DE2147194C3 - Automatische Steuerschaltung für einen elektrostatischen Abscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Steuerschaltung für einen elektrostatischen Abscheidender an eine Spdsewechselspannung über induktive Glieder und ^steuerte Gleichrichter angeschlossen ist, deren Zündwinkel in Abhängigkeit von der Spannung und dem Strom am bzw. durch den Abscheider steuerbar «st, wobei ein Funkensteuerkreis vorgesehen ist. der beim Auftreten eines Funken anzeigenden Steuersignals zur Begrenzung der Funkenbildung den Zundwinkel veran-

bei einem elektrostatischen Abscheider sind bekanntlich in einer Kammer Elektroden vorgesehen, zwischen denen Gase strömen können, in denen feines part.kelförmiges Material suspendiert ist. Wenn eine hohe Gleichspannung an die Elektroden angelegt wirdL kann Jas partikelförmige Material aus dem Gas abgeschieden werden Die Wirksamkeit eines solchen Abscheidverfahrens'ist davon abhängig, daß das Potential zwischen den Elektroden, die im allgemeinen eine ohmsche und kapazitive Last darstellen, auf einem Wert gehalten wird der sich wenigstens dem 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 infolge längerer Überschläge müssen jedoch 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 eimern Zusammenbruch der Spannung und somit von einem vollständigen Zusammenbruch der Abscheidwirksamkeit begleitet ist. Es besteht daher eine Notwendigkeit zur kontinuierlichen Einstellung der Hochspannung an einem Abscheider wobei für die Einstellung die sich ändernden Bedingungen innerhalb der Abscheidkammer m Betracht zi

ziehen sind.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausfuh rungen ist es bereits bekannt (vgl. DT-OS 15 57 014) Mittel vorzusehen, um die Hochspannung an der Elektroden des Abscheiders allmählich bis zu einen Punkt zu erhöhen, an welchem Funkenbildung auftntl und beim Feststellen der Funkenbildung eine unmittel bare vorbestimmte sprungartige Verringerung de Spannung zu bewirken, bevor die Spannung nach eine gesteuerten Gesetzmäßigkeit wieder ansteigen kanr

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 Energieversorgung für einen Abscheider umfaßt bisher einen Transduktor, über den die Speisung der Primärwicklung eines Hochspannungstransformatorgleichrichters erfolgt, der den Abscheider speist (CH-PS 4 70 205). Obwohl ein Transduktor die Fähigkeit hat, Fehlströme im Fall eines Funkens oder einer Lichtbogenbildung zu begrenzen und weiterhin die Bildung von Funken und Lichtbogen durch Messung der Spannungserniedrigungen an der Primärwicklung des Transformators !eicht festzustellen gestattet, kann der Transduktor einen beträchtlichen Nachteil haben, weil er eine vergleichsweise lange Ansprechzeit hat, wodurch die Wirksamkeit eines Abscheiders beeinträchtigt werden kann.

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

Eine automatische Steuerschaltung der eingangs genannten Art mit steuerbaren Halbleitergleichrichtern ist aus der DT-OS 15 57 193 bekannt. Bei der bekannten Steuerschaltung werden der Strom durch den Abscheider bzw. die Spannung am Abscheider genvessen und die gemessenen Größen unabhängig voneinander zum Nachweis einer Funkenbildung bzw. des Auftretens eines Lichtbogens ausgenutzt. Der Nachweis der Funkenbildung erfolgt dabei mittels eines Stromwandlers, der den Primärstrom des Abscheiders erfaßt. Abhängig von den integrierten Stromspitzen bei Überschlägen im Gleichrichter wird der Zündwinkel der gesteuerten Gleichrichter so verändert, daß die Funkenbildung begrenzt wird. Ein schnelles Ansprechen, insbesondere auf einen einzelnen Funken, ist damit nicht zu erreichen, weil die Mittelwertbildung über mehrere Perioden der Wechselspannung hinweg erfolgen muß. Außerdem kann dabei eine besonders wirksame Einrichtung zur Strombegrenzung nicht benutzt werden, weil dann eine Auswertung des (dann begrenzten) Stromanstiegs zum Nachweis von Funken kaum möglich wäre.

Als Kriterium für das Entstehen eines Lichtbogens dient bei der bekannten Schaltung das Absinken der Primärspannung, wobei unterhalb eines gewissen Schwellwertes der Primärspann=;ng die steuerbaren Gleichrichter nicht mehr gezündet werden. Zur Auswertung kann dabei nicht der Momentanwert der Primärspannung herangezogen werden, weil dieser Momentanwert jeden Schwellwert während einer Periode mehrmals unterschreiten würde, sondern nur der Mittelwert der Amplitude der Primärspannung. Diese Mittelwertbildung kann ebenfalls nur über mehrere Perioden der Wechselspannung hinweg erfolgen, so daß das Absinken der Primärspannung bzw das Auftreten von Funken nur relativ langsam registriert werden kann.

Die Wirksamkeit eines Abscheiders hängt entscheidend vom schnellen Ansprechen der Steuerschaltung auf Überschläge in Form von Funken oder Lichtbogen ab. Je eher die Steuerschaltung nämlich auf Funken reagiert (durch entsprechende Änderung der Hochspannung am Abscheider), desto eher kann das Auftreten von Lichtbogen, die die Abscheidwirksamkeit erheblich herabsetzen, verhindert werden. Für den Fall, daß sich trotzdem ein Lichtbogen bildet, ist es wichtig, daß die Steuerschaltung möglichst schnell anspricht, um den Lichtbogen zu beseitigen.

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerschaltung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie möglichst schnell auf Überschläge anspricht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß

ίο gelöst durch einen Detektorstromkreis, der das Steuersignal für den Funkensteuerkreis erzeugt, wenn nach einem Nulldurchgang der Speisewechselspannung noch ein induktiver Strom mit einer Amplitude oberhalb eines vorgebbaren Schwellwertes fließt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim Auftreten eines Funkens oder eines Lichtbogens, wobei der Abscheider kurzgeschlossen wird, die von den steuerbaren Gleichrichtern gespeiste Last von der ohmschen bzw. kapazitiven Abscheiderlast in eine

induktive Last übergeht. Im Falle eines Überschlages eilt infolgedessen der Strom der Spannung nach, so daß nach einem Nulldurchgang der Speisespannung der steuerbare Gleichrichter, der bis dahin leitend war, weiter leitend bleibt, was zur Folge hat, daß dann noch ein Strom mit einer Amplitude oberhalb eines vorgebbaren Schwellwertes fließt. In jeder Halbperiode der Speisewechselspannung, in der ein Überschlag (oder mehrere Überschläge) auftritt, wird also das Steuersignal erzeugt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Steuersignal erzeugt wird, wenn nach einem Nulldurchgang der Speisewechselspannung die von den gesteuerten Gleichrichtern erzeugte Spannung ihre Polarität umkehrt und einen Schwellwert überschreitet. Die Polaritätsumkehr und das Überschreiten eines Schwellwertes durch die von den gesteuerten Gleichrichtern erzeugte Spannung nach einem Nulldurchgang der Speisewechselspannung läßt sich nämlich besonders einfach feststellen.

Das Auftreten von Überschlägen in aufeinanderfolgenden Halbperioden der Speisewechselspannung, wodurch entsprechend oft ein Steuersignal erzeugt wird, kann als Anzeige für den Beginn eines Lichtbogens im Abscheider angesehen werden; bei einer Ausfüh-

rungsform der Erfindung werden zwei Überschläge in aufeinanderfolgenden Halbperioden der Speisewechselspannung als Kriterium für das Auftreten eines Lichtbogens angesehen. Als Kriterium für das Auftreten eines Funkens dient hingegen, daß in einer geringeren Anzahl aufeinanderfolgender Halbperioden — bei der Ausführungsform also in lediglich einer einzigen Halbperiode — ein Überschlag auftritt. Da Funken einerseits und Lichtbogen andererseits unterschiedliche Auswirkungen haben, muß die Steuerschaltung auch unterschiedlich reagieren.

