist.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Transistoreingang ein Glättungskondensator (13) vorgeschaltet ist.