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Gesteuerte Thyristor-Brücken-
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schaltung Die Erfindung betrifft eine gesteuerte Thyristor Brückenschaltung
mit auf einen Uberstrom ansprechenden Zündimpulssperreinrichtungen.
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Derartige gesteuerte Thyristor-Brückenschaltungen sind bekannt und
weisen gegenüber den mit einfachen Schmelzsicherungen in den einzelnen Brückenzweigen
auf der Gleichstromseite ausgestatteten Brückenschaltungen den Vorteil auf, daß
nach der Behebung einer Störung, wie z.B. nach der Beseitigung eines Kurzschlusses
in der Last oder nach dem Austausch eines durchlegierten Thyristors nicht noch zusätzlich
Sicherungseinrichtungen ausgetauscht werden müssen, sondern die MOglichkeit besteht,
von Hand eine Entriegelung bzw. Freigabe der Zündimpulssperreinrichtungen herbeizuführen.
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Nachteilig an den bekannten gesteuerten Thyristor-Brückenschaltungen
ist es jedoch, daß auch eine kurzfristige Störung, die in der Schaltung bzw. in
der
Last keine bleibenden Schäden hervorgerufen hat, zunächst einmal
zu einer Abschaltung führt, die dann erst durch das Bedienungspersonal wieder aufgehoben
werden kann, was in vielen Fällen der Forderung nach einem weitgehend automatisierten
Betrieb entgegensteht.
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Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine verbesserte gesteuerte Thyristor-Brückenschaltung anzugeben, bei der nach Auftreten
einer Uberstrombedingung, insbesondere eines Kurzschlusses, unter der Voraussetzung,
daß dabei keine bleibenden Schäden in der Schaltung und/ oder den nachgeschalteten
Einrichtungen (Motor) aufgetreten sind, die Möglichkeit einer automatischen Rückkehr
zum Normalbetrieb - ohne Eingriff von außen -besteht.
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Diese Aufgabe wird bei einer Brückenschaltung der eingangs beschriebenen
Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Auftasteinrichtungen vorgesehen sind,
durch die bei aktivierten Sperreinrichtungen für den mindestens einen Thyristor
in einem der Brückenzweige periodisch Zündimpulse erzeugbar sind, und daß Freigabeeinrichtungen
vorgesehen sind, durch die die Zündimpulssperrung bei Wegfall der überstrombedingung
bei mindestens einem Auftastvorgang aufhebbar ist.
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Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Brückenschaltung besteht
dabei darin, daß unmittelbar nach dem Ansprechen der Zündimpulssperreinrichtungen
automatisch auf eine Betriebsart umgeschaltet wird, bei der periodisch, d.h. in
regelmäßigen Abständen, überprüft wird, ob die die Abschaltung auslösende Uberstrombedingung
noch besteht, so daß, wenn dies nicht mehr der Fall ist, anschließend über die Freigabeeinrichtungen
sofort wieder auf den Normalbetrieb übergegangen werden kann. Wenn also beispielsweise
zwischen den Stromschienen einer aus der Brückenschaltung gespeisten Gleichstrom-Fördereinrichtung
kurzfristig ein Uberstrom fließt, beispielsweise wenn ein Metallspan zwischen die
Stromschienen gelangt, der dann entweder verbrennt oder bei rechtzeitiger Sperrung
der Brücke an Ort und Stelle entfernt werden kann, dann geht die erfindungsgemäße
Schaltung, sobald beim nächsten Auftastvorgang das Ausbleiben eines Überstroms festgestellt
ist, automatisch wieder in ihren Normalbetrieb über, so daß anders als beim Stand
der Technik nur eine kurzfristige Betriebsstörung erfolgt, bei der kein Eingriff
an der Brücken-Steuerschaltung erforderlich ist.
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Gemäß der Erfindung werden also ähnliche Vorteile erreicht, wie sieisher
(val. beispielsweise DE-OS 21 49 o63) nur für den Kurzschlußschutz von Wechselspannungsgeräten
bekannt waren, wo jedoch eigens wegen des angestrebten Kurzschlußschutzes eine Gleichrichterbrücke
vorgesehen werden musste, um durch eine Sperrung auf der Gleichstromseite der Brücke
zunächst eine
Abschaltung auf der Wechselstromseite derselben herbeizuführen,
um dann nach einem vorgegebenen Zeitintervall jeweils wieder zu überprüfen, ob die
Kurzschlußbedingung noch vorhanden ist oder nicht.