Demgemäß sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Detektorstromkreis zusätzlich einer Lichtbogenunterdrückungskreis steuert, der auf eine größere Anzahl von in aufeinanderfolgenden Halbperioden (mindestens zwei) auftretenden Steuersignaler (Lichtbogen) anspricht und dabei das Ausgangssigna des Funkensteuerstromkreis überläuft. Eine Weiterbil dung sieht vor, daß beim Auftreffen eines Funkens dei Funkensteuerkreis eine sprungartige Verringerung dei Abscheiderspannung (um einen relativ kleinen Betrag und danach einen langsamen Wiederanstieg de: Abscheiderspannung bewirkt und daß beim Auftreter eines Lichtbogens der Lichtbogenunterdrückungskrei:

die Abscheiderspannung schlagartig unterdrückt und nach Erlöschen des Lichtbogens schnell wieder ansteigen läßt. Dadurch werden beim Auftreten von Lichtbogen einerseits übermäßige Kurzschlußströme vermieden und andererseits wird der Abscheider relativ schnell wieder wirksam. Beim Auftreten eines einzelnen Funkens hingegen bleibt der Abscheider voll v/irksam, wobei durch die Verringerung der Abscheiderspannung eine Tendenz zur Lichtbogenbildung unterdrückt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 zeigt in teilweise schematischer Weise und teilweise als Blockdiagramm eine Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Steuerschaltung für die Energiezufuhr zu einem Abscheider;

F i g. 2 zeigt Strom- und Spannungswellenformen;

F i g. 3 bis 5 geben im einzelnen den Inhalt gewisser Blöcke der Schaltung gemäß Fi g. 1 wieder;

Fig.6 zeigt Einzelheiten eines typischen Energiezufuhrstromkreises für die Steuerschaltung gemäß Fig. 1;

F i g. 7 zeigt Einzelheiten eines typischen Funkensteuerstromkreises für die Steuerschaltung gemäß Fig. 1;

F i g. 8 zeigt Einzelheiten eines typischen Lichtbogenunterdrückungsstromkreises für die Steuerschaltung gemäß Fig.l;

Fig.9 zeigt Einzelheiten eines typischen Detektorstromkreises für die Steuerschaltung gemäß F i g. 1.

Gemäß Fig. 1 ist eine Netzwechselspannung über Anschlüsse 1 und 2 geschaltet, und die Elektroden eines elektrostatischen Abscheiders sind mit Anschlüssen 3 und 4 verbünden. Die Spannungsversorgung an den Anschlüssen 3 und 4 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 Vollweg-Thyristorregler, der gegensinnig parallelgeschaltete Thyristoren enthält, von denen zwei Thyristoren bei 10 und 11 dargestellt sind, und über eine Strombegrenzungsreakitanz 12 gespeist wird. Die Reaktanz 12 kann gewünschtenfalls in den Transformator 8 eingebaut sein. Über die Reihenschaltung aus der Strombegrenzungsreaktanz 12 und der Primärwicklung 9 des Transformators 8 ist ein Transformator 13 geschaltet, dessen Zweck nachstehend erläutert wird: Weiterhin sind mit der Zuleitung zu der Primärwicklung 9 des Transformators 8 zwei Stromwandler 14 und 15 in Reihe geschaltet. Die Sekundärwicklungen dieser drei Transformatoren 13,14 und 15 führen zu Anschlüssen in der Steuerschaltung, worauf nachfolgend noch Bezug genommen wird.

Der in Reihe geschaltete Regler bewirkt durch Einstellen des Zündwinkels der steuerbaren Gleichrichtervorrichtungen 10 und 11 in aufeinanderfolgenden Halbperioden der Wechselspannung an den Anschlüssen 1 und 2 eine Steuerung des Mittelwertes der Spannung an den Anschlüssen 3 und 4. Zum Zwecke einer solchen Steuerung ist ein geeigneter Thyristor-Treiberstromkreis vorgesehen, der durch einen Block 16 dargestellt ist und der durch eine Oder- und Pufferstufe, die durch einen Block 17 dargestellt ist, gesteuert wird. Steuerbare Gleichrichtersf romkreise, die mittels variabler Phasenwinkel gesteuert werden, sind bekannt, so daß weitere besondere Einzelheiten der-Spannungsversorgung für den Abscheider nicht beschrieben zu werden brauchen*

Der Block 17 hat drei Eingangsanschlüsse. Ein Eingang des Blockes 17 ist mit einem Stroittkre s 18 für die manuelle und automatische Funkensteueirung — nachfolgend Funkensteuerkreis genannt — verbunden ein zweiter Eingang mit einem Stromkreis 19 für die Lichtbogenunterdrückung und ein dritter Eingang mil einem Stromkreis 20 für die Strombegrenzung verbunden. Der Stromkreis 20 empfängt ein Eingangssignal von dem Stromwandler 14 und schützt die Vorrichtung durch Strombegrenzung; die Stromkreise 18 und 19 empfangen ein Eingangssignal von einem auf Phasenänderungen ansprechenden Detektorstromkreis 21, der

ίο ein Eingangssignal von dem Stromwandler 15 und ein weiteres Eingangssignal von dem Spannungstransformator 13 empfängt. Die Schaltung umfaßt weiterhin einen Schutz gegen Unterspannung bietenden Alarmstromkreis, der durch einen Block 22 dargestellt ist. Derr Funkensteuerkreis 18 und dem Lichtbogenunterdrükkungskreis 19 ist eine Neonröhrenanzeigeeinrichtung zugeordnet, die durch einen Block 23 dargestellt ist.

Es sind verschiedene Handeinstellungen vorgesehen von denen die erste eine Handeinstellung für eir stabilisiertes Netzgerät 25 umfaßt, das über der Ausgang 26 eine stabilisierte Speisespannung für die verschiedenen Stromkreise und weiterhin über eine Leitung 27 eine Bezugsspannung an die Stromkreise It und 19 liefert. Zweitens ist der Funkensteuerkreis 18 mr einer Handsteuerung 28 für das Funkenausmaß und mi einer Spannungsschwellensteuerung 29 versehen. Zu sätzlich ist die Strombegrenzungseinrichtung 20 mi einer geeigneten Handsteuerung¹30 versehen, um die obere Stromgrenze für die Vorrichtung einzustellen.

Die Schaltung gemäß F i g. 1 wirkt allgemein in dci Weise, daß der Treiberstromkreis 16 gewöhnlich vor dem Funkensteuerkreis 18 über die Oder-Schaltung 13 gesteuert wird, wodurch die Spannung an der Anschlüssen 3 und 4 auf einen Wert erhöht wird, ar welchem ein Überschlag auftritt. Ein solcher Überschlaf wird von dem auf Phasenänderungen ansprechender Detektorstromkreis 21 festgestellt, der in Abhängigkei von der Phasenbeziehung zwischen den beiden von der Transformatoren 13 und 15 gelieferten Eingangssigna len ein Steuersignal an die Blöcke 18 und 19 liefert.

