DE2540084A1 - Einrichtung zum hochspannungsseitigen erfassen von ueberschlaegen bei einem elektroabscheider - Google Patents
Einrichtung zum hochspannungsseitigen erfassen von ueberschlaegen bei einem elektroabscheiderInfo
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Description
0 8. SEP. 19/5
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, den
Berlin und München Werner-von-Siemens-Str. 50
Unser Zeichen: VPA 75 P 3192 BRD Ch 21 Met
Einrichtung zum hochspannungsseitigen Erfassen von Überschlägen
bei einem Elektroabscheider _^___
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum hochspannungsseitigen
Erfassen von Überschlägen bei einem Elektroabscheider, der aus einem Wechselspannungsnetz über einen Thyristorsteller,
einen Hochspannungstransformator und einen Gleichrichter gespeist ist.
Mit diesem Oberbegriff wird auf eine Anordnung Bezug genommen, wie sie beispielsweise aus der Siemens-Zeitschrift 1971, Seiten
567 bis 572 bekant ist.
Bei Elektroabscheidern wird die aöLiegende Gleichspannung langsam
und stetig soweit gesteigert, bis ein Durchschlag in der Filterstrecke auftritt. Bei diesem Durchschlag bricht die Spannung
am Filter sofort zusammen. Nach einem Durchschlag muß die Aussteuerung des wechselspannungsseitigen Einphasen-Thyristorsteller schnell zurückgenommen werden, da sonst in der nächsten
Halbwelle über die bereits ionisierte Strecke im Filter ein großer unerwünschter Strom fließen würde. Nach der vorstehend
erwähnten Verringerung der Spannung wird die Spannung langsam wieder bis zur Uberschlagsgrenze gesteigert.
Als Kriterium für einen Durchschlag kann die gemessene Spannungssteilheit beim Zusammenbrechen der Spannung am Abscheider verwendet
werden. Es muß jedoch sichergestellt sein, daß die im normalen Betrieb vorhandenen Spannungssteilheiten aufgrund der
Welligkeit der Abscheiderspannung wesentlich niedriger sind. Hierbei ist zu beachten, daß der Hochspannungsgleichrichter
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meistens zweipulsig aufgebaut ist, der Elektroabscheider infolge der Sprühentladung eine merkliche ohmsche Last darstellt,
so daß die Filterspannungen entsprechende Oberwellen aufweisen und daß die Kurvenform der Spannung, vor allem beim Betrieb
mit niedriger Durchschlagsspannung, von der Konstruktion, dem abzuscheidenden Stoff und der Größe der Anlage abhängt.
Aus diesem Grund müßten Messungen über die SpannungsSteilheiten
im normalen Betrieb und beim Durchschlag bei verschiedenen Anlagen und bei verschiedenen Betriebszuständen durchgeführt
werden, damit eindeutige Grenzwerte für die Erfassung des Durchschlages über die Spannungs Steilheiten gewonnen
werden könnten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine von den anlagebedingten Werten unabhängige Erfassung eines
Durchschlages bei einem Elektroabscheider vornehmen zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
charakteristische Größen aufeinanderfolgender Halbwellen der Schwankungen der Spannung am Abscheider miteinander fortlaufend
vergleichbar sind und daß eine vorgegebene Abweichung der charakteristischen Größen als Kriterium für einen Überschlag
dient. Auf diese Weise ist man von den anlagebedingten Werten weitgehend frei, da das Vergleichsnormal ja selbst
laufend den entsprechenden Verhältnissen am Abscheider angepaßt wird.
