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Rückzündungsanzeiger Die Anzeige rückzündungsgestörter Stromzweige
in Stromrichterschaltungen ist für die Erhaltung der Betriebssicherheit von Bedeutung,
weil dadurch :die Möglichkeit eines frühzeitigen Ersatzes oder sonstiger Maßnahmen
zur Bekämpfung der Störungsursache gegeben ist. Dies trifft besonders für Anlagen
zu, in denen viele Stromrichtergefäße parallel arbeiten. Hier gewinnt man zunächst
durch das Auslösen von Selbstschaltern einen Anhaltspunkt, an welcher Stelle der
Schaltung die Störungsursache zu suchen ist.
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In den Fällen, wo derartige Schalter fehlen oder für mehrere Stromrichtergefäße
gemeinsam angeordnet sind, wurde es üblich, auf das Erlöschen der Erregung zu achten,
das bei der Stromumkehr im gestörten Gefäß vorwiegend eintritt. Jedoch ist dieses
Kriterium nicht eindeutig, weil auch bei ungestörten Gefäßen infolge hoher Stromstöße
in Vorwärtsrichtung der gleiche Effekt auftreten und andererseits beim gestörten
Gefäß die Erregung unter Umständen von selbst wieder zünden kann.
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Weiterhin ist es üblich geworden, magnetisch betätigte Anzeigegeräte
nach Art polarisierter Relais zu verwenden, welche den Stromleiter des zu überwachenden
Zweiges umfassen und nur bei Stromumkehr einen Klappanker fallen lassen. Wegen der
entmagnetisierenden Einflüsse der Ströme haben sich permanente Magnete in diesen
Geräten nicht bewährt, man, war .daher auf Vormagnetisierung mittels eines Gleichstromhilfskreises
angewiesen,
der im ungestörten Betrieb und im ein Festhalten der Klappanker bewirkt. In Anlagen
hoher Spannung war ein nicht geringer Aufwand an Isoliermitteln oder Einzelstromquellen
notwendig, -um die.-Vormagnetisierungswicklungen von den . zu überwachenden Stromkreisen
sicher zu trennen.
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Die Erfindung zeigt einen Weg zur Überwachung der Zweige von Stromrichterschaltungen
durch eine besonders einfache unmittelbar anzeigende Anordnung. Ihr liegt die Erkenntnis
zugrunde, daß zwischen den. Stromamplituden im gestörten Zweig und denjenigen in
den ungestörten Zweigen erhebliche Unterschiede bestehen, die um so größer werden,
je mehr Gleichrichterkreise z. B. parallel an einen :gemeinsamen Umspanner angeschlossen
sind. Nur in dem verhältnismäßig seltenen Fall des widerstandsbelasteten zweianodigen
Einphasenglei.chrichters sind die Anodenströme entgegengesetzt gleich. Beim Dreiphasengleichrichter
und beim Sechsphasengleichrichter mit Saugdrossel ohne Parallelbetrieb betragen
die Stromamplituden der gesunden Anoden eines Drei.phäsen:zyklusetwa 0,7
der Riickzündungsstromampli.tude. Beim Sechsphasengleichrichter ohne Saugdrossel
beträgt dieses Verhältnis höchstens o,5.
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Die genannten Verhältniswerte verkleinern sich beim Parallelbetrieb
zusätzlicher Anoden, -die vom gleichen Umspanner gespeist werden, um den Faktor
i/2, 1/s usw. je nachdem, wieviel Anoden an ein und dieselbe Sekundärphase angeschlossen
sind. Bei einem achtzehnanodigen Großstromrichter; der sechsphasig mit Saugdrossel
betrieben wird, führt demnach die Rückzünd:ungsanode mindestens eine 3/0,7 = 43fache
Stromamplitude als irgendeine der- gesunden Anoden. Der Rückzündungsstrom fließt
nämlich immer nur über eine einzige Anode allein, während der Vorwärtsstrom sich
auf sämtliche zur Stromführung bereiten positiven Anoden verteilt, wobei. .auch
die Kathode einen Beitrag liefern kann, falls eine Rückspeisung aus dem Gleichst.romnetz
hinzukommt.
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Gemäß der Erfindung werden niederohmige Widerstände in die zu überwachenden
Stromzweige eingefügt und parallel zu den Widerständen Sicherungselemente oder flinke
Klein.selbstschalter geschaltet. Die Einstellung der Auslösestromstärken wird zweckmäßig
mittels Vorwi.derstände in den Sicherungskreisen, durchgeführt, und zwar so, daß
beim Auftreten einer Rückzündung nur die Sicherung bzw. der Kleinselbstschalter
im unmittelbar betroffenen Kreis auslöst, während die übrigen Anzeige-mittel durch
den verteilten Vorwärtsstrom nicht zum Ansprechen gebracht werden. Zweckmäßig wird
man die Einstellung so wählen, daß bereits nach Ablauf der ersten Rückzün@dungsperiode
die Rückzündungsanzege anspricht, weit bereits von der zweiten Periode ab in vielen
Fällen infolge Eingriffs der Gittersperrung die Rückzündung wieder erloschen sein
kann. Andererseits muß. auch bei Unwirksamkeit der -Gitterspannung, wo die Rückzündung
bis zum Auslösen -des Drehstromschalters, also noch vier bis sechs Perioden bestehenbleibt,
die Anordnung genügend selekti` sein, d. h. auch bei wiederholten Vorwärtsstromstößen
in. den gesunden Zweigen dort noch nicht zum Ansprechen kommen.
