DE2321927B2 - Elektronische Leistungsschnellschalter mit variablem Leistungsbereich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Leistungsschnellschalter variablen Leistungsbereichs zur Beschallung eines elektrischen Netzes, wobei durch Parallelschalten von Schalteinheiten kleinerer Leistung, bestehend aus Leistungseinheiten und Elektronikeinheiten, ein Schalter mit der benötigten Schaltleistung erstellt wird.

Zwanpskommutierte elektronische Gleichstromschalter mit einer Löscheinrichtung, bestehend aus Löschthyristor, Löschkondensator und Löschdrossel, die parallel zu einem oder mehreren Hauptthyristoren geschaltet ist, und mit einem niederohmigen Parallelwiderstand als Nebenweg zum Hauptthyristor, sind bekannt. Dabei wird im Falle des Kurzschlusses oder Oberstroms die Löscheinrichtung durch Zünden des Löschthyristors wirksam und der betriebsmäßige Dauerzündstrom zur Elektrode des Hauptthyristors wird kurzzeitig unterbrochen. Der Kurzschlußstrom wird dabei über den niederohmigen Parallelwiderstand auf einen ungefährlichen Wert begrenzt.

Bei diesem Schalter ist die Begrenzung der Schaltleistung durch die Auslegung sowohl der Hauptschaltelemente als auch der Zünd- und Löschelektronik auf einen bestimmten Leistungsbereich nachteilig.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und einen Schalter zu schaffen, der für weite Leistungsbereiche verwendbar ist. Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Kathodenseiten der Haupt- und Löschthyristoren niederohmig zu einem gemeinsamen Bezugspunkt verbunden sind, der das Bezugspotential für die Triggereingänge aller Zünd- und Löschelektroniken bildet. In Weiterbildung der Erfindung ist dieser Punkt das Bezugspotential für die Triggereingänge der Zündelektroniken.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß zui schnellen Wiedereinschaltbereitschaft des Leistungsschalters nach Abklingen eines Kurzschlusses oder Überstroms unter den Grenzwert der Strom über den Parallelwiderständen als Spannungswert abgegriffen wird und daß der Zündstrom für die Hauptthyristoren erst wieder freigegeben wird, wenn dieser Spannungswert einen Minimalwert erreicht hat.

Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß bei Netzversorgung mittels eines Generators, der im Kurzschlußfall mit Löschen der Hauptthyristoren gleichzeitig entregt ist, seine Erregung freigegeben wird, oder daß bei Versorgung aus einem speisenden Netz der im Kurzschlußfall abgeschaltete speisende Kreis erst wieder auf das zu versorgende Netz schaltbar ist, wenn alle parallelgeschalteten Schalteinheiten den Zündstrom erhalten. Dabei wird die Freigabe erreicht durch eine Reihenschaltung von Relaiskontakten als UND-Verknüpfung.

Zur Vermeidung eines erneuten oder mehrfachen Wiedereinschaltens des stromerzeugenden Generators oder des speisenden Netzes auf den noch bestehenden Kurzschluß und einer demzufolge sich wiederholenden Zu- und Abschaltung des Leistungsschalters wird erfindungsgemäß eine Zählschaltung vorgeschlagen, die nach zwei Abschaltungen innerhalb einer einstellbaren Zeit bei Netzversorgung über Generatorbetrieb die Erregung des Generators oder bei Versorgung über ein speisendes Netz des Speiseschalters sperrt.

Gemäß Weiterbildung der Erfindung steuert die Zählschaltung über eine Kondensatorentladung einen nach einer einstellbaren Zeit in seine Ausgangslage zurückfallenden monostabilen Trigger und einen bistabilen Trigger an, die beide über ein UND-Gatter auf ein Relais arbeiten, das die Sperrung des Stromversorgers (Generator oder speisendes Netz) bewirkt.

Vorteilhaft ist bei einem Leistungsschalter nach der Erfindung, daß aus jeder Schalteinheit kleineren Leistungsbereichs durch Parallelschalten entsprechender Anzahl von Einheiten ein Leistungsschalter mit der benötigten Schaltleistung erstellt werden kann, bei dem selbst bei großen Löschströmen ein für die Elektroniken gefährlicher Spannungsabfall, der zu Fehlzündungen führen könnte, mit Sicherheit vermieden und gewährleistet ist, daß bei Spannungswiederkehr an den Hauptthyristoren alle parallelgeschalteten Zellen wieder zündfähig sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen bekannten elektronischen Schalter,

F i g. 2 einen Leistungsschalter nach der Erfindung,

F i g. 3 die Schaltungsanordnung zur Ableitung des Stroms als Spannungswert über dem Parallelwiderstand,

F i g. 4 die in Reihe geschalteten Kontakte der Überwachungsrelais zur Wiedereinschaltbereitschaft,

F i g. 5 die Überwachungsschaltung zur Sperrung des Wiedereinschaltbefehls bei lange anstehendem Kurzschluß.

Der in F i g. 1 dargestellte Gleichstromschalter S mit seinen Hauptthyristoren und Hauptdrosseln 11 und 12, den Nebenwiderständen Rp 1 und Rp 2,

■einer aus einer Reihenschaltung von Löschthyristor 3, Löschdrossel 13 und Löschkondensatoren 31 und 32 !«stehenden Löscheinrichtung und ein'-r nicht darge-Itellten Ladeeinrichtung für die Löschkondensatoren, ist bekannt. Die zugehörende Elektronik E steuert den Lösch- und Wiedereinschaltvorgang. Ausgelegt ist der Schalter für einen bestimmten Leistungsbereich.

Ein solcher Schalter S wird als Schalteinheit der Erfindung zugrunde gelegt, um Leistungsschalter variabler Abschaltleistung zu erstellen, wobei die gelorderte Schaltleistung die Anzahl der parallelzuschallenden Schalteinheiien bedingt. In F i g. 2 sind zwei Grundeinheiten SI und 5II mit ihren Elektroniken E I und £ II zu einem Schalter parallelgeschaltet, ίο daß die Schalterleistung verdoppelt ist. Die Ka-Ihodenseiten der Haupt- und Löschthyristoren Ll, 1.2, 1.3, II.1, II.2, H.3 sind zu einem gemeinsamen Bezugspunkt P verbunden, der als Bezugspotential für die Triggereingänge der Elektronikeinheiten £ I, EII dient. Im Störungsfall müssen alle Schaltcinheiten S I, S II auslösen, was durch die Verbindung V der Triggereingänge der Elektroniken untereinander und das gemeinsame Bezugspotential für die Elektroniken EI, E II gewährleistet ist. Wenn die nicht dargestellte Grenzwertauslösung, jei es im Falle eines Überstroms, im Falle zu geringer Löschkondensatorladung oder bei einem fehlerhaften Hauptstromzweig, anspricht, werden alle Schalteinheiten abgeschaltet. Dabei ist die gemeinsame Verbindung der Kathodenseiten der Leistungseinheiten so «iederohmig gehalten, daß keine für die Elektroniken El, EII gefährlichen Spannungsabfälle auftreten, die Fehlzündungen auslösen könnten. Ist der stromerzeugende, netzversorgende Anlagenteil ein Generator, wird mit Auslösen des Leistungsschalters 5 I, S II die Maschine sofort entregt. Ist der netzversorgende Teil ein speisendes Netz, wird die Speisung unterbrochen. Erst wenn die Störung beseitigt ist, darf die Anlage wieder eingeschaltet werden.

In der F i g. 3 ist die Anordnung dargestellt, die nach einem Kurzschluß das Wiedereinschalten des in F i g. 2 gezeigten Leistungsschalters überwacht. Erst wenn der Kurzschlußstnm unter den Grenzwert abgesunken ist, darf eine Einschaltung rfolgen. Der Strom wird am Parallelwiderstand Rp als Spannungswert erfaßt und dieser gilt als Meßwert für den Wiedereinschaltaugenblick. Wenn der Strom unter einen Minimalwert abgesunken ist, wird der Zündstrom für die Hauptzweige freigegeben. Der Widerstand R 2 dient zur Anpassung an Elektroniken mit unterschiedlichen Ansprechwerten und die Zenerdiode Z zur Spannungsstabilisierung.