Da die Überschläge erfahrungsgemäß nach dem Spannungsmaximum
der Halbwelle auftreten, kann es in vielen Fällen genügen, wenn jeweils die Spannungsverläufe nach dem Amplitudenmaximum
miteinander verglichen werden. Hierzu können z.B. jeweils zu festgelegten Zeitpunkten in der abfallenden Flanke der Abscheiderspannung
einzelne Spannungswerte erfaßt und gespeichert werden und diese Spannungswerte jeweils mit den gemessenen
Spannungswerten einer nachfolgenden Halbwelle an den entsprechenden, um die Pericoendauer verschobenen Zeitpunkten verglichen
werden. Ergibt der Vergleich eine beträchtliche Abweichung, so kann dies als Kriterium für den Überschlag dienen.
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Schaltungstechnisch läßt sich die Einrichtung z.B. so aufbauen, daß die Meßwerte in Speicherverstärker übernehmbar
sind, deren Ausgänge Jeweils zusammen mit der Filterspannung an Differenzglieder anschließbar sind. Eine sehr
einfache Schaltungsvariante ergibt sich dann, wenn die Abscheiderspannung an einem Verstärker mit Speicherverhalten
und parallel dazu an einem Verstärker mit proportionalem Verhalten anschließbar ist und tei einer vorgegebenen Differenz
der Ausgangsspannungen der Verstärker ein Überschlagsignal
abgegeben wird.
Anhand eines Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher
erläutert; es zeigen:
Figur 1 das an sich bekannte Prinzipschaltbild der Spannungsversorgung
eines Elektroabscheider,
Figur 2 die möglichen Spannungsverläufe am Abscheider,
Figur 3 eine Schaltungsanordnung zur Erfassung der Überschläge,
Figuren 4, 5 Modifizierungen einer derartigen Schaltung und
Figur 6 die Spannungserfassung nach Figur 5.
Aus einem Wechselspannungsnetz 1 wird über einen Thyristorsteller 2, einen Hochspannungstransformator 3» einen Gleichrichter
4 und eine Drossel 6 der Eide troabscheider 5 mit der Spannung U^ gespeist. Zur Aussteuerung des Thyristorstellers
2 dient eine diesem zugeordnete Steuereinrichtung 9» die aus Stromistwert I^ und Stromsollwert I entsprechende
Regelbefehle bildet. Zusätzlich zu dieser stromabhängigen Regelung der Abscheiderspannung wird noch hochspannungsseitig
das Zusammenbrechen der Spannung am Abscheider 5 erfaßt und zwar wird hierzu hochspannungsseitig die Abscheiderspannung
UA über Reihenwiderstände 7 abgegriffen und in einem Überschlagserfassungsglied
8 ausgewertet. Beim Vorliegen eines Überschlages geht ein entsprechender Steuerbefehl U^ an die
Steuereinrichtung 9» die daraufhin die Abscheiderspannung durch entsprechende Aussteuerung des Thyristorstellers 2 zu-
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rtlcknimmt und langsam erst wieder ansteigen läßt.
In Figur 2 sind zwei Verläufe der Abscheiderspannung dargestellt und zwar einmal ein Betrieb mit hoher Durchschlagspannung
und zum anderen ein Betrieb mit niedriger Durchschlagspannung* Wie ersichtlich, weist die am Abscheider liegende
Spannung U^ Schwankungen mit der Periodendauer T auf.
Zur Überwachung von Überschlägen wird nun jeweils der nach dem Amplitudenmaximum Uj4 liegende schraffiert gezeichnete
Bereich der Abscheiderspannung herausgegriffen. Stimmen die Spannungsverläufe aufeinander folgender Halbwellen in diesen
Spannungsbereichen überein, so ist anzunehmen, daß der Abscheider normal arbeitet. Weichen dagegen die Spannungsverläufe
voneinander ab, wie z.B. anhand eines Spannungszusammenbruches durch Überschlag zum Zeitpunkt tD dargestellt, so ist
anzunehmen, daß ein Überschlag im Abscheider vorliegt. Zu der Erfassung von Überschlägen ist es dabei nicht unbedingt notwendig,
daß jeweils die gesamten Bereiche miteinander verglichen werden, sondern es genügt im Regelfall, daß zwei, drei
charakteristische Punkte herausgegriffen und mit den entsprechenden Werten der nächsten Halbwelle an einer um 180 el versetzten
Stelle verglichen werden. So werden z.B. die Meßpunkte zu den Zeiten t^ und t~ mit den Meßpunkten zur Zeit t^ + 180°
und tp + 180° miteinander verglichen und ein vorgegebenes Abweichen
der einander zugeordneten Punkte als Kriterium für den Durchschlag benutzt.
