DE2057722C3 - Überspannungsschutz anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzanordnung für Stromrichterschaltungen mit einer parallel zu dem zu schützenden Stromkreis angeordneten Funkenstrecke, die im Normalbetriebszustand des Stromkreises nichtleitend ist und im Störungsfall als elektrische Kurzschließvorrichtung gezündet wird.

Überspannungsscliutzanordnungen dienen dem Schutz elektrischer Anlagen und Bauelemente vor Zerstörung oder Beschädigung durch überhöhte Spannungen. Derartige Oberspannungen können z. B. durch Blitzschläge, Schaltvorgänge oder 'Kurzschlüsse verursacht sein. Besonders gefährdet sind Halbleiterbauelemente wie Dioden, gesteuerte Gleichrichter, Transistoren, Thyristoren usw., bei denen die Differenz zwischen Betriebsspannung und maximal zulässiger Spannung relativ klein ist Halbleiterventile sind insbesondere wegen ihrer kleinen thermischen Zeitkonstante bei Kurzzeitüberlast gefährdet

Durch eine Veröffentlichung in der Technischen Rundschau Nr. 15 vom 11. April 1967, S. 25—31, ist es bekannt, Kurzschlußströme mittels Schmelzsicherungen oder mittels eines mechanischen Schalters in Serie oder parallel zur Spannungsquelle fortzuschalten, wobei der Schalter einen Ansprechbefehl von einem Kurzschlußoder Überstromrelais erhält Schmelzsicherungen und mechanische Schalter in Serie zur Spannungsquelle, welche eine Stromunterbrechung bewirken, sind im allgemeinen wegen ihrer relativ langen Ansprechzeit und der langen Lichtbogendauer ungeeignet Ein besseres Ergebnis wird mit Schaltern bzw. Schließvorrichtungen erreicht, welche parallel zu den zu schützenden Bauelementen oder Geräten angeordnet sind. Schneller als mechanische Schalter, die Ansprechzeiten von einigen Millisekunden aufweisen, sind Kurzschlußschaltungen unter Verwendung von Thyratrons oder Thyristoren. Thyrastrons sind zum Gebrauch in Fahrzeugen ungeeignet, Thyristoren sind ungeeignet bei der Verwendung sehr hoher Stromstärken,

Auf dem Gebiet der Hochspannungen und der äußerst starken Ströme werden Funkenstrecken als Kurzschlußschalter verwendet. Gemäß der DE-AS 11 93 594 ist eine Funkenstrecke in Reihe mit einem nicht linearen Widerstand geschaltet, der durch einen Kondensator überbrückt ist. Der Kondensator lädt sich auf die am Widerstand abfallende Spannung auf und bewirkt nach dem Abfallen der Überspannung die Unterbrechung des über die Funkenstrecke fließenden Stromes, Derartige Funkenstrecken sind ungeeignet, um unter Spannungen von einigen 1000 V zu arbeiten. Ihre Ansprechzeit hängt weitgehend vom Verhältnis zwisehen der angewendeten Spannung und der natürlichen Endladespannung zwischen den Elektroden ab.

Durch die DE-AS 11 40 256 ist es bekannt, zum Schalten von Hochspannungskreisen die Zündung einer Hauptfunkenstrecke durch den Lichtbogen einer

to Hilfszündelektrode einzuleiten, wobei ein veränderlicher Kondensator zwischen Haupt- und Zündelektrode zum Steuern der Spannung, bei der die Funkenstrecke schaltet, verwendet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Überspannungsschutzanordnung anzugeben, mit der eine Verminderung der Ansprechverzögerung der kurzschließenden Hauptfunkenstrecke erreichbar ist

