DE2100460C3 - Schaltungsanordnung zum Schutz von steuerbaren Halbleitergleichrichtern innerhalb eines mit Wechselstrom gespeisten Gleichrichtemetzgerätes - Google Patents

Description

ten an Stelle von steuerbaren Stromrichtergefäßen steuerbare Halbleitergleichrichter zu verwenden (BBC-Nachrichten, August 1964, S. 414 bis 416).

Es ist dia Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung der obengenannten Art zu schaffen, bei der unter gleichzeitigem Schutz der steuerbaren Halbleitergleichrichter und der ihnen zugeordneten Elemente das Ansprechen des Leistungsschalters vom

hängig von der den Gleichstromdurchgang durch das steuerbare Stromrichtergefäß nach einer Abschaltung verzögernd wiederherstellenden Einrichtung (AEG-

eines Stromreglers und einer Strombegrenzung^- ,₅ Mitteilungen 48 [1958], S. 682 bis 687). einrichtung über einen ersten Eingang und mit Weiterhin ist es bekannt, bei Gleichrichternetzgeräeinem Steuersatz, der auf die steuerbaren Halbleitergleichrichter einwirkt, und einer den Stromdurchgang durch die steuerbaren Halbleitergleichrichter nach einer Abschaltung verzögert wieder- _ao
herstellenden Einrichtung, bei der ein Wirksamwerden der Strombegrenzungseinrichtung vor
einem Ansprechen des Leistungsschalters gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet,

daß der Vorrichtung (16) zur Abfühlung des Spit- 35 Wirksamwerden der Strombegrenzungseinrichtung zenstroms eine Verzögerungseinrichtung (1) mit abhängig ist und nach deren Wirksamwerden erfolgt. Schwellwertgliedern (Fig.4, Transistoren 54 bis Diese Aufgabe wird erfinduugsgemäß durch die

57) und zwei Verzögerungsgliedera (75, 76, «7, Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst. 88) nachgeschaltet ist, von denen der Ausgang des Wenn der Strom in den steuerbaren Halbleiterersten Verzögerungsgliedes (75, 76) einerseits mit 30 gteichrichtern auf einen unzulässigen Spitzenwert aneinem zweiten Eingang der Strombegrenzungs- steigt, bewirken die Schwellwertglieder ein sofortiges einrichtung (2), andererseits mit dem Eingang des Abschalten der steuerbaren Halbleitergleichrichter, zweiten Verzögerungsgliedes (87, 88) mit einer bevor die Stromstärke auf einen Wert ansteigen größeren Zeitkonstante verbunden ist, welches kann, bei dem die Halbleitergleichrichter, die Dioden dem Steuereingang (15) des Leistungsschalters 35 oder zugeordnete Schaltungselemente beschädigt (14) vorgeschaltet ist, und daß die von den werden können. Das erste Verzögerungsglied bewirkt Schwellwertgliedern (Fig. 4, Transistoren 54 bis danach eine langsame Wiederherstellung des Strom-57) über das erste Verzögerungsglied (75, 76) durchganges durch die steuerbaren Halbleitergleich-•tiber ihren zweiten Eingang angesteuerte Strom- richter innerhalb einer ersten Verzögerungszeit. Vorbegrenzungseinrichtung (2) nach Erreichen eines 40 zugsweise ist die Verzögerungszeit des ersten Ver-' unzulässigen Spitzenstroms in dem Wechselstromeingang die steuerbaren Halbleitergleichrichter
(21, 22; 29, 30; 41a, 416—43 a, 436) über deren

Stfuereingang sofort abschaltet und nach der Ab-

zögerungsgliedes kleiner als eine halbe Periode des Wechselstroms. Damit werden die steuerbaren Halbleitergleichrichter und die diesen zugeordneten Bauelemente nicht den Wärmebeanspruchungen und ma-

echaltung den Stromdurchgang entsprechend der 45 gnetischen Beanspruchungen eines Überlastzustandes Verzögerungszeit des ersten Verzögerungsgliedes ausgesetzt, dessen Größe und Dauer zum Auslösen (75,76) allmählich wiederherstellt. des Leistungsschalters erforderlich sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Wenn aber der unzulässige Spitzenstrom über ein jdurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung des unzulässig langes Zeitintervall anhält, so muß eine Ansprechsignals für den Leistungsschalter (14) 50 endgültige Abschaltung der Eingangswechselspandienende Verzögerungseinrichtung (1) so ausge- nung erfolgen. Zu diesem Zwecke ist das zweite Verzögerungsglied mit dem Ausgang des ersten Verzögerungsgliedes verbunden. Unter fortlaufendem Ansprechen des ersten Verzögerungsgliedes erfolgt nach