Der Funkensteuerstromkreis 18 spricht auf jeder festgestellten Funken an und bewirkt eine kräftigt Änderung des Steuersignals zu dem Treiberstromkreii 16; er verzögert dementsprechend die Zündzeitpunkt

der Thyristoren in der Spannungsversorgung de: Abscheiders. Zwischen solchen Funken bewirkt de Block 18, daß das Signal für den Treiberstromkreis K den Zündwinkel progressiv vorverlegt. Demgemäß ha die Schaltung uriier den gegebenen Bedingungen dai

Bestreben, sich auf einen optimalen mittleren Zustam mit gelegentlicher Funkenbildung einzustellen, derei Häufigkeit bei 28 in geeigneter Weise einstellbar ist.

Im Hinblick auf das schnelle Ansprechen de Vorrichtung ist es erwünscht, den Beginn eine

Lichtbogens in der Vorrichtung zum frühestmögliche! Zeitpunkt festzustellen. Zu diesem Zweck stellt de Lichtbogenunterdrückungskreis 19 das Auftreten eine Überschlagzustandes in zwei aufeinanderfolgende! Halbperioden der Speisespannung fest, überläuft dii

von (lern Funkensteiierkreis 18 bewirkte Steuerung um ruft eine zeitweilige Unterdrückung der Abscheider spannung hervor, um das Auftreten eines Lichtbogen zu unterdrücken, bevor die Abscheiderspannung schnei auf einen Wert ansteigen kann, der von dem Stromkrei

18 eingestellt ist.

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die Ausgangs spannung durch Vorverlegen oder Verzögern de Zündwinkels der steuerbaren Glelchrichtervorrichtun

gen 10 und 11 in den Halbperioden geregelt wird und bei NichtVorhandensein eines Lichtbogens progressiv zunimmt,; wobei diese Zunahme durch sprungartige Verringerungen der Spannung beim Auftreten von Überschlagen im Unterschied zu festgestellten Lichtbogen gemäß vorstehender Beschreibung intermittierend unterbrochen wird.

Zur Art der Feststellung von Lichtbogen und Funken sei nunmehr auf die graphische Darstellung gemäß F i g. 2 Bezug genommen, in der idealisierte Wellenformen sowohl der Spannung, welche hinter dem Regler erscheint, der die steuerbaren Halbleitergleichrichtervorrichtungen 10 und 11 aufweist, als auch das Leitungsstromes für einen Zündwinkel von 90° wiedergegeben sind. Die über der Strecke A gezeigte Periode ,₅ 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 in Form eines; Funkens oder des Beginns eines Lichtbogens auftritt. Dieser Überschlag ist effektiv ein Kurzschluß, und die Lastam Wechselspanruingsnetz geht daher von der Abscheiderläst, die vorwiegend kapazitiv ist, in eine vorwiegend induktive Last über, hauptsächlich zufolge der Strombegrenzungsreaktanz 12 im Primärkreis des Transformators 13. Als Ergebnis der Änderung bleibt _2J der Thyristor, der leitend ist, in diesem vorwiegend induktiven Zustand bis jenseits der Speisespannung Null leitend, und es tritt, wie dargestellt, ein umgekehrtes Spannungsehde der Halbperiode der Wellenform auf. Das Auftreten eines Lichtbogens oder die Neigung zur _J0 Bildung eines Lichtbogens gemäß oben gegebener Definition ist über der Strecke Cdargestellt. In diesem Fall tritt, wie dargestellt, ein Spannungsende in zwei aufeinanderfolgenden · Halbperioden der Spannungswellenformauf.-

Demgemäß ist der Detektorstromkreis zum Feststellen, von Überschlägen in Form von Funken so ausgebildet, daß er auf einen merkbaren umgekehrten Spannungsanteil einer einzigen Halbperiode anspricht; zum Zwecke der Feststellung des bevorstehenden^ Auftretens von Lichtbogen werden zwei aufeinanderfolgende Halbperioden festgestellt, die umgekehrte Spannungsanteile haben, Es ist zu bemerken, daß ein kleiner umgekehrter Spannungsanteil unvermeidlich immer vorbanden ist, und zwar auf Grund des Vorhandenseins _4S der Leitungsstromkreisreaktanz. Daher ist der Detektorstromkreis mit einer entsprechenden Schwelle versehen, unterhalb welcher er nicht anspricht, so daß unbedeutende umgekehrte Spannungsanteile nicht verwertet werden.

In dem Detektorstromkreis 21, der unter Bezugnahme auf F i g. 9 näher beschrieben wird, werden aus dem Leitungsstrom über den Wandler 15 und aus der Primärspannung über den Transformator 13 Signale von normalerweise entgegengesetzter Polarität abge- _J5 leitet und an die Basiselektroden von zwei Paaren von in Reihe angeordneten Transistorschaltern angelegt. Ein solches Paar ist für jede Halbperiode der Netzspannung 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 eingeschaltet und es ergibt sich normalerweise kein Ausgangssignal. Jedoch ist im Fall einer Spannungsumkehr während einer Strom in einer Richtung leitenden j_s Periode, wie sie gemäß den oben gemachten Ausführungen bei einem Überschlag auftritt, ein Zeitraum vorhanden, in welchem die beiden Transistoren eines Paares zusammen leiten können und ein gemeinsamer Kollektorstrom fließt. Das gemeinsame Ausgangssignal wird anschließend an den Funkensteuerkreis 18 und/oder den Lichtbogenunterdrückungsstromkreis 19 angelegt, um sie zu betätigen.

Wegen des obengenannten kleinen Spannungsanteils, der zufolge der Leitungsstromkreisreaktanz immer vorhanden ist, ist eine Zenerdiode vorgesehen, welche derart bemessen ist, daß die erforderliche Schwelle für das Ansprechen geschaffen wird, und ein Schalten zufolge der kleinen normalen Spannung ausgeschlossen ist.

Fi g.3 zeigtin Blockform den Detektorstromkreis 21 (Fig. 1), wobei die beiden obengenannten Transistorpaare durch Blöcke 31 und 32 dargestellt sind. Da die Dauer des Ausgangsimpulses aus dem Transistorpaar 31 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 monostabilen Stromkreis 34 über ein Differenzierglied 33 zu triggern; es ergibt sich so ein Ausgangssignal von konstanter Größe und Dauer ar einer Pufferverstärkerstufe 35, deren Ausgang an die ir F i g. 1 in Blockform dargestellten Stromkreise 18 und 19 angeschlossen ist.

Hinsichtlich der Arbeitsweise des auf einen Überschlag ansprechenden Stromkreises, der in F i g. 1 durch den Block 18 dargestellt ist, kann auf das Blockdiagramm gemäß Fig.4 Bezug genommen werden: Wenr ein Funke oder Überschlag auftritt, wird aus-den Detektorstromkreis 21 ein Signal abgeleitet und ar einen Vefgleicher 37 angelegt, derVwenn das Signa größer als das aus der stabilisierten Speisespannung abgeleitete Signal ist und daher das "Vorhändenseir eines Überschlags anzeigt; einen' monostabilen Strom kreis 38 auslöst, dessen Ausgarigssigrial sich übei ungefähr 3;5 Millisekunden erstreckt. Ein Ausgangssi gnal des monostabilen Stromkreis 38 erregt eir Ladungsübertragungsnetzwerk, welches einen Schalte: 39 aufweist, dem ein primärer Kondensator 40 und eir sekundärer Kondensator 41 zugeordnet sind. Hier wire die voreingestellte Spannung, die in dem primärer Kondensator 40 gespeichert ist, augenblicklich auf der sekundären Kondensator 41 übertragen. Die siel ergebende Spannungsänderung ist das Produkt aus dei Änderung der Spannung des primären Kondensator! und dem Verhältnis zwischen der primären und dei sekundären Kapazität. Diese herabgesetzte Spannung wird über einen Pufferverstärker 42 an einen Einganj des Stromkreises 17 (F i g. 1) angelegt, wodurch bewirk wird, daß der Zündwinkel vor der nächsten Halbperiodi der Speisespannung vergrößert wird, was zu eine verminderten Ausgangsspannung am Abscheider führ) Anschließend an eine solche Herabsetzung erfolgt de Wiederanstieg der Treiber- und Ausgangsspannunj relativ langsam entsprechend der Wiederaufladung de Kondensators 41 auf den Wert, welcher durch dii Einstellung einer Ausgangsspannungssteuerung in den Stromkreis bestimmt wird.

