DE2549019C3 - Anordnung zur Schnellabschaltung eines Verbrauchergleichstromes - Google Patents

Description

Zeit zur Erfassung des Kurzschlusses verbleibt. Ferner wird durch die Drossel 36 die Geschwindigkeit der Stromkommutierung festgelegt. Dem Löschkondensator 32 ist eine nicht dargestellte Ladeschaltung zugeordnet und 32 wird auf die in F ■- g. 1 angedeutete Polarität geladen. Seine Kapazität soll groß, die gespeicherte Spannung soll klein sein. Dadurch wird nach der Umschwingung des iiondensators dessen Spannung klein.

Bildet sich bei der Einspeisung des Verbrauchers 2 ein energiereicher Überschlag aus, der zu einem kräftigen Stromanstieg führt, und wird der Verbiraucherstrom mittels eines auf Stromanstieg ansprechenden Stromsensors ständig überwacht, welcher beim Ansprechen einen den Löschthyristor 31 zündenden Impulsgeber in Betrieb setzt, so wird infolge des Stromanstieges der Thyristor 31 gezündet Ober den gezündeten Thyristor 31 und den Löschkondensator 32 wird nun der jeweils stromleitende Thyristor (z. B. der Thyristor 13) des halbgesteuerten Gleichrichters 1 gelöscht. Beim Zünden des Löschthyristors 31 wird, noch bevor der Thyristor 13 gelöscht ist, der stromleitend werdende Kommutierungsstromzweig 3 über den Thyristor 13 dem Stromverbraucher 2 parallelgeschaltet, 'wodurch die Spannung des Verbrauchers zusammenbricht Wird hierbei die Plus-Schiene + des Verbrauchers negativer als die Minusschiene —, führt die Hilfsdiode 21 an Stelle des Verbrauchers 2 den aus dem Löschkondensator 32 fließenden Entladestrom, welcher den Thyristor 13 löscht. Hierdurch wird der Verbraucher schneller stromfrei als beim Abschalten mittels eines zwangskommutierten Thyristorgleichstromschalters bekannier Art. Der Kondensator 32 wird schließlich mil Hilfe der Schwingdrossel D über das ungesteuerte Ventil 15, die Gleichrichterdiode 35 und den Löschthyristor 31 umgeladen. Die Drossel D ist nicht nur Schwingdrossel, sondern ist auch zur Begrenzung des Kommutierungsstromes vorgesehen und entsprechend zn bemessen. Der Drossel kann eine einseitig leitende iRC-Beschaltung mit einem Dämpfungswiderstand parallel zum Kondensator eines Reihen-ßC-Gliedes zugeordnet sein, damit die nach einem Löschvorgang in D gespeicherte Energie in diesen Kondensator gebracht wird. Kondensator 32 kann dann für eine noch niedrigere Spannung ausgelegt werden. Nachstehend sei noch auf die F i g. 2 der Zeichnung Bezug genommen, in welcher die Kurven a und b den zeitlichen Verlauf der Umladespannung Ujz des Kondensators 32 bei fließendem Laststrom und bei Leerlauf und die Kurve c den zeitlichen Verlauf der Ladespannung des Kondensators darstellt.

Die Zeit rs in Fig.2 ist die Entladezeit des Kondensators 32 und heißt Schonzeit der Anordnung, ts wird langer als die Freiwerdezeit eines zu löschenden Thyristors gewählt Mit Uc ist die Spannung, auf weiche der Löschkondensator 32 vor einem Löschvorgang geladen wird, bezeichnet, und mit Uo die Amplitude der Netzspannung.

Uc wird zweckmäßig kleiner als Uo gewählt

Die Schonzeit ts läßt sich für den Fall, daß kein Verbraucherstrom fließt (I = 0) durch den zeitlichen Verlauf der Umladespannung des Löschkondensators nach Kurve b von F i g. 2 darstellen.