legt ist, daß sie das Signal nach Ablauf einer vorbestimmten Anzahl von Strombegrenzungsvorgängen erzeugt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- 55 Ablauf der Verzögerungszeit des zweiten Verzögedurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit rungsgliedes ein Ansprechen des Leistungsschalters, des eisten Verzögerungsgliedes (76) kleiner als
eine halbe Periode des Wechselstromes ist.

wodurch die Abtrennung vom Wechselspannungsnetz bewirkt wird.

Das Gleichrichternetzgerät mit der erfindungngemäßen Schaltungsanordnung wird also zunächst

nicht völlig außer Betrieb gesetzt. Zum Beispiel kann

beim Galvanisieren ein längeres Außarbetriebsetzen zu einer Beschädigung der zu galvanisierenden Ge-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsan- genstände führen. Auf chemischem Gebiet kann die Ordnung zum Schutz von steuerbaren Halbleiter- 63 Unterbrechung der Stromzufuhr zu einer Zelle für gleichrichter!! der im Oberbegriff des vorstehenden die Chlorelektrolyse sogar zu einer ernsthaften Ex

Anspruchs 1 genannten Art.
Es ist eins Schaltungsanordnung bekannt, die der

plosionsgefahr führen.
Die von dem ersten Verzögerungsglied angesteu-

uric Strombcgrcrwungseinricbtung stellt dun Stromtlurcligang allmählich wieder her und Hißt einen solchen Slromwcrt zu, tier unterhalb des ubgeflihMcn Stromwertes liegt, während jedoch durch die gleichzeitige Ansteuerung des zweiten Verzögerungsglied^ nach Ablauf der zugeordneten Vurzogerungs/.cit ein Ansprechen des Leistungsschalter* bewirkt wird, wenn in der Zwischenzeit der abgcfühlte Spitzenstrom nicht auf einen zulässigen Wert abgefallen ist. Die erl'indungsgcmäßc Schaltungsanordnung bietet honiil den Vorteil, daß auch bei Ausfall des Leistungsschalter* die Stromabnahme in ÜberlastzuslHndcn durch die wiederholte zyklische Betätigung des ersten Verzögerungsglicdes ein Schutz des Oleichr'ichtemetzgcrätcs und der von ihm mit Strom versorgten Anlagen sichergestellt ist, Die Strombegrenzung durch die Strombegrenzungscinrichtung erfolgt in bekannter Weise durch die Ansteuerung der steuerbaren Halbleitergleichrichter unter unterschiedlichen Zündwinkeln.

Es ist zweckmäßig, wenn eine weitere Vorrichtung zum Abfühlcn eines Spitzenstromes in dem Netzgerät den Halbleitergleichrichiern nachgcschaltet ist, die in bekannter Weise eine unverzögertc Strombegrenzung bewirkt.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung können also Störungen im Inneren des Gleichrichternetzgerätes, wie Kurzschluß durch Ausfall eines steu^serbaren Halblcitergleichrichters, einer Diode, Transformatorausfall oder Überbrückung von Leitungen im Gerät, und Störungen außerhalb des Netzgerätes, wie Kurzschluß zwischen den Ausgangsspeiseleitungen, aufgefangen werden.

Die Erfindung wird nun an Hand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Von den Figuren zeigt

Fig.l eine erste Ausführungsform der Schaltungsanordnung an Hand eines mit einphasigem Wechselstrom gespeisten Gleichrichternetzgerätes,

Fig.2 eine zweite Ausführungsform der Schaltungsanordnung für ein mit einphasigem Wechselstrom gespeistes Gleichrichternetzgerät,

F i g. 3 eine dritte Ausführungsform an Hand eines mit dreiphasigem Wechselstrom gespeisten Glcichrichternetzgerar.es und

Fig.4 das Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Verzögerungseinrichtung.