Gleichzeitig muß eine Freigabeüberwachung des •peisenden Teils erfolgen. Im Falle eines speisenden Generators muß die Erregung der Maschine, im Falle eines speisendes Netzes der Speiseschalter freigegeben werden. Zugeschaltet wird aber erst, wenn der Zündstrom für alle parallelen Hauptzweige 1.1, 1.2, II.l, 11.2 des Schalters SI, SII freigegeben ist. Erreichi wird diese Freigabe durch Relais, die jeweils den einzelnen Elektroniken El, EH, EIII zugeordnet sind, deren Spulen von den entsprechenden Hauptzündströmen angesteuert werden und deren Kontakte nach F i g. 4 als UND-Verknüpfung in Reihe liegen. Alle Relais müssen also angezogen haben, ehe ein Freigabebefehl für den speisenden Teil erfolgen kann. Die

ίο Anordnung gewährleistet, daß bei Spannungswiederkehr an den Hauptthyristoren alle parallelen Zellen zündfähig sind.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß beim Wiedereinschalten des speisenden Teils auf das zu versorgende Netz die Kurzschlußursache nicht beseitigt ist, also der Kurzschluß noch ansteht. Das würde ein sofortiges erneutes Auslösen des elektronischen Leistungsschalters bedeuten und der beschriebene Ein- und Ausschaltvorgang würde sich wiederholen. Deshalb ist die Zählschaltung nach Fig. 5 vorgesehen, die nach zwei Abschaltungen innerhalb einer einstellbaren Zeit die Spannungswiederkehr am Leistungsschalter sperrt und die Anlage bis zur Beseitigung der Kurzschlußursache abgeschaltet hält.

Die Zählschaltung nach F i g. 5 besteht aus einer bistabilen Kippstufe K 1, einer monostabilen Kippstufe K 2 mit Zeitverhalten und einem NAND-Gatter N, welches auf ein Relais d speist. Über einen Spannungsteiler Λ 11, R 12 gelangen die Zählimpulse auf die Eingänge E 1 und E 2 der Zählschaltung.

In der Ausgangsstellung der Zählschaltung steht

an den Eingängen E 1 und E 2 kein Signal an, der Ausgang Q 1 hat L-Signal, Q 2 liegt auf O-Signal.

Demzufolge hat der Eingang A des NAND-Gatters den Wert L und der ß-Eingang den Wert O, der Ausgang Q 3 gibt L-Signal auf das Relais d. Das Relais ist angezogen. Nach dem ersten Impuls an den Eingängen E 1 und E 2 wird Q 1 auf Null gestellt, Q 2 hat L-Signal, der Eingang A des NAND-Gatters liegt auf Null, der Eingang B auf L, der Ausgang Q 3 bleibt also auf L-Signal. Der zweite Impuls innerhalb der eingestellten Zeit verändert den L-Wert des Ausgangs Q 2 des Zeitglieds K 2 nicht, der Ausgang Q 1 der Kippstufe K 1 wird auf L gestellt, damit liegt der Eingang A des NAND-Gatters auch auf L. Q 3 wird auf Null gestellt und das Relais d fällt ab. Nach Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit fällt die Kippstufe K 2 in ihre Ausgangsstellung zurück, das heißt an Q 3 liegt wieder L-Signal. Nach Beseitigen der Störung kann über den Setztaster S das Relais d wieder eingeschaltet und die Anlage in Betrieb genommen werden. Die Rückkopplung von Q 2 nach K 1 gewährleistet, daß die Kippstufe K 1 in ihre Ausgangsstellung zurückgestellt wird, wenn nur ein Impuls auf die Eingänge E 1 und E 2 gegeben wird, das heißt, wenn die Störung in der Anlage innerhalb der Laufzeit von K 2 bereits beseitigt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Leistungsschnellschalter variablen Leistungsbereichs zur Beschattung eines elektrischen Netzes, wobei durch Parallelschalten von Schalteinheiten kleineren Leistungsbereichs, bestehend aus Leistungseinheiten und Elektronikeinheiten, ein Schalter mit der benötigten Schaltleistung erstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenseiten der Haupt- und Löschthyristoren niederohrnig zu einem gemeinsamen Bezugspunkt (p) verbunden sind, der das Bezugspotential für die Triggereingänge »Her Zünd- und Löschelektroniken (£) bitdet.

2. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggereingänge der Elektronikeinheiten (E) untereinander verbunden sind.

3. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zur Einschaltfreigabe der Strom über den Parallelwiderstand (Rp) als Spannungswert erfaßt und der Zündstrom der Hauptzweige erst freigegeben wird, wenn ein Minimalwert unterschritten ist.

4. Elektronischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Freigabesignal für die Erregung des speisenden Generators oder die Einschaltvorrichtung des speisenden Netzes abhängig ist von einer UND-Verknüpfung für die Zündströme aller Hauptzweige.

5. Elektronischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zählschaltung nach zweimaligem Abschalten eine erneute Zuschaltung des Stromversorgers sperrt.