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Anordnung zur Verbesserung des Betriebes von Stromrichteranlagen für
hohe Spannungen, insbesondere Marx-Stromrichteranlagen B.:i Gleich- und We@chselrichteranlagen
mit hohen Betriebsspannungen, wie beispielsweise bei Marx-Stromrichteraulagen, werden
häufig in jedem Stromzweig mehrere Entladungsstrecken in Reihe e@chaltet. Zur Erzielung
einer hohen BetriebssiLherheit ist jede dieser Entladungsstrecken für eine solche
Spannung ausgelegt, daß der Durchschlag einer einzigen Entladungsstrecke noch nicht
zum Gesamtdurchschlag der Reihenschaltung führen kann. Parallel zu den einzelnen
Entladungsstrecken sind gewöhnlich Spannungsteilerkondensatoren angeordnet. Diese
haben die Aufgabe, das Potential der Elektroden zwischen den in Reihe geschalteten
Entladungsstrecken derart zu steuern, daß jede Entladungsstrecke mit einem gleichen
Teil der auftretenden Gesamtspannung beansprucht wird. Außerdem wird durch diese
Kondensatoren auch die Rücklehrzeit der nach dem Verlöschen der Entladungsstrecken
auftretenden Sperrspannung vergrößert und dadurch die Betriebssicherheit der Stromrichteranla.geu
erhöht. Aus ,diesem Grunde wird die Kapazität dieser Spannuu gsteilerkondensatoren
gewöhnlich
wesentlich .größer gewählt, als zur Aufteilung :der Sperrspannung an sich erforderlich
sein würde.
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Bei dieser bekannten Schaltung können nun aber .die Spannungsteilerkandensatoren
die Ursache für den Durchschlag sämtlicher Entladungsstrecken eines Stromzweiges
und damit für eine Rückzündung der Stromrichteranlage bilden.
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Die Erfindung vermeidet diesen Nachtei'' der bekannten Schaltung bei
einer Anordnung zur Verbesserung .des Betriebes von Stromrichteranlagen für hohe
Spannungen, insbesondere Marx-Stromrichteranlagen, bei denen in jedem Stromzweig
mehrere Entladungsstrecken in Reihe geschaltet sind und die Spannungsaufteilung
dieser Reihenschaltung kapazitiv gesteuert wird, dadurch, daß die Reihenschaltung
in jedem Stromzweig durch einen Kondensator überbrückt ist.
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Die Erfindung sei nachfolgend an den Fig. i5 2 und 3 näher erläutert.
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Die Fig. i zeigt eine dreiphasige Stromrichteranlage mit zwei in Reihe
liegenden Entladungsstrecken li und 2 und den zugehörigen Spannungsteilerkondensatoren
3 und q. je Stromzweig. In den Phasen S und T ist die bekannte Anordnung eingezeichnet.
(Die vielfach in Reihe mit den Kondensatoren geschalteten, gestrichelt eingezeichneten
Widerstände 5 und 6 dienen zur Unterdrückung der Entla@deschwingungen bei .der Zündung
der Stromrichter und besitzen, um die :gleichmäßige Spannungsverteilung nicht zu
stören, einen verhältnismäßig geringen Widerstand.) Erfolgt in dieser Reihenschaltung
ein Durchschlag der Entladungsstrecke i, so entlädt sich damit der Kondensator 3,
während der Kondensator q. auf die volle Sperrspannung aufgeladen wird.
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1n Fig. 2 ist der Spannungsverlauf im Normalbetrieb und beim Durchschlag
der Strecke i dargestellt. Hierbei zeigt a ,die Gesamtsperrspannung .der Reihenschaltung
und b die Spannung an der Entladungsstrecke 2. Im Zeitpunkt c erfolgt der Durchschlag
der Strecke i. Dadurch tritt die Sperrspannung der Reihenschaltung allein an der
Entladungsstrecke :2 auf und setzt die Aufladung des Kondensators q. über die Entladungsstrecke
i auf die volle Spannung ein. Diese erfolgt jedoch infolge der Induktivität des
Netzes und der geringen Ohmschen Widerstände des Ladekreises in einer nahezu umgedämpften
Schwingung, deren Verlauf die Kurve d (Fig. 2) zeigt. Baim Durchschlag einer von
zwei in Reihe geschalteten Entladungsstrecken wird die restliche Entladungsstrecke
und der parallel geschaltete Kondensator also nicht nur mit der, doppelten, sondern
nahezu der dreifachen normalen Betriebsspannung beansprucht. Ähnliche Überspannungen
treten an den Transformatoren und -den übrigen Geräten .des Stromrichterkreises
auf. Sie leönnen die Rückzündung der Reihenschaltung sämtlicher Entladungsstrecken,
:den Durchschlag der Kondensatoren und andere Überspannungsstörungen verursachen.
Entsprechend verursacht in einer Reihenschaltung .der Durchschlag einer Entladungsstrecke
erhöhte Überspannungen an den restlichen Entladungsstrecken, den zugehörigen Kondensatoren
und Geräten des Stromrichterkreises.
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Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten (Phase R) dadurch
beseitigt, .daß, wie in dem obersten Stromzweig der Fig. i beispielsweise gezeigt
ist, die Reihenschaltung der Entladungsstrecken i, 2 durch einen Kondensator 7 überbrückt
wird. Tritt dann beispielsweise ein Durchschlag .der Entladungsstrecke i auf, so
erfolgt zwar nach dem sofortigen Ladungsausgleich zwischen den Kondensatoren 7 und
q. eine Erhöhung der Spannung an der Entladungsstrecke 2 und an dem Kondensator
q. auf den Spannungswert e, wie ,dies die Fig. 3 zeigt. Die nachfolgende Aufladeschwingung
des Kondensators q. von .dem Wert e auf die volle Sperrspannung d aber besitzt eine
wesentlich .geringere Amplitude. Die auftretende Überspannung ist somit bei der
erfindungsgemäßen Anordnung kleiner und der Betrieb der Stromrichteranlage wesentlich
verbessert.
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Besitzt in einer Reihenschaltung von zwei Entladungsstrecken der Kondensator
7 .die gleiche Kapazität wie der Spannungsteilerkondensator 3 oder q., so senkt
sich beim Durchschlag einer Entladungsstrecke .die Überspannung an der jetzt mit
voller Spannung beanspruchten anderen Entladungsstrecke von :dem 3fachen auf den
'/2fachen normalen Spannungswert. Je größer die Kapazität des Kondensators 7 gegenüber
den Kapazitäten der Kondensatoren 3 und q. ist, um so geringer ist die Überspannung
beim Durchschlag. Erfindungsgemäß' wird deshalb der Kondensator 7, der die Reihenschaltung
überbrückt, groß; gegenüber den Kapazitäten der Spannungsteilerkondensatoren 3,
q. gewählt.
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Die Spannungsteilerkondensatoren g, d. besitzen, wie bereits erwähnt,
zur Erzielung einer ausreichenden Spannungswiederkehrzeit im allgemeinen eine wesentlich
größere Kapazität, als zur Aufteilung der Sperrspannung erforderlich sein würde.
Gemäß der Erfindung ist dies nicht nötig. Die Spannungsteilerkondensatoren brauchen
bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur so groß bemessen zu werden, daß eine genügende
Spannungsaufteilung erfolgt, da die die Spannungs-,viederkehr beeinflussende Ges,ambk
apazität im wesentlichen durch den die Reihenschaltung überbrückenden Kondensator
7 gebildet wird.