Bei der in der F i g, 1 gezeigten Schaltungsanordnung ist eine nicht näher gekennzeichnete Quelle für einphasige Wechselspannung mit der Primärwicklung 11 eines Transformators 12 über Wechselspannungsleitungen 13 verbunden. Gleich hinter den Eingangsklemmen der Wechselspannungslcitungen ist ein die Leitungen mit seinen Kontakten schaltender Leistungsschalter 14 eingebaut. Der im Wechselstromeingang fließende Spitzenstrom wird durch eine Vorrichtung 16 zum Abfühlen des Spitzenstroms in Form eines Stromwandlers abgefühlt.

Die Sekundärwicklung 17 des Transformators 12 ist mit einer Mittelanzapfung 18 versehen, die bezüglich der Ausgangsklemmen 19 und 20 des Transformators 12 mittig angeordnet ist. Die Ausgangsklemme 19 ist mit der Anode eines steuerbaren Halbleitergleichrichters 21 und die Ausgangsklemme 20 ist mit der Anode eines steuerbaren Halbleitergleichrichters 22 verbunden. Die Kathoden dieser Halbleitergleichrichter 21 und 22 sind miteinander verbunden. Die Mitteianzapfung IS ist über eine CJIeichsiromspcisöleiiung 24 mit der nugiilivcn Ausgangsklemme des Oleichrichtcrnelzgerütcs verbunden. Der Verbinclungspunkt der Kfilhoden der beiden steuerbaren Halbleitcrgieichrieblcr ist über eine Gluiehstromspcbicleilung 23· mit der positiven Ausgangsklemme des GlcichricrUcrnetzgeriilys verbunden. Die Steucrclektroclen der steuerbaren Halbleitergleichrichter 21 und 22 sind mit Ausgängen einer Strombegrenzungseinrichtung Z verbunden, die

ίο Zündsignale für das Durchschalten der Halbleitergleichrichter 21 und 22 in ihren leitfühigen Zustand erzeugt, In die Glcichstromspcisclcilung 24 ist eine weitere Vorrichtung 25 zum Abfühlcn eines Spit/enstromes in dem Netzgerät in Form eines Stromabfühl Widerstandes eingeschaltet. Die über dem Strotnabfiihlwidcrstand abgegriffene Spannung wird der Strombcj.'renzungseinrichtung2 cingangsseitig zugeführt.
Die Ausgange der Vorrichtung 16 (Stromwandler) sind mit Eingängen einer Verzögerungseinrichtung 1 verbunden. Die Verzögerungseinrichtung 1 ist einerseits mit dem Steuereingang 15 des Leistungsschalter, d. h. mit dessen Erregerwicklung, und andererseits mit der Strombegrenzungseinrichtung 2 verburiden.

Der von dem Netzgerät abgegebene Strom wird gesteuert, indem der Leitfähigkeitswinkel der steueibaren Halbleitergleichrichter verändert wird. Derartige Zündkreisc, insbesondere vollständige Zündkreisclemcnte für Halbweg- und Vollwegglcichrichtung bei Emphasen- oder Dreiphasenbetrieb und für 60 Hz oder 400 Hz, sind bekannt.

Beim Betrieb der Schaltungsanordnung wird der Stromzufluß in den Wechselspannungsleitungen 13 durch die Vorrichtung 16 abgefühlt. Das Ausgangssignal der Vorrichtung (Stromwandler) wird einem Eingangskreis der Verzögerungseinrichtung 1 zugeführt. Dieser Kreis erzeugt ein den Stromfluß in den Wechselspannungsleitungcn 13 darstellendes Signal, welches einem Vergleicherkreis zugeführt wird, in dem das abgefühlte Signal mit einem den zulässigen Maximalstromwert darstellenden Signal verglichen wird. Wenn das abgefühlte Stromsignal größer ist als das Bezugssignal, wird ein Fehlersignal erzeugt, das einem Eingangskreis der Strombegrenzungseinrichtung2 zugeführt wird, Die Strombegrenzungseinrichtung schaltet die steuerbaren Halbleitergleichrichter 21 und 22 rasch in den Sperrzustand, so daß eine weitere Stromaufnahme über den vorbestimmten Wert hinaus verhindert wird. Da mit den steuerbaren Halbleitergleichrichtern ein Wechselstrom geschaltet wird, ist die Abschaltzeit nicht größer als eine halbe Periode der angelegten Wechselspannung. Nach dem Abschalten wird ein Signal erzeugt, das den Strom-

durchrang in 'en steuerbaren Halbleitergleichrichtern vcrhälinisi.iäßig langsam wiederherstellt.