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Als vorteilhaft hat es sich gemäß der Erfindung bei halbgesteuerten
Thyristor-Brückenschaltungen erwiesen, wenn der in einem der Brückenzweige liegende
Thyristor bei aktivierten Sperreinrichtungen periodisch mittels von den Abtasteinrichtungen
erzeugter Zündimpulse leitend steuerbar ist. Da beim Auftasten jeweils nur ein einziger
Thyristor angesteuert werden muß, können die Auftasteinrichtungen bei dieser Ausgestaltung
besonders einfach ausgebildet werden.
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Als günstig hat es sich auch erwiesen, wenn die Auftasteinrichtungen
einen netz gesteuerten Steuerkreis aufweisen, durch den Steuersignale erzeugbar
sind, mit deren Hilfe der mindestens eine Thyristor mit definierter Phasenlage leitend
steuerbar ist, da in diesem Fall die Stromhöhe und -dauer beim Auftastvorgang sicher
beherrscht werden, so daß für den Fall, daß der zum Uberstrom bzw. zum Kurzschluß
führende Fehler noch vorhanden ist, durch die Auftastung keine weiteren Schäden
hervorgerufen werden können, wenn nämlich nur kurzfristig bei bereits abnehmender
Ssannungsamplitude geprüft wird, ob die Störung noch vorliegt.
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Günstig ist es ferner, wenn die Freigabeeinrichtungen einen Impulsgenerator
aufweisen, mit dessen Hilfe
periodisch Freigabeimpulse erzeugbar
sind, die einem Freigabeeingang der Sperreinrichtungen über eine Kippschaltung verzögert
zuführbar sind und die durch ein bei einem Auftastvorgang erzeugtes Uberstromsignal
unterdrückbar sind. Bei dieser Ausgestaltung wird nämlich periodisch eine Freigabe
der Sperreinrichtungen eingeleitet bzw. vorbereitet, die nur dann nicht erfolgt,
wenn festgestellt wird, daß die Uberstrombedingung noch vorliegt. Wenn das Tastverhältnis
des Taktgenerators veränderbar ist, kann die Zeit zwischen zwei Auftastvorgängen
dabei den eingesetzten Bauteilen angepasst werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend
anhand einer Zeichnung noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt als bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung eine halbgesteuerte Brückenschaltung.
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Im einzelnen zeigt die Zeichnung die Sekundärseite 1o eines Drehstromtransformators,
dessen Sekundärwicklungen im Stern geschaltet sind. Mit jeder der Transformatorwicklungen
ist die Anode eines Thyristors 12, 14 bzw.
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16 verbunden. Die Kathoden der Thyristoren 12 bis 16 sind gemeinsam
mit einem Schaltungspunkt A verbunden.
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Der Schaltungspunkt A, beispielsweise eine Stromschiene, ist über
eine Last. 18, beispielsweise einen C,leichstrommotor, mit einem Schaltungspunkt
B verbunden, bei dem es sich wieder um eine Stromschiene handeln kann. Der Schaltungspunkt
B ist seinerseits über einen Messwiderstand 20 mit den Anoden dreier Dioden 22,
24, 26
verbunden, deren Kathoden mit jeweils einer der Transformatorwicklungen
und mit der Anode des dieser Transformatorwicklung zugeordneten Thyristors 12, 14
bzw.
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16 verbunden sind.
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Bei der betrachteten Schaltung erfolgt die Ansteuerung jedes der Thyristoren
12, 14, 16 über eine zugeordnete Zündstufe 28, 30, 32, die transformatorisch an
die Steuerelektrode ihres zugeordneten Thyristors 12, 14, 16 angekoppelt ist. Eingangsseitig
sind die Zündstufen 28, 30, 32 parallelgeschaltet und mit dem Ausgang einer Torschaltung
34 verbunden, welcher eingangsseitig die Ausgangsimpulse eines Oszillators 36 zugeführt
werden. Dabei besteht die Möglichkeit, über einen zweiten Eingang der Zündstufen
eine Netz synchronisation herbeizuführen.
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Die Impulsfolgefrequenz der von dem Oszillator 36 erzeugten Impulse
ist während des Normalbetriebes ausreichend hoch, um eine volle Gleichrichteraussteuerung
zu erhalten.
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Wenn nun in der Last 18 bzw. zwischen den Schaltungspunkten A und
B ein Überstrom bzw. ein Kurzschluß entsteht, dann fällt über dem Meßwiderstand
20 eine entsprechend höhere Spannung ab, so daß über dessen Abgriff 21 eine erhöhte
Spannung an den Eingang einer Schwellwertschaltung 38 gelangt, deren Ausgang mit
dem
Setzeingang S eines als Speicher dienenden Flip-Flops 40 verbunden ist. Der Ausgang
des Flip-Flops 40 ist mit dem Setzeingang S eines zweiten Flip-Flops 42 verbunden,
dessen Ausgang einerseits mit einem Sperreingang der Torschaltung 34 und andererseits
mit einem ersten Eingang einer insgesamt drei Eingänge aufweisenden Und-Schaltung
44 verbunden ist. Der zweite Eingang der Und-Schaltung ist mit dem Ausgang des ersten
Flip-Flops 40 über einen Inverter 46 verbunden, während der dritte Eingang der Und-Schaltung
44 über eine Schwellwert- bzw. Impulsformerschaltung 48 mit dem Ausgang einer netzgesteuerten
Schaltung 50 verbunden ist, durch die ein netzsynchrones Phasenanschnittssignal
erzeugt wird, welches den Stromflußwinkel für den damit angesteuerten Thyristor
festlegt. Da der Ausgang der Und-Schaltung 44 mit einem zweiten Eingang der Zündstufe
32 verbunden ist, dient die Schaltung 50 in der betrachteten erfindungsgemäßen Brückenschaltung
der Ansteuerung des Thyristors 16.
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Der Ausgang des Inverters 46 ist außerdem einerseits direkt mit dem
einen Eingang einer Und-Schaltung 52 und andererseits über ein Zeitglied 54 mit
einstellbarer Verzögerungszeit mit dem zweiten Eingang dieser Und-Schaltung 52 verbunden.
Der Ausgang der Und-Schaltung 52 ist mit dem Rückstelleingang R des zweiten Flip-Flops
42 verbunden. Schließlich ist der Rückstelleingang R des ersten Flip-Flops 40 mit
dem Ausgang eines Taktgenerators 56 verbunden.
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Bei der betrachteten Brückenschaltung wird beim erstmaligen Schalten
der Schwellwertschaltung 38 aufgrund eines Uberstroms das erste Flip-Flop 40 gesetzt,
über dessen Ausgang dann sofort das zweite Flip-Flop 42 gesetzt wird, welches daraufhin
die Torschaltung 34 sperrt, so daß durch die Ausgangsimpulse des Oszillators 36
keine Zündimpulse mehr für die Thyristoren 12 bis 16 ausgelöst werden können. Gleichzeitig
wird der eine Eingang der Und-Schaltung 44 gesetzt. Der zweite Eingang dieser Und-Schaltung
44 wird gesetzt, wenn das erste Flip-Flop 40 durch das nächste von dem Taktgenerator
56 erzeugte Signal an seinem Rückstelleingang R zurückgesetzt wird und der dadurch
hervorgerufene Signalwechsel am Ausgang des Flip-Flops 40 über den Inverter 46 als
invertiertes Steuersignal an diesem zweiten Eingang der Und-Schaltung 44 erscheint.
Wenn nunmehr an den dritten Eingang der Und-Schaltung 44 über die Schwellwertschaltung
48 ein Ausgangssignal der Schaltung 50 angelegt wird, dann wird die Zündschaltung
32 aktiviert und erzeugt einen ZUndimpuls für den Thyristor 16, so daß dieser für
ein vorgegebenes Zeitintervall leitend wird und somit ein Strom über die Last 18
fließen kann. Wenn dieser Strom noch immer ein Überstrom ist, dann laufen die gleichen
Vorgänge ab wie bei. der erstmaligen Aktivierung der Schwellwertschaltung 38. Wenn
aber die Schwellwertschaltung 38 nicht anspricht, wenn also die Höhe des über die
Strecke A-B fließenden Stroms wieder innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, dann
ergibt sich am Ausgang des ersten Flip-Flops 40 kein
Signalwechsel,
durch welches das Zeitglied 54 über den Inverter 46 erneut zurückgesetzt werden
könnte, so daß die Und-Schaltung nach Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit
ein Rückstellsignal am RUckstelleingang R des zweiten Flip-Flops 42 erzeugen kann,
wodurch die Torschaltung 34 wieder entriegelt wird, während gleichzeitig die Und-Schaltung
44 gesperrt wird. Die Brücke kann somit wieder im Normalbetrieb arbeiten.
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Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß erfindungsgemäß
mittels vergleichsweise einfacher Schalteinrichtungen nach einer Störung automatisch
wieder eine Rückkehr zum Normalbetrieb erfolgen kann, wenn im Verlauf der Auftastvorgänge
festgestellt wird, daß die Uberstrombedingung nicht mehr erfüllt ist.
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Die Feststellung der Uberstrombedingung kann dabei nicht nur mit Hilfe
eines Potentiometers erfolgen, wie dies beim Ausführungsbeispiel dargestellt ist,
sondern beispielsweise auch dadurch, daß für die Schwellwertschaltung 38 entsprechend
einstellbare Schaltschwellen vorgesehen werden.
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