DE947720C - Mit steuerbaren Entladungsgefaessen arbeitende Gleichrichteranordnung - Google Patents

Description

• Mit steuerbaren Entladungsgefäßen arbeitende Gleichrichteranordnung Die Erfindung betrifft den Schutz von Gleichrichteranordnungen und bezieht sich besonders auf 4uecksilberdampfgleichrichter in Mehrphasen- und Vollwellenschaltung.
• Eine erfindungsgemäße mehrphasige Gleichrichteranordnung, die insbesondere aus einanodigen Entladungsgefäßen aufgebaut ist, zeichnet sich aus durch einen Schalter in jeder Anodenleitung, der bei einer Rückzündung eines Gefäßes den Anodenkreis desselben abhängig von dem Anodenstrom dieses Gefäßes unterbricht, und durch Relais, welche abhängig von der Belastung der Netzphasen des Speisetransformators der Gleichrichteranordnung die Zündung des durch eine Rückzündung gestörten Gefäßes und gegebenenfalls der anderen von der gleichen Netzphase gespeisten Gefäße des Stromrichters unterbinden, ohne daß der übrige Teil der Gleichrichteranordnung gestört wird. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. In diesen zeigt Fig. r eine Schaltung, bei der die Erfindung an einem Mehrphasengleichrichter angewendet wird; in Fig. z ist ein vergrößerter Teil der im Erregerkreis der Fig. r angewendeten Relais dargestellt; Fig. 3 zeigt eine Schaltung, welche an Stelle der Schaltung der Fig. 2 gesetzt werden kann; in Fig.4 ist ein Teil eines Gleichrichtersystems dargestellt, bei dem die Erfindung für eine Gleichrichteranordnung angewendet wird, welche eine größere Anzahl parallel geschalteter Gleichrichter enthält.
• Es war bisher üblich, beim Auftreten einer Rückzündung in einem Teilzweig eines Mehrphasengleichrichtersystems mit Hilfe von Schaltern den Strom in dem ganzen System zu unterbrechen. Das bedeutet naturgemäß eine Unterbrechung der Leistungszufuhr zu den Gleichstromverbrauchern.
• Gemäß der Erfindung wird der Strom in dem Erregerstromkreis unverzüglich unterbrochen, und es werden innerhalb einer Halbwelle Rückzündungen zum Verlöschen gebracht, die die Erregung benötigen, um ihre Entladung aufrechtzuerhalten. Wenn diese Unterbrechung des Erregerstromkreises nicht ausreichend ist, um die Rückzündung zum Verlöschen zu bringen, wird. nur in dem einzelnen Zweig der Strom unterbrochen, in dem die Rückzündung auftritt, und zwar unter Verwendung von zweckmäßigen und einfachen Hilfsapparaten.
• In Fig. i ist eine. besonders zweckmäßige--Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Erfindung wird für ein Sechsphasensystem angewendet, bei dem die Energie einem Dreiphasennetz io, 11, 12 entnommen und einem Gleichstromnetz zugeführt wird, dessen positive Sammelschiene mit 13 und dessen negative Sammelschiene mit 14 bezeichnet ist. Das die Gleichrichter wechselstromseitig speisende System besitzt auf der Primärseite eine Dreieckschaltung 15 und auf der Sekundärseite eine Sechsphasensternschaltung 16. Der gemeinsame Leiter 17 (Nulleiter) der Sekundärseite ist an die negative Sammelschiene 14 angeschlossen. -In jeder der Phasen zwischen der Sekundärwicklung 16 -des Transformators und der positiven Sammelschiene 13 sind Entladungsgefäße 18, i9, 2o, 21, 22 und 23 angeordnet. Diese Entladungsgefäße sind Gleichrichter und vorzugsweise Quecksilberdampfgleichrichter mit flüssiger Kathode 24. Eine Anode 25 ist in einem vorzugsweise aus Metall hergestellten Entladungsgefäß angeordnet, bei dem die Elektroden außer der Kathode isoliert eingeführt sind.