Wenn die an der als Stromabführwiderstand ausgebildeten weiteren Vorrichtung 25 abgegriffene Spannung einen vorgegebenen Spannungspegel über-

schreitet, der einem normalen Betriebsstrom entspricht, werden die steuerbaren Halbleitergleichrichter von der Strombegrenzungseinrichtung 2 unter einem solchen ZUndwinkel angesteuert, daß die Stromaufnahme des Gleichrichtcrnetzgerätes auf den normalen Betriebsstrom begrenzt v/ird. Der Strom wird dann nicht langer in Abiiingigkeit von der Vorrichtung zum Abfühlen des Spitzenstromes im Wechselstrorneingang gesteuert, da dann die Steuerung des

gesteuerten Stromes bei einem Pcgclwert erfolgt, der unterhalb des vorgegebenen Schwellenwertes des Spitzcnslromes im Wechsclstromcingang liegt. Auf diese Weise wird das Gerät nicht völlig abgeschaltet, wenn eine Störung im Ausgangskreis liegt, wenn z. B. die Gleichstromspeiscleitungcn 23 und 24 durch ein Metallteil verbunden sind. Wenn im Gerat selbst eine Störung auftritt, fließt durch die Gleichstromspcise-Ieitungcn 23 und 24 kein Strom mehr, so daß an dem Stromabfühlwidcrsland keine Spannung abgegriffen werden kann. In diesem Fall muß der Strom mit Hilfe der Verzögerungseinrichtung 1 gesteuert werden. Diese steuert die Stromabnahme während einer vorgegebenen Zahl von Perioden, die einer gewünschten Vcrzögcrungskonslante entsprechen, ohne daß während dieser Stcucrzcilspanne der Strom vollständig abgeschaltet wird. Wenn die Störung während dieser Zeitspanne nicht beseitigt wird, wird danach die Erregerwicklung — Stcuercingang 15 — des Leistungsschalter erregt, so daß der Lcistungsschalter 14 öffnet und die Wechselspannungsspciseleitungen unterbricht.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind auf der Sckundärscitc des Transformators 12 die beiden steuerbaren Halbleitergleichrichter 21 und 22 durch Dioden 27 und 28 ersetzt worden. Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Kathoden ist über die Gleichslromspciseleitung 23 mit der positiven Ausgangsklemme verbunden.

Aul der Primärscitc des Transformators 12 ist eine Antipurallc'schaltung aus zwei steuerbaren Halbleitergleichrichter!] 29 und 30 in die eine der Wechselspannungslcilungen eingeschaltet. Die Steucrclektroiicn der beiden steuerbaren Halbleitergleichrichter 29 und 30 sind wiederum mit Ausgängen der Strombegrenzungseinrichtung 2 verbunden. Diese bekannte Schaltung weist mehrere Vorteile auf, Beispielsweise giH sie einen wesentlich besseren Schutz gegen im Gldchricbici netzgerät selbst auftretende Störungen. Bei Anwendungen auf industrielle Verfahren, bei deneu in vielen Fällen t'ine niedrige Spannung bei hoher Stromstärke abgegeben wird, können sich die steuerbaren Halbleitergleichrichter im Wcchsclstromcingangskreis befinden, der eine niedrigere Strom-Marke führt als im Glciehspannungsausgangskrcis, wodurch bekanntlich eine optimale Lösung für das Problem der Verwendung von steuerbaren HaIblcilcrglcichrichlcrn in Schaltungen für hohe Ströme gigchcn ist, mit allen sich daraus ergebenden wirtschaftlichen Vorteilen.

fn der I· ig. 1 ist schemalisch ein mit dreiphasigem Wechselstrom gespeistes Glcichrichtcrnetzgerät dargestellt. Die drei Wcchsclspannungsleitungcn 13 sind jeweils über Antrparaflclschaltungcn aus zwei steuerbaren Halblcitcrglcichrichlern 41«, 41 b bzw. 42λ, 42/; bzw. 43a, 43 b mit den Eingängen eines Drciphii'-cn-Tninsformators 44 verbunden. Bei der hier dargestellten Ausführungsform wird ein Transformator in Dreieckschaltung auf der Primärscitc und in Doppelstcrnschaltung auf der Sckundärscitc vcrwcn- fio del. Daher sind sechs Dioden dargestellt, nämlich eine für jeden Zweig der Doppclslernschaltung. Zum' Abfühlen des Spitzeiistromcs im Wcchsclstromcingang ist jeder der Leitungen 13 ein Stromabfühlliansformalor 16 a, t6b und 16c zugeordnet, die jewcils mit der Verzögerungseinrichtung 1 verbunden sind. Die Ste'uerelektroclen der steuerbaren Halbleitergleichrichter 4Ii/ bis 43 Λ sind mit dem Ausgang der Strombcgrcnzungseinrichlung 2 verbunden, der auch die an der als Widersland ausgeführten weiteren Vorrichtung 25 abgegriffene Spannung zugeführt wird.

