DE646849C

DE646849C - Einrichtung zum Loeschen des Lichtbogens in Kurzschluss geratener Anoden eines mehranodigen gittergesteuerten Entladungsgefaesses in Wechselrichterschaltung

Info

Publication number: DE646849C
Application number: DEB165013D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1934-04-08
Filing date: 1934-04-08
Publication date: 1937-06-22
Also published as: CH175447A

Description

Beim Betrieb von Stromrichtern mit Dampfoder Gasentladungsstrecken und Dauererregung als Wechselrichter kann es bisweilen vorkommen, daß eine Anode über den Kurz-Schlußpunkt, d.h. über den Schnittpunkt der Spannungskurven der gerade brennenden und der ablösenden Anode hinaus brennt, was z. B. infolge Versagens der Zündung der ablösenden Anode oder durch eine Spannungs-Senkung im Wechselstromnetz verursacht werden kann. Es ist auch der Fall möglich, daß eine Anode infolge vorübergehenden Versagens der Sperrwirkung des zugehörigen Steuergitters oder infolge kurzzeitiger Überspannungen im unrichtigen Augenblick zündet und in Vorwärtskurzschluß übergeht, was zu Betriebsstörungen führt.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung zum Löschen des Lichtbogens in Kurzschluß geratener Anoden eines mehranodigen, gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßes in Wechselrichterschaltung unter Verwendung einer gittergesteuerten Nullpunktsanode und einer Kathodendrossel, deren Induktivität gegenüber der Streuinduktivität des Haupttransformators groß ist. Erfindungsgemäß wird das der Nullpunktsanode zugeordnete Steuergitter während des normalen Betriebes aus einer Hilfsspanimngsquelle gegenüber der gemeinsamen Kathode negativ geladen und erst dann positiv aufgeladen, wenn ein Kurzschluß an einer Anode auftritt. Die gegenüber der Kathode stets positive Nullpunktsanode übernimmt dann den Strom von der in Kurzschluß geratenen Anode. Gleichzeitig sind Einrichtungen vorgesehen, durch die der Lichtbogen der Nullpunktsanode gelöscht wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Darin bedeutet α das Entladungsgefäß des Wechselrichters mit den Anoden b, den diesen vorgelagerten Gittern c und der Kathode d. Mit e ist die Primärwicklung des Haupttransformators bezeichnet, die z. B. in Stern mit herausgeführtem Nullpunkt geschaltet ist. Die Gleichstromspeisequelle ist mit / bezeichnet. In der Kathodenleitung liegt die Drosselspule^", deren Induktivität groß im Vergleich zur Streuinduktivität des Haupttransformators gewählt sein muß. Die mit dem Nullpunkt der in Stern geschalteten Primärwicklung des Haupttransformators verbundene Nullpunktsanode ist mit h bezeichnet. Der Nullpunktsanode ist das Steuergitter i vorgelagert. Das Gitter / der Nullpunktsanode h erhält im Normalbetrieb negatives Potential gegenüber der Kathoded aus der Batteriek, d.h. die Nullpunkts anode ist gesperrt. In der Verbindungsleitung zwischen der Nullpunkts-

anode // und dem Nullpunkt der Primärwicklung e des Haupttransformators liegt dcr Kondensator/7, dessen positive Belegung im Xormalbetrieb mit der Xullpunktsanode vcrbunden ist. Um die positive Nullpunktsanode freizugeben, muß das Vorzeichen des Gitterpotentials umgekehrt werden. Beim Ausführungsbeispiel erfolgt dies in Abhängigkeit vom Zusammenbruch der Spannung an den ίο Klemmen des Gleichstromnetzes beim Eintritt eines Kurzschlusses an der Anode. Um dies zu ermöglichen, ist ein Hilfstransformator/rt vorgesehen, dessen Primärwicklung zwischen den Klemmen des Gleichstromnetzes in Reihe mit einem Kondensator ο geschaltet ist und dessen Sekundärwicklung einerseits mit der Kathode// des Wechselrichtergefäßes, andererseits mit dem positiven Pol der Batterie k verbunden ist. Der Kondensator υ so ist im Normalbetrieb auf die Spannung der Gleichstromspeisequelle aufgeladen; η ist ein Dämpfungswiderstand. Ebenso wird der Kondensator/; im Normalbetrieb des Wechselrichters mit Hilfe der Spannungsquelle q und des einanodigcn Ventils s so aufgeladen, daß sein Potential etwa der mittleren Betriebsspannung einer Anode entspricht. Im Ladekreis des Kondensators ρ liegt der hochohmige Widerstandr.

Geht bei dieser Anordnung eine Anode in Kurzschluß über, dann bricht augenblicklich die Spannung zwischen den Klemmen des Gleichstromnetzes zusammen. Dabei entlädt sich der Kondensator 0 über die Primärwicklung des Transformators//?, und durch diesen Entladungsstromstoß wird in dessen Sekundärwicklung eine Spannung induziert, die sich derjenigen der Batterie Ii überlagert und das Vorzeichen des Steuergitters /" umkehrt, d. h. positiv macht, wodurch die NuIlpunktsanode freigegeben wird. Nunmehr entlädt sich der mit Vorspannung versehene Kondensator ρ stoßartig über die Transformatorphase der in Kurzschluß geratenen Anode, und die der Kurzschlußspannung entgegenwirkende Kondensatorspannung bringt die in Kurzschluß geratene Anode zum Löschen. Gleichzeitig beginnt, vorzögert durch die Induktivität der Drossel g, der Kondensator/7 sich auch über die Kathode el zu entladen, und es übernimmt die positive Nullpunktsanode vorübergehend den Strom so lange, bis sich der Kondensator/) über den Gleichstromkreis auf das normalerweise zwisehen den Klemmen des Gleichstromnetzes herrschende Potential aufgeladen hat. Die Nullpunktsanode wird dabei negativ gegenüber der Kathode, und der zwischen ihr und der Kathode bestehende Lichtbogen erlischt, das Gitter/ erhält wieder Sperrpotential, und der Kundensator ρ wird wieder über q, s, r so aufgeladen, daß seine positive Belegung an der Nullpunktsanode liegt. Die Einrichtung ist damit für die Löschung eines neuen Kurzschlusses vorbereitet.

