DE2100415B2 - Ueberstromschutzeinrichtung zum schnellen abschalten einer gleichstromerzeugungsanlage - Google Patents

Description

einer Hilf sgleichstromquelle aufzuladen. Um den im Vergleich zu den Einsparungen gering, und es läßt Wechselrichter mit Sicherheit zu löschen, muß nun sich neben einer preiswerten Ausführung auch ein den Phasenspannungen ein negativer Spannungsim- besonders geringer Platzbedarf erreichen. Die Glätpuls überlagert \verden, der langer andauert als der tungsdrossel hat eine doppelte Wirkung; sie dient Laststrom Zeit zum Abklingen benötigt. Diese Ab- 5 einerseits als Strombegrenzer und andererseits als klingzeit des Laststromes ist beim Vorhandensein Kommutierungsdrossel zum Umladen des Löschvon Induktivitäten im Lastkreis verhältnismäßig kondensators. Es wird weiterhin nur ein Löschhoch, so daß entweder keine sichere Löschung ge- thyristor benötigt, da die Ankopplung an die einwährleistet ist oder der Löschkondensator außer- zelnen Ausgänge des Transformators über Dioden ordentlich groß bemessen werden muß. Irgendwelche io erfolgt. Die in Reihe mit dem Löschthyristor und Hilfsmittel zur Aufrechterhaltung der Löschspan- dem Löschkondensator geschaltete Diode erfüllt riung sind nicht vorgesehen. ebenfalls eine Doppelfunktion, sie dient nämlich

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einerseits als Freilaufdiode und andererseits als

Schalteinrichtung zu schaffen, die es erlaubt, mit ge- Widerstand.

ringem Aufwand den oder die jeweils stromführen- 15 An einem Dreiphasenwechselstromnetz 1 ist über

den Hauptgleichrichter sehr schnell und zuverlässig Sicherungen 2 und einen Hauptschalter 3 die Primär-

abzuschalten und dadurch möglicherweise auftre- wicklung 4 eines Transformators 5 angeschlossen,

tertde Beschädigungen von Werkstück: und Gegen- Die Sekundärwicklungen 6 des Transformators 5

elektrode zu vermeiden. sind über eine Saugdrossel 7 miteinander verbunden.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs angegebenen 20 Jede der Sekundärwicklungen 6 ist an die Anode je Überstromschutzeinrichtung erfindungsgemäß da- eines Thyristors 8 angeschlossen, deren Kathoden durch gelöst, daß bei Verwendung des Gleichstroms untereinander verbunden sind. Außerdem ist an je zur elektrolytischen Metallbearbeitung in Serie mit eine der Sekundärwicklungen 6 des Transformators 5 dem steuerbaren Schaltelement und dem Energie- je eine Diode 9 angeschlossen, deren Kathoden speicher ein niederohmiger Widerstand oder eine 25 untereinander verbunden sind, und die zusammen Diode angeordnet ist, daß die Reihenschaltung des ein OPF.R-Glied bilden. Der gemeinsame Verbinsteuerbaren Schaltelements, des Energiespeichers dungspunkt der Dioden 9 liegt an der Anode eines und des Widerstands über jeweils eine Diode mit je Löschthyristors 10, dessen Kathode über einen einer Anode der Hauptgleichrichterelemente verbun- Löschkondensator 11 mit der Anode einer Diode 12 den ist, daß weiterhin der Energiespeicher auf eine 30 verbunden ist, deren Kathode an den gemeinsamen gegenüber der Betriebsspannung an den Klemmen Verbindungspunkt der Kathoden der Thyristoren 8 des Gleichstromnetzcs höhere Spannung aufgeladen angeschlossen ist. Parallel zu dem Löschkondensaist. und daß der den Kathoden der steuerbaren sator 11 liegt die Reihenschaltung eines Gleichstrom-Hauptgleichrichterelemente zugekehrte Anschluß des generators 13, eines Schalters 14 und eines Strom-Energiespeichers über einen Strombegrenzer mit dem 35 begrenzungswiderstandes 15. Der Gleichstromgene-Transformator verbunden ist. rator 13 lädt bei geschlossenem Schalter 14 den

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Löschkondensator 11 auf eine gegenüber der an