Die Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentr nspruchs gelöst

Mittels eines Magnetfeldes wird der Lichtbogen der Hilfsfunkenstrecke in den Bereich der Hauptfunkenstrecke verlagert, wodurch erst die rasche Zündung dieser Hauptfunkenstrecke ermöglicht wird. Das verwendete Mittel zur Verringerung der Ansprechzeit der Schutzvorrichtung ist einfach und sowohl technisch als auch ökonomisch nicht aufwendig. Außer zum Schutz von Halbleitern in Stromrichtergeräten und -Sätzen läßt sich diese Schulzanordnung vorteilhaft für Stromrichteranlagen mit hohen Spannungen z. B. bei der Einspeisung von Sendeanlagen für den Schutz von Klystrons und anderen Röhren bei inneren Kurzschlüssen verwenden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Überspannungsschutzanordnung im Schnitt und

F i g. 2 eine Seitenansicht dieser Schutzanordnung.
Durch den Steuerkreis der in verschiedenen, bekannten Arten verwirklicht werden-kann, *ird ein Hilfslichtbogen zwischen den Hilfselektroden 2 gezündet Dieser Lichtbogen wird durch das Magnetfeld verlängert, das durch den Luftspalt eines Kernes 3 einer Polarisationswicklung 4 erzeugt wird, bis er die Hauptelektroden 1 erreicht oder jedenfalls in eine derartige Entfernung von diesen Hauptelektroden gelangt, daß ein elektrischer Durchschlag bzw. eine Zündung durch Ionisierung erfolgt

Eine der zwei Hilfselektroden 2 kann entfallen, wenn der Hilfsstromkreis zwischen einer Hilfselektrode und einer der Hauptelektroden in einer verhältnismäßig entfernten Zone von der anderen Hauptelektrode gez'indet wird. Der Lichtbogen wird durch das Magnetfeld von der Hilfsfunkenstrecke in den Bereich der Hauptfunkenstrecke verlagert.

Die Überspannungsschutzanordnung kann auch bekannte Vorrichtungen bzw. Steuereinrichtungen enthalten, die geeignet sind, den Lichtbogen zwischen den Hauptelektroden zu unterbrechen, wenn dies erwünscht ist

Die Überspannungsschutzanordnung kann einen Teil eines mechanischen Kurzschließers bilden, indem sie den zu schützenden Stromkreis kurzschließt und während der Verzögerungszeit des mechanischen Kurzschließers den Strom durch den Lichtbogen führt.

*>■'» Diese Überspannungsschutzanordnung ermöglicht es, mit verhältnismäßig niedrigen Spannungen von etwa 1000 V zu arbeiten. Die damit erreichbaren Ansprechzeiten liegen unterhalb einer Millisekunde, da die

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Verzögerung zwischen der Steuerung und der Lichtbo- wird. Die Ströme auf den Hauptelektroden werden

genzündung zwischen den Hauptelektroden wesentlich grundsätzlich nicht eingeschränkt und können leicht die

durch den Stromkreis, der für das Zünden der in der Elektrotechnik üblichen Kurzschlußstromwerte

Hilfselektrode!! gewählt worden ist, und durch die erreichen.

Bewegungsgeschiwindigkeit des Lichtbogens bestimmt 5

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Überspannungsschutzanordnung für Stromrichterschaltungen mit einer parallel zu dem zu schützenden Stromkreis angeordneten Funkenstrekke, die im Normalbetriebszustand des Stromkreises nichtleitend ist und im Störungsfall als elektrische Kurzschließvorrichtung gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hauptfunkenstrekke (1) und eine Hilfsfunkenstrecke (2) vorgesehen ist, welch letztere durch einen von einem Steuergerät gelieferten Spannungsimpuls gezündet wird und durch den sich ausbildenden Lichtbogen die Zündung der Hauptfunkenstrecke (1) einleitet, und daß ein die Hilfsfunkenstrecke (2) durchsetzendes Magnetfeld vorgesehen ist, welches den Lichtbogen der Hilfsfunkenstrecke (2) in den Bereich der Hauptfunkenstrecke (1) verlagert.