DE634982C

DE634982C - Schutzeinrichtung gegen das Ausloesen der Schalter auf der Wechsel- und der Gleichstromseite von Quecksilberdampfgleichrichtern, welche auf ein Netz mit Gegenspannung arbeiten, wobei Rueckzuendungen durch gesteuerte Gitter geloescht werden

Info

Publication number: DE634982C
Application number: DEA69457D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1933-05-16
Filing date: 1933-05-16
Publication date: 1936-09-08

Description

Es ist bekannt, Rückzündungen im Gleichrichter dadurch unschädlich zu machen, daß im Moment, wo eine Rückzündung auftritt, durch rasch wirkende Relais, welche auf Rückzündung ansprechen, die Gitter des Gleichrichters negativ aufgeladen werden, wodurch alle gesunden Anoden gesperrt werden, so daß auch der Kathodenfleck an der rückzündenden Anode erlischt. Dies ist jedoch nur dann der Fall, wenn der Gleichrichter auf Ohmschen Widerstand arbeitet, wo kein Rückstrom auf die rückzündende Anode möglich ist. Bei solchen Betriebsverhältnissen fällt weder der ölschalter auf der Wechselstromseite noch der in der Gleichstromleitung liegende Gleichstromschalter aus. Arbeitet der Gleichrichter dagegen auf ein Netz mit Gegenspannung, z. B. auf Elektrolyseure oder Akkumulatorenbatterie, oder arbeiten noch andere Stromquellen auf dieses Gleichstromnetz, so wird in jedem Fall, wo im Gleichrichter eine Rückzündung auftritt, ein Rückstrom auf die rückzündende Anode erfolgen. Dieser Rückstrom muß durch einen Gleichstromschalter abgeschaltet werden; d. h. bei solchen Betriebsfällen fällt der ölschalter auf der Wechselstromseite nicht heraus, jedoch der Gleichstromschalter auf der Gleichstromseite. Dies wird immer noch als störend empfunden. Es ist bekannt, daß man die Welligkeit des vom Gleichrichter gelieferten Gleichstromes dadurch vermindern kann, daß man in den Gleichstromkreis Drosselspulen schaltet oder sogar Siebkreise, welche eine Kombination von Drosselspulen und Kondensatoren darstellen. Diese Drosselspulen werden jedoch nur so groß bemessen, daß sie die Welligkeit des Gleichstromes auf ein praktisch, brauchbares Maß vermindern.

Man hat ferner bereits vorgeschlagen, für den Rückzündungsschutz bei ungesteuerten Gleichrichtern in den Gleichstromkreis eine Drosselspule und einen Schalter einzubauen, der ein Maximal- oder Rückstrom-Schalter sein kann. Solche Schalter benötigen vom Moment des Auslösens bis zum Abschalten des Lichtbogens eine gewisse Schaltzeit. Die Drosselspule hat in diesem Falle den Zweck, den Anstieg des Kurzschlußstromes so zu begrenzen, daß im Moment der Abschaltung der Rückstrom seinen Endwert noch nicht erreicht hat. Diese Einrichtung hat aber den Nachteil, daß der Gleichrichterbetrieb durch den Schalter auf der Gleichstromseite bei einer Rückzündung unterbrochen wird.

Es hat sich nun herausgestellt, daß das Auslösen eines Gleichstromschalters im Falle einer Rückzündung in einem gittergesteuerten Gleichrichter vermieden werden kann, selbst wenn der Gleichrichter auf ein Netz mit Gegenspannung arbeitet, wenn man die Drossel so bemißt, daß sie den Vorwärts-

strom derart verzögert, daß die Rückzündung im Gleichrichter durch negatives Aufladen der Gitter bereits verlöscht ist, bevor; der Strom in der Drosselspule sich kehrt hat.

Gegenstand der Erfindung ist also Schutzeinrichtung gegen das Auslösen der

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Schalter auf der Wechsel- und Gleichstromseite von Quecksilberdampfgleichrichtern, to welche auf ein Netz mit Gegenspannung arbeiten, wobei Rückzündungen durch gesteuerte Gitter gelöscht werden, bei der erfindungsgemäß in den Gleichstromkreis eine Drosselspule solcher Abmessung eingebaut ist, daß das Abklingen des Vorwärtsstromes in dieser Drosselspule langer dauert als das Löschen des Kathodenfleckes an der rückzündenden Anode.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in Abb. 1 und 2 dargestellt.