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Über .die Selektivität -der vorgeschlagenen Einrichtung kann eine
überschlägige Rechnung Auskunft geben: Eine flinke Sicherung, die bei 5fachem Nennstrom
.in o,i Sek. durchschmilzt, hat eine Energie von 2;5 RJn2 Watt/Sek. aufgenommen,
wo R den Widerstand des Schmelzdrahtes und J" den Nennstrom bedeutet. In der kurzen
Zeit von o,i Sek. ist diese Energie nur zu einem sehr geringen Teil in den Sicherungskörper
gewandert, der sich also während des Schmelzvorganges nicht merklich erwärmt hat,
sondern hat fast ausschließlich zur Erhitzung des Schmelzdrahtes gedient. Bei noch
höheren Strömen, also kürzeren Zeiten, gilt dasselbe in verstärktem Maße. Fordert
man eine Abschmel%zeit # von o,oi Sek. (einer halben Periode), so erhält man einen
l.'iofach höheren Abschmelzstrom, nämlich 15,8 J".
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Die. Sicherung muß in dem zu überwachenden Stromzweig. so angeschlossen
«-erden, däß sie bei betriebsmäßigen Überlastungen noch nicht auslöst, beispielsweise
so, daß sie bei Vollast des Stromrichters mit weniger als J" beaufschlagt ist. In
dem gemannten Beispiel des achtzehnano.digen Stromrichters mit Saugdrossel wird
man, um iooo/o Überlastungen zulassen zu können, bei Vollast die Sicherungen mit
J"/2 beaufschlagen. Zweckmäßig werden sie in den einzelnen: Anodenzweigen angeordnet.
Handelt es sich um achtzehn einanodige Gefäße, so reicht natürlich der Anodenzweig
über die Kathode hinaus bis zum Züsammenschluß der Kathodenleitungen. Rechnet man
damit, daß der Kurzschlußstrom in einer Sekundärphase des Umspanners etwa das i2fache
des Vollaststromes beträgt, so wird der Rückzündungsstrom in der einzelnen Anodenleitung
entsprechend auf den 36-fachen Vollaststrom ansteigen können. Das ergibt voraussetzungsgemäß
eine Sicherungsbeaufschlagung von 18 J", bei der eine Auslösung erfolgen muß. Die
gesunden Anoden führen, wie «-eiter oben angegeben, nur höchstens den 4,3. Teil
der Amplitude des Rückzündungsstromes, d. h. 18 J"/4,3 = 4,2 Jn. Ihr Effektivwert
ist wegen ihrer kürzeren Dauer noch geringer und unterschreitet den Bezugswert 5
J,t wesentlich, so :daß sich eine Auslösezeit von erheblich über o,i Sek. ergibt,.
Im- allgemeinen wenden die Sicherungen der gesunden Zweige also auch im ungünstigsten
Fall des Versagens der Gittersperrung noch die Auslösezeit des Drehstromleistungsschalters
überdauern: Die Selektivität der Anordnung wird um so höher, je mehr Anoden parallel
an. einer Sekundärphase angeschlossen sind. Sie kann außerdem durch Vorschaltung
von Trockengleichrichtern vor die Sicherungselemente gesteigert werden. Die gün-.
stigsten Auslösebedingungen werden, wie erwähnt. zweckmäßig durch Veränderung von
Torwiderständen vor den Sicherungen eingestellt.
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Zwecks Feststellung der Amplitudenhöhe, also der Heftigkeit einer
Rückzündung, können auch
mehrere Sicherungskreise einem einzelnen
Nebenschlußwiderstand zugeordnet sein, die in der Aus-Lösestromstärke gestaffelt
sind.
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Der Verbrauch von Schmelzeinsätzen. wird vermieden, wenn man statt
deren Kleinselbstschalter wählt, die so flink arbeiten, daß sie bereits durch einen
Stromimpuls von etwa einer halben Periode ausgelöst werden.
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Die Verwendung relaisartig wirkender Kleinselbstschalter bietet noch
den Vorteil, daß über Hilfskontakte noch Melde- oder Verriegelungskreise geschaltet
werden. Verhindert man nämlich nach dem Ansprechen. des ersten Kleinselbstschaltens
das Ansprechen aller übrigen, so kann man bei verwickelten Störungsvorgängen. denjenigen
Stromzweig finden, der den: ersten Anlaß zum Ausfall ,der ganzen Anlage gegeben
hat.
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In der Zeichnung,ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung
einer Gleichrichteranlage dargestellt, welche aus drei Entladungsgefäßen mit je
drei Anoden besteht. Die drei Entladungsgefäße sind in Parallelschaltung an den
speisenden Transformator angeschlossen. In den. Anodenstromkreisen liegen außer
den üblichen Drosselspulen gemäß der Erfindung niederohmige Widerstände, zu denen
Sicherungselemente parallel geschaltet sind. Für eine der Anoden ist der Stromkreis
einer solchen Sicherung eingezeichnet. Er besteht aus dem Sicherungselement i, einem
einstellbaren Vorwiderstand 2 und einem Trockengleichrichter 3.