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Einrichtung zum Schutz einer Umformeranordnung Die Erfindung betrifft
eine Schutzeinrichtung für Umformeranordnungen, bei denen ein Verbraucher über steuerbare
Lichtbogenentladungsstrecken gespeist wird, deren Zünd-. zeitpunkt mit Hilfe einer
Wechselspannung veränderbarer Phasenlage regelbar bestimmt wird. Die Erfindung ist
von besonderer Bedeutung für Gleichrichteranlagen, welche die Hochspannung für den
Betrieb von Hochfrequenzgeneratoren liefern. Für derartige Sendegleichrichter sind
Schutzeinrichtungen bekanntgeworden, durch die bei Überströmen auf .der Gleichstromseite
oder der Wechselstromseite des Gleichrichters den Steuergittern der Gleichrichterstrecken
eine Sperrspannung zugeführt und nach einer Sperrzeit von etwa einer Sekunde der
Gleichrichter mit einer verminderten Spannung wieder eingeschaltet und selbsttätig
auf die Betriebsspannung heraufgeregelt -wird. Gegenstand der Erfindung ist eine
Schutzeinrichtung, bei der die -Nufgabe der kurzzeitigen Sperrung und Wiedereinschaltung
eines Gleichrichters mit außerordentlich einfachen Mitteln gelöst wird. Die 'Erfindung
geht von bekannten Steuerungsanordnungen aus, bei denen in Reihe mit dem Steuerstromkreis
eine v ormagnetisierte Drosselspule geschaltet ist. Bei bekannten Steuerungsanordnungen
-wird die Erregerwicklung dieser Drosselspule beispielsweise an einen Meß-. widerstand
angeschlossen, damit die Aussteuerung des Gleichrichters vom Belastungsstrom des
Gleichrichters abhängig gemacht werden kann.
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Im Gegensatz zu diesen bekannten Steuerungsanordnungen -wird erfindungsgemäß
der Erregergleichstrom der Drosselspule hinter dieser Drosselspule über Gleichrichter
dem Steuerstromkreis entnommen, und es sind bei
Störungen ansprechende
Schaltmittel, beispielsweise Schnellrelais, vorgesehen, durch die die Wechselspannung
des Steuerkreises abgeschaltet und nach Beseitigung der Störung wieder eingeschaltet
werden kann, uin das nachfolgende Wiederanlassen der L'mformeranordnung mit allmählich
wachsender Verbraucherspannung zu erreichen. Das wesentliche Kennzeichen der Erfindung
besteht somit darin, daß zwischen die @,#'echselstroinquelle, aus der die @-Wechselspannungskomponente
für den Steuerstromkreis der Gleichrichter entnommen wird, und die Steuergitter
eine vormagnetisierte Drosselspule geschaltet ist und daß der Gleichstrom für die
`'ormagnetisierung dieser Drosselspule einem Gleichrichter entnommen wird, der seine
Wechselspannung ebenfalls von dem Steuerstromkreis .erhält, und zwar, von dem speisenden
Wechselstromnetz aus gesehen, hinter der vormagnetisierten Drosselspule. Diese Schaltungsart
hat die Wirkung, daß beim Einschalten des Wechselstromsteuerkreises die Gleichstromvormagnetisierung
der Drosselspule zunächst noch nicht wirksam ist und daß aus diesem Grunde die Induktivität
der Drosselspule in voller Höhe im Steuerstromkreis zur Geltung kommt. Die Steuerwechselspannung
wird durch die vorgeschaltete Drosselspule nicht nur in ihrer .Amplitude herabgesetzt,
sondern es wird auch noch die Phasenlage derart geändert, daß der Zündzeitpunkt
der Gleichrichter im Sinne einer Verkleinerung der abgegebenen Gleichspannung sich
verschiebt. Erst in dem -Maße, in dein der Strom in der ",-ormagnetisierungswicklung
der Drosselspule nach Einschaltung der Wechselspannung allmählich anwächst, vermindert
sich die wirksame Induktiv ität der Drosselspule. Die Amplitwde der Steuerwechselspannung
steigt, und ihre Phasenlage ändert sich im Sinne einer Vergrößerung der vom Gleichrichter
äbgegebenen Spannung. Schaltet man in den Gleichstromkreis der Vormagnetisierungswicklung
der Drosselspule noch Verzögerungselemente in Form von entsprechend bemessenen Olnnschen
Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten, so läßt sich die Zeitdauer des Anwachsens
der Spannung des Gleichrichters auf den vollen Betriebswert den besonderen Verhältnissen
des an die Gleichrichter angeschlossener, Verbrauchers weitgehend anpassen.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung - die Schaltung
eines Gleichrichters dargestellt. Zu dem Gleichrichtergehören gittergesteuerte Quecksilberdampfentladungsstrecken
i, welche über einen Transformator 2 an ein Drehstromnetz 3 angeschlossen sind.
.I ist der Gleichstromverbraucher, beispielsweise ein mit steuerbaren :Eiochvakuutnentladungsgefäßen
arbeitender Hochfrequenzgenerator. Die Steuerspannung für die Gleichrichter i wird
dem Wechselstromnetz 3 über einen Drehtransformator 5 entnommen, der zur betriebsmäßigen
Einstellung der Phasenlage des Zündzeitpunktes der Gleichrichter dient.
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In Reihe mit dem Drehtransformator 5 liegt erfindungsgemäß eine vormagnetisierte
Drosselspule 6. Die Gleichspannung für die Vormagnetisierungswicklung dieser Drosselspule
wird hinter der Drosselspule über einen Transformator i und einen Gleichrichter
8 abgenommen. Zwischen dem Gleichrichter 8 und den V ormagnetisierungswicklungen
liegen j besondere Widerstandselemente in Form von Kondensatoren, Ohmschen 'vWiderständen
und Induktivitäten, um eine bestimmte Zeitkonstante für :den Gleichstromkreis zu
erreichen. Die Widerstandselemente können gleichzeitig auch als -Glättungsmittel
dienen.
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Für die Erfindung wesentlich sind die Koi1-takte 9 und io, die dazu
dienen, die Wechselspannungskornponente des Steuerstromkreises der Entladungsgefäße
i abzuschalten. Der Kontakt io erreicht dies durch Üffnen des Sternpunktes des Transformators
5, die beiden Kontakte 9 durch Kurzschließen der Sekundärseite des gleichen Transformators.
Beide Kontaktgruppen stehen mit Relais in Verbindung, die bei Störungen der Anlage
ansprechen. Die Kurzschlußkontakte 9 haben den Vorteil, daß sie in beliebiger Zahl
angeordnet sein können und daß die Ansprech- ! geschwindigkeit etwas größer ist,
weil ein Kontakt geschlossen -und nicht, wie bei dein Kontakt io, nur geöffnet wird.
Eine weitere Möglichkeit der Anordnung solcher die Wechselspannung des Steuerstromkreises
abschaltender Kontakte besteht darin, daß der Vormagnetisierungsstromkreis der Drosselspulc
6 unterbrochen wird.
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Die Wirkungsweise der Schutzschaltung nach der Erfindung ist folgende:
Es sei angenommen, daß die Anlage in Betrieb genommen ist. Die Relaiskontakte io
sind geschlossen, die Kontakte 9 geöffnet. Die Gleichrichter i werden zu einem Zeitpunkt
gezündet, der von der Stellung des Drehtransformators 5 abhängig ist. Tritt aus
irgendeinem Grunde eine Störung auf, die eine schnelle Abschaltung des Gleichstromverbrauchers
erfordert, so wird durch Schutzrelais einer der Arbeitskontakte 9 geschlossen, oder
die Kontakte io werden geöffnet. Durch Öffnen der Kontakte io wird -die Wechselspannung
der Gitterkreise der Gleichrichter i abgeschaltet, die Gleichrichter «erden gesperrt.
Schaltet man nach Behebung der Störung, beispielsweise nach etwa einer Sekunde,
den Arbeitskontakt io wieder ein und die Kurzschlußkontakte
y wieder
aus, so wird zwar die Sperrung der Gleichrichter i wieder aufgehoben, die Gleichrichter
werden aber mit einer wesentlich geringeren Gleichspannung eingeschaltet, weil die
Vormagnetisierung der Drosselspule 6 erst allmählich zur Wirkung kommt und weil
aus diesem Grunde unmittelbar nach dem Schließen der Arbeitskontakte io zunächst
noch die Induktivität der Drosselspule 6 in voller Höhe in den Wechselstromsteuerkreis
der Gleichrichter i geschaltet ist. Erst wenn nach einer bestimmten "Zeit der hinter
der Drosselspule 6 über den Transformator 7 abgenommene Strom des Vorniagnetisierungskreises
auf seinen betriebsmäßigen Wert angewachsen ist, nimmt auch der Zündzeitpunkt der
Gleichrichter i den Wert an, der vor der Störung vorhanden war.
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Die gleiche Wirkung läßt sich, wie bereits erwähnt, auch dadurch erreichen,
daß nicht die Steuerwechselspannung abgeschaltet, sondernder Stromkreis der Vormagnetisierungswicklung
der Drosselspule 6 durch Kontakte eines Schutzrelais unterbrochen wird.
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Die Erfindung ist zwar für den Schutz von steuerbaren Lichtbogengleichrichtern
von besonderer Bedeutung, .sie kann aber auch für andere Umformeranordnungen, beispielsweise
Wechselrichter oder Umrichter, verwendet werden, bei denen gas- oder dampfgefüllte
Lichtbogenentladungsstrecken an der Uniformung beteiligt sind. Es ist weiterhin
nicht unbedingt notwendig, daß der Zündzeitpunkt .der Entladungsstrecken durch Änderung
der Phasenlage der Steuerwechselspannung verschoben wird; die Schutzeinrichtung
gemäß der Erfindung kann auch dann angewendet werden, wenn die Gittersteuerung der
Entladungsstrecken mit Amplitudenregelung arbeitet.