DE669396C - UEberstrom- und Rueckzuendungsschutzanordnung fuer Umformungseinrichtungen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefaessen - Google Patents

Description

• Überstrom- und Rückzündungsschutzanordnung für Umformungseinrichtungen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen Zusatz zum Patent 639 323 Gegenstand des Patents &3g 323 ist eine Überstrom- und Rückzündungsschutzanordnung für Umformungseinrichtungen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen, vorzugsweise solchen mit einer aus einer Wechselspannung und einer negativen Gleichspannung zusammengesetzten Gitterspannung, und zwar besteht das Kennzeichen darin, daß in Reihe mit der Primärwicklung des Steuer- bzw. Gittertransformators ein Scheinwiderstand liegt und das Abschalten der Umformungseinrichtung dadurch erfolgt, daß der Arbeitspunkt der Magnetisierungskurve des Steuer- bzw. Gittertransformators in das stark gesättigte Gebiet verlagert wird. Legt man bei der Bemessung der Gleichspannung die Verhältnisse des Normalbetriebes zugrunde, so genügt beim Auftreten von Überströmen und Rückzündungen die sperrende und entionisierende Wirkung der negativen Gleichspannung nicht in allen Fällen. Bemißt man aber die negative Gleichspannung im Hinblick auf Überströme und Rückzündungen, so wird sie viel größer, als es für den Normalbetrieb erforderlich ist. Infolge der Vergrößerung der negativen Steuergleichspannung muß auch die Steuerwechselspannung vergrößert werden. Die vorliegende Erfindung bezweckt nun eine Verringerung des Aufwandes an Steuerleistung für den Normalbetrieb. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß gleichzeitig mit der Verlagerung des Arbeitspunktes der Magnetisierungskurve des Steuer- bzw. Gittertransformators in das stark gesättigte Gebiet die in Reihe mit der Steuerwechselspannung liegende negative Steuergleichspannung vergrößert wird.
• In der Zeichnung, in welcher ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist, bedeutet 36 den Gleichrichtertransformator, 37 das Gleichrichtergefäß und 38 den Gleichstromverbraucher.
• Die Schaltungsanordnung arbeitet in folgender Weise: Mit langsam zunehmendem Gleichstrom wachsen die Primärströme des Gleichrichtertransformators in allen drei Phasen gleichmäßig. Bei plötzlichen Belastungsänderungen steigen selbstverständlich zuerst die Anodenströme der gerade stromführenden Anoden, so daß auch die Zunahme der Primärströme zuerst in den einzelnen Phasen verschieden groß ist. Um die Ansprechzeit gering zu halten, findet eine Überwachung in allen. drei Primärphasen statt. Bei Rückzündungen ritt meist eine noch stärkere plötzliche unsymmetrische Zunahme der Primärströme auf, so daß eine Einrichtung, bei der nur ein Primärstrom überwacht würde, auch zum Abschalten von Rückzündungen eine zu große Ansprechzeit besitzen würde.
• Es sind deshalb bei der vorliegenden Anord 7 nung in allen drei Primärleitungen R, S @' , `: Stromwandler i vorgesehen; deren Sekund`z@,-?: wicklungen durch die Widerstände 2 bzw.' belastet sind. Die an diesen Widerständen auftretenden Spannungen wirken durch geeignete Reihenschaltung so zusammen, daß mit zunehmenden Strömen die Summenspannung zunimmt. Sie ist das Maß für die Belastung des Gleichrichters. Die Abschaltung des Gleichrichters mit Hilfe der Gittersteuerung beruht darauf, daß; sobald diese Spannung einen vorgegebenen Wert überschreitet, die Amplitude der Gitterwechselspannung des Gleichrichters wesentlich verkleinert, die negative Gittervorspannung sehr vergrößert wird. Eine Periode später wird der Gleichrichter abgeschaltet sein, weil sofort jedes Zünden von weiteren Anöden verhindert wird.
• Die Gitterwechselspannung wird, wie üblich, dem Netz RST über einen Isoliertransformator 33, , der auch die Hilfsbetriebe, wie Heiztransformatoren 71, b und 17,1, b, Pumpen, Zündung und Erregung speisen kann, und einen Drehregler -28a, b sowie drei Einphasentransformatoren 2q. mit Mittelanzapfung entnommen. Durch Verschiebung der Phasenlage der Gitterwechselspannung gegenüber der Anodenspannung kann die Gleichspannung des Gleichrichters stetig in bekannter Weise geregelt werden. Die bei höheren Gleichspannungen meist erforderliche negative Gittervörspannung könnte grundsätzlich einer zwischen die verbundenen Sternpunkte der drei Gittertransformatoren und die Kathode geschalteten Batterie entnommen werden. Wegen der geringen Lebensdauer solcher Batterien wird vorgeschlagen, statt dessen einen ebenfalls aus dem Hauptnetz gespeisten Gleichrichter mit dem Transformator 8a, 85 und den Quecksilberdampfglühkathodenröhren g zu benutzen, dessen Gleichspannung durch den Kondensator io geglättet wird. Während des normalen Betriebes liegt nicht die ganze an den Widerständen 1i, 12 und 1ß auftretende Gleichspannung dieses Gleichrichters, sondern nur der auf den Widerstand ii entfallende Teil über den Widerstand 22 zwischen der Kathode und den vereinigten Sternpunkten der Gittertransformatoren 2q.. Zur Begrenzung des Gitterstromes und zum Schutz dienen die Widerstände 26 und die Sicherungen 27.
• Die Abschaltung wird durch Zünden des gittergesteuerten Quecksilberdampfglühkathodenrohres i9 bewirkt. Bezieht man alle Potentiale auf das der Kathode, so tritt bekanntlich bei genügend hoher positiver Anodenspannung (über etwa 15 V) Zündung ein, sobald die Gitterspannung nicht mehr genügend negativ ist. Bei der vorliegenden Schaltung liegt zwischen Anode und Kathode der Röhre ig ein größer Teil der Spannung des Widerstandes 12, während am Gitter über die Widerstände 1q. und 16 die uggative, am Widerstand .i3 und dem Glättungs-"#:A.densator 15 auftretende Spannung liegt. ::'Die Röhre ig bleibt so lange gesperrt, bis am Widerstand 1q. eine genügende, der negativen Spannung entgegengerichtete Spannung erzeugt wird. Diese Spannung wird durch Gleichrichtung der eingangs erwähnten sekundären Summenspannung der Stromwandler i mittels des Hochvaküumgleichrichters 6 und des Transformators 5a, 55 gewonnen. Eine Zündung des Rohres ig erfolgt erst bei einer vorbestimmten Belastung des Gleichrichters 36, 37 bzw. bei einer vorbestimmten Belastung der drei Primärphasen, weil die vom Gleichrichter 6 gleichgerichtete Spannung mit zunehmender Summen-Spannung wächst. Die genaue Einstellung des Ansprechstromes kann durch den Spannungsteiler q., die Ansprechverzögerung durch den Kondensator 34 geregelt werden. Der Anodenstrom des Gleichrichterrohres ig fließt in den Hilfswicklungen e der Gittertransformatoren 2q. und bewirkt plötzlich eine sehr hohe Sättigung ihres Eisens. Dadurch verlagert sich die bisher an ihnen liegende Spannung: auf die Widerstände 25 und 29; die Primärspannungen an den Gittertransformatoren (Wicklungen a) und damit die Sekundärspannungen (Wicklungen b) nehmen plötzlich ab. Gleichzeitig wird bei passender Wahl der Widerstände 1i, 12, 18, 22 und 26 die negative Vorspannung für die Gitter des Hauptgleichrichtergefäßes 37 etwa um die am Widerstand 12 liegende Gleichspannung vergrößert. Mit der Sperrung des Hauptgleichrichters wird also tatsächlich sofort begonnen.
• Das Wiedereinschalten besorgt das Zeitrelais 23, dessen Schalter 35 im stromlosen Zustand offen ist. Sobald dieser Schalter geschlossen ist, wird der über den Widerstand 2o entladene Kondensator 21 kurzzeitig den bisher durch das Gleiclirichterrohr zg fließenden Strom ganz aufnehmen. Da die Summenspannung der Stromwandler sofort nach der Sperrung des Gleichrichters zu Null wurde, liegt gleichzeitig am Gitter von ig eine negative Spannung, die noch durch die bei Stromdurchgang am Widerstand 18 auftretende negative Spannung vergrößert wird. Der Ladestromstoß des Kondensators 2,1 bewirkt daher die Löschung des Rohres ig. Dann wird auch die Spule 23 des Zeitrelais nahezu stromlos, so däß der Schalter in seine offeneRuhelage zurückzukehrenbeginnt.
• Der Strom in den Wicklungen 24, nimmt wegen der Ladezeit des Kondensators 2i nur langsam ab, so daß die Gitterwechselspannung nur langsam wächst und auch die vergrößerte negative Gittervorspannung nur langsam verkleinert wird. Nach dem `Viedereinschalten wird also zunächst nur ein Teil der vor der Überlastung oder der Rückzündung mit dem Drehregler 28 eingestellten Gleichspannung auftreten. Selbsttätig steigt sie dann rasch auf den alten Wert. Diese Geschwindigkeit kann durch die Zeitkonstante des Kreises, besonders durch den Kondensator 21 stark beeinflußt werden.
• Falls der Gleichrichter durch eine Störung im Belastungskreis auch nach kurzzeitigem Abschalten noch kurzgeschlossen wäre, so würde die Sperrung des Rohres ig sofort wieder aufgehoben werden, weil die Summenspannung der Stromwandler wieder sehr hohe Werte annehmen würde. Durch das Zünden des Rohres ig würde die Gittervorspannung des Hauptgleichrichters wieder vermehrt, die Gitterwechselspannung vermindert, der Gleichrichter somit abermals gesperrt werden. Durch passende Wahl der Zeitkonstante des Kreises 2o, 21 oder der mechanischen Ausschaltverzögerung des Zeitrelais 23, dessen Schalter 35 nötigenfalls mit einem längeren Gleitkontakt versehen werden kann, läßt sich erreichen, daß in diesem Fall das Rohr ig nicht wieder gelöscht wird, der Hauptgleichrichter also dauernd gesperrt bleibt. Entweder würde nämlich der Kondensator 21 noch nicht genügend weit wieder entladen sein oder der Schalter von 23 würde überhaupt noch gar nicht wieder geöffnet sein.
• Das Zeitrelais 23 einschließlich Schalter läßt sich übrigens in einfacher Weise durch ein weiteres gittergesteuertes Quecksilberdampfglühkathodenrohr ersetzen, bei dem durch passende Kondensatoren. und Widerstände im Gitterkreis die erforderliche Zeitverzögerung erzielt wird.
• Da mit wachsendem Primärstrom wegen der Ohmschen und induktiven Spannungsabfälle in den Zuleitungen und im Generator meist auch die Primärspannung etwas sinkt, nimmt bei Überstrom und Rückzündungen auch die negative Vorspannung des Rohres ig ab, weil sie auch aus dem Hauptnetz entnommen wird. Die Wirkung der Stromwandlersummenspannung wird also unterstützt. Die Ansprechzeit dieses Vorganges kann durch dreiphasige Ausführung des Vorspannungsgleichrichters noch verkleinert werden.

Claims (3)

1. PATENTANsrRücnr: i. Überstrom- und Rückzündungsschutzanordnung für Umformungseinrichtungen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen mit einer aus einer Wechselspannung und einer negativen Gleichspannung zusammengesetzten Gitterspannung, bei der nach Patent 639 323 in Reihe mit der Primärwicklung des Steuer- bzw. Gittertransformators ein Scheinwiderstand liegt und das Abschalten der Umformungseinrichtung dadurch erfolgt, daß der Arbeitspunkt der Magnetisierungskurve des Steuer-bzw. Gittertransformators in das stark gesättigte Gebiet verlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig die in Reihe mit der Steuerwechselspannung liegende negative Steuergleichspannung vergrößert wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Abschaltung ein zusätzliches gittergesteuertes Dampf- oder Gasentladungsgefäß (ig) zum Zünden gebracht wird, welches sowohl den zur Sättigung des Gitterspannungstransformators (2q.) dienenden Strom liefert, als auch die Vergrößerung der negativen Torspannung der Steuergitter bewirkt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zünden des zusätzlichen Gefäßes (ig) zu diesem ein Kondensator (21) in Parallelschaltung mit einem Ohmschen Widerstand (2o) von einem mit seiner Wicklung (23) in Reihe mit diesem Entladungsgefäß (ig) geschalteten elektromagnetischen Relais parallel_ geschaltet wird, wodurch die Löschung der Entladung in dem zusätzlichen Entladungsgefäß (ig) herbeigeführt wird. q.. Anordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in allen primären Zuleitungen des die Entladungsgefäße bzw. den Gleichrichter (37) speisenden Transformators (36) Stromwandler (i) und parallel zu ihren Sekundärwicklungen Ohmsche Widerstände (2, 3) angeordnet sind.