Sie beginnt beim Zünden des Löschthyristors 31 und ist beendet, wenn die Kondensatorspannung t/32 und somit die Anodenspannung des löschenden Thyristors 13 positiv wird. Eine Verkürzung der Schonzeit fs ergibt sich, wenn Verbraucherstrom fließt, welcher über die Schwingdrossel D in den Gleichrichter 1 zurückfließt Beim Zünden des Löschthyristors 31 wird der Verbraucherstrom /sozusagen schlagartig von der Last 2 auf den Löschkondensator 32 kommutiert, wodurch an der Drossel D eine der Ladespannung Uc von 32 entgegengerichtete Spannung entsteht, die im Schwingkreis 32, D, 16, 35, 31 eingeprägt ist Folglich erhält die Umladespannung t/32 den in F i g. 2 gezeigten Verlauf a, der deutlich früher durch Null geht als der Verlauf b.

Die entsprechend kürzere Schonzeit ist mit // bezeichnet. Der Spannungsverlauf a ergibt sich durch Oberlagerung des Spannungsverlaufes b mit einem eine entgegengesetzte Aufladung des Kondensators 32 darstellenden Spannungsverlauf c nach F i g. 2.

Dadurch daß beim Zünden des Löschthyristors der Verbraucher 2 praktisch kurzgeschlossen wird, ist die Abschaltzeit beim Abschalten eines unerwünscht stark ansteigenden Gleichstromes soweit verkürzt, daß sie kaum noch langer als die Durchschaltzeit des Löschtyristors31 ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur Schnellabschaltung eines Verbrauchergleichstromes mittels eines gesteuerten Gleichrichters mit zur Schnellabschaltung zwangsgelöschten Thyristoren in Dreiphasenbrückenschaltung und mit einem diesen Thyristoren gemeinsamen Kommutierungsstromzweig mit einem Lösch thyristor und einem Löschkondensator, welcher Stromzweig beim Zünden des Löschthyristors dem Stromverbraucher über den jeweils stromleitenden zwangsgelöschten Thyristor des gesteuerten Gleichrichters parallel schaltbar ist, einerseits mit den Phasenleitern der Wechselstromseite des gesteuerten Gleichrichters über je eine in der Durchlaßrichtung des Löschthyristors gepolte Gleichrichterdiode verbunden ist, und andererseits mit den korrespondierenden nicht zwangsgelöschten Thyristoren eines vollgesteuerten oder mit den nicht gesteuerten Ventilen eines halbgesteuerten Gleichrichters über eine den Verbrauchergleichstrom und den Kommutierungsstrom führende Schwingdrossel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschkondensator (31) des Kommutierungsstromzweiges (3) auf eine Spannung (U_c), die kleiner als die Amplitude (U₀) der Spannungen der Phasenleiter (r, s, t)\si, löschbereit geladen wird.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Schnellabschaltung eines Verbrauchergleichstromes mittels eines gesteuerten Gleichrichters mit zur Schnellabschaltung zwangsgelöschten Thyristoren in Drciphasenbrückenschaltung und mit einem diesen Thyristoren gemeinsamen Kommutierungsstromzweig mit einem Löschthyristor und einem Löschkondensator, welcher Stromzweig beim Zünden des Löschthyristors dem Stromverbraucher über den jeweils stromleitenden zwangsgelöschten Thyristor des gesteuerten Gleichrichters parallel schaltbar ist, einerseits mit den Phasenleitern der Wechselstromseite des gesteuerten Gleichrichters über je eine in der Durchlaßrichtung des Löschthyristors gepolte Gleichrichterdiode verbunden ist, und andererseits mit den korrespondierenden nicht zwangsgelöschten Thyristoren eines vollgesteuerten oder mit den nicht gesteuerten Ventilen eines halbgesteuerten Gleichrichters über eine den Verbrauchergleichstrom und den Kommutierungsstrom führende Schwingdrossel verbunden ist.