Im folgenden soll nun an Hand der Fig.4 eine besondere Ausfübrungsform der Verzögerungseinrichtung i mit Schwcllwertglicdcrn und Verzögerungsgliedern beschrieben werden, die der Vorrichtung zur Abfühlung des Spiizcnslromes, d, h. bei den gezeigten· Ausführungsbcispiclcn dem Stromfühltransformator bzw. -transformatoren nachgeschallet ist. Die Verzögerungseinrichtung wird im Rahmen einer Schaltungsanordnung zum Schutz von steuerbaren Halbleitergleichrichter!] innerhalb eines mit dreiphasigem Wechselstrom gespeisten Gleichrichternelz,-gerätes beschrieben.

Die Ausgangssignalc der Slromabfühllransformatoren Ktci, 16 ή und 16 c sind mit iialbleiterdiodcnbriickcn 49«, 49/; bzw. 49 c verbunden. Die Ausgänge der Brücken 49 a, 49 b und 49 c sind mit Widcrsfandsnclzwcrkcn 51, 52 und 53 verbunden, die aus paratlelgeschaltclcn Widerständen bestehen und !.«!-.(widerstände für die Stromabfühltransformatorcn darstellen. Die eine Seile eines jeden Widerstandsnetzwerkes ist mit einer negativen Sammelleitung (Masseleilung 68) verbunden. Die andere Seite der Netzwerke 51, 52 und 53 sind mit den Basen jeweils eines npn-Flächcntransistors 54, 55 bzw. 56 verbunden. Die Transistoren 54, 55 unJ 56 sind so geschaltet, daß jeder Transistor in Verbindung mit einem weiteren npn-Flächcntransislor 57 als Differcntialvergleichcr wirkt. Die Transistoren 54, 55 und 56 sind in einer ODER-Schaltung geschaltet, wie sie aus der logischen Schallungslcchnik bekannt ist. Die Emiller der Transistoren 54, 55 und 56 sind parallel zueinander mit einem Verbindungspunkt 58 verbunden, dem über einen Emitter-Widerstand 60 und einen Widersland 97 und über eine zu einer negati ven Einganpsklemme 59 er führende Leitung 59 eine negative Spannung zuführbar ist. Der Emitter des npn-Flächentransistors 57 ist über einen Widerstand 61 zur Begrenzung des Verstärkungsgrades des Differentialvcrglcichcrs zum Zwecke eines stabilen Betriebes mit dem Verbindungspunkt 58 verbunden. Die Basis des Transistors 57 ist mit einem Verbindungspunkt /wischen einem Potentiometer 63 und einem Widerstand 64 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes 64 ist mit einem Verzweigungspunkt 65 verbunden, an den über einen Vorwiderstand eine positive Gleichspannung zugeführt ist. Der Vorvvidcrstand 67 dient /ur Herabsetzung der angelegten Gleichspannung auf die gewünschte Spannung. Das andere Ende des Potentiometers 63 ist mit der Massclcilung 68 verbunden. Das Potentiometer 63 und der Widerstand 64 bilden einen Spannungsteiler mit veränderlicher Ausgangsspannung, welcher eine veränderliche Bezugsspannung für die Basis des Transistors 57 liefert, dessen Emitter über den Widerstand 61 mit dem Verbindungspunkt 58 verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 54, 55 und 56 sind parallel zueinander mit einem Verzweigungspunkt 69 verbunden. Der Verzweigungspunkt 69 ist über eine Reihenschaltung, bestehend aus einer Diode 70 und einem Widerstand 71, mit dem Vcrzvveigungspunkt 65 verbunden. Der Kollektor des Transistors 57 ist ebenfalls mit dem Verzweigungspunkt 65 verbunden. Die Diode 70 dient dem Ausgleich von Tcmpcraturschwankungen. Die Basis

eines weheren Transistors 72 ist ebenfalls mit dem Vcr/weigungspunki 69 verbunden. Der !!miller tlic-.scs Transistors ist über einen Widerstand 73 ebenfalls mil dem Ver/weignngspiinkl 65 verbunden. Der Kollektor des Tran.sislors 72 ist mit einem Vci/vvei- r, gungspuukl 74 verbunden: eine Parallelschaltung, bcsleliend aus einem Widerstand 75 und einem Kondensator 76, ist zwischen den Vcrzwcigungspunkt 74 und der auf negativem Potential liegenden Leitung 59 geschaltet. Dieses /iC-Netzwcrk stellt ein erstes m Verzögerungsglied dar. Der Ver/weigungspunki 74 lsi iiiißcrileni iificr einen Widerstand 78 und einer Ausgangsleitung 79 mit einer Ausgangsklemmen 77 verbunden. Der Widerstand 75 dient da/u, die ursprüngliche Aufladung des Kondensators 76 auf einen bestimmten Wert /u halten. Die Basis eines weiteren Transistois 81 ist mit dem V'er/weiguugspunkt 74 über einen Widerstand 82 verbunden, der dei Strombegrenzung dient und somit in der Schaltung keine aktive KoIIe spielt, sondern nur dann /ui Wirkung koDiinl. wenn ein Bauelement ausfallt. Der Transistor 81 ist als !-'miller-Verstärker geschaltet, woliei sein !-.miller am einen Ver/wcigungspunkt 80 mit der Ausgaugslcitung 79 und sein Kollektor über einen Widerstand 83 mil dem auf positiver Spannung liegenden Vcr/wcigungspunkl 65 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 81 /st außerdem mit der Bans eines weiteren Transistors 84 verbunden, dessen ί·mittel über einen Widerstand 85 mil dem Vcr-/wcigungspimki 65 verbunden ist. Dei Kollektor des Transistors 84 JM mit iler Basis eines weiteren Transi.iorsSft und mil einem /vT-Net/werk, bestehend au·, eiivi Pai.tflclsthaflung eines Kondensators 87 und eines Widersiande«· 88. verbunden. Das andere I iide des /fC-Nel/werks lu-gt an der Masscleiliing 68 Heim Durchschallen des Transistors 84 wird tier Kondensaioj 87 übet den Widersland 85 aufgeladen. Der Kollektoi des liarisjsiors 86 isl mit dem auf posiliven Potential liegenden Vcr/weigungsnunkl 65 verbunden Del I-miller des Transistors 86 isl in Kaskadenschaltung mit tier Bas's eines weiteren 'iraiisiMois 89 verbunden, so daß die Transistoren 86 Hriil 89 einen Kaskadenverstarkcr bilden. Der F.mil-Ier des I ransislors 89 isi mit der Masseieilung 68 iibei einen sirombegren/endcn Widersland 90 ν erbundcii. wählend sein I miiui mit dei einen Seile der W ui lung 91 eine·. Kilai·· 92 verbunden isl. das die SiioiDaiiluahiue du in dei I ig' dargestellten Ii ii-gcrwicklung de·· I (.fsiiiiigssJiall./rv 14 sieueit. Du· . idi-ii- Sciii.· der Wicklung 91 des Relais 92 isl durch ι·ιικ·η ■•iioir.l-egien/enden Widerstand 93 mil tlci po Miiviii I iijgiii;gskli-iiimi- 66 verbunden. Die Widei · stände 90 und 93 dienen /ur Begrenzung der Slrom aufnahme der Wicklung 91. Der Wicklung 91 isl eine Diode 94 .'Js I-'reilaufdiode parallel geschaltet.

l'.ine Z.'neidiode 95 isl /ur Spannuiigsiegelung /v.iselien die Masseleilung 68 uiuf dem aiii positiven Poii-ntiiil liegenden \Vr/vieigungspunkt 65 geschal· lel: eine vviiicre /eneidiode 96 liegt zum gleichen /weck /wischen tk-i Masscleiluug 68 und tlei aiii negativem Potential liegenden ! eiliing 59 Dc bereits erwähnte N'oiwiderstand 97 dient zur I-in Stellung dei gewünschten Spannung Die an dei Klemme 59f/ angelegte negative Spannung wild liü das unten- I iide tlei Differenlialvergleieherselialliini·. beniiiigl. Beispielsweise kann an d\<: positive I- in gaugsklemme eine Spannung von 35 Volt und an die negative I iugangsklemnie 59n eine Spauniiiig von 35 Voll angelegt werden.

Die Transistoren 54. 55 und 56 sind in Verbindung mit dem Transistor 57 al. voneinander unabhängige Schwcllwertglieder geschaltet. Die Uezugsvverlseile dieser Sehwellwerlglieder besteht aus einem Netzwerk, das durch den in Reihe mit dem Potentiometer 63 geschallelen Widerstand 64 gebildet isl. Das Potentiometer 63 ist so eingestellt, daß an der Basis des Transislor.s 57 eine Bezugsspaniiung anliegt, welche mit dem angefühlten Stromsignal verglichen wird. Die durch das Potentiometer eingestellte Be/ugsspannuug ist etwas höher als der in den Widerslaudsiielzwerken 51. 52 und 53 fließende Normalsirom.

In den Schwellwertgliedern wird das HingangsslromsignaJ mit dem Be/ugssignal verglichen. Wenn der Spit/cnstrom in irgendeiner der drei Phasen übe: den Be/ugswert ansteigt, wird einer der Transistoren 54. 55 oder 56 angeschaltet. Der dann durch den Widerstand 71 und die Diode 70 fließende Strom führt /ti einem .Spannungsabfall, der auf die Basis des Transistors 72 gelegt wird. Der Transistor 72 wird durchgcschallel. so daß sich der Kondensator 76 durch den nun fließenden Kollektorstrom rasch im positiven Sinne aufladen kann. Das an der Ausgangsklcnime 77 anstehende Ausgangssignal tier Ver/ögerungsemnclilung J, welches normalerweise negativ ist. wird nun noch stärker negativ. Beim normalen Betrieb sind die Transistoren 54. 55 untl 56 abgeschaltet, und der Kondensator76 wird über den Widerstand 75 entladen, wodurch die Basis des Transistors 81 auf einem Potential gehalten wird, this stinker negativ ist als das auf der Leitung mit Ausgangsklemnie 77 anstehende Ausgangssignal. Wenn sich der Kondensator 76 positiv auflädt, wirkt der Transistor 81 als Hmifierverslürkcr und bringt die negative Spannung des Ausgangssignals auf das Potential Null, wodurch die in der Sirombegreu/ungscinrichlung 2 angeordnete Triggerschallung für die· steuerbaren Halbleitergleichrichter abgeschaltet und iliimil die steuerbaren Halbleitergleichrichter spcrrl.

Sobald der in der einen Phase angefühlte Überstrom wegen der Abschaltung der steuerbaren Halb-Ieitergieichiiehier ahniniüii. wird der Transistor 72 abgeschaltet untl der Kondensator 76 über den Widcisiauil 75 einladen. Damn wild das \11sga11gssignal /uiuhmuid siüikcr negativ, je kleiiiei das positive Polential des Kondensator· 76 wird. Dabei isl die Andeiimgsgeschwintligkcit kleinci als beim Abschalten und isi duich die /cilkonsianie des l<( -Nctzweikcs. bestehend aus Widei stand 75 untl Kondensator 76. bestimmt. Damit bewirk! das über die Ausgangsklemme 77 der Slromncgrcn/ungseinrichtungZ /ugeführic Ausgaiigssignitl eine selbsitä· (ige Wieileransehallung ilei Triggerschallung in der .Siiombcgren/ungseinriehiung 2. so daß die steuerba-1 en Halbleilergleichrichler wieder in den lcileudi-u /usiaiul schalten.

Dabei isl /u beachten, daß der Widersland 78 zui Aufladung des Kondensators 76 aiii einen Wert lühil. der gerade oberhalb des normalen Belriebsausgangssigiials liegt, so daß eine schnelle Schaltung tier steuerbaren I lalbleilergleit'hriehler erfolgt, da die /eilspanne ν erringen '.viril, in welcher das über die Ausgangsklemme 77 der Triggerschallting zugel'iiliiie Abschallsignal die \bschalliing der (Jleiehriehter he '.vnkt. Bei anwaehscndei Stronuiufnalime der Cileiclt lichlei findet ein weilerei Anstieg "-UliI. bis ilei hau

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si.stor 72 erneut angeschaltet ist und somit den Spitzenwert des Leistungsstromes auf einen vorbestimmten Wert begrenzt.