Eine Schaltung zur Auswertung dieser charakteristischen Punkte zeigt Figur 3. Durch ein entsprechend der Frequenz der Spannungsschwankungen
getaktetes Steuerwerk 81 wird zum Zeitpunkt t^ ein Speicherverstärker 82, z.B. in Form eines Kondensatorspeichers
geöffnet und der entsprechende Meßwert der Abscheiderspannung UA in den Speicherverstärker 82 übernommen. Ferner
wird zum Zeitpunkt t2 der entsprechende Spannungswert in den
Speicherverstärker 83 übernommen. Im Zeitpunkt t1 + 180° wird
dann der im Speicherverstärker 82 liegende Wert mit der jetzt vorliegenden Abscheiderspannung am Glied 84 verglichen und
ferner die Gatter 86 freigegeben. Liegt eine Abweichung zwi-
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sehen diesen beiden Werten vor, so spricht eine Kippstufe 87
an und gibt nach einer definierten Zeit das Signal UD für einen
Überschlag im Abscheider an die Steuerung. Entsprechendes gilt für die Zeitpunkte t2 und t2 + 180° deren Meßwerte mit Speicherverstärker
83 und Differenzglied 85 verarbeitet werden. Durch entsprechende Auslegung des Steuerwerks 81 und der Speicherverstärker
82, 83 wird dafür gesorgt, daß nach jedem Vergleich der alte Wert in den Speicherverstärkem82, 83 gelöscht
und die jetzt vorliegende Abscheiderspannung übernommen wird, so daß die Vergleichsnormale in den Speicherverstärkern 82 und
83 ständig auf dem laufenden gehalten werden.
Die Synchronisierung des Steuerwerks mit den Oberwellen kann z.B. auch durch Synchronisieren mit den Thyristorzündimpulsen
erreicht werden.
Figur 4 zeigt eine vereinfachte Schaltung, und zwar wird eine der Abscheiderspannung U. proportionale Spannung einmal direkt
A an
an den Verstärker 11 und einmal über eine Diode 13 einen Verstärker
10 geführt. Dem Eingang des Verstärkers 10 ist eine Kondensatorwiderstandskombination
12 mit integrierendem Verhalten zugeordnet. Bei entsprechender Justierung der Rc-Kombination
ist davon auszugehen, daß die Ausgangsspannung der Verstärker 10 und 11 dem jeweiligen Verlauf der Abscheiderspannung U.
folgen wird. Bei einem normalen Verlauf der Abscheiderspannung
wird die an einem zwischen beide Ausgänge geschalteten Widerstand 14 auftretende Spannungsdifferenz nicht ausreichen, um
ein Schaltglied 15 ansprechen zu lassen. Falls dagegen in einer Halbwelle die Spannung infolge eines Durchschlages zusammenbricht,
wird der Verstärker 11 sofort ein entsprechendes Ausgangssignal abgeben. Dagegen wird der Verstärker 10, infolge des Speicherverhaltens
der RC-Kombination 12, das von der vorhergehenden Halbwelle stemmende Maximum noch eine gewisse Zeit als Signal
an seinem Ausgang führen. Die hierdurch auftretende verhältnismäßig große Spannungsdifferenz am Widerstand 14 kann dann als
Abschaltkriterium benutzt werden.
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Figur 5 zeigt die Überschlags erf as sung mit einem Speicher für den Minimalwert der bei ungestörtem Betrieb periodisch auftretenden
Abscheiderspannung und Figur 6 die entsprechenden Spannungsverläufe
.
Die aus Verstärker 16, Widerständen 17, 19, Kondensator 20 und Diode 18 bestehende Schaltung stellt einen Speicher für
den Minimalwert der Abscheider spannung UA dar. Ist U^ >
U^,, d.h. der Spannung am Kondensator 20, so ist der Ausgang vom
Verstärker 16 >10 V; damit sperrt die Diode 18. Der Kondensator 20 wird langsam über Widerstand 19 aufgeladen, wobei die
Spannungssteilheit der max. Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung U. entspricht.
Bei U^ Uc springt der Ausgang des Verstärkers 16 <
-10 V, so daß Kondensator 20 über Widerstand 17 und Diode 18 relativ schnell auf den minimalen Wert von U^ entladen wird.
Ohne Durchschlag ist stets UA * Uc. Bei Durchschlag ist für
kurze Zeit U\.< Up, da Widerstand 17 eine beliebig schnelle Entladung
des Kondensators 20 verhindert. Mit Potentiometer 25 kann ein Schwellwert eingestellt werden, so daß ein Durchschlag
erst dann vom Komparator 21 gemeldet und an die Auswertestufe 23 weitergegeben wird, wenn U. um einen bestimmten Wert kleiner
als Uc ist. Dieser Schwellwert kann ggf. von der Spannung Uc
abhängig gemacht werden.
Die Steilheit der Spannungsänderungen bei Uq ist von UA abhängig.
Diese Abhängigkeit kann beseitigt werden, wenn anstelle der Widerstände 17 und 19 Konstant Stromquellen eingesetzt werden,
z.B. Transistoren mit Emitterwiderständen und Zenerdioden.
6 Patentansprüche
6 Figuren
6 Figuren
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Claims (6)
- - 7 - VPA 75 P 3192 BRD Patentansprüche<ij Einrichtung zum hochspannungsseitigen Erfassen von Überschlägen bei einem Elektroabscheider, der aus einem Wechselspannungsnetz über einen Thyristorsteller, einen Hochspannungstransformator und einen Gleichrichter gespeist ist, dadurch gekennzeichnet, daß charakteristische Größen aufeinanderfolgender Halbwellen der Schwankungen der Spannung (U.) am Abscheider (5) miteinander fortlaufend vergleichbar sind und daß eine vorgegebene Abweichung der charakteristischen Größen als Kriterium für einen Überschlag dient.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Spannungsverlaufe nach den Amplitudenmaxima (U|g) miteinander vergleichbar sind
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zu festgelegten Zeitpunkten (t^, t2) in den abfallenden Flanken der Abscheiderhalbwellen einzelne Spannungswerte erfaßbar und speicherbar sind und daß diese Spannungswerte jeweils mit den gemessenen Spannungswerten einer nachfolgenden Halbwelle an den entsprechenden Zeitpunkten miteinander vergleichbar sind.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daßdie Meßwerte in Speicherverstärker (82, 83) übernehmbar sind, deren Ausgänge zusammen mit den jeweiligen Filterspannungen an Differenzglieder (84, 85) anschließbar sind und daß Speichern und Vergleich jeweils durch ein mit den Oberwellen der Abscheiderspannung synchronisiertes Steuerwerk (81) steuerbar sind.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheiderspannung (U.) an einen Verstärker (10) mit Speicherungsverhalten und parallel dazu an einen Verstärker (11) mit proportionalem Verhalten anschließbar ist und daß eine vorgegebene Differenz der Ausgangsspannungen der Ver-70981 1/0482- 8 - VPA 75 P 3192 BRDstärker als Kriterium für einen Überschlag dient.
- 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Absinken der Abscheiderspannung (UA) unter den Minimalwert (Uq) der bei ungestörtem Betrieb periodisch auftretenden Abscheiderspannung als Kriterium für einen Überschlag
dient.709811/0482Leerseite
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