Der monostabile Stromkreis 38 liefert ein zusätzliche Ausgangssignal zu einer einen Überschlag anzeigendci Neonröhrencinrichtung,.die in Fig. 1 durch den Blocl 23 dargestellt ist. In dieser Einrichtung 23 wird dii Dauer der Grundperiode des von dem Stromkreis 31 gelieferten Impulses durch eine geeignete Verzögeruni ausgedehnt, die ausreicht, um zu ermöglichen, daß eil Aufleuchten der Neonröhre von dem diensthabendci

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Beobachter oder Ingenieur erkannt wird, der dadurch entscheiden kann, ob das Ausmaß bzw. die Geschwindigkeit des Aufblitzens der Behandlungseinrichtung so ist, wiees gefordert wird.

Zur Steuerung von Lichtbogen ist gemäß dem Vorstehenden daran zu erinnern, daß bei dem vorliegenden Beispiel ein Lichtbogen dadurch definiert ist, daß er von Überschlagen in zwei aufeinanderfolgenden Perioden begleitet ist. Es wird auf das Blockdiagramm gemäß ,Fig.5 Bezug genommen werden, welches den lnhalg des-in Fig. 1 durch einen Block dargestellten Lichtbogensteuerstromkreises 19 näher veranschaulicht. Das Auftreten eines Überschlags ist von einem Impuls begleitet, der. von dem Detektor-Stromkreis 2t als Eingangssignal einem Vergleicherund Schalter zugeführt wird, die in F i g. 5 durch den Block 44 dargestellt iSindiPieseiiSpannyngsimpuls ist größer als die stabilisierte Bezugsspannung auf der Leitung 27, und er betätigt ein Ladungsübertragungsnetzwerk, 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, 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; falls während der nächsten Halbperiode der Speisespannung kein nachfolgender Impuls empfangen wird, wird der Kondensator 47 während einer Periode der Speisespannung entladen und auf diese Weise in seinen anfänglichen Zustand zurückgestellt.

Wenn jedoch ein zweiter Überschlag auftritt, der von einem Impuls begleitet ist, der eine zweite Entladung des,primären Kondensators ■ 46 in den sekundären Kondensator. .47,. hervorruft, ist die resultierende Spannung des sekundären Kondensators 47 ausreichend, um ein Schalten des monostabilen Stromkreises 48 zu, bewirken und dadurch einen Ausgangsimpuls erzeugt, der die einen. Lichtbogen anzeigenden Neon-: röhreneinrichtung 23 anregt und über einen Pufferver-; stärker 49 und das Tor 17 (Fig. 1) die Zündimpulse zu den .Thyristoren während einer Zeitdauer unterdrückt, die ausreicht, um den Lichtbogen zu löschen. Weiterhin ist eine Schaltung 50 zur Erzeugung einesrampenförmigen Signals vorgesehen, durch die ein verzögerter Wiederanstieg der Ausgangsspannung auf einen Pegel erreicht wird, der durch den Funkensteuerstromkreis 18 (Fig. 1) eingestellt wird.

Zusätzlich zur , Strombegrenzung, die durch die Steuerung 30 und den Stromkreis 20 (Fig. 1) erhalten wird, ist der Unterspannungsstromkreis 22 vorgesehen, durch den die mittlere Primärspannung des Hochspannungstransformators an einen geeigneten Vergleicher angelegt wird, dessen Schaltpunkt auf einen Steuerpegel voreingestellt ist. Bei einer bestimmten Eingangsspannung wird die volle Speisespannung an ein Unterspannungsrelais angelegt, um den Hauptschalter der Vorrichtung geschlossen zu halten. Falls jedoch die Ausgangsspanming verschwindet oder unter einen voreingestelltdn Wert sinkt, wird die dem Unterspannungsrelais zugeführte Spannung nach einer entsprechenden Verzögerung unterbrochen, um einen Alarm einzuleiten und den Hauptschalter zu öffnen. Die Verzögerung ermöglicht, daß kurzdauernde Spannungsverminderungen keinen Einfluß haben.

Ein weiteres Merkmal, das vorgesehen sein kann, umfaßt eine Einrichtung zur Begrenzung der Energie der Wandler 14 und 15. Beispielsweise kann über die Wiederstandslast des Wandlers 15 eine Vollweggleichrichterbrücke geschaltet werden, über deren Gieichstromklemmen eine Zenerdiode geschaltet ist. Im Fall des Auftretens eines einzelnen Überschlags, insbesondere wenn die normale Last der Einrichtung vorwiegend ohmisch statt kapazitiv ist, wird dadurch verhindert, daß der Wandler genügend Magnetisierungsenergie speichern kann, die eine Verzerrung der Spannung in der nächsten Halbperiode hervorrufen

ίο könnte. Die Zenerdiode leitet und begrenzt die Spannungszeitfläche, die von dem Kern des Wandlers aufgenommen wird. Die Dauer des Stromimpulses in der ohmschen Last des Stromwandlers bleibt ebenso unbeeinflußt wie der Detektorstromkreis, Im Fall des Auftretens eines Lichtbogens gemäß oben gegebener Definition Wird der" Kern des Stromwandlers von den beiden entgegengesetzte Polarität aufweisenden Primärstromimpulsen rückgestellt, jedoch ist auch hier wieder die Zenerdiode ein wirksamer Energiebegren-

zer. '

Im vorstehenden sind die Stromkreise der Vorrichtung nur in allgemeiner Weise beschrieben worden, um ein allgemeines Bild über ihre Gesamtarbeitsweise zu geben. Zur Erläuterung von Einzelheiten wird nunmehr

25, auf die F i g. 6 bis 9 Bezug genommen.

In Fig.6 ist der Gleichspannungserzeuger dargestellt, der auf herkömmlicher Transistorschaltungstechnik basiert und aus einer Wechselspannung, welche an eine von Dioden MÄH bis MR14 gebildete Gleichrichterbrücke angelegt wird, eine stabilisierte Speisespannung auf der negativen bzw. positiven Gleichstromleitung A, B erzeugt. Er speist die nachstehend erläuterten weiteren Transistorstromkreise.
Die an die Brückengleichrichter MRU bis MR 14 angelegte Speisewechselspannung wird von einem nicht dargestellten Transformator abgeleitet, und das Gleichstromausgangssignal der Brücke wird mittels eines Kondensators CIl geglättet und an einen Serienregeltransistor VT15 abgegeben. Die Steuerung des

Basisstroms des Transistors VT15 erfolgt über Transistoren VT13 und VT14, die, wie dargestellt, parallel geschaltet sind, in Verbindung mit einem Transistor VT12. Ein Transistor VTH arbeitet als Vergleichsverstärker und weist einen Belastungswiderstand R 102 in seiner Kollektorleitung und eine Zenerdiode ZR11 in . seiner Emitterleitung auf. .