Wenn der Stronidurchgang durch die steuerbaren Halbleitergleichrichter nach der Abschaltung verzftgerl nicht wiederhergestellt werden kann, da die Sltf-.rung. welche den Überstrom bewirkt, weiter fortbesteht, muß ein Ansprechen des Leistungsschalter* 14 erfolgen. Da der Überstrom forth»;:.teilt, werden die Transistoren 72 und 8! zyklisch an- und abgcschal- «<> ■let. Da der Transistor 81 mit der Basis des Transistors '84 verbunden ist, wird dieser ebenfalls angeschaltet, so daß der Kollektorstrom in einer durch ?die Widerstände 83 und 85 und den Transistor 84 •bestimmten Weise aen Kondensator 87 auflädt, der {mil dem Widerstand 88 einen ÄC-Krcis vorgegebener Zeitkonstante bestimmt. Wenn der Kondensator J;87 aufgeladen ist, steht am Ausgang des Kaskadcnjverstärkers, welcher aus den Transistoren 86 und 89 ;.besteht, eine zunehmende Emitterspannung an, so daß der Strom durch die Wicklung 91 des Relais 92 fansteigt, bis der Auslöscpunkt des Relais erreicht ist «und das Relais schaltet, um der Erregerwicklung des -Lcistungsschalters 14 in der Fig. 3 ein Signal zuzuführen, durch welchesdessen Kontakte geöffnet werden. ■ Wenn der anfänglich abgcfühltc überstrom sich während der Verzögerungszeit des zweiten Vcrzögcrungsglicdcs in Form des Kondensators 87 vor der Schaltung des Relais 92 auf einen Wert verringert.

der unterhalt'» des mit Hilfe des Potentiometers 63 eingestellten Schwellenwertes liegt, werden die Transistoren 72. 81 und 84 abgeschaltet, Wenn diese Transistoren abgeschaltet sind, kann sich der Kondensator 87 des zweiten Ver/ögcrungsgliedes Ober den ihm zugeordneten Widerstand 88 entladen, so daß kein Schalten des Relais 92 erfolgt. Das Ciicichrichternetzgerät nimmt dann seinen normalen Betrieb wieder auf.

Zum Beispiel kann der abgefühltc Überstrom dadurch gesenkt werden, da/.? ein Kurzschluß in den (ileichstromspeiselcitungcn 23 und 24 beseitigt wird oder dal? die an der als Widerstand ausgebildeten Vorrichtung 25 anliegende Größe über die Strombegren/.uiigseinrichtung 2 eine unverzögerte Strombegrenzung bewirkt hat. Die Zeitverzögerung für die Schaltung des Relais kann beliebig gewählt werden, jedoch ist angezeigt, daß besonders gute Ergebnisse dann erzielt werden, wenn die Werte des Kondensators "7 und des Widerstandes 88 so gewählt sind, daß sich eine Verzögerung von angenähert 5 Sekunden ergibt.

Damit ist eine zuverlässige, ein schnelles Abschalten hervorrufende und den Slromdurchgang nach einer Abschaltung verzögert selbst wiederherstellende Schaltungsanordnung geschaffen worden, die viele Anwendungsmöglichkeiten bietet, insbesondere in !Elektrolyse-Einrichtungen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Schaltungsanordnung zum Schutz von steuer-, baren Halbleitergleichrichtern innerhalb eines mi* Wechselstrom gespeisten Gleichrichternetzgerätes mit einer Vorrichtung zum Abflihlen eines Spitzenstroms im Wechselstromeingang, einem von der Vorrichtung zur Abfühlung des Spitzenstro-

   obigcn Schaltungsanordnung entspricht, bei der jedoch an Stelle der steuerbaren Halbleitergleichrichter ein Stromrichtergefäß verwendet wird, Der Leistungsschalter der bekannten Anordnung wird betätigt, wenn die Vorrichtung /um Abfühlcn eines Spitzen» stromes im Wcchselstromeingang über eine durch ein auf den Spitzenstrom eingestelltes Überstromzeitrelais bestimmte längste Höchststromdauer einen solchen Höchststrom abgefühlt hat; dieses Ansprechen des

   mes betätigbaren, auf den Spitzenstrom anspre- _l0 Leistungsschalters erfolgt unabhängig vom Wirksamchenden und im Wechselstromeingang befind- werden der Strombegrenzungseinrichtung und unab-Hchen, zeitverzögert ansprechenden Leistungsschalter, mit einer Vorrichtung zum Abfühlen des

   Gleichrichterausgangsstroms zur Beaufschlagung