Transformator in Saugdrosselschaltung arbeitet und Klemmen 16 und 17 anliegenden Betriebsspannung

wenn der den Kathoden der steuerbaren Haupt- verhältnismäßig hohe Spannung auf. An die Anode

gleichricliterelemente zugekehrte Anschluß des Ener- 40 der Diode 12 ist eine Glättungsdrossel als Strom-

giespeichers zusätzlich über den Strombegrenzer mit begrenzer 18 angeschlossen, die mit der Saugdros-

der Saugdrossel des Transformators verbunden ist. sei 7 des Transformators 5 in Verbindung steht.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Steuer- Weiterhin ist ein Meßwiderstand 19 vorgesehen, der baren Hauptgleichrichterelemente als Thyristoren zwischen der Ausgangsklemme 16 und dem gemeinausgebildct sind, an deren Anoden d^;e Anoden der 45 samen Verbindungspunkt der Kathoden der Thy-Dioden angeschlossen sind, wobei die Kathoden der ristoren 8 liegt. Außerdem ist parallel zu den AusDioden untereinander verbunden sind und an die gangsklemmen 16 und 17 ein Grundlastwiderstand Anode eines als steuerbares Schaltelement dienen- 20 vorgesehen.

den Löschthyristors angeschlossen sind, dessen Die Wirkungsweise der Schaltanordnung ist ϊο\-

Kathode mit einem als Energiespeicher dienenden 50 gcnde: Bei Anlegen der Primärwicklung 4 des Trans-

Löschkondensator verbunden ist, der an die Anode formators 5 an das Drehstromnetz 1 werden in den

der Diode angeschlossen ist. deren Kathode an Sekundärwicklungen 6 des Transformators 5 Span-

dic untereinander verbundenen Kathoden der Haupt- nungcn induziert. Zur Gleichrichtung und zur Span-

glcichrichterelemente angelegt ist. nungs- bzw. Stromregelung dienen die sechs Thy-

Weitere Ausgestaltungen und zweckmäßige Wei- 55 ristoren 8, die über ein weiter nicht dargestelltes terbildungen der Erfindung ergeben sich aus der Steuergerät in Phasenanschnittssteuerung betrieben nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei- werden. An dem zwischen der Ausgangsklemmc 16 spiels und aus der zugehörigen Zeichnung, die einen und den Kathoden der Thyristoren 8 liegenden Meß-Stromlaufplan der Schalteinrichtung zum Abschal- wider.i;md 19 fällt entsprechend dem dort fließenden ten des oder der stromführenden Gleichrichter- 6t Strom eine Spannung ab, die bei Überschreiten eines elemente zeigt. Als besondere Vorteile der crfin- bestimmten Wertes ein weiter nicht dargestelltes dungsgemäßen Schaltung ist noch hervorzuheben, Schaltgerät auslöst, das den Löschthyristor 10 zündaß die an die Saugdrossel des Transformators an- det. Wenn der Löschthyristor leitend wird, dann geschlossene Glättungsdrossel besonders klein be- entlädt sich der Löschkondensator 11. Dabei fließt messen werden kann, weil die Abschaltung direkt 65 im ersten Moment kurzzeitig ein Strom über die hinter dem Transformator mit dem Thyristorstcll- Diode 12 und über den jeweils leitenden Thyristor 8, glied selbst erfolgt. Der Aufwand für die Ankoppcl- eine der Dioden 9 und den Löschthyristor. Weiterdioden, den Löschthyristor und den Kondensator ist hin fließt ein Teil des Entlüdungsstromes über die

Glättungsdrossel, über die Saugdrossel 7 und eine der Sekundärwicklung 6 sowie eine der Dioden 9 und über den Löschthyristor 10. Durch diesen Entladevorgang wird auch nach Beendigung des Stromtlusses über die Diode 12 und einen der Thyristoren 8 das Kathodenpotential der Thyristoren 8 positiv gegenüber ihrem Anodenpotential gehalten und zwar langer als die für den Thyristor angegebene Freiwerdezeit. Dadurch wird der jeweils stromführende Thyristor 8 vollständig gelöscht.

Eine Wiederinbetriebnahme der Schalteinrichtung ist erst nach einer kurzen Verzögerung möglich, in der durch Schließen des Schalters 14 der Löschkondensator 11 wieder auf volle Spannung aufgeladen werden muß.

Der Vorteil der beschriebenen Schalteinrichtung liegt in der einfachen und billigen Bauweise und dem schnellen, zuverlässigen Abschalten des gerade stromführenden Thyristors bei einem zu hohen Strom zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und der diesem Werkstück gegenüber angeordneten Gegenelektrode.

Die Einrichtung ist auch dann verwendbar, wenn an Stelle des — wie im Ausführungsbeispiel beschrieben— in Saugdrosselschaltung arbeitenden Transformators ein Transformator mit anderer Schaltungsart, beispielsweise Brücken-, Stern- oder Doppelsternschaltung vorgesehen ist.

ίο Es ist weiterhin auch möglich, die ODER-Schaltung (Dioden 9) und den Löschthyristor 10 durch eine der Anzahl der Hauptgleichrichterelemente entsprechende Zahl von Löschthyristoren zu ersetzen.
Schließlich kann die Schalteinrichtung auch ohne die Diode 12 aufgebaut werden, wenn der Kommutierungsstrom für die Thyristoren 8 über den Lastwiderstand 20 fließen kann. In diesem Fall werden noch schnellere Abschaltzeiten für die Thyristoren 8 erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ι O 2 tung wenigstens eines steuerbaren Schaltelements Patentansprüche: und eines aus einer Hilfsspannungsquelle aufgeladenen Energiespeichers. Eine solche Überstromschutz-

1. Überstromschutzeinrichtung zum schnellen einrichtung ist aus der deutschen Patentschrift Abschalten einer Gleichstromerzeugungsanlage, 5 944 619 bekannt.

mit einem Transformator und im Sekundärkreis Derartige Schutzeinrichtungen sollen bei Geräten des Transformators liegenden steuerbaren Haupt- Verwendung finden, mit deneü Metall elektrolytisch gleichrichterelementen, mit einem Löschkreis abgetragen wird. Um eine wirkungsvolle: Abtragung parallel zu den Hauptgleichrichterelementen, be- des Metalls zu erreichen, wird der Zwischenraum stehend aus der Reihenschaltung wenigstens io 2wischen dem zu bearbeitenden Werkstück und einer eines steuerbaren Schaltelements und eines aus Gegenelektrode so klein wie möglich gemacht und einer Hilfsspannungsquelle aufgeladenen Ener- eine Elektrolytfiüssigkeit unter Druck durch diesen giespeichers, dadurch gekennzeichnet, Zwischenraum hindurchgepreßt. Dabei läßt es sich daß bei Verwendung des Gleichstroms zur elek- gelegentlich nicht vermeiden, daß der Zwischentrolytischen Metallbearbeitung in Serie mit dem "15" raum zwischen Werkstück und Gegenelektrode unier steuerbaren Schaltelement (Löschthyristor 10) ein bestimmtes Mindestmaß verringert wird, was und dem Energiespeicher (Löschkondensator 11) sehr hohe Ströme, im Extremfall, d. h. bei gegenefn niederohmiger Widerstand oder eine Diode seitiger Berührung des Werkstückes und der Gegen-(12) angeordnet ist, daß die Reihenschaltung des elektrode, sogar einen Kurzschluß zur Folge hat. steuerbaren Schaltelements (Löschthyristor 10), 20 Die Ursachen hierfür können beispielsweise Erschütiies Energiespeichers (Loschkondensator 11) und tcrungen der Bearbeitungsvorrichtung, Schwankundes Widerstands (Diode 12, 20) über jeweils eine gen des die elektrolytische Flüssigkeit durch den BeDiode (9) mit je einer Anode der Hauptgleich- arbeitungsspalt pressenden Druckes sowie Unebenrichterelemente (Thyristor 8) verbunden ist, daß heiten und die Ansammlung leitender Teilchen an weiterhin der Energiespeicher (Löschkondensator 25 dem Werkstück bzw. an der Gegenelektrode sein.
11) auf eine gegenüber der Betriebsspannung an Damit nun das Werkstück und die Gegenelektrode den Klemmen (16, 17) des Gleichstromnetzes durch infolge der hohen Feldstärke hervorgerufene höhere Spannung aufgeladen ist, und daß der Lichtbögen oder durch infolge des hohen Stromes den Kathoden der steuerbaren Hauptgleichrich- hervorgerufene übermäßige Erwärmung nicht beterelemente (Thyristor 8) zugekehrte Anschluß 30 schädigt werden, ist es erforderlich, den gerade des Energiespeichers (Löschkondensator 11) stromführenden Hauptgleichrichter möglichst schnell über einen Strombegrenzer (18) mit dem Trans- abzuschalten,
forrnator (5) verbunden ist. Es ist bereits eine Schaltungsanordnung ?y,\n

2. Überstromschutzeinrichtung nach An- Schutz eines steuerbaren Halbleiterelementes eines spruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der 35 selbstgeführten, pulsgesteuerten Stromwechselrich-Transformator in Saugdrosselschaltung arbeitet, ters gegen Wiederzünden bekannt (deutsche Aus- und daß der den Kathoden der steuerbaren legeschrift 1 488 948), bei dem eine Einrichtung zur Hauptgleichrichterelemente (Thyristor 8) züge- Zwangskommutierung eines Thyristors vorgesehen kehrte Anschluß des Energiespeichers (Lösch- ist. Diese Kommutierungseinrichtung besteht aus kondensator 11) zusätzlich über di . Strombe- 40 einem Kommutierungskondensator, welcher über ein grenzer (18) mit der Saugdrossel (7) des steuerbares Halbleiterventil entladen wird. Die AufTransformators (5) verbunden ist. ladung des Kommutierungskondensators erfolgt über

3. Überstromschutzeinrichtung nach An- einen zu dem Halbleiterventil parallelgeschalteten sprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkreis mit einer Umschwingdrössel und einer steuerbaren Hauptgleichrichterelemente (Thy- 45 hierzu in Serie geschalteten Diode, über welche der ristor 8) als Thyristoren ausgebildet sind, an Kommutierungskondensator beim Einschalten des deren Anoden die Anoden der Dioden (9) ange- Hauptthyristors auf die Löschspannung aufgeladen schlossen sind, wobei die Kathoden der wird. Diese Anordnung hat insbesondere den NachDioden (9) untereinander verbunden sind und an teil, daß die Höhe der Spannung am Löschkondendie Anode eines als steuerbares Schaltelement 50 sator nicht in jedem Fall für ein sicheres Löschen (Löschthyristor 10) dienenden Lösch thyristors des Hauptthyristors ausreicht und daß die Gefahr angeschlossen sind, dessen Kathode mit einem als einer Wiederzündung des Hauptthyristors besteht.
Energiespeicher (Löschkondensator 11) dienen- Bei der Einrichtung zur Sperrung der Entladungsden Löschkondensator verbunden ist, der an die strecken eines Gleichrichters bei Störungen (deutsche Anode der Diode (12) angeschlossen ist, deren 55 Patentschrift 944 619), liegt parallel zu den Haupt-Kathode an die untereinander verbundenen entladungsstrecken eines gittergesteuerten Gleich-Kathoden der Hauptgleichrichterelemente (Thy- richlers die Reihenschaltung eines mehranodigen, ristor 8) angelegt ist. steuerbaren Löschstromrichters und eines Löschkondensators. Der Löschkondensator wird über

00 einen ohmschen Widerstand aus der Spannung des

Gleichstromnetzes aufgeladen. Es tritt also die Ge-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überstrom- fahr auf, daß eine zweite, kurz auf die erste nach-

schut7xinrichtung zum schnellen Abschalten einer folgende Löschung der Hauptentladungsstrecke we-

Gleichstromerzeugungsanlage, mit einem Transfor- gen der zum Aufladen des Löschkondensators not-

mator und im Sekundärkreis des Transformators 65 wendigen Zeit nicht möglich ist.

liegenden steuerbaren Hauptgleichrichterelementen, Ferner ist es bei einem Verfahren zum Außerbe-

mit einem Löschkreis parallel zu den Hauptgleich- triebsetzen von Wechselrichtern bekannt (deutsche

richterelementen. bestehend aus der Reihenschal- Patentschrift 885 882), einen Löschkondensator aus