DE2147194A1 - Steuerschaltung für elektrische Energieversorgung - Google Patents

Description

Hamburg 50 - Königstraßo 28 C U. 9.

Westinghouse Brake and Signal Company Limited London (England)

Steuerschaltung für elektrische Energieversorgung.

Die Erfindung bezieht sich auf Steuerschaltungen für elektrische Energieversorgung und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf eine Schaltung zur Steuerung der elektrischen Energieversorgung für eine elektrostatische Abscheid- oder Trennvorrichtung (nachstehend der Einfachheit halber Abscheider genannt).

Bei einem elektrostatischen Abscheider ist es üblich, in einer Kammer Elektroden vorzusehen, zwischen denen Gase strömen können, in denen feines partikelförmiges Material suspendiert ist. Wenn eine Gleichstromzufuhr hoher Spannung an die Elektroden angelegt wird, kann das partikelförmige Material aus dem Gas abgeschieden werden. Die Wirksamkeit eines solchen Abseheidverfahrens ist davon abhängig·, daß das Potential zwischen den Elektroden, die eine allgemein resistive und kapazitive Last darstellen, fjuf eincüi V/erb gehalten wird, der sich wenigstens dem

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Potential annähert, bei welchem ein Durchbruch in Form von zwischen den Elektroden überschlagenden !Funken wahrscheinlich auftritt. Der genaue Wert der Spannung für einen Überschlag ist unbestimmt und hängt von vielen Variablen ab, wie Gasdichte, Feuchtigkeit und Aufbau einer Ablagerung an den Elektroden„ Lichtbogen zufolge längerer Überschläge müssen weiterhin vermieden oder wenigstens gelöscht werden, sobald sie sich entwickeln, da, obwohl es möglich ist, einen Überstromschutz für die Vorrichtung vorzusehen, ein Lichtbogen, wenn er gebildet ist, von einem Zusammenfallen der Spannung und einem vollständigen Zusammenfallen der Abscheidwirksamkeit begleitet ist. Es besteht daher eine Notwendigkeit zur kontinuierlichen Einstellung der Hoch- . spannungszufuhr zu einem Abscheider, wobei für die Einstellung die sich ändernden Bedingungen innerhalb der Abscheidkammer in Betracht zu ziehen sind.

Unter BeriioK'-ichtr'gung der vorstehender Ausführungen ist bereits vo^-üx-schlagen worden, Mittel vorzusehen, um die Spannung der Hochspannungszufuhr zu den Elektroden des Abscheiders allmählich bis zu einem Punkt zu erhöhen, an welchem Funkenbildung auftritt, und beim Feststellen der Funkenbildung eine unmittelbare vorbestimmte stufenweise Verringerung der Spannung zu bewirken, bevor der Spannung gestattet wird, unter einer gesteuerten Gesetzmäßigkeit wieder anzusteigen. Durch solche Mittel kann der Spannungspegel sich selbst einstellen, um das Ausmaß der Funkenbildung auf einem annehmbaren Wert zu halten. Es sind gewöhnlich auch Mittel erforderlich, die so betätigbar sind, daß sie die Energieversorgung zeitweilig unterdrücken, wenn ein Lichtbogen auftritt.

Die üblichere Form der Steuerung der Energiezufuhr zu einem Abscheider umfaßt bisher einen Transduktor, über den die Zufuhr zu der Primärwicklung eines Hochspannungstransformatorgleichrichters erfolgt, der den Abscheider speist. Obwohl ein (Transduktor die Fähigkeit hat, falsche Ströme im Fall eines Überschlags oder einer Lichtbogen-

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bildung zu begrenzen und weiterhin die Bildung von Funken und Lichtbogen durch Abfühlen der Spannungserniedrigungen an der Primärwicklung des Transformators leicht festzustellen gestattet, kann der Transduktor einen beträchtlichen Nachteil haben, weil er eine vergleichsweise lange Ansprechzeit hat, wod\.v"*.h die V^Tirksamkeit eines Abscheiders beeinträchtigt werden kann.

Demgemäß wird es im Hinblick auf ihr viel schnelleres Ansprechen für eine Steuerung als vorteilhaft angesehen, eine steuerbare Halbleitergleichrichtervorrichtung an Stelle des bisher üblicheren Transduktors als Steuereinrichtung zu verwenden.

Gemäß der Erfindung ist eine Steuerschaltung für elektrische Energieversorgung geschaffen, die auf ein Steuersignal anspricht, um die Zufuhr zu einer allgemein resistiven und kapazitiven Last zu steuern, und die eine Einrichtung zum Gleichrichten einer Wacnselstromzufuhr zur Erzielung eines Gleichstromausgangs und eine Regeleinrichtung aufweist, welche die mittlere Ausgangsspannung regelt und welche auf Lastbedingungen zufolge einer auf eine Stromwellenform ansprechenden Einrichtung anspricht, die betätigbar ist, um einen Stufenanstieg in der induktiven reaktiven Eigenschaft des Zufuhrstromkreises als Ganzes festzustellen und dadurch das Steuersignal zu ändern.

Es ist zu verstehen, daß ein Stufenanstieg der induktiven reaktiven Eigenschaft der Schaltung allgemein von einer Diskontinuität der Stromwellenform begleitet ist und daß die auf die Stromwellenform ansprechende Einrichtung die Feststellung des Vorhandenseins einer solchen Diskontinuität ermöglicht. Wie nachstehend ersichtlich, besteht, wenn die Regeleinrichtung die mittlere Ausgangsspannung mittels Thyristoren mit variabler Zündwinkelsteuerung regelt, ein zweckmäßiges Mittel zum Feststellen des Vorhandenseins einer solchen Diskontinuität in einer Einrichtung zum Feststellen einer Verbreiterung eines

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StroESimpulses, der entsprechend einer besonderen Halbperiode der Zufuhrspannung fließt.

Eine solche Verbreiterung wird insbesondere in der sich ergebenden bevorzugten Weise der Verwirklichung der Erfindung festgestellt, indem weiterhin ein der Zufuhrspannung entsprechendes Signal ausgeputzt wird und indem das Vorhandensein eines beträchtlichen Ausgangsstromes festgestellt wird, der nach einer Zufuhrspannung Null in einem in einer Richtung leitenden Pfad zufolge des Anstiegs der induktiven reaktiven Eigenschaft der Schaltung fließt.

Das Fließen von Strom nach einer Zufuhrspannung Null und daher einer Diskontinuität in der Stromwellenform kann dadurch festgestellt werden, daß das Vorhandensein einer Spannungsumkehr in der Schaltung am Ende einer Halbperiode der Zufuhrspannung festgestellt wird.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung keimen Stromkreismittel vorgesehen sein, die auf das Auftreten einer Diskontinuität der Stromwellenform in einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Halbperioden der Zufuhr ansprechen, um eine Steuerfunktion auszuüben, die von der Steuerfunktion verschieden ist, die durch das Feststellen des Vorhandenseins einer solchen Diskontinuität in einer kleineren Anzahl von Halbperioden eingeleitet ist.

Das Auftreten einer solchen Diskontinuität in einer vorbestimmten Anzahl von Halbperioden kann als Anzeige des Beginns eines Lichtbogens in einer zu versorgenden elektrostatischen Behandlungsvorrichtung angesehen werden, wohingegen das Auftreten in einer kleineren Anzahl von Halbperioden lediglich als Anzeige eines Überschlags in der Vorrichtung angesehen werden kann.

Die Steuerung des Feststellens von Überschlagen gemäß vorstehender Beschreibung kann durch Stufenverringerungen der Zufuhrspannung bewirkt werden, wohingegen die Steuerung des Ansprechens auf die Feststellung des Beginns

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eines Lichtbogens gemäß vorstehender Beschreibung durch zeitweiliges vollständiges Unterdrücken der Zufuhrspannung bewirkt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Pig. 1 zeigt ^n teilweise ί-ehernst;ischor Weise und

teilweise als Blockdiagramm eine Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Steuerschaltung für die Energiezufuhr zu einem Abscheider.

Pig. 2 zeigt Strom- und Spannungswellenformen. Pig. 3 bis 5 geben im einzelnen den Inhalt gewisser

Blöcke der Schaltung gemäß Pig. 1 wieder. Pig. 6 zeigt Einzelheiten eines typischen Energiezufuhrstromkreises für die Steuerschaltung gemäß Pig. 1.

Pig. 7 zeigt Einzelheiten eines t^rdschen Punkensteuerstromkreises für die Steuerschaltung gemäß Pig. 1.

Pig. 8 zeigt Einzelheiten eines typischen Lichtbogensteuerstromkreises für die Steuerschaltung gemäß Pig. 1. Pig. 9 zeigt Einzelheiten eines typischen Pühl-

stromkreises für die Steuerschaltung gemäß Pig. 1.

Gemäß Pig. 1 ist eine Wechselstromhauptzufuhr über Anschlüsse 1 und 2 geschaltet, und die Elektroden eines elektrostatischen Abscheiders sind mit Anschlüssen 3 und 4- verbunden. Die Zufuhr zu den Anschlüssen 3 und erfolgt über eine geeignete Drossel 5 von der Sekundärseite einer Hochspannungs-Gleichrichterbrücke 6, die aus der Sekundärwicklung 7 eines Hochspannungstransformators 8 gespeist wird, dessen Primärwicklung 9 über einen Vollwef'-Thyristorregler, der gegensinnig parallelgeschaltete Thyristoren enthält, von denen zv/ei Thyristoren bei 10 und 11 dargestellt sind, und über eine Strombegrenzungsreaktanz 12 gespeist; wird. Die Reaktanz 12 kann gewünschten-

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falls in den Transformator 8 eingebaut sein. Über die Reihenkombination aus der Strombegrenzungsreaktanz 12 und der Primärwicklung 9 des Transformators 8 ist ein Spannungsabfuhltransformator 13 geschaltet, dessen Zweck nachstehend erläutert wird. Weiterhin sind mit der Zufuhr zu der Primärwicklung 9 des T^andiormators 8 zwei Stromtransformatoren 14- und 15 in Reihe geschaltet. Die Sekundärwicklungen dieser drei Transformatoren 15» 14- und 15 haben Verbindungen zu verschiedenen der- Blöcke, auf die in der Steuerstellung der Schaltung Bezug genommen wird.

Der in Reihe geschaltete Regler arbeitet durch Einstellen des Zündwinkels der steuerbaren Gleichrichtervorrichtungen 10 und 11 in betreffenden Halbperioden der Wechselstromzufuhr an den Anschlüssen 1 und 2, um den Mittelwert der Spannung an den Anschlüssen 3 und 4- zu steuern. Zum Zwecke einer solchen Steuerung ist ein geeigneter Thyristor-Treiberstromkreis vorgesehen, der durch einen Block 16 dargestellt ist und der einen St euer eingang aus einer OR-Tor- und Puirerstufe hat, die durch einen Block dargestellt ist. Steuerbare Gleichrichter-Stromkreise, die mittels variabler Phasenwinkel gesteuert werden, sind bekannt, so daß weitere besondere Einzelheiten der Zufuhr für den Abscheider nicht beschrieben zu werden brauchen.

Der Block 17 hat drei Eingangsanschlüsse. Ein Eingang zu dem Block 17 wird von einem Stromkreis 18 für die manuelle und automatische Funkensteuerung abgeleitet. Ein zweiter Eingang zu dem Block 17 wird von einem Stromkreis 19 für die Lichtbogensteuerung abgeleitet, und ein dritter Eingang zu dem Block 17 wird von einem Stromkreis 20 für die Strombegrenzung abgeleitet. Der Stromkreis 20 empfängt einen Eingang von dem Stromtransformator 14-, um einen Strombegrenzungsschutz für die Vorrichtung zu schaffen, und die Stromkreise 18 und 19 empfangen ..einen . Eingang von einem Phasenänderungsabfühlstromkreis 21, . _:

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der einen Eingang vori dejn StromtraMforffiatoa? 15 einen weiteren Eingang von dem Spannungstransformator 13 empfängt. Die Schaltung umfaßt weiterhin einen Schutz gegen Unterspannung gebenden Alarmstromkreis, der durch einen Block 22 dargestellt ist, und dem Funkensteuerstromfcrsis 11 und dem Lichtbogensteuerstromkreis 19 ist eine Neonröhrenanzeigeeinrichtung zugeordnet, die durch einen Block 23 dargestellt ist.

Es sind verschiedene Handeinstellungen vorgesehen, von denen die erste eine Handeinstellung 25 umfaßt, die über den Ausgang 26 eine stabilisierte Energiezufuhr für die verschiedenen Stromkreise liefert und weiterhin über eine Leitung 27 eine Bezugsspannung an die Stromkreise und 19 liefert. Zweitens ist der das Funkenausmaß steuernde Stromkreis 19 mit einer Handsteuerung 28 für das Funkenausmaß und mit einer SpannungsSchwellensteuerung 29 versehen. Zusätzlich ist die Strombegrenzungseinrichtung 20 mit einer geeigneten Handsteuerung 30 vertonen, um die obere Stromgrenze für die Vorrichtung einzustellen.

Bezüglich einer allgemeinen Beschreibung der Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 1 ist festzustellen, daß der Treiberstromkreis gewöhnlich von dem Funkensteuerstromkreis 18 über das OR-Tor 17 gesteuert wird, wodurch das Bestreben besteht, den Ausgang der Schaltung an den Anschlüssen 3 und 4 in Richtung gegen einen Punkt hochzutreiben, an welchem ein Überschlag auftritt. Ein solcher Überschlag wird von dem Phasenänderungen abfühlenden Stromkreis 21 festgestellt, um beim Ansprechen auf das Verhältnis zwischen den Wellenformen, die an den beiden von den Transformatoren 13 und 15 abgeleiteten Eingängen erscheinen, einen Eingang an die Blöcke 18 und 19 zu liefern.

Der Funkensteuerstromkreis 18 arbeitet beim Ansprechen auf geden festgestellten Funken, um eine elementare Änderung des Steuersignals zu dem Treiberstromkreis 16 zu

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bewirken, und dementsprechend die Zündwinkel der Thyristoren in der Energiezufuhrsteuerschaltung für den Abscheider zu verzögern. Zwischen solchen Funken ermöglicht der Block 18, daß das Signal für den TreiberstromkreiF 16 eine solche Einstellung bewirkt, daß das Bestreben besteht, den ZiindvinkeJ progressiv vorzuverlegen. Demgemäß hat die Schaltung für einen gegebenen Satz von Bedingungen das Bestreben, sich auf einen optimalen mittleren Zustand mit gelegentlichen Überschlägen einzustellen, deren Geschwindigkeit des Auftretens bei 28 in geeigneter Weise einstellbar ist.

Im Hinblick auf das schnelle Ansprechen der Vorrichtung ist es erwünscht, den Beginn eines möglichen Lichtbogens in der Vorrichtung zum frühestmöglichen Zeitpunkt festzustellen, und für diesen Zweck stellt der Stromkreis 19» welcher der Lichtbogenunterdrückungsstromkreis ist, das Auftreten eines Übcrsohlagzustandes in zwei aufeinanderfolgenden Halbperioden der Zufuhrwellenform fest, um die von dem Funkensteuerstromkreis bewirkte Steuerung zu überlaufen und eine zeitweilige Unterdrückung der Zufuhr hervorzurufen, um das Auftreten irgendeines Bestrebens einer Lichtbogenbildung zu unterdrücken, bevor der Zufuhrspannung ermöglicht wird, sich schnell auf einen Wert zu erholen, der von dem Stromkreis 18 eingestellt ist.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß die Ausgangsspannung durch Vorverlegen oder Verzögern des Zündwinkels vier steuerbaren Gleichrichtervorrichtungen 10 und 11 in betreffenden Halbperioden geregelt wird und bei Nicht-Vorhandensein eines Lichtbogens ermöglicht, daß die Spannung progressiv zunimmt, wobei diese Zunahme durch Stufenverringerungen der Spannung beim Auftreten von Überschlägen im Unterschied zu festgestellten Lichtbogen gemäß vorstehender Beschreibung intermittierend unterbrochen wird.