   Durch die DE-AS 21 00 415 ist eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bekannt, welche als Schutzschalteinrichtung eines Stromrichters und insbesondere für die von diesem gespeisten Verbraucher vorgesehen ist. Demnach ist ein Stromzweig mit einem Thyristor und einem aufgeladenen Kondensator an der Gleichstromseite eines Thyristorstromrichters derart angeordnet, daß durch einen für den Stromrichter unerwünscht hohen Gleichstrom der Thyristor gezündet wird und dem Stromrichter an der Gleichstromseite parallel geschaltet wird. Durch die Entladung wird der jeweils stromführende Thyristor des Stromrichters gelöscht. Nach seiner Entladung wird der Kondensator durch die Induktivitäten des Stromkreises in entgegengesetzter Richtung wieder aufgeladen, wobei seine Spannung die Anfangsspannung erheblich übersteigen kann.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Anordnung der eingangs angegebenen Art zur Schnellabschaltung dafür zu sorgen, daß die Maximalspannung am Löschkondensator unter einem vorgebbaren absoluten Höchstwert bleibt

   Diese Aufgabe ist ertindungsgemäß bei einer Anordnung der eingangs angegebenen Art durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs gelöst. Es wird ein durch die Erfindung erzielter Vorteil in einer Verringerung der im Kommutierungsstromkreis und den Stromzweigen mit den Thyristoren des Stromrichters und der Schwingdrossel auftretenden Spannungsbeanspruchungen und anfallenden Umschwingverluste gesehen.

   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung (mit F i g. 1 und 2) dargestellt, das nachstehend erläutert ist.

   Im folgenden wild auf die Fig. 1 Bezug genommen. In der F i g. 1 ist eine Anordnung zur Schnellabschaltung eines Verbrauchergleichstromes dargestellt, mit einem an einem Drehstromnetz angeschlossenen Stromrichter, der als halbgesteuerter Gleichrichter 1 in Drehstrombrückenschaltung ausgeführt ist, und einem Gleichstromverbraucher 2, eine Gasentladungsstrecke, in welcher in den Entladungsraum ein Gut, z. B. Maschinenteile aus Stahl, eingebracht ist, an dessen Oberfläche eine stickstoffhaltige Schicht abgeschieden werden soll.

   Es soil während des Abscheidens verhindert werden, daß das behandelte Gut durch energiereiche Überschläge gefährdet wird. Wenn im Entladungsraum ein Überschlag entsteht, muß die Entladungsstrecke (der Gleichstromverbraucher 2) in extrem kurzer Zeit vom speisenden Drehstromnetz RSTgetrennt werden. Dies ist mittels eines in einer Verbraucherzuleitung liegenden zwangsgelöschten Thyristorgleichstromschalter bekannter Art nicht möglich. Hohe Betriebsspannungen verlangen die Verwendung von Thyristoren, bei welchen entsprechend lange Schonzeiten vorzugeben sind, so daß die Abschaltzeit langer als 50 μ5 lang werden kann.

   Die Anordnung zur Schnellabschaltung enthält einen halbgesteuerten Gleichrichter 1 mit drei Thyristoren 11, 12,13 und drei ungesteuerte Ventile, also Gleichrichterdioden 14,15,16. Die drei Thyristoren sind mittels eines gemeinsamen Kommutierungsstromzweiges 3 mit einem Löschthyristor 31 und einem Löschkondensator 32 zwangsgelöscht. Der Verbraucher 2 ist an der Gleichstromseite des Gleichrichterr 1 angeschlossen.

   so Ober drei Gleichrichterdioden 33, 34, 35 ist der Stromzweig 3 einerseits mit den drei Phasenleitern r, s, t eines Drehstromnetzes RSTan der Wechselstromseite des Gleichrichters 1 verbunden. Die drei Gleichrichterdioden sind in Durchlaßrichtung des Löschthyristors 31

   gepolt. Über eine den Verbraucherstrom führende Schwingdrossel Dist der Stromzweig 3 andererseits mit den Anoden der drei ungesteuerten Ventile 14, 15, 16 verbunden. Dem Stromverbraucher 2 ist eine gegen die Richtung des Verbraucherstromes gepolte Diode 21 als Löschhilfe parallelgeschaltet, damit der jeweils stromleitende Thyristor sicher umgepolt wird. Im Kommutierungsstromzweig 3 kann dem Löschthyristor 31 eine kleine Drossel 36 zur Begrenzung des Kommutierungsstromanstiegs vorgeordnet sein. Diese Drossel kann eine mindestens zehnmal geringere Induktivität als die Schwingdrossel D haben. Die Begrenzung des Stromanstiegs durch die Drossel 36 kann so festgelegt werden, daß bei einem Kurzschluß des Verbrauchers genügend