Die Zenerdiode bildet dadurch eine Referenzspannung. Das Eingangssignal zu der BaIs des Transistors VTH wird von einer Kette von Widerständen R 103, R 104. AVIl₁ Λ105 und R 106 abgeleitet, wobei der Widerstand RVM einen verstellbaren Abgriff hat, der dazu benutzt wird, am Ausgang eine gewünschte Spannung einzustellen, Ein Kondensator C13 bewirkt eine Glättung, und eine Stabilität der geschlossenen Schleife wird mittels eines Kondensators C12 und eines Widerstandes R 101 erzielt, die in Reihe über den Widerstand R 102 geschaltet sind.

In dem Gleichspannungserzeuger ist eine einstellbare Widerstandskette enthalten, die von einem Widerstand K107 und einem Widerstand RV12 gebildet ist, von denen der letztere einen einstellbaren Abgriff für einen weiteren änderbaren Widerstand RVOi hat, von dem eine Ausgangsspannung an Anschlüssen C und D abgenommen wird. In der Praxis wird der Widerstand KV12 eingestellt, um den maximalen Zündwinkel der steuerbaren Hauptgleichrichtervorrichtungen, welche den Abscheider speisen, voreinstellen, wenn der bewegbare Abgriff des Widerstandes KVOl so einge-

stellt ist, daß ein maximales Ausgangssignal geliefert wird. Dieser Maximum-Einstellpunkt wird auch dazu verwendet, eine Klemmspannung für die Ausgangsspannung aus dem Lichtbogenunterdrückungskreis zu liefern, der nachstehend näher beschrieben wird.

Zusätzlich enthält der Gleichspannungserzeuger ein Netzwerk, das aus einem Widerstand R108, einem Widerstand·: R V13 mit einstellbarem Abgriff, einem Emitterfolger Vri6 mit einem ihm zugeordneten Emitterwiderstand R 109 und einem Kondensator C14 ,₀ besteht, der mit dem Basiskreis des Transistors VT16 verbunden ist. Der Transistor VT15 ist derart angeordnet, daß er einen in zweckentsprechender Weise" einstellbaren Bezugspegel für die Eingangsschalttransistoren der Funken- und Lichtbogenströmkreise liefert, ' wobei dieser Bezugspegel an dem Ausgangsanschluß Fabgenommen wird. Der Konden^ sator C14 soll Hochfrequenzschwingungen des Transistors VT16unterdrücken.

In F i g. 7 sind die Einzelheiten des Funkensteuerkreises dargestellt. ■ Beim normalen Arbeiten, wenn kein Überschlag vorhanden ist, wird eine von dem von Hand einstellbaren Steuerpotentiometer R VOl (F i g. 6) abgeleitete Steuerspannung, die auf der Leitung C erscheint, an die Basiselektrode eines Transistors VT36 in der _2J Endstufe' des Funkensteuerstromkreises gemäß F i gi 7 angelegt. Der Transistor VT36 und ein Transistor V7T37 sind so angeschlossen; daß sie als in Kaskade geschaltete Emitterfolger mit hoher Eingangsimpedanz arbeiten! Die Ausgangsspannung an einem Widerstand R 315 im Emitterkreis des Transistors VT36 erscheint auf einer Leitung Gund wird über diese an den einen Eingang der obengenannten Oder-Schaltung 17 (Fi g. 1) geführt. Die Kollektorspannungen der beiden Transistoren VT36 und VT37 werden von einer Kette aus Widerständen R 314 und R 316 stabilisiert.

Wenn der Abgriff des Potentiometers R VOl (F i g. 6) von der Bedienungsperson rasch bewegt wird, wird die dem Treiberstromkreis 16 (F i g. 1) zugeführte Treiberspannung an einer ebenso raschen Änderung durch eine eingebaute Verzögerung gehindert, die dadurch erhalten wird, "daß ein Kondensator C34 sich über einen Widerstand Λ313 und einen in Reihe mit diesem liegenden veränderbaren Widerstand ÄV02 auflädt oder sich entlädt. Dies gewährleistet einen sanften Start für die Hauptthyristoren, welche den Hochspannungstransformator der Energiezufuhrschaltung für den Abscheider speisen.

Wenn das Potentiometer R VOl (Fig. 6) so eingestellt wird, daß 'die Ausgangsspannung erhöht wird, lädt sich der Kondensator C34 in Richtung gegen den negativen Leiter des Transistorstromkreises auf, bis auf einen Wert, der von einer Diode MR 33 und der Einstellung der Ausgangsspannungssteuerung bestimmt wird. Beim Schließen des Hauptschalters der Vorrichtung wird sämtlichen Stromkreisen, mit Ausnahme des Funkensteuerstromkreises gemäß Fig.7, Gleichstrom zugeführt, der an den Anschlüssen A und B des Gleichspannungserzeugers gemäß F i g. 6 abgenommen wird. ·

Selbst wenn das Potentiometer RVOl in einer Stellung hoher Ausgangsspannung verbleibt, kann sein Potential nicht auf den Treiberstromkreis übertragen werden, weil die Diode MR33 die Verbindung mit dem Transistor VT36 sperrt. Daher befinden sich, wenn der 6s Hauptschalter der Vorrichtung nachfolgend geschlossen wird, die Thyristoren anfänglich nicht auf einem vorverlegten Zündwinkel, sondern bleiben anfänglich

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₄o blockiert.

Kurz nach dem Schließen des Hauptschalters verbindet ein an dem Schalter vorgesehener Hilfskontakt, der in F i g. 7 mit KA bezeichnet ist, die Leitung A für die negative Speisespannung (Fig.6) mit dem Funkensteuerkreis gemäß F i g. 7, und daher beginnt der Kondensator C34 sich aufzuladen, wodurch eine sanfte Erhöhung der Treibersteuerspannung und damit eine sanfte Vorverlegung des Thyristorzündwinkels ermöglicht wird. Der Kondensator C34 lädt sich anfänglich über den relativ niederohmigen Stromkreis, der aus einem Widerstand R3\2 und einem änderbaren Widerstand R V32 besteht, rasch auf. Dies setzt sich bis zur Sperrung durch die Diode MR 32 fort. Der veränderbare Widerstand RV32 ist hierbei so eingestellt, daß er eine Treiberspannung gerade unterhalb des Schwellenpegels liefert, welcher dem minimalen Leiten der Thyristoren entspricht. Der Kondensator C34 lädt sich dann weiter mit einer geringen Geschwindigkeit über den höherohmigen Stromkreis auf, der von dem Widerstand Λ 313 und dem veränderbaren Widerstand RV02 gebildet ist, bis die Diode MR33 sperrt. Da die maximale Einstellung, die von dem veränderbaren Potentiometer RVOl (Fig.6) für volles Leiten der Thyristoren erforderlich ist, so ist, daß eine sehr geringe Spannung an dem Anschluß C erzeugt wird, während der Kondensator C 34 sich von der Speiseleitung aufzuladen sucht, ergibt der kleine Teil der exponentiellen Ladekurve; der zum Aufladen des Kondensators C34 ausgenutzt wird, eine annähernd linear ansteigende Steuerspannung.

Es sei jetzt das automatische Arbeiten des Furikenunterdrückungskreises beträchtet. Ein aus dem Detektorstromkreis 21 (F i g. I) abgeleiteter Signalimpuls wird an die Eingangsleitung L und damit an die Basiselektrode eines Transistors VT31 über einen 2 :1-Spannungsteiler aus den Widerständen R 301 und R 302 angelegt. Ein Kondensator C31 ist über diesen Spannungsteiler geschaltet und verhindert, daß Hochfrequenzstörungen ein ungewolltes Triggern verursachen.

Wie erläutert, 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 einem optimalen Pegel mittels des Potentiometers Ä V13 des Gleichspannungserzeugers gemäß Fig.6 eingestellt worden ist. Das Einschalten des Transistors VT31 bewirkt, daß ein Eingangstransistor VT32 eines monostabilen Paares von Transistoren VT32 und VT33 eingeschaltet wird. Eine Unempfindlichkeit gegen Störungen wird mittels eines Kondensators C35 erzielt.

Von der Kollektorelektrode des Transistors VT32 wird ein Impuls ausgesandt, der auf drei Arten verwendet wird, Erstens bewirkt er, nachdem er durch Widerstände R 307 und Ä308 gedämpft worden ist, daß ein weiterer Transistor VT34 eingeschaltet wird. Zuvor wird ein Kondensator C33 auf einen Pegel aufgeladen, der durch den Wert eines Widerstandes R V03 und eines festen Widerstandes R 311 mitbestimmt wird. Wenn der Transistor VT34 eingeschaltet wird, sinkt die Spannung an dem negativen Belag des Kondensators C33 auf diejenige der positven Potentialleitung und bewirkt, daß die Emitterelektrode eines Transistors VT35 gegenüber seiner Basis positiv gemacht wird, so daß auch dieser Transistor eingeschaltet wird. Es tritt daher eine unmittelbare Ladungsübertragung zwischen dem Kondensator C33 und dem Kondensator C34 auf, so daß die

Verminderung der Spannung an dem Kondensator C 34 ;leich dem Produkt aus der Spannungsänderung des Condensators C33 undviem Verhältnis der Kapazitiven ler Kondensatoren C 33 und C 34 ist.

Wegen des Restwiderstandes in dem Ladungsüberragungspfad ist die Spannungsübertragung keine :otale, sondern nur eine wesentliche Übertragung, und Sie Herabsetzung des Spannungspegels an dem Kondensator C34 bewirkt eine sprungartige Verminderung der Steuerspannung für den Treiberkreis 16 über den Leiter G. Zu diesem Zeitpunkt ist die Diode MR 33 gesperrt und unterbricht die von dem Potentiometer RVOl (Fig.6) zugeführte Spannung. Die Größe eines solchen Spannungssprunges wird durch die Stellung des veränderbaren Widerstandes R V 03 gesteuert, welcher die Ladung auf dem Kondensator C 33 vorbestimmt. Während des Übertragungsvorganges wird die obere Seite des Kondensators C33 von der Ladungszufuhr durch einen mit den Widerständen R 311 und RV03 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 wird. Zu gleicher Zeit wird ein Signal von der Kollektorelektrode des Transistors VT32 an die Basiselektrode eines Transistors VT310 angelegt, der als Emitterfolger arbeitet, und der an einem Emitterwiderstand R 320 dieses Emitterfolger auftretende Impuls wird an eine Leitung H angelegt, die zu der Neonröhrenanzeigeeinrichtung führt, welche in F i g. 1 durch den Block 23 dargestellt ist.

Eine Diode MR 34 verhindert, daß an einem Transistor VT38 eine übermäßige Sperrspannung auftritt. Über eine Diode MR 31 lädt sich der Kondensator C33 wieder auf, nachdem der Impuls beendet und der Transistor VT35 wieder abgeschaltet ist. Der Wiederanstieg der Treiberspannung nach diesem Spannungssprung erfolgt mit der normalen Steigung, während der Kondensator C34 sich über den Widerstand R 313 und den veränderbaren Widerstand R V 02 wieder auflädt. Der veränderbare Widerstand RV02 bildet daher eine das Funkenausmaß steuernde Einrichtung, die auf der Schalttafel der Vorrichtung angeordnet werden kann.

Fig.8 zeigt die Einzelheiten des Lichtbogenunterdrückungskreises 19 (F i g. t), der ein Ausgangssign^l an die Oder-Schaltung 17 liefert, wenn ein Lichtbogen entsteht, 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 Detektorstromkreis 21 (Fi g. 1) einen Schaltimpuls über einen von Widerständen R 401 und R 402 gebildeten Spannungsteiler an die Basiselektrode eines Transistors VT41, wobei das Potential an dessen Emitterelektrode, die mit der Leitung F verbunden ist, durch die Einstellung des Potentiometers R V13 des Gleichspannungserzeugers (Fig.6) bestimmt wird. Ein Kondensator C45 dient dem gleichen Zweck wie der Kondensator C31 des Funkensteuerstromkreises gemäß F i g. 7. Der Schaltpegel wird in der gleichen Weise wie für den Funkensteuerstromkreis bestimmt, und nach einer Polaritätsumkehr durch einen weiteren Transistor VT46, dessen Basiselektrode mit dem Kollektorkreis des Transistors VT41 verbunden ist, bewirkt das Schaltsignal, daß ein Transistor VT47 über einen Widerstand R 414 leitend wird. Eine Diode MR 44 im Emitterkreis des Transistors VT46 schafft eine Schwelle, unterhalb der der Transistors gegen Störungen unempfindlich ist. Das Potential der Kollektorelektroofi des Transistors VT47 sinkt daher von dem Potential der negativen Speisespannungsleitung auf einen Pegel, der wenige Volt über der positiven Speisespannung liegt. Dieser Pegel wird von einer Emitterbezugsdiode ZR 47 eingestellt und über einen Widerstand R 416 gehalten.

Ein Kondensator C42 wird anfänglich über einen Widerstand R 415 und eine Diode MR 41 auf eine Spannung aufgeladen, die der Spannung der negativen Zufuhrleitung nahekommt, und die nachfolgende beträchtliche Spannungsverminderung des Potentials der Kollektorelektrode des Transistors VT47 bewirkt, daß die Emitterelektrode des Transistors VT42 in bezug auf seine Basiselektrode ins Positive schwingt und der Transistor VT42 eingeschaltet wird. Es tritt daher eine wesentliche Ladungsübertragung von dem Kondensator C42 zu einem Kondensator C41 auf, derart, daß die Spannungserhöhung an dem Kondensator C41 gleich dem Produkt aus dem Spannungsabfali an dem Kondensator C42 und dem Verhältnis der Kapazitäten der Kondensatoren C42 und C41 ist.

Wie im 1 all des Funkensteuerkreises verhindert wieder der in Reihe mit dem Ladungsübertragungspfad liegende Widerstand R 415 ein vollständiges Abfließen der Ladung, die anfänglich in dem Kondensator C42 gespeichert war, jedoch ist die Spannungsänderung, die an dem Kondensator C 41 auftritt, eine gleichsinnige Änderung. Ferner ist zu diesem Zeitpunkt die erhöhte Spannung des Kondensators C41 nicht höher als die Abbruchspannung einer Zenerdiode ZR 41, die einem monostabilen Paar von Transistoren VT43 und VT44 zugeordnet ist, so daß diese nicht schalten. Falls kein weiterer Überschlag auftritt, entlädt sich der Kondensator C41 nachfolgend über einen Widerstand R 404 innerhalb einer kurzen Zeitdauer, die zu etwa 20 Millisekunden gewählt wird, auf Null. Jedoch wird, falls ein Lichtbogen aufgetreten ist, bei dem das Kriterium zur Feststellung seines Vorhandenseins in der oben beschriebenen Weise 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 von nur 10 Millisekunden teilweise entladen, so daß die dann auftretende zweite Ladungsübertragung bewirkt, daß die resultierende Spannung auf dem Kondensator C41 die Schwellenspannung übersteigt, die durch die Zenerdiode ZR 41 eingestellt ist. In der Folge geht daher der Transistor VT44 in den leitenden Zustand über und der Basiselektrode eines Transistors VT45 wird ein Rechteckimpuls zugeführt, der diesen Transistor einschaltet, wobei der Basisstrom über einen Widerstand R 408 fließt. Das Potential der Kollektorelektrode des Transistors VT45 sinkt daher auf das Potential der positiven Speiseleitung, und es wird ein Ausgangssignal vom Kollektor des Transistors VT45 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. Zui gleichen Zeit liefert der Ausgangsimpuls des monostabi len Stromkreises auch ein Schaltsignal an die Neonröh renanzeigeeinrichtung 23 über den Transistor VT4I und die Ausgangsleitung J.

Die aus dem Lichlbogenunterdrückungskreis auf de Leitung H erhaltene Ausgangsspannung verbleibt ir Null-Zustand während der Zeitdauer, in welcher der di Transistoren VT43 und VT44 enthaltende monostabil

/Io

Stromkreis sich im geschalteten Zustand befindet. Diese Zeitdauer kann auf ungefähr 2 oder 3 Perioden der Speisestromfrequenz eingestellt werden, und zwar durch Verwendung einer zweckentsprechenden Entionisierungssteuereinrichtung, die abwechselnde Zeitgabekondensatoren einschaltet und die als Kondensator C 43 dargestellt ist. Der Kondensator C 43 wird auf eine optimale Haltezeitdauer eingestellt, welche die Entionisierung der Abscheidergase gewährleistet, um normalerweise ein Wiederzünden eines Lichtbogens zu verhindern, wenn die Ausgangsspannung wieder ansteigt. Wenn der Transistor VT45 wieder abgeschaltet wird, lädt sich ein Kondensator C44 über einen Widerstand /?410 wieder rasch auf, und dies bewirkt eine rampenförmige Erhöhung der Treibersteuerspan- ,<; nung bis zu einem Punkt, an welchem sie durch eine Diode MR 43 begrenzt wird, deren Anode vorher auf das maximale Potential der von Hand erfolgenden Ausgangssteuerung eingestellt ist, die an dem änderbaren Widerstand RV12 des Gleichspannungserzeugers erzeugt wird, welcher oben an Hand von Fig.6 beschrieben wurde. Die Komponenten des Stromkreises sind so eingestellt, daß für die Ausgangsspannung eine maximale Wiederanstiegsgeschwindigkeit erhalten wird, bei der jedoch noch keine Probleme in bezug auf den Hochspannungstransformator zufolge eines Stromstoßes des Hauptspeisestromkreises des Abscheiders auftreten. Typisch beträgt die Wiederanstiegszeit ungefähr 3 Perioden des Speisewechselstroms- Ebenso wie der über die Spannungsteilerwiderstände /?401 und _J0 R 402 geschaltete Kondensator C45 schafft ein Kondensator C48, der zwischen die Basiselektrode des Transistors VT43 und die negative Speiseleitung geschaltet ist, eine Unempfindlichkeit des Lichtbogenunterdrückungskreises gegen Störungen.

Es sei jetzt auf F i g. 9 Bezug genommen, in welcher die Einzelheiten des Detektorstromkreises wiedergegeben sind, der in F i g. 1 durch den Block 21 dargestellt ist. Im normalen Betrieb werden Signale, die von dem Stromwandler 15 (Fig. 1) und von der Spannung zwischen den mit der Primärwicklung des Hochspannungstransformators verbundenen Leitungen abgenommen werden, in Gegenphase an die Eingänge K bzw. M des Stromkreises gemäß Fig.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 versucht ein Transistor VT71, sich über einen Widerstand R 703 einzuschalten. Da das Potential der Eingangsleitung M in dieser ^₀ Halbperiode wegen der vorgesehenen Verbindungen positiv ist, wird ein Transistor VT72 gesperrt gehalten und es fließt kein Strom über einen Widerstand R 705. 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 R 707.

Wenn in der nächsten Halbperiode die Eingangsleitung Kins Positive und die Eingangsleitung Mrelativ zu der neutralen Leitung N ins Negative geht, werden die Transistoren VT74 und VT 72 leitend gemacht, jedoch werden die Transistoren VT71 und VT 73 nichtleitend, so daß in dem Widerstand R 705 bzw. dem Widerstand R 707 wieder kein Strom fließt.

Wenn in dem Abscheider ein Überschlag auftritt, wird die Last an dem Hauptspeisekreis für den Abscheider

induktiv, weil der Hochspannungstransformator selbst eine effektiv kurzgeschlossene Sekundärwicklungsiirpedanz erhält und die gesamte Primärspannung an der Fehlerbegrenzungsreaktanz abfällt, die durch die Str euinduktivität des Transformators zusammen mit der verwendeten zusätzlichen Primärballastinduktivität gebildet wird, in diesem Fall ist diese Induktivität in F i g. 1 durch die Drossel 12 dargestellt.

Unter diesen Bedingungen fließt der Strom in der Transformatorprimärwicklung weiter, nachdem die an die Thyristoren angelegte Spannung auf Null gesunken ist, und es tritt während der Dauer des Stromflusses ein Spannungsnulldurchgang 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 wird jetzt eingeschaltet, und die Spannung an dem Widerstand R 705 oder dem Widerstand R 707 schwingt von Null auf eine Spannung, die gleich der halben Speisespannung am Transistorstromkreis ist; dieses Verhältnis legt die Reihenschaltung aus einer Zenerdiode ZR 73 und einem Widerstand R 721 fest.

Selbst wenn das Spannungssignal auf der Eingangsleitung M eine Polarität hat, die den zugehörigen Transistor VT72oder VT73 einschaltet, muß die Größe des Spannungssignals ausreichend sein, um das Schwellpotential zu übersteigen, welches von dem Zenerdiodenpaar ZRTX und ZR72 geschaffen wird, das in Reihe mit der Leitung M liegt. Diese Schwelle ist vorgesehen, um ein falsches Ansprechen unter normalen Lastbedingungen auszuschließen; der Wert der Leitungsreaktanz ist nämlich genügend groß, um einen kleinen Betrag an Spannungsüberschwingungen während der Strombelastung zu verursachen, jedoch nicht in dem gleichen Ausmaß wie bei einem Überschlag. Hierauf ist bereits oben Bezug genommen worden.

Wenn an dem Widerstand /?707 die halbe Speisespannung auftritt, erscheint sie auch am Ausgang eines Differenziergliedes, welches einen Kondensator C72 und einen Widerstand Ä713 enthält. Die Vorderflanke eines solchen Signals erhält daher eine ins Negative gehende Spitze. In ähnlicher Weise erfährt der Signalimpuls an dem Widerstand R 705 eine Phasenänderung durch einen Transistor VT75, jedoch wird er auf einer Spannung von ungefähr der halben Speisespannung durch einen Spannungsteiler gehalten, welcher Widerstände /?712 und /?720 umfaßt. Nach der Differentiation in dem Differenzierglied, das einen Kondensator C71 und den Widerstand /?713 umfaßt, erscheint ein scharfer negativer Spannungsimpuls, der mit der Vorderflanke des Signals zusammenfällt. Von dem Widerstand /?713, welcher den beiden Signalen gemeinsam ist, wird der ins Negative gehende Impuls über eine Diode MR75 auf einen Widerstand Ä714 übertragen und schaltet somit über einen Widerstand R7i5 ein monostabiles Paar von Transistoren VT76 und VT77 aus dem einen Zustand in einen zweiten Zustand, in welchem der Transistor VT76 leitend ist und VT77 somit einen Ausgangsimpuls über einen Emitterfolger VT78 verursacht. In den Emiiterleitern zu dem monostabilen Paar von Transistoren VT76 und VT77 bewirkt eine Zenerdiode ZR 74 eine gewisse Unempfindlichkeit gegen unterhalb eines Schwellwertes liegende Störungen am Eingang des Stromkreises, und die Diode MR 75, die zwischen die beiden Widerstände

Ä713 und Λ 714 geschaltet ist, verhindert, daß der Transistor VT76 an einem vorverlegten Punkt an der Hinterflanke des ursprünglichen Kollektorlastimpulses an dem Widerstand R 705 oder dem Widerstand R 707 gesperrt wird, indem die positive Spannungsspitze blockiert wird, die an dem Widerstand /?713 nach der Differentiation erzeugt wird. Der aus dem Transistor VT78 abgeleitete Ausgangssignalimpuls, der einem Überschlag entspricht, wird über eine Leitung L dem Funkensteuerkreis und dem Lichtbogenunterdrükkungskreis zugeführt. Dieser Ausgangsimpuls ist von konstanter Größe und Dauer, und zwar unabhängig von einer Änderung des Schaltsignals, das an dem Widerstand R 707 oder dem Widerstand Ä705 erscheint, was durch die Willkürlichkeit verursacht sein kann, mit welcher in Überschlag während irgendeiner gegebenen Halbperiode des Speisewechselstroms auftreten kann.

Der obengenannte Neonröhrenstromkreis, der in F i g. 1 durch den Block 23 dargestellt ist, umfaßt lediglich zwei Anzeigeneonröhren, denen zweckentsprechende Stromkreismittel zugeordnet sind, um eine visuelle Anzeige des Auftretens von Lichtbogen und Überschlägen zu ermöglichen.

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

Der Strombegrenzungsstromkreis 20 (F i g. 1), der ein Eingangssignal an die Oder-Schaltung 17 liefert, kann irgendein geeigneter herkömmlicher elektronischer Transistorstromkreis sein. Wenn in typischer Weise das

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30 von dem Stromwandler 14 abgeleitete Stromsignal an einen Glättungskreis angelegt wird und einen Schwellwert erreicht, schaltet es zwei Leitungen in einen Zustand, in welchem es über ein kapazitives Rückkopplungsverzögerungsnetzwerk einen Emitterfolger in Wirkung setzt. Dieser Verstärker übernimmt anstelle der Steuerkreise 18 und 19 dip Steuerung des Treiberstromkreises 16 (Fig. 1). Das kapazitive Rückkopplungsverzögerungsnetzwcrk macht es erforderlich daß die Stromgrenze für eine gegebene minimale Zeit von beispielsweise 10 Sekunden überschritten wird damit der Begrenzungsstroniikreis die Steuerung des Treiberteils der Vorrichtung übernimmt, welcher den Thyristoren 10 und 11 Steuerimpulse mit veränderbarem Zündwinkel 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 Wirkung ergibt, um eine Verlängerung des Lichtbogens oder ein Wiederzünder des Lichtbogens nach dem Löschen zu verhindern Daher wird ein vollständiges Abschalten der an den Hochspannungstransformator angelegten Spannung innerhalb einer Halbperiode von dem Zeitpunkl bewirkt, an welchem der Lichtbogen abgefühlt wird. Aul dieses Abschalten folgt dann eine Nullspannungsperiode, die lang genug ist, damit das in der Nähe des Überschlagbereiches befindliche Gas ausreichend entionisiert wird, um ein neues Zünden zu verhindern. Dei Wiederanstieg der an den Abscheider angelegter Spannung erfolgt dann sehr rasch, um an derr Abscheider eine hohe mittlere Spannung aufrechtzuerhalten.

Im Falle nur eines Funkens ist die Wirkung offensichtlich weniger drastisch, und die Steuerung erfolgt mittels der begrenzten Spannungsverminderung die innerhalb einer halben Abfühlperiode herbeigeführ wird. Eine Aufeinanderfolge von Funken ruft eine progressive Verminderung der Spannung an den Hochspannungstransformator hervor, bis die Funken häufigkeit herabgesetzt ist, und die Spannung steig relativ langsam an, während eine hohe mittlen Ausgangsspannung an dem Abscheider aufrechterhal ten wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Automatische Steuerschaltung für einen elektrostatischen Abscheider, der an eine Speisewechselspannung über induktive Glieder und gesteuerte Gleichrichter angeschlossen ist, deren Zündwinkel in Abhängigkeit von der Spannung und dem Strom am bzw. durch den Abscheider steuerbar ist, wobei ein Funkensteuerkreis vorgesehen ist, der beim Auftreten eines Funken anzeigenden Steuersignals zur Begrenzung der Funkenbildung den Zündwinkel verändert, gekennzeichnet durch einen Detektorstromkreis (21), der das Steuersignal für den Funkensteuerkreis (18) erzeugt, wenn nach einem Nulidurchgahg der Speisewechselspannung noch ein induktiver Strom mit einer Amplitude oberhalb eines vorgebbaren SchwelJwertes fließt.

2. Automatische Steuerschaltung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorstromkreis (21) das Steuersignal erzeugt, wenn nach einem Nulldurchgang der Speisewechselspannung die von den gesteuerten Gleichrichtern (10, 11) erzeugte Spannung ihre Polarität umgekehrt und einen Schwellwert überschreitet.

3. Automatische Steuerschaltung nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorstromkreis (21) zwei Schaltvorrichtungen (VTlX, VT72 bzw. VT73, VT74) aufweist, von denen die eine (VT7i bzw. VT74) durch den Strom und die andere (VT72 bzw. VT73) durch die Spannung am Ausgang der gesteuerten Gleichrichter (10,11) gesteuert wird, wobei die andere Schaltvorrichtung (VT72 bzw. VT73) beim Überschreiten des Schwellwertes denselben Schaltzustand einnimmt wie die eine Schaltvorrichtung, wodurch das Steuersignal erzeugt wird (F i g. 9).

4. Automatische Steuerschaltung nach Anspruch

3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden'Schaltvorrichtungen Transistoren (\ΠΊ\... VT74) sind.

5. Automatische Steuerschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den beiden Polaritäten der Wechselspannung zugeordneten Schaltvorrichtungen (VT72, VT73) mit den den jeweils inversen Polaritäten des Wechselstroms zugeordneten Schaltvorrichtungen (VT71, VT74)in Reihe geschaltet sind.

6. Automatische Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zum Abscheiderkreis (3 ... 9) eine Induktivität (12) vorgesehen ist.

7. Automatische Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorstromkreis (21) zusätzlich einen Lichtbogenunterdrückungskreis (19) steuert, der auf eine größere Anzahl von in aufeinanderfolgenden Halbperioden auftretenden Auslösesignalen anspricht und dabei das Ausgangssignal des Funkensteuerkreises überläuft.

8. Automatische Steuerschaltung nach Anspruch

7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten eines Funkens der Funkensteuerkreis (18) eine sprungartige Verringerung und danach einen langsamen Wiederanstieg der Abscheiderspannung bewirkt und daß beim Auftreten eines Lichtbogens der Lichtbogenunterdrückungskreis (19) die Abscheiderspannung schlagartig unterdrückt und nach dem Erlöschen des Lichtbogens schnell wieder ansteigen läßt.

9 Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogenunterdrückungskreis (19) einen Speicherkondensator (C41) aufweist, dessen Spannung beim Überschreiten eines Schwellwertes eine monostabile Kippschaltung (VT43, VT44) in eine die Treiberschaltung (16) blockierende Stellung umschaltet, daß dem Speicherkondensator (T41) bei jedem einzelnen Steuersignal eine den Schwellwert allein nicht überschreitende Ladung zugeführt wird, wonach der Speicherkondensator wieder entladen wird und daß die Kondensatorspannung erst bei einem mehrere aufeinanderfolgende Halbperioden andauernden Steuersignal der Wechselspannung den Schwellwert erreicht.