DE758237C - Schaltanordnung zur regelbaren Bestimmung des Zuendzeitpunktes von Lichtbogen-Stromrichtern - Google Patents

Description

• Schaltanordnung zur regelbaren Bestimmung des Zündzeitpunktes von Lichtbogen-Stromrichtern Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für Lichtbogenstro:mrichter zur regelbaren Bestimmung des Zündzeitpunktes mittels phasenveränderbarer Steuerspannungen: Sie bezieht sich insbesondere auf solche Stromrichteranlagen, die mehrere auf verschiedenen Potentialen befindliche Entladungsgefäße bzw. Gefäßgruppen umfassen. Es ist beider Erfindung vorausgesetzt, daß jedes Gefäß mehrere mit Spannung bzw. Strom. gespeiste Hilfseinrichtungen, z. B. Steuerelektroden, Heizung, Vakuumpumpe wsiw., besitzt, wobei selbstverständlich gleichartige Hilfseinrichtungen verschiedener Gefäße ein:-und derselben Gruppe an einen gemeinsamen Hilfsstromkreis angeschlossen sind. Besonders wichtig ist die-Erfindung für Hochspannungsstromrichter, beispielsweise für die Zwecke der Gleichstromhochspannungskraftübertr@a: gung. Bei solchen Hochspannungsgleichrichtern ist es nämlich zweckmäßig, die sogenannte Graetzsche Schaltung anzuwenden, die bekanntlich mehrere einanodige Gefäße mit getrennten Kathoden erfordert. Da das Potential der Kathode für das Potential des betreffenden Gefäßes maßgebend ist, so ergeben sich bei einer derartigen Anlage zwischen den einzelnen Gefäßen recht erhebliche Potentialdifferenzen.
• Diese Potentialdifferenzen zwischen den einzelnen Gefäßen würden an sich einen großen Aufwand hinsichtlich der Isolation der Hilfs- und Steuerkreise gegen die an Niederspannung bzw. an Erde liegenden Teile erforderlich machen. Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch überwunden, da.ß der Steuerstromkreis jedes Gefäßes bzw. jeder Gefäßgruppe zusammen mit den übrigen Hilfsstromkreisen über nur eine einzige elektrische oder mechanische Kupplung mit einem für sämtliche Gefäße gemeinsamen Stromkreis verbunden wird und daß dieRegelung sämtlicherEntladungsgefäße lediglich durch mechanische bzw. elektrische Beeinflussung eines an diesen Stromkreis angeschlossenen, allen Gefäßen gemeinsam zugeordneten Organs erfolgt.
• Die Erfindung möge an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Fig. i stellt eine dreiphasige Gleichrichteranordnung in Graetzscher Schaltung dar. An das Drehstromnetz i sind über einen Transformator 2 die beiden Gefäßgruppen 3, 4. und 5 bz«-. 6, und 8 angeschlossen. Die Gefäße sind sämtlich einanodig, und zwar sind die Gefäße der einen Gruppe, 3, 4. 5, mit ihren Anoden, die Gefäße der anderen Gruppe, 6, 7, 8, mit ihren Kathoden untereinander verbunden. Infolgedessen stehen nach dem Obergesagten die Gefäße 6, 7, 8 auf dem gleichen Potential, während die Potentiale der Gefäße 3, :I und 5 alle verschieden sind. In Durchführung des Erfindungsgedankens wird nun zunächst für jedes Gefäß bzw. für jede Gruppe von auf gleichem Potential befindlichen Gefäßen ein besonderer Transformator 16, 17, 18, ig vorgesehen, der nicht nur die Steuerungseinrichtung des betreffenden Gefäßes, sondern auch dessen sämtliche Hilfsstromkreise, wie z. B. die Dauererregung, die Zündeinrichtung usw., speist. Während die Transformatoren 16, 17 und i8 nur für je eins der Gefäße 3, 4 und 5 vorgesehen sind, sind die Steuer- und Hilfsstromkreise der Gefäße 6, 7 und 8, die ja wegen der gemeinsamen Kathodenverbindung alle auf gleichem Potential liegen, gemeinsam an den Transformator ig angeschlossen. Dieser Transformator ist daher im Gegensatz zu den einphasigen Transformatoren 16, 17, 18 dreiphasig ausgeführt.
• Die sogenanuten Transformatoren müssen so gebaut sein, daß sie imstande sind, das Potential, auf dem sich das zugehörige Entladungsgefäß bzw. die zugehörige Gefäßgruppe befindet, zu isolieren. Da jeder dieser Transformatoren, wie schon erwähnt, nicht nur die Steuerspannung liefert, sondern auch sämtliche Hilfsstromkreise des betreffenden Gefäßes speist, so ist lediglich durch die Isolation des betreffenden Transformators die erforderliche elektrische Trennung der mit den einzelnen Entladungsgefäßen verbundenen und mit ihnen auf gleichem Potential befindlichen Stromkreise hergestellt.
• Die Steuerung der Entladungsstrecker bzw. die Phasenregelung der hierzu erforderlichen Zündspannungen erfolgt mittels eine Drehtransformators 2o, der den vier Transformatoren 16 bis ig gemeinsam vorgeschaltet und durch die Transformatoren elektrisch von den Entladungsgefäßen getrennt ist. Auf diese Weise ist eine völlig gefahrlose Bedienung der Regelanordnung möglich, ohne daß besondere Rücksichten auf die vorhandene hohe Spannung genommen zu werden brauchen.
• An die Sekundärseite des Transformators 16, der dem. Entladungsgefäß 5 zugeordnet sein möge, ist zunächst die Primärwicklung i i eines weiteren Hilfstransformators angeschlossen, welcher zwei Sekundärwicklungen 12 und 13 besitzt. Die Sekundärwicklung i 2 dient zur Weitergabe der Steuerspannungen, deren Phasenlage an dem Drehregler 2o eingestellt werden kann. Die von der Wicklung 12 gelieferten Spannungen werden dabei dem Gitter nicht unmittelbar, sondern über einen hochgesättigten Transformator g zugeführt, der die Wechse lspannungen in periodisch aufeinanderfolgende kurzzeitige Spannungsstöße umwandelt. Die ständig vorhandene negative Sperrspannung wird von einem Kondensator 15 geliefert, der über eine Gleichrichteranordnung 1:4 aus der Sekundärwicklung 13 des Hilfstransformators geladen wird. Für die Sperrspannung spielt naturgemäß die Phasenlage der der Primärwicklung i i zugeführter. Spannung keine Rolle. Als weiterer Hilfsstromkreis des Entladungsgefäßes 5 ist noch der Stromkreis der Zündelektrode 22 in der Zeichnung dargestellt. Dieser Stromkreis ist, wie man erkennt, ebenfalls an die- Sekundärwicklung des Transformators 16 angeschlossen. Zur Betätigung der Zündelektrode 22, d. h. zum Herausziehen aus der Kathodenflüssigkeit bei beabsichtigter Zündung, dient die Hilfseinrichtung io.
• Wie schon erwähnt, ist für die Entladungsgefäße 6, 7 und 8, die zu der anderen Gruppe gehören und wegen der Kathodenverbindung auf gemeinsamem Potential liegen, ein gemeinsamer Hilfstransformator ig vorgesehen. Auch dieser speist zunächst einen Hilfstransformator 25 mit zwei Sekundärwicklungen, von denen die eine über die Stoßspannungserzeuger 21 die positiven Zündimpulse, die andere über einen Hilfsgleichrichter eine negative Sperrspannung erzeugt. In den Zündstromkreisen sämtlicher Gefäße liegt noch je ein Schnellrelais, das bei Störungen, wie beispielsweise Kurzschlüssen oder Rückzündungen, geöffnet wird und somit die weitere Zufuhr von Zündimpulsen an die Steuergitter unterbindet. Das entsprechende Relais für die Gefäßgruppe 6, 7, 8 ist mit 23, das Relais für das Entladungsgefäß 5 Mit 24 bezeichnet. Die Schalter sind sämtlich miteinander gekuppelt, wobei jedoch die Kupphing so ausgeführt ist, daß sie imstande ist, die zwischen den Gefäßen vorhandenen Potentialdifferenzen zu isolieren. Eine geeignete Ausführung dafür ist die Verwendung von elektromagnetischen Strahlen, z. B. Lichtstrahlen, zur Auslösung des Sperrelais.
• An die Stelle der Transformatoren 16, 17 18 und r9 können auch Spannungsquellen anderer Art treten, wichtig ist nur, daß sie alle miteinander und mit dem speisenden b.z,w. gespeisten Wechselstromnetz synchron arbeiten und durch eine gemeinsame Einrichtung in der Phase geregelt werden können. Beispielsweise können an Stelle der Transformatoren auch kleine Synchrongeneraitoren treten, die gegeneinander entsprechend den auftretenden Potentialdifferenzen isoliert und mit einem gemeinsamen Synchronantriebsmotor gekuppelt sind. Die Phasenregelung der Steuerspannungen kann dann z. B. mechanisch durch ein zwischen den Antriebsmotor und die Generatoren geschaltetes, veränderliches erfolgen. Man kann aber auch die Synchronlage des Läufers des Synchronmotors beeinflussen. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2 der Zeichnung, bei der die Hauptentladungsgefäße 3, 4 und 5 bzw. 6, 7 und 8 in der gleichen Weise wie in F'ig. r angeordnet sind. Für jedes der Entladungsgefäße 3, 4. und 5 ist zur Speisung der Hilfsstromkreise, zu denen beispielsweise bei Verwendung von Glühkathodenröhren auch noch der Heizstromkreis der Kathode gehört, je ein einphasiger Synchrongenerator 30, 3,1 bzw. 32 vorgesehen. Die Hilfsstromkreise der Gefäßgruppe 6, 7 und 8 werden dagegen aus einem gemeinsamen Synchrongenerator 33 gespeist. In die Wellenverbindungen zwischen den einzelnen Generatorensind entsprechend den vorhandenen Potentialdifferenzen Isolierstücke eingeschaltet. Desgleichen sind die Generatoren isoliert aufgestellt, so daß zwischen Wicklung und Gehäuse keine nennenswerte Potentialdifferenz auftreten kann. Als Antriebsmotor dient der aus dem Drehstromnetz z gespeiste Synchronmotor ,4,4, der ebenfalls über eine Isolierwelle mit den übrigen Maschinen gekuppelt ist. Dieser Synchronmotor 44 besitzt eine zweiachsige, aus zwei aufeinander senkrecht stehenden Komponenten. aufgebaute Erregung, die -aus dem Hilfsgleichstromnetz 46 gespeist wird. Die eine Erregerkomponente kann mit Hilfe des Reglers 45 verändert werden, so daß es auf diese Weise möglich ist, die Phasenlage der von sämtlichen Synchrongeneratoren 30 bis 33 gelieferten Spannungen gleichzeitig und um das gleiche Maß zu: verändern. Die übrigen Steuer- und Hilfsstromkreise können genau so ausgebildet sein, wie das in Fig. r bereits gezeigt wurde.
• Abweichend von Fig. r ist hier die Einrichtung der Sperrung des Stromrichters im Stärungsfall in näheren Einzelheiten dargestellt. Hier sind sämtliche Isolierschwierigkeiten dadurch überwunden, d@aß als Übertragungsorgan zwischen der den Sperrbefehl gebenden Kommandoeinrichtung und der eigentlichen. Sperreinrichtung im Steuerstromkreis ein Lichtstrahl benutzt wird. Die Kommandoeinrichtung, die im vorliegenden Fall überstromabhängig ausgebildet ist, enthält zunächst zwei in zwei Drehstromzuleitungen liegende Stromwandler. Der Sekundärstrom dieser Stromwandler wird durch einen Hilfsgleichrichter 36 gleichgerichtet und einem Spannungsteiler-Widerstand 47 zugeführt. Eine an diesem Spannungsteiler abgegriffene einstellbare Spannung dient als Steuerspannung für ein Gasentladungsgefäß 37, das je nach der Einstellung des Spannungsteilers bei einem mehr oder weniger großen. Strom in der Drehstromzuleitung zu dem Hauptstrom-richter gezündet wird. Das Licht der Entladung dieses Rohres 37 wird durch eine Optik auf die Fotozellen 39, 40 und 41 geworfen, wobei jedem Gefäß, d. h. also jedem in der Anlage vorhandenen Potential eine Fotozelle zugeordnet ist. Die Fotozelle 39 beispielsweise, die dem Entladungsgefäß. 5 zugeordnet ist, gibt beim Zünden der Entladungsstrecke 37 über die Verstärkeranordnung 42 einen Zündimpuls an das weitere Hilfsentladungsgefäß 43. Dieses zündet und schließt dabei die Gitterwicklung des Stoßtransformators 9 kurz, so daß die weitere Zuführung von Zündimpulsen zu der Entladungsstrecke 5 unterbunden wird.. Die gleiche Einrichtung wiederholt sich in den Steuerstromkreisen sämtlicher Gefäße. Nachdem die Störung beseitigt ist, kann man die Hilfsentladungsstrecke 37 durch Öffnen ihrer Anodenkreise mittels des Schalters 38 wieder löschen. Selbstverständlich kann man die Anordnung auch so ausbilden, daß die Hilfsentladungsstrecke 37 bzw. die Lichtquelle nicht erst gezündet wird, sondern ständig brennt und im Störungsfall lediglich abgedeckt wird. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denen der Fig.z.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Schaltanordnung zur regelbaren Bestimmung des Zündzeitpunktes von Lichtbogen-Stromrichtern mittels phasenveränderbarer Steuerspannungen, insbesondere für Hochspannungsanlagen, bei denen mehrere auf verschiedenen Potentialen befindliche Gefäße bzw. Gruppen von Gefäßen vorhanden sind, deren jedes mehrere mit Spannung bzw. Strom gespeiste Hilfseinrichtungen, z. B. Steuerelektroden, Heizung, Vakuumpumpe usw., besitzt, wobei gleichartige Hilfseinrichtungen verschiedener Gefäße ein und, derselben Gruppe an einen gemeinsamen Hilfsstromkreis angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstromkreis jedes Gefäßes bzw. jeder Gefäßgruppe zusammen mit den übrigen Hilfsstromkreisen über nur eine einzige elektrische oder mechanische Kupplung mit einem für sämtliche Gefäße gemeinsamen Stromkreis verbunden ist und daß die Regelung sämtlicher Entladungsgefäße lediglich durch mechanische bzw. elektrische Beeinflussung eines an diesen Stromkreis angeschlossenen, allen Gefäßen gemeinsam zugeordneten Organs erfolgt.
2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da@ß als Kupplung der Steuer- und Hilfsstromkreise jedes Gefäßes bzw. jeder Gefäßgruppe mit dem gemeinsamen Stromkreis je ein besonderer, isoliert aufgestellter Wechsel- oder Drehstromerzeuger dient, der zusammen mit den den anderen Gefäßen zugeordneten Generatoren von einem gemeinsamen Synchronmotor angetrieben wird.
3. 3. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplung der Steuer- und Hilfsstromkreise jedes Gefäßes bzw. jeder Gefäßgruppe mit dem gemeinsamen Stromkreis je ein entsprechend dem Gefäßpotential isolierter Transformator dient, wobei zum Zwecke der Regelung die Phasenlage der Spannung in dem gemeinsamen Stromkreis, z. B. durch einen Drehtransformator, regelbar ist.
4. Schaltanordnung nach den Ansprüchen i bis 3 für mehrphasige Graetzschaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gefäße mit gemeinsamer Kathodenverbindung eine einzige mehrphasige Kupplung mit dem gemeinsamen Stromkreis vorgesehen ist.
5. 5. Schaltanordnung nach den Ansprüchen i bis -., dadurch gekennzeichnet, daß außer der betriebsmäßigen Kupplung noch eine weitere Kupplung für die Zu-und Abschaltung, insbesondere im Störungsfall, vorgesehen ist, die lediglich durch elektromagnetische, insbesondere optische Strahlen gebildet wird.
6. 6. Schaltanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die steuernde Lichtquelle, insbesondere ein steuerbares Gas- oder Dampfentladungsgefäß, beim Eintritt einer Störung gezündet wird. . Schaltanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eintritt einer Störung die Einwirkung einer im normalen Betrieb brennenden Lichtquelle auf die Steuerstromkreise unterbrochen wird. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 623 982, 631:299, 636832, 63996o.