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Hinsichtlich der Art der Feststellung von Lichtbogen und Überschlägen gemäß der gegebenen Definition sei nunmehr auf die graphische Darstellung gemäß Fig. 2 Bezug genommen, in der idealisierte Wellenformen sowohl der Spannung, welche hinter dem Regler erscheint, der die steuerbaren Halbleitergleichrichtervorrichtungen 10 und 11 aufweist, als C-¹^h des Leitungsstromes für einen Zündwinkel von 90° wiedergegeben sind. Die über der Strecke A gezeigte Periode ist eine normale Periode, und die über der Strecke B gezeigte Periode ist eine solche, von der angenommen ist, daß in ihrer ersten Hälfte ein Überschlag auftritt. Dieser Überschlag ist effektiv ein Kurzschluß, und die Last an der Zufuhr ändert sich daher von der Abscheiderlast, die vorwiegend kapazitiv ist, in vorwiegend induktive Last hauptsächlich zufolge der Strombegrenzungsreaktanz 12 im Primärkreis des !Transformators 13· Als Ergebnis der Änderung in diesem vorwiegend induktiven Zustand hat der Thyristor, der leitend ist, das Bestreben, bis jenseits der Speisespannung Null· zu leiten, und es tritt, wie dargestellt, ein umgekehrtes Spannungsende der Halbperiode der Wellenform auf. Das Auftreten eines Lichtbogens oder die Neigung zur Bildung eines Lichtbogens gemäß oben gegebener Definition ist über der Strecke G dargestellt. In diesem Fall tritt, wie dargestellt, ein Spannungsende in zwei aufeinanderfolgenden Halbperioden der Spannungswellenform auf,

Demgemäß ist der Fühlstromkreis zum Abfühlen des Auftretens von Überschlagen so ausgebildet, daß er auf ein bedeutsames umgekehrtes Spannungsende einer einzigen Halbperiode anspricht, und zum Zwecke der Feststellung des bevorstehenden Auftretens von Lichtbogen werden zwei aufeinanderfolgende Halbperioden festgestellt, die umgekehrte Spannungsenden haben. Es ist zu bemerken, daß ein kleines umgekehrtes Spannungsende unvermeidlich immer vorhanden ist, und zwar auf Grund des Vorhandenseins der

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Leitungsstromkreisreaktanz, und daher ist der Fühlstromkreis mit einer zweckentsprechenden Schwelle versehen, unterhalb welcher er nicht anspricht, so daß der Stromkreis nicht auf solche umgekehrte Spannungsenden anspricht, die nicht bedeutsam sind.

Ir. dem ITühlstromkreis 21, der unter Bezugnahme auf Fig. 9 näher beschrieben wird, werden aus dem Leitungsstrom Signale über den Transformator 15 und aus der Primärspannung über den Transformator 13 in Eichtungen von normalerweise entgegengesetzter Polarität abgeleitet und an die Basiselektroden von zwei Paaren von in Reihe angeordneten Transistorschaltern angelegt. Ein solches Paar ist für Jede Halbperiode der Zufuhr vorgesehen. Aufgrund der mit entgegengesetzter Polarität erfolgenden Verbindung der Transistoren in einem gegebenen Paar wird nur der eine Transistor jedes Paares zu einem gegebenen Zeitpunkt eing-i schalt et, und es ergibt sich normalerweise kein Ausgang. Jedoch ist im Fall einer Spannungsumkehr während einer Strom in einer Richtung leitend en Periode, wie sie gemäß den oben gemachten Ausführungen bei einem Überschlag auftritt, eine Zeitdauer vorhanden, in welcher die beiden Transistoren eines Paares' zusammen leiten können und ein gemeinsamer Kollektorstrom fließt. Der gemeinsame Ausgang wird anschließend an den Funkensteuerstromkreis' 18 und/oder den Lichtbogensteuerstromkreis 19 angelegt, um sie zu betätigen.

Wegen der oben genannten kleinen Endspannung, die zufolge der Leitungsstromkreisreaktanz immer vox-haiiden ist, ist eine zweckentsprechende Rücksetz-Zenerdiode vorgesehen, welche derart getrimmt ist, daß die erforderliche Schwelle für das Ansprechen geschaffen wird, um dadurch ein Schalten zufolge der kleinen normalen Endspannung auszuschließen.

Fig. 3 zeigt in Blockform den Phasenänderungsfühlstromkreis 21 (Fig. 1), wobei die beiden oben genannten Transistorpaare durch Blöcke 31 und 32 dargestellt sind.

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Da die Dauer des Ausgangsimpulses aus dem Transistorpaar oder dem Transistorpaar 32 nicht konstant ist, sondern von dem Zeitpunkt eines Überschlags, der Art der Last und dem Zündwinkel für den betreffenden Thyristor abhängt, wird seine Vorderflanke dazu verwendet, einen eine Millisekunde mono-stabilen Stromki-eis 34 über ednen Differenzierungsstromkreis 33 zu triggeiM, um einen Ausgang von konstanter Größe und Dauer an einer Pufferverstärkerstufe 35 zu erhalten, bevor deren Ausgang an die in Fig. 1 in Blockform dargestellten Stromkreise 18 und 19 angelegt v;ird.

Hinsichtlich der Arbeitsweise des auf einen Überschlag ansprechenden Stromkreises, der in Fig. 1 durch den Block 18 dargestellt ist, kann auf das Blockdiagramm gemäß Fig. 4 Bezug genommen werden. Wenn ein Überschlag auftritt, wird aus dem Fühlstromkreis 21 ein Signal abgeleitet und an einen Vergleicher 37 angelegt:, der, wenn das Signal größer als das aus der stabilisierten Energiezufuhr abgeleitete Signal ist und daher das Vorhandensein eines Überschlags anzeigt, einen monostabilen Stromkreis auslöst, dessen Ausgang sich über ungefähr 3»5 Millisekunden erstreckt. Ein Ausgang des monostabilen Stromkreises erregt ein Ladungsübertragungsnetzwerk, welches einen Schalter 39 aufweist, dem ein primärer Kondensator 40 und ein sekundärer Kondensator 41 zugeordnet sind. Hier wird die voreingestellte Spannung, die in dem primären Kondensator 40 gespeic-hert ist, augenblicklich auf den sekundären Kondensator 41 als Spannungsherabsetzung am Ausgang des sekundären Kondensators 41 übertragen. Die sich ergebende Herabsetzung ist dac F.rodukt aus der Änderung der Spannung des primären Kondensators und dem Verhältnis zwischen der primären und der sekundären Kapazitanz. Diese herabgesetzte Spannung wird über einen Pufferverstärker 42 an einen Eingang des oben genannten Stromkreises 17 (Fig. 1) angelegt, wodurch bewirkt wird, daß der Zündwinkel vergrößert wird, bevor die nächste Zufuhrhalbx^eriode zu einer verminderten

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Ausgangsspannung des Energiestromkreises führt. Anschließend an eine solche Herabsetzung ist die Erholung der Antriebsspannung relativ langsam nach dem Wiederaufladcn des sekundären Kondensators auf den Wert, v/elcher durch eine Einstellung einer Ausgangsspannungssteuerung in dem Stromkreis bestimmt wird.

Der monostabile Stromkreis 38 liefert einen zusätzlichen Ausgang zu einer zweckentsprechenden, einen Überschlag anzeigenden Neonröhreneinrichtung, die in J'ig. 1 durch den Block 23 dargestellt ist. In dieser Einrichtung 23 wird die Dauer der Grundperiode des von dem Stromkreis 38 gelieferten Impulses durch eine geeignete Verzögerung ausgedehnt, die ausreicht, um zu ermöglichen, daß ein Aufleuchten der Neonröhre von dem diensthabenden Beobachter oder Ingenieur erkannt wird, der dadurch entscheiden kann, ob das Ausmaß bzw. die Geschwindigkeit des Aufblitzens der Behandlungseinrichtung so ist, wie es gefordert wird.

Hinsichtlich der Steuerung von Lichtbögen ist gemäß dem Vorstehend-en daran zu erinnern, daß bei dem vorliegenden Beispiel ein Lichtbogen als von Überschlagen in zwei aufeinanderfolgenden Perioden begleitet interpretiert ist. Es kann auf das Blockdiagramm gemäß Pig. 5 Bezug genommen werden, welches den Inhalt des in Fig. 1 durch einen Block dargestellten Lichtbogensteuerstromkreis 19 näher veranschaulicht. Das Auftreten eines Überschlags ist von einem Impuls begleitet, der von dem Stromkreis 21 als Eingang einem Vergleicher und Schalter zugeführt wird, die in Fig. durch den Block 44 dargestellt sind. Dieser Impuls hat eine Spannung, die größer als die aus der stabilisierten Zufuhr erhaltene Bezugsspannung auf der Leitung 27 ist, und er betätigt ein Ladungsubertragungsnetzwerk, in welchem die Übertragung einer festen Spannung über einen Schalter 45 aus einem primären Kondensator 46 zu einem sekundären Kondensator 47 erfolgt. Die Anordnung ist so getroffen,

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daß die Spannung, die dadurch von dem sekundären Kondensator 47 gewonnen wird, nicht ausreicht, um einen monostabilen Stromkreis 48 in seinen astabilen Zustand zu ' schalten, und falls während der nächsten Halbperiode der Speisespannung kein nachfolgender Impuls empfangen wird, wird der Kondensator 47 während eine:? Periode clor Speisespannung entladen und auf diese Weise in seinen anfänglichen Zustand zurückgestellt.