In beiden Abbildungen bedeuten die Ziffern ι die über die Schalter 5 an das Primärnetz angeschlossenen Speisetransformatoren für die Gleichrichter 2, die in bekannter Weise mit Anoden, einer Quecksilberkathode' und den Anoden zugeordneten Steuergittern versehen sind. In den Kathodenleitungen der Gleichrichter, die in an sich bekannter Weise parallel auf ein Gleichstromnetz arbeiten, das z. B. einen Verbraucher 4 mit geringer Ohmscher Belastung oder einen Verbraucher "mit kleiner Gegen-EMK, z, B. einen Aluminiümofen speist, sind Drosseln 3 eingeschaltet. Die Steuergitter der Gleichrichter werden über Widerstände 9 mittels der Relais 6 gesteuert, -die je zwei Relaisspulen a, b besitzen. Diese Relaisspulen werden über Stromwandler 7 auf der Pritnärseite des Speisetransformators gespeist, und : zwar jeweils eine Spule aus einem Wandler 7, der dem einen Gleichrichter zugehört, die andere Spule dagegen aus einem Wandler 7, der. dem parallel arbeitenden Gleichrichter zugeordnet ist. Mit 8 ist die GittersteuerspannungSquelle, z. B. eine Batterie, dargestellt; ;ϊο sind die Schalter auf der Gleichstromseite. ■

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: Arbeitet der Gleichrichter annähernd mit Vollast auf: das Gleichstromnetz" über eine Drösseispule mit großer Reaktanz, und tritt nun im Gleichrichter eine Rückzündung auf, so· bricht seine Spannung ; zusammen. Da die Spannung des ■ Gleichstromnetzes aufrechterhalten bleibt, so würde nun ein Rückstrom auf die rückzündende Anode fließen. Infolge der großen Reaktanz der Drosselspule muß nun aber der So Vorwärtsstrom in dieser Spule* zuerst auf Null verzögert werden. Infolge negativen Aufladens sämtlicher Gitter wird höchstens nur noch eine Anode bzw. eine Phase des .Gleichrichters im Vorwärtssinne brennen.

■ Die Reaktanz der Drosselspule ist nun so ge- 6g .....wählt, daß die Zeit, welche notwendig ist,

Riesen Strom in der Drosselspule auf Null %ι verzögern, so lang ist, daß inzwischen die rückzündende Anode positiver geworden ist als die noch brennende Anode, aus welcher der Strom durch die Drosselspule außerdem noch herausgesaugt wird. Die noch brennende Anode kann dabei sogar negativeres Potential angenommen haben als der Transformatornullpunkt. Die Rückzündung ist also bereits gelöscht, bevor der Strom der letzten Anode auf Null abgeklungen ist. Werden die Gitter wieder freigegeben, so werden alle positiven Anoden wieder zünden und der Betrieb geht störungsfrei weiter, wobei in diesem Fall kein Schalter, weder der auf der Wechselstrom- noch der auf der Gleichstromseite, ausgelöst worden ist. Es ist klar, daß die Drosselspule um so größer dimensioniert sein muß, je kleiner der momentane Nennstrom beim Auftreten der Rückzündung ist. In der Regel .treten jedoch Rückzündungen meistens bei großer Last auf, also bei Vollast und Überlast, so daß eine Drosselspule, welche bei einem solchen Belastungsstrom den angestrebten Zweck erfüllt, genügen dürfte. Andererseits kann eine Drosselspule mit Eisedikern gewählt werden, bei der bei kleinem Strom die Reaktanz größer ist, so daß die Drosselspule für alle Betriebsfälle die minimal notwendige Reaktanz besitzt.

Arbeiten z. B. zwei Gleichrichter mit steuerbaren Gittern parallel auf ein Verbrauchernetz mit Ohmscher Belastung oder einen Verbraucher geringer Gegen-EMK, z. B. Aluminiumöfen, wie in Abb. 1 dargestellt, so kann der angestrebte Zweck, nämlich das' Verhindern des Ausfallens des Gleichstromschalters des rückzündenden . Gleichrichters mit einer Drosselspule kleinerer Reaktanz erreicht werden, wenn der eine der parallel, arbeitenden Gleichrichter im Moment der Rückzündung des andern ebenfalls mittels Gitter gesperrt wird, weil dann die Spannung des ersteren rasch auf Null sinkt, so daß auf dem rückzündenden Gleiche richter keine Gegenspannung mehr wirksam ist. Da nun aber die Relais, welche auf Rückzündung bzw. Kurzschluß ansprechen und die Gitter an negative Spannung legen, beim parallel arbeitenden Gleichrichter nicht sehr rasch ansprechen wegen der Reaktanz im Belastungskreis, so· erfolgt das Löschen des parallel arbeitenden Gleichrichters durch die Gitter mit Verzögerung.

Dieser Nachteil kann nun dadurch behoben werden, daß die Relais, welche die Gitter

des parallel arbeitenden Gleichrichters steuern, vom rückzündenden Gleichrichter aus gespeist werden, z. B. so, daß das Relais vom Stromwandler im Primärkreis des rückzündenden Gleichrichters gespeist wird. Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. ι ist angenommen, daß Gleichrichter II rückzündet und Gleichrichter I parallel arbeitet. Die Spulen α und b der Gittersteuerrelais 6

ίο werden von je einem Stromwandler 7 der beiden Gleichrichtertransformatoren gespeist. Beim rückzündenden Gleichrichter II erfolgt der Stromanstieg sofort, weil der Kurzschluß im Gleichrichter selbst stattfindet und durch keine Reaktanz verzögert wird. Dadurch spricht das Steuerrelais des rückzündenden sowie auch des parallel arbeitenden Gleichrichters sofort an und beide legen die Steuergitter an das Steuerpotential der Steuerbatterie.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. J werden die Gitter der Gleichrichter 2 durch polarisierte Rückspannungsrelais 12 geschaltet. Jedes dieser Relais erhält zwei Ansprechspulen a, b, von denen jeweils die eine Spule an der Drosselspule des eigenen Gleichrichters und die andere Spule an der Drosselspule des anderen Gleichrichters angeschlossen ist. Der die Gittersteuerspannung umschaltende Schalter 6 ist durch eine an dem Gleichspannungsnetz liegende Spule polarisiert; parallel zu dieser Spule liegt der Widerstand 11. Mit 10 sind wieder die Schalter auf der Gleichstromseite bezeichnet. Tritt nun am Gleichrichter II eine Rückzündung auf, so wird an der betreffenden Drosselspule eine hohe Rückspannung auftreten, welche die polarisierten Relais 12 beider Gleichrichter ζ sofort zum Ansprechen bringt und damit beide Gleichrichter sofort in der Stromabgabe sperrt. Weil an den Drosselspulen 3 im Falle einer Rückzündung am rückzündenden Gleichrichter praktisch sofort die volle Gleichspannung auftritt, so ist die Ansprechenergie außerordentlich groß. Das Rückspannungsrelais besitzt wiederum zwei Auslösespulen α und b. Der Anker 6 des polarisierten Relais, der eine an der Spannung des Gleichstromnetzes liegende Spule trägt, schaltet mittels seines freien Hebelarmes die Steuerbatterie 8 um.

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzeinrichtung gegen das Auslösen der Schalter auf der Wechsel- und der Gleichstromseite von Quecksilberdampfgleichrichtern, welche auf ein Netz mit Gegenspannung arbeiten, wobei Rückzündungen durch gesteuerte Gitter gelöscht werden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gleichstromkreis eine Drosselspule solcher Abmessung eingebaut wird, daß das Abklingen des Vorwärtsstromes in dieser Drosselspule länger dauert als das Löschen des Kathodenfleckes an der rückzündenden Anode.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gittersteuerrelais von Stromwandlern im Primärkreis des rückzündenden Gleichrichters gespeist wird.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2 mit auf ein Gleichstromnetz parallel arbeitenden Gleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergitter über Widerstände mittels Relais gesteuert werden, die je zwei Auslösespulen besitzen, von denen die eine Spule des dem einen Gleichrichter zugehörigen Relais aus einem Wandler auf der Primärseite des zugehörigen Speisetransformators; die andere Spule aus einem Wandler auf der Primärseite des damit parallel arbeitenden Gleichrichters gespeist werden.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei parallel arbeitenden Gleichrichtern die Gitter derselben durch polarisierte Rückspannungsrelais. von je zwei Ansprechspulen gespeist werden, von denen jeweils die eine Spule an den Klemmen der Drosselspule des eigenen Gleichrichters, die andere dagegen an den Klemmen der Drosselspule des parallel arbeitenden Gleichrichters angeschlossen ist.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker des polarisierten Relais für die Gitterumschaltung eine an der Spannung des Gleichstromnetzes liegende Wicklung trägt, und daß parallel zu dieser ein Widerstand liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen