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Anordnung zur selektiven Anzeige von Störungen, insbesondere bei Rückzündungen,
in mit Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden mehrphasigen Umformungseinrichtungen
mittels Hilfsentladungsstrecken Die Erfindung betrifft Anordnungen zur selektiven
Anzeige von Rückzündungen bei Umformungseinrichtungen, die mit Dampf-oder Gasentladungsstrecken
arbeiten. Ziel der Erfindung ist eine mit Hilfsentladungsstrecken arbeitende Hilfseinrichtung,
welche gleichzeitig mit einem einzigen Blick unmittelbar im Anschluß an die Störung
sowohl die Feststellung der rückzündenden Entladungsstrecke als auch derjenigen
Entladungsstrecken erlaubt, welche den durch die Rückzündung bedingten Kurzschlußstrom
als zusätzlichen Vorwärtsstrom geführt haben. Insbesondere soll die Hilfseinrichtung
auch so ausgebildet werden, daß nicht nur die Gesamtzahl der den Kurzschlußstrom
führenden Entladungsstrekken angezeigt wird, sondern daß auch selektiv angezeigt
wird, welche Entladungsstrecke die Rückzündung und welche Entladungsstrecke den
Vorwärtskurzschlußstrom geführt hat.
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Es sind bereits Anordnungen zur selektiven Anzeige von Rückzündungen
bekanntgeworden, bei denen die Ummagnetisierung kleiner Stahlstäbe benutzt wird.
Diese sind als Kerne von Induktivitäten vorgesehen, die in die Anodenzuleitungen
der Umformungseinrichtung eingefügt sind. Zur Feststellung einer Rückzündung müssen
jedesmal die Stahlstäbe auf eine etwaige Umpolung untersucht werden.
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Dieses umständliche Verfahren ist durch Anwendung einer Schaltungsanordnung
verbessert worden, bei der Hilfsentladungsstrekken vorgesehen sind, die bei Auftreten
einer Rückzündung ansprechen. Es ist ferner bekannt, außerdereinen Hilfsentladungsstrecke,
die den Rückstrom anzeigt, eine weitere Hilfsentladungsstrecke vorzusehen, die das
Fließen des Vorwärtskurzschlußstromes anzeigt. Die benötigten Ströme werden dabei
mittels Wandler den Anodenströmen entnommen, wobei diese Wandler zweckmäßig in Stern
geschaltet sind. Bei diesen bekannten Anordnungen ist es jedoch nur möglich, aus
dem Ansprechen beider Hilfsentladungsstrecken darauf zu schließen, daß zwischen
den betreffenden Phasen die Störung stattgefunden hat. Es ist jedoch nicht möglich,
nun hieraus auch noch selektiv festzustellen, wie das gemäß vorliegender Erfindung
möglich ist, welche Entladungsstrecke der betroffenen Phase den Rückstrom und welche
Entladungsstrecke den Vorwärtskurzschlußstrom geführt hat. Eine
derartige
selektive Anzeige ist von Wichtigkeit, um z. B. die Art der Beanspruchung erkennen
und damit die mutmaßliche Lebens-Bauer der Gefäße beurteilen zu können.
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Gemäß der Erfindung sind gesteuerte bzw. angesteuerte Hilfsentladungsstrecken,
vorzugsweise ebenfalls mit Dampf- oder Gasfüllung, vorgesehen, von denen je einer
der Hauptentladungsstrecken zugeordnet ist. Sie werden entweder bezüglich der Hauptstromkreise
oder bezüglich der Gitterkreise über mit den Stromkreisen der zu überwachenden Entladungsstrecken
verbundene Schaltungsmittel, z. B. über in Stern geschaltete Wandler, derart erregt
bzw. gesteuert, daß die Entladung in den Hilfsentladungsstrecken, die der gerade
rückzündenden bzw. einer kurzschlußstromführenden Hauptentladungsstrecke zugeordnet
sind. kurzzeitig oder für eine unbestimmte Zeit im Augenblick der Störung einsetzt.
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Der Erfindungsgedanke und seine Weiterbildungen mögen an Hand der
in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In
Abb. z ist eine grundsätzliche Anordnung zur Überwachung einer dreiphasigen Gleichrichterschaltung
angegeben, die in sinngemäßer Anordnung auch auf Anordnungen beliebiger anderer
Phasenzahl und Schaltung ausgedehnt werden kann. Die eigentliche Umformungseinrichtung,
die irii wesentlichen aus den gittergesteuerten Entladungsstrecken 3, 4., 5 und
dem Gleichrichtertransforrnator 2 besteht, speist das Gleichstromnetz Zoo aus dein
Wechselstromnetz i. Zur Steuerung der Entladungsstrecken kann in bekannter Weise
z. B. ein Drehregler 6 dienen. Zur Überwachung sind eine Gruppe angesteuerter Hilfsentladungsstrecken
i o, i i, 12 sowie eine Gruppe gesteuerter Entladungsstrecken 16, 17, i8 vorgesehen.
Die letzteren sind in Parallelschaltung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
von Signallampen oder Fallklappen i9, 20, 21, an eine Hilfsspannung ioo angeschlossen,
während die angesteuerten Entladungsstrecken io, i i, 12 über Wandler 7, 8, 9, die
in Sternschaltung angeordnet sind, in einem Kurzschlußkreis ohne besondere Stromquelle
liegen. Iin Stromkreis jeder angesteuerten Hilfsentladungsstrecke ist ferner ein
Widerstand 13, 14., 15 vorgesehen, dessen Spannungsabfall bei Stromfluß in der zugehörigen
Entladungsstrecke zusätzlich zu einer sperrenden Vorspannung der Spannungsquelle
24. jeweils dein Gitterkreis der zugeordneten gesteuerten Hilfsentladungsstrecke
zugeführt wird. Zur Begrenzung des Stromes in den gesteuerten Hilfsentladungsstrecken
ist beispielsweise ein Widerstand 22 im Speisekreis ioo vorgesehen, w
' hrend die schematisch dargestellte Anordä nUng 23 beispielsweise
ein Zeitablaufglied ist, welches bei Stromfluß der gesteuerten Hilfsentladungsstrecke
zu laufen beginnt und nach einer einstellbaren Zeit den Steuerkreis gegebenenfalls
kurzzeitig unterbricht oder auch nur ein gleichzeitig mit dem Ansprechen der Einrichtung
eingeschaltetes akustisches Signal, beispielsweise i9, 2o, Zi, abgeschaltet bzw.
kurzschließt. .
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist die folgende. Tritt beispielsweise
in der Entladungsstrecke 3 eine Rückzündung auf und führt die Entladungsstrecke
q. den entsprechenden Vorwärtskurzschlußstrom, so sind die Wandler 7, 8, 9 derart
angeordnet, daß beim Anstieg des Rückzündungs- bzw. Kurzschlußstromes im Wandler
7 eine in bezug auf die Entladungsstrecke io positive, im Wandler 8 dagegen eine
in bezug auf die Entladungsstrecke i i negative Spannung induziert wird. Zunächst
zündet also die Entladungsstrecke io kurzzeitig. Der dabei entstehende Stromstoß
im Widerstand 13 erzeugt einen positiven Spannungsstoß im Gitterkreis der Entladungsstrecke
16, so daß diese zündet und unter den Einfluß der speisenden Gleich-' spannung ioo
leitend bleibt. Die Einrichtung i9 oder auch das Leuchten der Entladungsstrecke
16 selbst dient zur Anzeige. Da die speisende Wechselspannung im weiteren Verlauf
ihre Höhe wieder im Sinne einer Verringerung ändert, wird gegebenenfalls der Rückzündungs-
bzw. Kurzschlußstrom nicht dauernd monoton ansteigen, sondern nach ' Maßgabe der
Phasenzahl und Frequenz des speisenden Netzes bzw. der Transformatorsekundärwicklung
zeitweilig eine negative Tangente aufweisen. Dann wird die Spannung des Wandlers
7 negativ, die Spannung des Wandlers 8 dagegen positiv sein, doch geringere Werte
aufweisen als die im Wandler 7 beim Auftreten der Rückzündung induzierte positive
Spannung. Die Wandlerspannungen werden so bemessen, daß nicht nur die erste Stoßspannung
die Zündspannung der Hilfsentladungsstrecken io, 11, 12 überschreitet, die. die
rückzündende Entladungsstrecke anzeien, sondern die Wandler werden derart bemessen,
daß auch der zweite Spannungsstoß im Wandler 8 zur Zündung der Entladungsstrecke
i i ausreicht, so daß in gleicher Weise wie die Entladungsstrecke 16, nur etwas
später, auch die Entladungsstrecke 17 zündet, falls die vorgeschaltete Einrichtung
19, 20, 21 einen genügend hohen Widerstand besitzt, wofür jedoch wenige Ohm ausreichen.