Die Umkehrung des Vorzeichens des Stcuerpotentials für das Gitter der Nullpunktsanodc kann auch durch eine Einrichtung vorgenommen werden, die entweder vom Stromanstieg in der Kathodcnleitung oder auch in den Phasenleitungen auf der Wechsclstromseite des Wechselrichters abhängig ist. Im ersten Fall wird diese Einrichtung von einem Shunt in der Kathodenleitung, im anderen Fall über Stromwandler in den Phasenleitungen gesteuert.

Sowohl bei Steuerung des Gitterpotcntials in Abhängigkeit vom Zusammenbruch der Gleichspannung als auch in Abhängigkeit vom Stromanstieg kann der Kondensator ρ mit Vorspannung und Ladeeinrichtung ersetzt werden durch einen Kondensator, der im Normalbetrieb ungeladen ist und dem der hochohmige Widerstand/" parallel geschaltet ist. In diesem Fall übernimmt wieder die Nullpunktsanode bei ihrer Freigabe durch das positive Gitter den Strom. Dabei wird, wie oben beschrieben, der Kondensator so aufgeladen, daß der an der Nüllpunktsanode liegende Belag negativ wird. Die Nullpunktsanode erlischt, sobald das Potential des Kondensators gleich und entgegengesetzt der Spannung der Gleichstromspeisequelle ist. Nach dem Erlöschen der Nullpunktsanode entlädt sich der Kondensator über den hochohmigen Widerstand/·, und die Einrichtung ist hierauf zur Löschung eines neuen Kurzschlußlichtbogens bereit.

An Stelle eines Kondensators mit oder ohne Vorspannung kann auch ein Maximalstromschalter, z. B. ein Schnellschalter, gesetzt werden. Dieser Schalter unterbricht den durch die Nullpunktsanode bei ihrer Freigabe hergestellten Kurzschlußkreis über den Lichtbogen und das Gleichstromnetz entweder sofort oder gegebenenfalls mit einer Zeitverzögerung.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung besitzt den Vorteil, daß Schalter in den Hauptstromkreisen auf der Gleich- oder Wechselstromseite des Wechselrichters nicht erforderlich sind, so daß für das Löschen von Kurzschlüssen keine Abschaltung des Wechselrichters notwendig ist. Macht man dabei die Gittersteuerung für die Nullpunktsanode abhängig von dem beim Kurzschluß einer Anode auftretenden Zusammenbruch der Gleichspannung, so dient die Einrichtung vor allem zum Löschen von plötzlich auftretenden inneren Kurzschlüssen, benutzt man dagegen den Stromanstieg im Gleich- oder auch im Wechselstromnetz, so spricht die Einrichtung

auf langsam ansteigende Überlasten an. Es ist ohne weiteres möglich, beide Einrichtungen miteinander zu kombinieren.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Löschen des Lichtbogens in Kurzschluß geratener Anoden eines mehranodigen gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladtmgsgefäßes in

ίο Wechselrichterschaltung, unter Verwendung einer gittergesteuerten Nullpunktsanode und einer Kathodendrossel, deren Induktivität gegenüber der Streuinduktivität des Transformators auf der Wechsel-

_ig stromseite groß ist, dadurch gekennzeichnet, daß das der Nullpunktsanode zugeordnete Steuergitter, das mittels einer Hilfsspannungsquelle während des normalen Betriebes gegenüber der gemein-

_ao samen Kathode negativ geladen ist, beim Eintreten eines Kurzschlusses an einer Anode eine positive Spannung gegenüber der Kathode erhält, und daß ferner Einrichtungen vorgesehen sind, durch die der

z₅ auf die Nullpunktsanode übergegangene Lichtbogen gelöscht wird.

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrung des Vorzeichens des Steuerpotentials für das Gitter der Nullpunktsanode in Abhängigkeit von dem beim Eintritt einer Anode in Kurzschluß auftretenden Ztisammenbrucli der Spannung des Gleichstromnetzes erfolgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrung des Vorzeichens des Steuerpotentials für das Gitter der Nullpunktsanode in Abhängigkeit von dem Stromanstieg im Gleichstrom- oder Wechselstromnetz erfolgt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Gitter der Nullpunktsanode gegenüber der Kathode dauernd negativ ladende Gleich-Spannungsquelle in Reihe mit der Sekundärwicklung eines Hilfstransformators zwischen die Kathode des Wechselrichtergefäßes und das Gitter der Nullpunktsanode geschaltet ist, und daß die Primärwicklung dieses Hilfstransformators in Reihe mit einem Kondensator an die Klemmen der Gleichstromspeisequelle des Wechselrichters angeschlossen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für das Löschen des Lichtbogens an der Nullpunktsanode ein zwischen diese und den primärseitigen Haupttransformatornullpunkt geschalteter Kondensator dient, der go während des normalen Betriebes so aufgeladen ist, daß seine positive Belegung an der Nullpunktsanode liegt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Nullpunktsanode und dem primärseitigen Nullpunkt des Haupttransformators ein im Normalbetrieb ungeladener Kondensator geschaltet ist, dem ein hochohmiger Widerstand parallel geschaltet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Nullpunktsanode und dem primärseitigen Nullpunkt des Haupttransformators ein auf Maximalstrom ansprechender Schalter angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen