DE2100415C3 - Überstromschutzeinrichtung zum schnellen Abschalten einer Gleichstromerzeugungsanlage - Google Patents

Description

einer Hilfsgleichstrornquelle 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 CJUiI-Äp_Uj_S' überlagert werden, der langer andauert als der tungsdrosscl hat eine doppelte Wirkung; sie dient ί Laststrom Zeit zum Abklingen benötigt. Diese Ab- 5 einerseits als Strombegrenzer und andererseits als kljngzeit des Laststromes ist beim Vorhandensein Kommuiicrungsdrossel zum Umladen des Löschen Induktivitäten im Lastkreis verhältnismäßig kondensators. Es wird weiterhin nur ein Löschhoch, so daß entweder keine sichere Löschung gc- thyristor benötigt, da die Ankopplung an die einiwiihrieistet ist oder der Löschkondensator außer- zelncn Ausgänge des Transformators über Dioden f ordentlich groß bemessen werden muß. Irgendwelche io erfolgt. Die in Reihe mit dem Löschthyristor und Hilfsmittel zur Aufrechtcrhaltung der Löschspan- dem Löschkondensator geschaltete Diode erfüllt S liung sind nicht vorgesehen. ebenfalls eine Doppelfunktion, sie dient nämjich

iff .Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einerseits als Frcilaufdiode und andererseits als 'Schalteinrichtung zu schaffen, die es erlaubt, mit ge- Widerstand.

ringem Aufwand den oder die jeweils stromführen- 15 An einem Dreiphasenwechselstromnctz 1 ist über ■den Hauptgleichrichter sehr schnell und zuverlässig Sicherungen 2 und einen Hauptschalter 3 die Primar-■ abzuschalten und dadurch möglicherweise auftre- wicklung 4 eines Transformators 5 angeschlossen, {ende Beschädigungen von Werkstück und Gegen- Die Sekundärwicklungen 6 des Transformators 5 "'elektrode zu vermeiden. sind über eine Saugdrossel 7 miteinander verbunden.

Ϊ Diese Aufgabe wird bei der eingangs angegebenen 20 Jede der Sekundärwicklungen 6 ist an die Anode je ΐ 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 ^:''.ΐ($έπΐ^:: steuerbaren Schaltelement und dem Energie- je eine Diode 9 angeschlossen, deren Kathoden Reicher ein niederohmiger Widerstand oder eine 25 untereinander verbunden sind, und die zusammen Diode angeordnet ist, daß die Reihenschaltung des ein ODER-Glied bilden. Der gemeinsame Verbinteuerbaren 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 Il mit der Anode einer Diode 12 den ist daß weiterhin der Energiespeicher auf eine 30 verbunden ist, deren Kathode an den gemeinsamen oeeenüber der Betriebsspannung an den Klemmen Verbindungspunkt der Kathoden der Thyristoren 8 des Gleichstromnetzes höhere Spannung aufgeladen angeschlossen ist. Parallel zu dem Löschkondensa-•st und daß der den Kathoden der steuerbaren sator 11 liegt die Reihenschaltung eines GleichstromwäuDteleichrichterelemente zugekehrte Anschluß des generators 13, eines Schalters 14 und eines Strom-Pnergiesoeichers über einen Strombegrenzer mit dem 35 begrenzungswiderstandes 15. Der Gleichstromgene-TSformator verbunden ist. rator 13 lädt bei geschlossenem Schalter 14 den

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Löschkondensator Il auf eine gegenüber der an Transformator in Saugdrosselschaltung arbeitet und Klemmen 16 und 17 anliegenden Betriebsspannung «,pnn der den Kathoden der steuerbaren Haupt- verhältnismäßig hohe Spannung auf. An die Anode Tichrichterelemente zugekehrte Anschluß des Ener- 40 der Diode 12 ist eine Glättungsdrossel als Strompesoeichers zusätzlich über den Strombegrenzer mit begrenzer 18 angeschlossen, die mit der Saugdrosnlr Sauedrossel 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 geme.naSbildet sind, an deren Anoden die Anoden der 45 samen Verbindungspunkt der Kathoden der Thy-Dioden angeschlossen sind, wobei die Kathoden der ristoren 8 liegt. Außerdem .st 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 Lö ch hyristors angeschlossen sind, dessen Die Wirkungsweise der Seilanordnung ,st fo1-

Shodemt einem als Energiespeicher dienenden ₅o gende: Bei Anlegen der Primärw.cklung 4 des Trans- ?Ä„™„ Jtnr verbunden ist, der an die We formators 5 an das Drehstromnetz 1 werden in den

und aus der zugehörigen Zeichnung, die einen und den Kathoden der Thyristoren 8 hegenden

elemente S Als besondere Vorteile der erfin- bestimmten Wertes ein weiter nicht dargestelltes

Glättungsdrossel, über die Saugdrossei 7 und eine der Sekundärwicklung 6 sowie eine der Dioden 9 und über den Löschthyristor 10. Durch diesen Entladevorgang wird auch nach Beendigung des Stromflusscs über die Diode 12 und einen der Thyristorcn 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.

Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird erreicht, daß im Störungsfalle an den Kathoden der Thyristoren 8 eine Spannung anliegt, welche zur raschen und sicheren Löschung der Thyristoren ausreicht. Die erhöhte Spannung am Löschkondensator 11 wird nach dem Einschalten des steuerbaren Schaltelementes 10 einerseits augenblicklich an die Kathoden der Thyristoren angelegt und bleibt an diesen Kathoden andererseits so lange erhalten, bis sich der Kondensator 11 über den parallelliegenden Kreis aus dem Strombegrenzer 18, dem Transformator 6, den Dioden 9 und dem Schaltelement 10 entladen hat. Der Widerstand dieses letztgenannten Parallelkreises ist dabei so bemessen, daß die Löschspannung an den Kathoden der Thyristoren 8 mindestens für die Dauer der Freiwerdezeit der Thyristoren an deren Kathoden anliegt. Weiterhin wird über die Dioden 9, den Thyristor 10, den Löschkondensator 11, die Glättungsdrossel 18 und die Sekundärwicklung 6 des Transformators die im Transformator gespeicherte magnetische Energie von den Thyristoren abgeleitet und im Löschkondensator 11 gespeichert, so daß die Abschaltzeit der Thyristoren 8 weiterhin verkürzt wird, weil sich diese magnetische Energie nicht über den Arbeitsspalt oder einen hierzu gegebenenfalls parallclgcschaltetcn Kurzschließer abbauen muß. Versuche haben gezeigt, daß die Spannung am Löschkondensator 11 nach dem Umschwingen des Kreises höher ist als die ursprüngliche Spannung, auf welche der Löschkondensator aufgeladen war. Der Grund für diese Erscheinung liegt darin, daß, wie zuvor erläutert, die magnetische Energie des Transformators auf den Löschkondensator gelangt und sich nicht über die Thyristoren 8 und die Arbeitsstrecke abbaut. Das Löschen des Thyristors 10 erfolgt automatisch nach dem Umladen des Löschkondensators 11, da nun an der Kathode des

»ο Löschthyristors 10 eine gegenüber seine Anode stark positive Spannung anliegt. Durch die gewählte Lage der Glättungsdrossel 18 wird ein zusätzliches Strombegrenzungsglied eingespart, weil die Glättungsdrossel die Aufgabe des Strombegrenzers übernimmt.

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.

ao 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

as und der diesem Werkstück gegenüber angeordneten Gegenelektrode.

Die Einrichtung ist auch dann verwendbar, wcnr an Stelle des — wie im Ausführungsbeispiel beschrieben — in Saugdrosselschaltung arbeitenden Trans-

formators ein Transformator mit anderer Schaltungsart, beispielsweise Brücken-, Stern- oder Doppel-Sternschaltung vorgesehen ist.

Schließlich kann die Schalleinrichtung auch ohne die Diode 12 aufgebaut werden, wenn der Kommulicrungsstrom für die Thyristoren 8 über den Lastwiderstand 20 fließen kann. In diesem Fall wcrder noch schnellere Abschaltzcitcn für die Thyristoren f erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

lung 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. S 944 619 bekannt.

mit einem Transformator und im Sekundärkreis Derartige Schutzeinrichtungen sollen bei Geräten des Transformators liegenden steuerbaren Haupt- Verwendung finden, mit denen 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 zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und einer eines steuerbaren Schaltelements und eines aus Gegenelektrode so klein wie möglich gemacht und einer Hilfsspannungsquelle aufgeladenen Encr- eine Elektrolytflüssigkeit unter Druck durch diesen gietipeichers, 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 xs raum zwischen Werkstück und Gegenelektrode unter steuerbaren Schaltelement (Löschthyristor 1.0) ein bestimmtes Mindestmaß verringert wird, was und dem Energiespeicher (Löschkondensator 11) sehr hohe Ströme, im Extremfall, d. h. bei gegenein 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 (Löschlhyristor 10), 20 Die Ursachen hierfür können beispielsweise Erschütdes Energiespeichers (Löschkondensator 11) und terungen 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 (Thyrislor 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,
formator (5) verbunden ist. Es ist bereits eine Schaltungsanordnung zum

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 1488 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 den 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 Spruch 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 Löschthyristors 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- richters die Reihenschaltung eines mehranodigen, ristor 8) angelegt ist. steuerbaren Löschistromrichters und eines Löschkondensators. Der Löschkondensator wird über

60 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-

schutzeinrichtung 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