Es wird also hierdurch die rückzündende wie die kurzschließende Entladungsstrecke
angezeigt.
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Es ist jedoch auch möglich, außerdem noch anzugeben, welche Entladungsstrecke
rückgezündet
hat und welche nur den Kurzschlußstrom führte. Dies
kann beispielsweise erreicht werden durch die unmittelbare Parallelschaltung der
Entladungsstrecken 16, 17, 18 ohne jeden gesonderten Vorwiderstand 19, 2o, 21, wobei
vorteilhaft die Entladungsstrecken so gebaut sind, daß die Zündspannung merklich
höher liegt als die Brennspannung, so daß, wenn die Entladungsstrecke 16 gezündet
hat, die Spannung an der Entladungsstrecke 17 gleich-,@eitig so stark zusaminenbricht,
daß sie auch bei Positivwerden der Steuerspannung nicht mehr leitend werden kann.
In diesem Fall werden dann beispielsweise die Widerstände 13, 14, 15 mit der Erregung
von Fallklappenrelais vereinigt und die Wandler so bemessen, daß erst die Entladungsstrecke
io und dann die Entladungsstrecke i i kurzzeitig leitend werden. Für die jeweils
rückzündende Entladungsstrecke fällt dann sowohl das Fallklappenrelais 13, und außerdem
zündet die gesteuerte zugeordnete Hilfsentladungsstrecke 16, deren Leuchterscheinung
in dieseln Falle unmittelbar zur Anzeige benutzt wird. Die den Kurzschlußstrom führende
Entladungsstrecke wird dagegen lediglich durch das Fallklappenrelais i4 bei dunkler
Hilfsentladungsstrecke 17 angezeigt.
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Eine Abänderung zeigt das Ausführungsbeispiel z für den Fall, daß
Vorwiderstände bzw. Signaleinrichtungen vor den einzelnen gesteuerten Hilfsentladungsstrecken
16, 17, 18 nicht vermieden werden können. In diesem Falle ist es zweckmäßig, die
Widerstände 13, 14, 15 als Fallklappenrelais o. dgl. auszubilden, und es wird beispielsweise
der Strombegrenzungswiderstand 22 im Anodenkreis ioo der gesteuerten Hilfsentladungsstrecke
aufgeteilt und der Teilwiderstand 22' zwischen die gemeinsame Kathodenverbindung
der Entladungsstrecken 16, 17., 18 und dem negativen Pol der Spannungsquelle ioo
angeordnet. Parallel zu der Reihenschaltung des Widerstandes 22' und den Entladungsstrecken
16, 17, i8 samt den zugehörigen Signallampen bzw. Fallklappen ig', 2o', 2i' ist
eine gittergesteuerte weitere Hilfsentladungsstrecke 45 in Reihe zu dem Strombegrenzungswiderstand
a2 vorgesehen. Tritt nun beispielsweise eine Rückzündung in der Entladungsstrecke
3 in der oben beschriebenen Weise auf, so wird die Entladungsstrecke 16 zünden und.
das Fallklappenrelais ig' sowie gegebenenfalls das Fallklappenrelais 13 ansprechen.
Durch den Strom der Entladungsstrecke 16 entsteht am Widerstand 22' ein Spannungsabfall,
der zur Zündung der vorher beispielsweise durch die Vorspannungsquelle 24' gesperrt
gehaltenen Hilfsentladungsstrecke 45 führt. Dadurch wird sowohl die Stromführung
in der Entladungsstrecke 16 unterbrochen wie auch das Leitendwerden weiterer Entladungsstrecken
1i 17 bzw. 18 verhindert. Es sei weiter angenommen, daß der Vorwärtskurzschlußstrom
wieder von der Entladungsstrecke 4 geführt wird. Dann spricht das Relais 14 an.
Das Relais 2o' kann jedoch nicht ansprechen, da die Röhre 17 nicht mehr gezündet
werden kann. Im Endergebnis zeigt also das Fallen der Relais 13 und ig'.die Rückzündung
und das Fallen des Relais 14 die kurzschlußstromführende Entladungsstrecke an.
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Die beschriebene Einrichtung kann in an sich bekannter Weise gleichzeitig
auch zur Schnellabschaltung des Gleichrichters durch Gittersteuerung dienen, wenn
der Sternpunkt des Drehtransformators 6 (vgl. Abb. i) beispielsweise statt durch
die strichpunktierte Leitung a über die gestrichelt gezeichneten Leitungen b und
c derart geschaltet wird, daß der beim Auftreten einer Rückzündung entstehende Spannungsabfall
am Widerstand 22 zur Lieferung einer negativen Sperrspannung für die Gitter der
Hauptentladungsstrecken 3, 4, 5 herangezogen wird.
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Soll bei einer Einphaseneinweggleichrich-_tung eine Rückzündung angezeigt
oder in Abhängigkeit hiervon eine Abschaltung in an sich bekannter Weise durchgeführt
werden, so kann eine Anordnung gemäß Abb. 3 verwendet werden. In Reihe zu der Hauptentladungsstrecke
3 ist ein kleiner belastungsfähiger Widerstand 3o angeordnet und parallel zu diesem
eine ungesteuerte Hilfsentladungsstrecke io mit einem in Reihe dazu geschalteten
Hilfstransformator 7, dessen Sekundärwicklung im Steuerkreis einer weiteren gesteuerten
Hilfsentladungsstrecke 16 angeordnet ist, die anodenseitig wie in Abb. i gespeist
wird. Die Stromdurchlaßrichtung der Hilfsentladungsstrecke io ist der der Hauptentladungsstrecke
3 entgegengesetzt gerichtet. Sie wird spannungsmäßig nicht beansprucht. Tritt eine
Rückzündung auf, so führt der Spannungsabfall am Widerstand 30 zu einem kurzzeitigen
Leitendwerden der Hilfsentladungsstrecke io, wobei der im Transformator 7 induzierte
Spannungsstoß zur Einleitung der Entladung in der Hilfsentladungsstrecke 16 führt,
in deren Stromkreis die bekannten Anzeigemittel vorgesehen sind.
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Die Abb. 4 zeigt eine Anordnung, bei der eine unmittelbare elektrische
Verriegelung zwischen den einzelnen Gruppen von Entladungsstrecken vorgesehen ist.
Es sind wieder zwei Gruppen gittergesteuerter Hilfsentladungsstrecken vorgesehen,
die aus getrennten Hilfsspannungsquellen ioo bzw. i io über Strombegrenzungswiderstände
22 bzw. 26 gespeist werden. Die Wandlerwicklungen 7, 8, 9 sind gemeinsam in die
Gitterkreise beider
Gruppen von Hilfsentladungsstrecken über getrennte
Gittervorschaltwiderstände 35 bzw. 36 eingeschaltet. Im Gitterkreis der Entladungsstrecken
io, 11. 12 liegt außerdem eine Vorspannungsquelle 28 und im Gitterkreis der Entladungsstrecken
16, 17, 18 in Reihe hierzu noch eine weitere Vorspannungsquelle 2.I sowie gegebenenfalls
ein am Widerstand 22 abgegriftener Spannungsabfall, der in bezug auf die Steuergitter
dieser Entladungsstrecken positiv gerichtet ist, falls in der anderen Gruppe voll
Entladungsstrecken ein Strom fließt.
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Die Wirkungsweise ist die folgende. Bei <ler Zündung all der Anode
3 wird im Wandler 7 eine positive Spannung induziert. Diese kann jedoch zunächst
nur die Entladungsstrecke io zünden, da die negative Vorspannung der Entladungsstrecke
16 vermöge der zusätzlichen negativen Vorspannungsquelle 24 so weit erhöht ist,
daß der Spannungsstoß des Wandlers 7 nicht zur Überschreitung der kritischen Gitterzündspannung
ausreicht. Im weiteren Verlauf des Rückzündungsstromes wird die im Wandler 8 induzierte
Spannung povitiv. Je nachdem ob Einzelwiderstände 13, 1.4, 15 vorgesehen sind oder
nicht, kann diese Spannung außer der bereits brennenden Entladungsstrecke io auch
die Entladungsstrecke i i leitend werden lassen, was aber nicht unbedingt notwendig
ist. Dagegen ist wesentlich, daß die Spannung des Wandlers 8 jetzt die Zündung der
Entladungsstrecke 17 bewirkt, da inzwischen durch den Stromfluß der Entladungsstrecke
io am Widerstand 22 ein Spannungsabfall aufgetreten ist, welcher die zusätzliche
Sperrspannung der Vorspannungsquelle 2.4 kompensiert. Es wird also entweder die
obere Gruppe von Hilfsentladungsstrecken die Rückzündung, die untere Gruppe den
Kurzschlußstrom anzeigen oder aber, falls in der ersten Gruppe von Entladungsstrecken
stets beide beteiligten Entladungsstrecken io, i i zünden, wird die rückzündende
Entladungsstrecke durch Aufleuchten einer zugeordneten Hilfsentladungsstrecke, die
den lurzschlußstroin führende Anode durch Aufleuchten beider zugeordneten Hilfsentladungsstrecken
selektiv angegeben. Um ein ungewolltes Zünden einer Entladungsstrecke der t-iruppe
16, 17, i8 auch in Anbetracht des plötzlichen Zündvorganges in der Entladungsstrecke
1o und des unter Umständen hierüber hinaus andauernden positiven Spannungsstoßes
im Wandler 8 auf jeden Fall zti verhindern, wird zweckmäßig im Anodenkreis der Gruppe
io, i 1, 12 eine Drosselspule 27 vorgesehen, welche den Stromanstieg und damit den
Spannungsanstieg im bzw. am Widerstand 22 so weit verlangsamt, daß die Kompensation
der Vorspanilung 24. erst nach dem Abklingen des positiven Spannungsstoßes im Wandler
7 erreicht wird.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung erlaubt also in mannigfachster
Abwandlung die rasche, zuverlässige und selektive Anzeige der gestörten Entladungsstrecken
bzw. Anoden einer Umformungseinrichtung unter besonderer Berückichtigung des Charakters
der Störung, ohne daß der Betriebsmann bzw. der Wärter irgendwie einzugreifen braucht,
um das Überwachungsergebnis zu erhalten. Das Glied 23 kann statt eines Überwachungsgliedes
beispielsweise auch eine Rückmeldeeinrichteng sein, welche bei Betätigung durch
den Wärter die angesprochenen Entladungsstrecken wieder nichtleitend macht und damit
die Gesamteinrichtung für einen neuen Ansprechvorgang betriebsbereit macht.