Wenn jedoch ein zweiter Überschlag auftritt, der von einem Impuls begleitet ist, um eine zweite Entladung des primären Kondensators 46 in den sekundären Kondensator 47 hervorzurufen, ist die kumulative Spannung des sekundären Kondensators 47 ausreichend, um eine Schaltung des monostabilen Stromkreises 48 zu bewirken und dadurch einen Ausgangsimpuls zu der einen Lichtbogen anzeigenden Neonrölireneinrichtung 23 und über einen Pufferverstärker 49 und das Tor 17 (S¹Ig- 1) zu erzeugen, um die Zündimpulsc zu den Thyristoren während einer Zeitdauer zu unterdrücken- die ausreicht,' um den Lichtbogen zu verhindern. Es ist eine Erholungsrampeneinrichtung 50 vorgesehen, durch die eine verzögerte Erholung der Ausgangsspannung auf einen Pegel erreicht wird, der durch den Funkensteuerstromkreis 18 (Fig. 1) eingestellt wird.

Zusätzlich zu der Strombegrenzungsfunktion, die durch die Steuerung 30 und den Stromkreis 20 (Fig. 1) geliefert wird, ist der Unterspannungsstromkreis 22 ferner mit Mitteln versehen, durch welche die mittlere Primärspannung des Hochöpannungstransformators an einen zweckentsprechenden Vergleicher angelegt wird, dessen Schaltungspunkt auf einen Steuerpegel voreingestellt ist. Bei einer angemessenen Eingangsspannung wird die volle Zufuhr an ein eingeschlossenes Unterspannungsrelais angelegt, um den Hauptschalter der Vorrichtung geschlossen zu halten. Falls jedoch die Ausgangsspannung verschwindet oder unter einen voreingestellten V/ert sinkt, wird die dem Unterspannungsrelais zugeführte Spannung nach einer zweckentsprechenden Verzögerung unterbrochen, um einen Alarm einzuleiten und

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den Hauptschalter zu öffnen· Die Verzögerung ermöglicht, daß kurzdauernde Spannungsverminderungen keinen Einfluß haben.

Ein weiteres Merkmal, das vorgesehen sein kann, umfaßt eine geeignete Einrichtung zur Begrenzung der Energie der Stromtransformatoren 14 und 15· Beispielsweise kann üb --*r die Widerstandslast des Stromtransformators 15 eine Vollweggleichrichterbrücke geschaltet werden, über deren Gleichstromklemmen eine Zenerdiode geschaltet ist. Im Fall des Auftretens eines einzelnen Überschlags, insbesondere wenn die normale Last der Behandlungseinrichtung vorwiegend resistiv statt kapazitiv ist, wird dadurch der Stromtransformator daran gehindert, ausreichend magnetisierende Energie zu speichern, so daß eine Verzerrung der Spannung in der nächsten Halbperiode auftreten kann. Die Zenerdiode leitet und begrenzt die Volt-S^kunden-Energie, die von dem Kern des Transformators absorbiert wird. Die Dauer des Stromimpulses in der resistiven Last des Stromtransformators bleibt unbeeinflußt, wie dies auch das Arbeiten des Fühlsystems ist. Im i'diJLl des Auftretens eines Lichtbogens gemäß oben gegebener Definition wird der Kern des Stromtransformators von den beiden entgegengesetzte Polarität aufweisenden Primär stromimpuls en rückgestelltj jedoch ist auch hier wieder die Zenerdiode ein wirksamer Energiebegrenzer.

Im Vorstehenden sind die Stromkreise der Vorrichtung nur in allgemeiner Weise beschrieben worden, um ein allgemeines Bild über die Gesamtarbeitsweise der Stromkreise zu geben. Zur Erläuterung der Stromkreiseinzelheiten kann nunmehr auf die verbleibenden Fig. 6 bis 9 Bezug genommen werden.

In Fig. 6 ist der Energie zufuhr st romkreis dargestellt, der auf herkömmlichen Transistorkreistechniken basiert und der im Ansprechen auf einen Speisewechselstrom, welcher an eine von Dioden MR11 bis MR14 gebildete Gleichrichterbrücke angelegt wird, eine stabilisierte Speisespannung auf den negativ bzw. positiv markierten Gleichstromleitungen A und B erzeugt, um die nachstehend erläuterten weiteren

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Transistorstromkreise zu speisen.

Der an die Brückengleichrichter MR11 bis MR14- angelegte Speisewechselstrom wird von einem nicht dargestellten Energiezufuhrtransformator abgeleitet, und der Gleichstromausgang der Lx'ücke wird mittels eines Kondensators C11 geglättet und an einen Serieux-ogs!transistor VTI5 abgegeben. Die Steuerung des Basisstroms des Transistors VTI5 erfolgt über Transistoren VT13 und VT14, die parallel geschaltet sind, wie dies in Verbindung mit einem Transistor VT12 gezeigt ist* Ein Transistor VT11 arbeitet als ein Vergleichsverstärker und weist einen Belastungswiderstand R102 in seinem Kollektorleiter und eine Bezugszenerdiode ZR11 in seinem Emitterleiter auf. Die Zenerdiode bildet dadurch eine Bezugsgröße, und das Eingangssignal zu der Basis des Transistors VT11 wird von einer Kette von Widerständen R103, R104-, RV11, RIO5 und R1O6 abgeleitet, wobei der Widerstand RV11 eine verstellbare Anzapfung hat, die dazu benutzt wird, den Ausgang auf eine gewünschte Spannung einzustellen. Ein Kondensator 013 bewirkt eine Glättung, und eine Stabilität der geschlossenen Schleife wird mittels eines Kondensators 012 und eines Widerstandes R101 erzielt, die in Reihe über den Widerstand R102 geschaltet sind.

In den Energiezufuhrstromkreis ist eine einstellbare Widerstandsk^tte eingeschlossen, die von einem Widerstand RIO7 und einem Widerstand RV12 gebildet ist, von denen der letztere eine einstellbare Anzapfung zu einem weiteren änderbaren Widerstand RV01 hat, von dem ein Ausgang an Anschlüssen C und D abgenommen wird. In der Praxis wird der Widerstand RV12 eingestellt, um den maximalen Zündwinkel der steuerbaren Hauptgleichrichtervorrichtungen im voraus einzustellen, welche den Abscheider speisen, wenn die bewegbare Anzapfung des Widerstandes RV01 so .eingestellt ist, daß ein maximaler Ausgang geliefert wird. Dieser Maximum-Einstellpunkt wird auch dazu verwendet,

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eine Anklemmspannung für die Ausgangsspannung aus dem Lichtbogensteuerstromkreis zu liefern, der nachstehend näher beschrieben wird.

Zusätzlich enthält der Energiezufuhrstromkreis ein Netzwerk, das aus einem Widerstand RiOS, einem Widerstand" RV13 niit einstellbarer Anzapfung, einem Emltternachlolgc-· transistor VG16 mit einem ihm zugeordneten Emittei-widerstand RI09 und einem Kondensator C14- besteht, der mit dem Basiskreis des Transistors VG16 verbunden ist. Der Transistor VG16 ist derart angeordnet, daß er einen in zweckentsprechender Weise einstellbaren Bezugspegel für die Eingangsschalttransistoren der Funken- und Lichtbogenstromkreise liefert, wobei dieser Bezugspegel an dem Ausgangsanschluß F abgenommen wird. Der Kondensator 014 soll Hochfrequenzschwingungen des Transistors VG16 unterdrücken.

In Fig. 7 sind die Einzelheiten des Funkensteuerstromkreises dargestellt. Beim normalen Arbeiten, wenn kein Überschlag vorhanden ist, wird eine von dem von Hand einstellbaren SteuorputentiometerRVOI (Fig. 6) abgeleitete Steuerspannung, die auf der Leitung C erscheint, an die Basiselektrode eines Transistors VT36 in der Endstufe des FunkensteuerStromkreises gemäß Fig. 7 angelegt. Der Transistor VT36 und ein Transistor VT37 sind so angeschlossen, daß sie als in Kaskade gecchaltete Emitternachfolgetransistoren mit hoher Eingangsimpedanζ arbeiten. Die Ausgangsspannung an einem Widerstand R315 im Emitterkreis des Transistors VT36 erscheint auf einer Leitung G und wird von dieser weggeführt, um den einen Eingang zu dem oben genannten OR-Tor-Stromkreis 17 (Fig. 1) zu bilden. Die Kollektorkreiszufuhren zu den beiden Transistoren VT36 und VT37 werden von einer Kette aus Widerständen R314- und R316 stabilisiert.

Wenn der Schieber des Potentiometers RV01 (Fig. 6) von der Bedienungsperson rasch bewegt wird, wird die dem Treiberstromkreis 16 (Fig. 1) zug«führte Antrieb -

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spannung an einer gleich raschen Änderung durch eine eingebaute Verzögerung gehindert, die auf Grund des Umstandes erhalten wird, daß ein Kondensator C34- sich über einen Widerstand R313 und einen in Reihe mit diesem liegenden änderbaren Wiüerstand RV02 auflädt oder entlädt. Dies gewährleistet einen sanften Start für die Hauptthyristoren, welche den Hochspannungstransformator der Energiezufuhrschaltung für den Abscheider speisen.

Wenn das Potentiometer RVO1 (I¹Xg. 6) so eingestellt wird, daß die Ausgangsspannung erhöht wird, lädt sich der Kondensator C34- in Richtung gegen den negativen Leiter des Transistorstromkreises auf, und er lädt sich in dieser Richtung auf, bis er an einem Wert festgeklemmt wird, der von einer Diode MR33 und der Einstellung der Ausgangsspannungssteuerung bestimmt wird. Beim Schließen des Hauptschalters der \^Tn> ζ richtung empfangen sämtliche Stromkreise mit Ausnahme cL'jg Funkensteuerstromkreises gemäß Pig. 7 die Grundgleichstromzufuhr, die an den Anschlüssen A und B des Energiezufuhrstromkreises gemäß Pig. 6 abgenommen wird. Selbst wenn dem Potentiometer RVO1 gestattet worden ist, in einer Stellung hoher Ausgangsspannung zu verbleiben, kann sein Potential nicht auf den TreiberStromkreis übertragen werden, weil die Diode MR33 die Zufuhr zu dem oben genannten Transistor VT36 sperrt. Daher befinden sich, wenn der Hauptschalter der Vorrichtung nachfolgend geschlossen wird, die Thyristoren anfänglich nicht auf einem vorverlegten Zündwinkel, sondern bleiben anfänglich blockiert-

Kurz nach dem Schließen des Hauptschalters verbindet ein an dem Schalter vorgesehener Hilfskontakt, der in Fig. mit KA bezeichnet ist, die negative Transistorkreiszuführleitung A (Fig. 6) mit dem Funkensteuerstromkreis gemäß Fig. 7> und daher kann der Kondensator C34 beginnen, sich aufzuladen, wodurch eine sanfte Erhöhung der Treibersteuersρannung und damit eine sanfte Vorverlegung des Thyristorziindwlnkols ermöglicht wird. Der Kondensator C34 lädt sich

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anfänglich über den relativ geringen resistiven Stromkreis, der aus einem Widerstand RJ12 und einem änderbaren Widerstand RV32 besteht, rasch auf. Dies setzt sich bis ■ zum Festklemmen durch die Diode MR32 bei der Einstellung des änderbaren Widerstandes RV32 fort, der so eingestellt ist, daß er eine Antriebssignalspannung go^ade unterhalb des Schwellenpegels liefert, welcn^r dem minimalen Leiten der Thyristoren entspricht. Der Kondensator C34- fährt dann fort, sich mit einer geringen Geschwindigkeit über' den höheren resistiven Stromkreis, der von dem Widerstand R313 und dem änderbaren Widerstand RV02 gebildet ist, aufzuladen, bis die Diode MR33 festklemmt. Da die maximale Einstellung, die von dem änderbaren Potentiometer RVO1 (Pig. 6) sogar für volles Leiten der Thyristoren erforderlich ist, eine solche ist, daß eine sehr geringe Spannung an dem Anschluß C erzeugt wird, während der Kondensator 034 sich gegen die Speiseleitung aufzuladen sucb!, ergibt der kleine Teil der exponentiellen Ladekurve, der zum Aufladen des Kondensators 034 ausgenutzt wird, eine annähernd lineare SteuerSpannungsrampe.

Es sei jetzt das automatische Arbeiten des Funkensteuerstromkreises betrachtet. Ein aus dem Phasenabfühlstromkreis 21 (Fig. 1) abgeleiteter Signalimpuls wird an die Eingangsleitung L und damit an die Basiselektrode eines Transistors VT31 über eine- 2:1-Dämpfung angelegt, die von einem Spannungsteiler geliefert wird, der von Widerständen R3O1 und R302 gebildet ist. Ein Kondensator C31 ist über diesen Spannungsteiler geschaltet und verhindert, daß Hochfrequenzstörungen ein ungewolltes Triggern verursachen.

Wie ersichtlich, wird der Eingangssignalimpuls von fester Größe und Dauer aus einem monostabilen Stromkreis abgeleitet, und er gewährleistet, daß der Transistor VT31 eingeschaltet wird, wenn seine Emitterbezugsspannung vorher auf einen optimalen Pegel mittels des Potentiometers RV13 des Energiezufuhrstromkreises gemäß Fig. 6 eingestellt worden ist. Das Einschalten des Transistors VT31 bewirkt,

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daß ein Eingangstransistor VT32 eines monostabilen Paares von Transistoren VT32 und VT33 eingeschaltet wird. Eine Immunität gegen Rauschen wird mittels eines Kondensators 035 erzielt.

Von der Kollektorelektrode des Transistors VT32 wird ein Impuls ausgesandt, der auf drei weisen verendet wird. Erstens bewirkt der Ausgangsimpuls des Transistors VT32, nachdem er durch Widerstände R3O7 und R3O8 gedämpft worden ist, daß ein weiterer Transistor VT34 eingeschaltet wird. Zuvor wird ein Kondensator 033 auf einen Pegel aufgeladen, der durch den Wert eines Widerstandes RVO3 und eines festen Widerstandes R311 bestimmt wird. Wenn der Transistor VT34 eingeschaltet wird, sinkt die Spannung an dem negativen Belag des Kondensators 033 auf diejenige der positiven Potentialleitung und bewirkt, daß die Emitterelektrode eines Transistors VT35 positiv gemacht wird, so daß auch dieser Transistor eingeschaltet wird. Es tritt daher eine unmittelbare Ladungsübertragung zwischen dem Kondensator 033 und dem Kondensator 034 auf, so daß die Verminderung der Spannung an dem Kondensator 034 gleich dem Produkt aus der Spannungsänderung des Kondensators 033 und dem Verhältnis der Kapazitanzen der Kondensatoren 033 und 034 ist.

Wegen des Restwiderstandes in dem Ladungsübertragungspfad ist die Spannungsübertragung keine totale, sondern nur eine wesentliche Übertragung, und die Herabsetzung des Spannungspegels an dem Kondensator 034 wird als eine Stufenverminderung der Steuerspannung zu dem Antriebsstromkreis über den oben genannten Leiter G übertragen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Diode MR33 in den umgekehrten Zustand vorgespannt und unterbricht die Zufuhr, die von dem änderbaren Potentiometer RVoI (Jig. 6) abgeleitet wird. Die Größe einer solchen Stufe wird durch die Stellung des änderbaren Widerstandes RVo3 gesteuert, welcher die Ladung auf dem Kondensator 033 vorbestimmt. Während des Übertragungsvorganges wird die obere Seite des Kondensators 033 von

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der Ladezufuhr durch einen mit den Widerständen R311 und RVo 3 in Reihe liegenden Transistor VT39 abgetrennt, welcher über einen Transistor VT311 dadurch abschaltet, daß ein Signal an seine Basiselektrode von der Kollektorelektrode des ersten Transistors VT32 des monostabilen Stromkreises angelegt wirrt. Zu. gleicher Zeit wird ein Signal von der Emitterelektrode des Transistors VT32 an die Basiselektrode eines Transistors VT31O angelegt, der als Emitternachfolger arbeitet, und der an einem Emitterwiderstand R320 dieses Emitternachfolgers auftretende Impuls wird an eine Leitung H angelegt, die zu der Neonrohrenanzeigeeinrichtung führt, welche in Fig. 1 durch den Block 23 dargestellt ist.

Eine Diode MR34- wirkt als Anklemmvorrichtung, um zu verhindern* daß an einem Transistor VT38 eine übermäßige Umkehrvorspannung auftritt. Eine Diode MR31 ermöglicht dem Kondensator C33» sich wieder aufzuladen, nachdem der Impuls beendet ist und ler Transistor VT35 wieder abgeschaltet worden ■ ist. Die Erholung der Antriebs spannung nach dieser Stufe tritt mit der Geschwindigkeit der normalen Startrampe auf, während der Kondensator C34- sich über den Widerstand R313 und den änderbaren Widerstand RVo2 wieder auflädt. Der änderbare Widerstand RVo2 bildet daher eine das Funkenausmaß steuernde Einrichtung, die auf der Schalttafel der Vorrichtung angeordnet werden kann.

Fig. 8 zeigt die Einzelheiten des Lichtbogensteuerstromkreises 19 (Fig. 1), der einen Ausgang an das OR-Tor anlegt, wenn ein Lichtbogen aufzutreten sucht, wobei das Kriterium für einen Lichtbogen oben in der allgemeinen Beschreibung erläutert worden ist. Wenn ein Überschlag auftritt, liefert der weiter unten noch zu beschreibende Fühlstromkreis 21 (Fig. 1) einen Schaltimpuls über einen von Widerständen R4-01 und R402 gebildeten Dämpfungsspannungsteiler an die Basiselektrode eines Transistors VT41, wobei das Potential an dessen Emitterelektrode, da diese mit der Leitung F verbunden ist, durch die Einstellung des Potentiometers RV13 des Energiezufuhrstromkreises (Fig. 6) bestimmt

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wird· Ein Kondensator 045 dient dem gleichen Zweck wie der Kondensator 031 des Funkensteuerstromkreises gemäß Pig. 7. Der Schaltpegel wird in der gleichen Weise wie für den Punkensteuerstromkreis bestimmt, und nach einer Polaritätsumkehr durch einen weiteren Transistor VT46, dessen Basiselektrode mit dem KollekjorVreir, des Transistors VT41 verbunden ist, bewirkt das Schaltsignal, daß ein Transistor VT4-7 über einen Widerstand R414 leitend wird. Eine Diode MR44 im Emitterkreis des Transistors VT46 schafft eine Schwellenimmunität gegen Rauschen. Das Potential der Kollektorelektrode des Transistors VT47 sinkt daher von dem Potential der negativen Energiezuführleitung auf einen Pegel, der innerhalb weniger Volt der positiven Zufuhrleitung liegt. Dieser Pegel wird von einer Emitterbezugsdiode ZR47 eingestellt und über einen Widerstand R416 gehalten.

Ein Kondensator 042 wird anfänglich g"f eine Spannung aufgeladen, die der Spannung der nega'C.vven Zufuhrleitung nahekommt, und die nachfolgende beträchtliche Spannungsverminderung des Potentials der Kollektorelektrode des Transistors VT47 bewirkt, daß die Emitterelektrode des Transistors VT42 ins Positive schwingt und der Transistor VT42 eingeschaltet wird. Es tritt daher eine wesentliche ladungsübertragung von dem Kondensator 04-2 zu einem Kondensator 041 auf, derart, daß die Spannungserhöhung an dem " Kondensator 041 gleich dem Produkt aus dem Spannungsabfall an dem Kondensator 042 und dem Verhältnis der Kapazitanzen der Kondensatoren 042 und 041 ist.

Wie im Pail des Funkensteuerstromkreises verhindert wieder der in Reihe mit dem Ladungsübertragungspfad liegende Widerstand eine vollständige Zerstreuung der Ladung, die anfänglich in dem Kondensator 042 gespeichert ist, jedoch ist die Spannungsänderung, die an dem Kondensator 041 auftritt, eine übereinstimmende Änderung. Ferner ist zu diesem Zeitpunkt die erhöhte Spannung des Kondensators C41 nicht hoher als der Sehwellenpegel einer Zenerdiode ZR4i, die einem monostabilen Paar von Transistoren VT43 und VT44

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zugeordnet ist, so daß sich kein Schalten ergibt. Falls kein weiterer Überschlag auftritt, entlädt sich der Kondensator C41 nachfolgend über einen Widerstand 11404- und wird innerhalb einer kurzen Zeitdauer, die zu etwa 20 Millisekunden gewählt wird, auf Null zuiückgestellt. Jedoch wird, falls ein Lichtbogen aufgetreten ist, bei dem das Kriterium zur Feststellung seines Vorhandenseins in der oben beschriebenen V/eise bestimmt wird, an dem Transistor VT41 ein zweiter Signalimpuls 10 Millisekunden nach dem ersten Impuls empfangen, und der Kondensator C41 hat sich nach einer solchen kurzen Zeitdauer nur teilweise entladen, so daß die dann auftretende zweite Ladungsübertragung bewirkt, daß eine Nettospannung auf dem Kondensator C41 den Schwellenpegel übersteigt, der durch die Zenerdiode ZR41 eingestellt ist. Der monostabile Transistorstromkreis, der von den Transistoren VT4-3 und VT44- gebildet ist, schaltet sich daher in seinen anderen Zustand, in welchem der Transistor VT44- leitet. Daher wird der Basicelektrode eines Transistors VT4-5 ein Rechteckimpuls zugeführt, um diesen Transistor einzuschalten, wobei der Basisstrom über einen Widerstand R4o8 fließt. Das Potential der Kollektorelektrode des Transistors VT4-5 sinkt daher auf das Potential der positiven Speiseleitung, und es wird ein Ausgangssignal von diesem Punkt dem AntriebsStromkreis über die Leitung H zugeführt. Dieses Signal bewirkt die Beseitigung des Treibersteuersignals, so daß die Thyristoren in dem HauptzufuhrStromkreis zu dem Abscheider blockiert werden. Zur gleichen Zeit liefert der Ausgangsimpuls des monostabilen Stromkreises auch ein Schaltsignal an die Neonröhrenanzeigeeinrichtung 23 über die Ausgangsleitung J.

Die aus dem Lichtbogensteuerstromkreis auf der Leitung H erhaltene Ausgangsspannung verbleibt im dem Null-Zustand während der Zeitdauer, in welcher der die Transistoren VT43 und ?T44 enthaltende monostabile Stromkreis sieh im geschalteten Zustand befindet. Diese Zelt-

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dauer kann auf ungefähr 2 oder 3 Perioden der Speisestromfrequenz eingestellt werden, und zwar durch Verwendung einer zweckentsprechenden Entionisierungssteuereinrichtung, die abwechselnde Zeitgabekondensatoren einschaltet und die η Is Kondensator C4-3 dargestellt ist. Der Kondensator G4-J wird auf eine optimale Halte Zeitdauer eingestellt, welche die Entionisierung der Abscheidergase gewährleistet, um normalerweise ein Wiederzünden eines Lichtbogens zu verhindern, wenn ermöglicht wird, daß die Ausgangsspannung zurückgewonnen wird. Wenn der Transistor VT4-5 wieder abgeschaltet wird, lädt sich ein Kondensator C44 über einen Widerstand R410 wieder rasch auf, und dies bewirkt eine Rampenerhöhung der Treibersteuerspannung bis zu einem Punkt, an welchem sie durch eine Diode MR4-3 angeklemmt wird, deren Anode vorher auf das maximale Potential der von Hand erfolgenden Aus gangs steuerung en '-!gestellt ist, die von dem änderbaren Widerstand RV12 des Energiezufuhrstromkreises geschaffen ist, welcher oben an Hand von Fig. 6 beschrieben wurde. Die Komponenten dss Stromkreises sind so eingestellt, daß für die Ausgangsspannung eine maximale Erholungsgeschwindigkeit erhalten wird, die dazu führt, daß keine Probleme zufolge eines Stromstoßes in bezug auf den Hochspannungstransformator des Hauptspeisestromkreises des Abscheiders auftreten. Typisch beträgt die Erholungszeit ungefähr 3 Perioden des SpeisewechseIstroms. Ebenso wie der über die Spannungsteilerwiderstände R4-O1 und R402 geschaltete Kondensator C4-5 schafft ein Kondensator C4-8, der zwischen die Basiselektrode des Transistors VT43 und die negative Speiseleitung geschaltet ist, eine Immunität des Lichtbogensteuerstromkreises gegen Rauschen.

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Es sei jetzt auf Fig. 9 Bezug genommen, in welcher die Einzelheiten des Phasenabfühlstromkreises wiedergegeben sind, der in lig. 1 durch den Block 21 dargestellt ist. Im normalen Betrieb werden Signale, die von dem Stromtransformator 15 (I¹Xg. 1) und von der Spannung zwischen den mit dee Pr i.märwp cklung des Hochspannungstransformators verbundenen Leitungen abgenommen werden, in Gegenphase an die Eingänge K bzw. M des Stromkreises gemäß Pig. 9 angelegt, wobei eine Leitung N eine gemeinsame neutrale Signalleitung ist. Wenn die Halbperiode betrachtet wird, in welcher die Eingangsleitung K mit Bezug auf die gemeinsame Signalleitung N negativ wird, so daß ein Transistor VT71 versucht, sich über einen Widerstand R7O3 einzuschalten, da die Eingangsleitung M in dieser Halbperiode wegen der vorgesehenen Verbindungen ins Positive geht, dann wird ein Transistor VT72 offengehalten, und es fließt kein Strom über einen Widerstand R705. Während dieser gleichen Periode wird ein Transistor VT73 durch das Spannungssignal eingeschaltet, das auf der Eingangsleitung M auftritt. Jedoch wird ein Transistor VT74· durch die Spannung auf der Leitung K im offenen Zustand gehalten, und daher fließt kein Strom in einem Widerstand

Wenn in der nächsten Halbperiode die Eingangsleitung K ins Positive geht und die Eingangsleitung M relativ zu der neutralen Leitung N ins Negative geht, werden die Transistoren VT74- und VT72 leitend gemacht, jedoch werden die Transistoren VT71 und VT73 im nichtleitenden Zustand gehalten, so daß-in dem Widerstand R7O5 bzw. dem V/iderstand R707 wieder kein Strom fließt.

Wenn in dem Abscheider ein Überschlag auftritt, wird die sich ergebende Art der Last an dem Hauptenergiezufuhrstromkreis für den Abscheider induktiv, weil der Hochspannungstransformator selbst eine effektiv kurzgeschlossene Sekundärwicklungsimpedanz erhält und die

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gesamte Primärspannung an der Fehlerbegrenzungsreaktanz durch die Leckreaktanz des Transformators zusammen mit einer verwendeten zusätzlichen Primärballastinduktanz entwickelt wird. In diesem Fall ist diese Induktanz in Fig. 1 durch die Drossel 12 dargestellt.

Unter diesen Bedingungen, wie sie vorstehend er"läut3rt sind, fließt der Strom in der Transformatorprimärwicklung weiter, nachdem die an die Thyristoren angelegte Spannung' auf Null gesunken ist, und tatsächlich tritt während der Dauer des Stromflusses eine Spannungsüberkreuzung auf. Infolgedessen wird in der Zeit während der Halbperiode der Frequenz des Speisestroms ein Punkt erreicht, an welchem sowohl das Stromsignal als auch das Spannungssignal auf den Eingangsleitungen K bzw. M in Phase sind. Eines der Paare der in Kaskade geschalteten Transistoren VT71, VT72 bzw. VT73>, VT74- werden jetzt eingeschaltet, und die Spannung an dem widerstand R7O5 oder dem Widerstand R707 schwingt von Nullspannung auf eine Spannung, die gleich der halben Zufuhrspannung zu dem Transistorstromkreis ist. Die Reihenkombination aus einer Zenerdiode ZR73 und einem Widerstand R7I legt diese Proportion fest.

Selbst wenn das Spannungssignal auf der Eingangsleitung M eine Polarität hat, um den zugehörigen Transistor VT72 oder VT73 einzuschalten, muß die Größe des Spannungssignals ausreichend sein, um das Rücksetzpotential zu übersteigen, welches von dem Paar Wechselstrom-Zenerdioden ZR71 und ZR72 geschaffen wird, die in Reihe mit der Leitung M liegen. Dieses Rücksetzen ist vorgesehen, um die Möglichkeit eines falschen Abfühlens unter normalen Lastbedingungen auszuschließen, weil der Wert der Leitungsreaktanz genügend groß ist, um einen kleinen Betrag an Spannungsüberschwingungen während der Strombelastung zu verursachen, gedoch nicht in dem gleichen Ausmaß wie dasjenige, das durch einen Überschlag erzeugt wird. Hierauf ist bereits oben Bezug genommen v/orden.

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Wenn ein Signal, welches dem halben Speiseleitungspotential äquivalent ist, an dem Widerstand R707 auftritt, erscheint es auch am Ausgang eines Differenzierungsnetzwerks, welches einen Kondensator C72 und einen Widerstand R715 enthält. Die Vorderflanke eines solchen Signals ist dahor in der ^T-age, an diesem Punkt eine ins Negative gehende Spitze zu erzeugen. In ähnlicher Weise erfährt der Signalimpuls an dem Widerstand R7O5 eine Phasenänderung durch einen Transistor VT75» jedoch wird- er auf einer Spannung von ungefähr der halben Leitungsspannung durch eine Dämpfungseinrichtung gehalten, welche Widerstände R712 und R720 umfaßt. Nach der Differentiation in dem DifferenzierungsStromkreis, welcher einen Kondensator C71 und einen Widerstand R713 umfaßt, erscheint ein scharfer negativer Spannungsimpuls, der mit der Vorderflanke des Signals zusammenfällt. Von dem Wi3erstand R713, welcher daher flen beiden Signalen gemeinsam ict, wird der ins Negative g-hende Impuls über eine Diod.e W?]^ auf einen Widerstand R714- übertragen und somit über einen Widerstand R715 wirksam, um ein monostabiles Paax· von Transistoren VT76 und VT77 zu veranlassen, aus dem einen Zustand in einen zweiten Zustand zu schalten, in welchem der Transistor VT76 leitend ist, um einen Ausgangsimpuls über einen Emitternachfolgetransistor VT78 zu erzeugen. In den Emitterleitern zu dem mono stabilen Paar von Transistoren VT76 und VT77 ist eine Zenerdiode ZR74 vorgesehen, um den gleichen Grad an Schwellenimmunität gegen Rauschen am Eingang des Stromkreises zu schaffen, und eine Diode MR75» die zwischen die beiden Widerstände R713 und R714- geschaltet ist, verhindert jede Neigung für den Transistor VT76, an einem vorverlegten Punkt an der Hinterflanke des ursprünglichen Kollektorlastimpulses an dem Widerstand R7O5 oder dem Widerstand R7O7 in den "Aus "-Zustand gezwungen · zu werden, indem die ins Positive gehende Spannungsspitze blockiert wird, die an dem Widerstand R713 nach der Differentiation erzeugt wird. Der aus dem Transistor VT78 abgeleitete Ausgangssignalimpuls, der einem Überschlag

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entspricht, wird über eine Leitung L dem Funkensteuerstromkreis und dem Lichtbogensteuerstromkreis zugeführt. Dieser Ausgangsimpuls ist von konstanter Größe und Dauer, und zwar unabhängig von einer Änderung des Schaltsignals, das an dem Widerstand R707 oder dem Widerstand R705 erscheint;, wrs durch die W:\llkurlicliiceit verursacht sein kann,· mit welcher ein Überschlag während irgendeiner gegebenen Halbperiode des Speisewechselstroms auftreten kann.

Der oben genannte Neonröhrenstromkreis, der in Pig. Λ durch den Block 23 dargestellt ist, umfaßt lediglich zwei Anzeigeneonröhren, denen zweckentsprechende Stromkreismittel zugeordnet sind, um eine visuelle Anzeige des Auftretens von Lichtbogen und Überschlagen zu ermöglichen.

Der Unterspannungs-Stromkreis 22 gemäß Fig., 1 braucht nicht näher beschrieben zu WeI-I¹Gn, da eine zweckentsprechende Form eines solchen Stromkreises für den Fachmann naheliegend ist. Ein Ausgang des Transformators 13 (Fig. 1) wird gleichgerichtet und an einen Transistorstromkreis angelegt, der im Betrieb die Zufuhr zu einem Hauptschalter unterbricht, wenn die aus dem Transformator 13 abgeleitete und gleichgerichtete Spannung unter einen voreingestellten Pegel sinkt. Die Schaltung kann zweckentsprechende resistive und kapazitive Zeitkonstantenstromkreise enthalten, die vor dem Auslösen eine angemessene Verzögerung schaffen, um eine ungewollte Unterbrechung der Energiezufuhr beispielsweise während einer Aufeinanderfolge von Überschlägen in dem Abscheider zu verhindern, was zu einer kurzen Herabsetzung der Primärspannung an dem Haupthochspannungstransformator zufolge der normalen Wirkung des Funkensteuerstromkreises führen kann. ·

Der Strombegrenzungsstromkreis 20 (Fig. 1), der einen Eingang an den OR-Tor-Stromkreis 17 anlegt, kann irgendein geeigneter herkömmlicher elektronischer

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Transistorstromkreis sein. V/enn in typischer V/eise das von dem Stromtransformator 14 abgeleitete Leitungsstroms ignal an einen Glätturigskreis angelegt wird und einen Schwellenpegel erreicht, schaltet es zwei lange Leitungen in einen Zustand, in welchem es über ein kapazitives kückkcOplungsve"^öp₃erungrnet zwerk einen Emitternachfolgeverstärker in Wirkung setzt. Dieser Verstärker übernimmt die Steuerung des Treiberstromkreises 16 vorzugsweise zu dem Ausgang.18 oder 19 (Fig. 1). Dos kapazitive Rückkopplungsverzögerungsnetzwerk macht es erforderlich, daß die Stromgrenze für eine gegebene minimale Zeit von beispielsweise 10 Sekunden überschritten wird, damit der Begrenzungsstromkreis die Steuerung des Treiberteils der Vorrichtung übernimmt, welcher den Thyristoren 10 und 11 variable Phasenwinkel-Steuerimpulse zuführt. <

Aus der vorstehend beschriebenen .Arbeitsweise einer Anlage, bei welcher eine Schaltung gemäß der Erfindung vorgesehen ist, ist ersichtlich, daß, wenn in dem Abscheider ein Lichtbogen auftritt, sich eine drastische und augenblickliche V/irkung ergibt, um eine Verlängerung des Lichtbogens oder ein Wiederzünden des Lichtbogens nach dem Löschen zu verhindern. Daher wird ein vollständiges Abschalten der an den Hochspannungstransformator angelegten Spannung innerhalb einer Halbperiode von dem Zeitpunkt bewirkt j an welchem der Lichtbogen abgefühlt wird. Auf dieses Abschalten folgt dann eine Nullspannungsperiode, die lang genug ist, damit das in der Nähe des Überschlagbereichs befindliche Gas ausreichend entionisiert wird, um ein neues Zünden zu verhindern. Die Erholung der an den Abscheider angelegten Spannung erfolgt dann sehr rasch, um an dem Abscheider eine hohe mittlere Spannung aufrechtzuerhalten.

Im Falle nur eines Funkens ist die Wirkung offensichtlich weniger drastisch, und die Steuerung erfolgt

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mittels der begrenzten Spannungsverminderung, die innerhalb einer halben Abfühlperiode herbeigeführt wird. Eine Aufeinanderfolge von Funken ruft eine progressive Verminderung der Spannung an dem Hochspannungstransformator hervor, bis das !Funkenbildungsausmaß herabgesetzt ist und eine relativ langsame Erholung der Spanning vorhanden It-Z₉ während eine hohe mittlere Ausgangsspannung an dem Abscheider aufrechterhalten wird.

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Claims (12)

1. 2U7194

   Patentansprüche

   ^Steuerschaltung für elektrische Energieversorgung, die auf e?..n Steuersignal anspricht, um die Zufuhr zu einer allgemein resistiven und kapazitiven Last zu steuern, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Gleichrichten einer Wechselstromzufuhr zv/ecks Erzielung eines Gleichstromausgan^s und einer Regeleinrichtung, welche die mittlere Ausgangsspannung regelt und welche auf Lastbedingungen zufolge einer auf eine Stromwellenform ansprechenden Einrichtung anspricht, die betätigbar ist, um einen Stufenanstieg der induktiven reaktiven Eigenschaft des ZufuhrStromkreises als Ganzes festzustellen und das Steuersignal zu ändern.
2. 2. Schalt·atijj; nach Anspruch Λ , dadurch gekennzeichnet, daß die auf eine Stromwellenform ansprechende Einrichtung auf eine Verbreitung von Gleichrichterausgangsstromimpulsen anspricht, die einer Erhöhung der induktiven reaktiven Eigenschaft des Stromkreises entsprechen.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf eine Stromwellenform ansprechende Einrichtung außerdem auf eine Spannungswellenform anspricht und Mittel aufweist, welche das Vorhandensein eines nach einer Zufuhrspannung Null fließenden AusgangsStroms feststellen.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Abfühlen wenigstens einer vorbestimmten Umkehr der Spannungswellenform, die auf eine Halbperiode der Zufuhrspannung folgt.
5. 5· Schaltung nach Anspruch 4-, gekennzeichnet durch eine erste Schaltvorrichtung, die auf ein Ausgangsspannungswellenformsignal anspricht, und eine zweite Schaltvorrichtung, die beim Ansprechen auf die vorbestimmte Umkehr der Spannungswellenform zusammen mit der ersten Schaltvorrichtung in einen gleichen Zustand geschaltet wird, um ein Abfühlsignal zu erzeugen.

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6. 6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schaltvorrichtung Transistoren sind.
7. 7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine er et ο und eine ^we.Vbe Schaltvorrichtung für jede Polarität der Stromimpulsweilenformen der Wechselstromzufuhr aufweist.
8. 8. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf das Auftreten eines Stufenanstiegs der induktiven reaktiven Eigenschaft des Zufuhrstromkreises in einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Halbperioden der Wechselstromzufuhr anspricht, um eine zweite Steuerfunktion durchzuführen, die von der ersten Steuerfunktion verschieden ist, welche durch die Feststellung einer solchen Stufe in einer geringeren Anzahl von Halbperioden eingeleitet wi/\a_
9. 9. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuerfunktion eine das Funkenausmaß steuernde Funktion ist und daß die zweite Steuerfunktion eine solche ist, welche in dor Lage ist, einen Lichtbogen innerhalb einer von dem Gleichstromausgang gespeisten Vorrichtung zu löschen.
10. 10. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal durch eine Ladung auf einem Speicherkondensator bestimmt wird und daß eine Einrichtung.vorgesehen ist, die auf einen Stufenanstieg der induktiven reaktiven Eigenschaft des Zufuhrstromkreises als (ianzes anspricht, um einen weiteren Kondensator mit dem Speicherkondensator zu verbinden und so die Übertragung einer elementaren Ladung zwischen den Kondensatoren zu bewirken und dadurch das Steuersignal zu ändern.
11. 11. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherkondensator vorgesehen ist, der, wenn seine Ladung einen vorbestimmten Wert

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    2U7194

    erreicht hat, das Schalten eines zwei Zustände aufweisenden Stromkreises bewirkt, um das Steuersignal zu überlaufen und innerhalb einer Halbperiode der Zufuhr die Ausgangsspannung des Gleichstromkreises auf einen Wert herabzusetzen, der angemessen ist, um einen Lichtbogen in der zu speisenden Vorrichtung zu löschen, und daß ein d.v? Ktndensatorladung übertragender Stromkreis vorgesehen ist, der bei der Feststellung eines Stufenanstiegs der induktiven reaktiven Eigenschaft des Gleichstromzufuhrkreises betätigbar ist, um den Kondensator einer gegebenen Ladungsübertragung zu unterwerfen, wobei der Kondensator einen Ladungsleckpfad aufweist, der eine Mehrzahl solcher Ladungsübertragungen innerhalb eines gegebenen ZeitIntervalls erfordert, um den zwei Zustände aufweisenden Stromkreis zu schalten.
12. 12. Schaltung üach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in eine Vorrichtung zum Steuern der Energiezufuhr zu einem elektrostatischen Abscheider eingeschlossen ist.

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    ^Ä ·

    Leerseite