• Bei der Erfindung werden vorzugsweise einanodige Gleichrichter verwendet, bei denen eine Zündelektrode 26 aus Widerstandsmaterial, beispielsweise Bariumkarbid, in die flüssige Quecksilberkathode eintaucht. Der Gleichrichter 18 teilt den Zweigstromkreis 27 zwischen der Sekundärseite des Transformators und der positiven Sammelschiene 13 in einen Anodenabschnitt 28 und einen Kathodenabschnitt 29. Der Gleichrichter i9 in dem entsprechenden Zweigstromkreis 30 teilt den Stromkreis in einen Anodenabschnitt g i und einen Kathodenabschnitt 32. In den beiden Kathodenabschnitten 29 und 32 liegen Meßwiderstände 33 und 33'. Ein hochempfindliches Relais 34 ist zwischen diese beiden Meßwiderstände im Kathodenabschnitt geschaltet. Das Relais ist polarisiert und besitzt eine Spule 35, welche zwischen die beiden Kathodenabschnitte 29 und 32 geschaltet ist. Die Spule liegt in einem Magnetfeld, das von einer Erregerspule 37 erzeugt wird, welche auf dem Kern 36 angeordnet und von einer beliebigen Gleichstromquelle 38, 39 gespeist-wird. Mit der Spule 35 ist ein Anker 40 verbunden, der bei Betätigung des Relais einen der beiden Kontakte 41 und 42 schließt. Federn 43 halten den Anker zwischen den beiden Kontakten 41 und 42, wenn die Wicklung 35 nicht genügend erregt ist. Der Anker 40 ist durch eine Leitung 44 mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle 38, 39 verbunden. Der Kontakt 41 ist über eine Leitung 45 an die Spule 46 des Schalters 47 angeschlossen, der in dem Anodenabschnitt 28 des Gleichrichterzweiges. 27 liegt. Die Spule 46 ist durch einen Leiter 48 an den negativen Pol 39 der Gleichstromquelle 38, 39 angeschlossen. Die Bauart des Schalters 47 ist beliebig. Seine Kontakte 49 und 5o werden beim Ansprechen der -Erregerwicklung 46 geöffnet. Der Kontakt 42 des polarisierten Relais 34 ist über die Leitung 53 an einen entsprechenden Schalter 54 im Anodenabschnitt 3 1 des Zweigstromkreises 3o angeschlossen.
• Solange ein normaler Belastungsstrom durch die beiden Gleichrichterzweige 27 und 30 fließt, sind die Spannungsabfälle an den beiden Meßwiderständen 33 einander gleich, und in der Relaisspule 35 fließt kein Strom. Das Relais 34 ist so bemessen, lß es einen der Kontakte 41 und 42 nicht schließt, wenn nur geringe Änderungen der Ströme in den beiden Stromzweigen auftreten.
• Sobald aber der Gleichrichter 18 rückzünden sollte, fließt ein sehr großer Strom durch den Meßwiderstand 33, und dieser verursacht einen Strom durch die Relaisspule 35. Der Anker 40 schließt den Kontakt 41 und erregt dadurch die Spule 46 des Schalters 47, so daß der Stromzweig 27 unterbrochen wird. Diese Unterbrechung erfolgt nur in der Phase, in der die Rückzündung auftritt, so daß noch Gleichstrom durch die anderen Phasen fließen kann. Wenn der Gleichrichter i9 rückzündet, so schließt der Anker 4o des Relais 34 den Kontakt 42, und es wird der Erregerstromkreis des Schalters 54 betätigt, um den Stromkreis in dieser Phase zu unterbrechen.
• Das Relais 34 wird vorzugsweise als Zeitrelais ausgebildet. Rückzündungen können häufig innerhalb einer Periode durch Unterbrechung des Erregerstromkreises gelöscht werden, wobei diese eine Periode keine allzu große Störung für den Stromkreis bedeutet. In Anlagen, in denen es erwünscht ist, eine der Gleichrichterphasen so wenig wie möglich zu unterbrechen, wird das Relais 34 daher als Zeitrelais ausgebildet, damit die Möglichkeit gegeben ist, die Rückzündung mit Hilfe anderer Relais zu unterbrechen, welche den Zünd- oder Erregerstromkreis unterbrechen und dadurch die Erregung kurzzeitig ausschalten.
• Der Erreger- oder Zündkreis enthält bei dem Ausführungsbeispiel ein gittergesteuertes Gasentladungsgefäß 55, dessen Anode 56 'an den zugehörigen Anodenabschnitt 27 bzw. 3o angeschlossen ist. Die Kathoden 57 dieser Entladungsgefäße sind an die Zündelektroden 26 angeschlossen. Die Steuergitter 58 sind je mit einer Phase der Sekundärwicklung 59 des Transformators 6o verbunden, der primärseitig an das Drehstromnetz io, 11, 12 angeschlossen ist. Der Nulleiter des Transformators 59 ist mit der positiven Sammelschiene 13 des Gleichstromkreises und dadurch mit den Kathoden der einzelnen Gleichrichter verbunden.
• Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform für den Relaisstromkreis zur Unterbrechung des Erregerstromkreises in der Schaltung nach Fig. i ist in vergrößertem Maßstabe in Fig. 2 dargestellt. Die Bezeichnungen sind die gleichen wie in der Schaltung der Fig. i. Der Arbeitskontakt 61 des Relais 64 liegt im Stromkreis der Zündelektrode 26. Die Erregerspule 65 des Relais ist an die Gleichstromquelle 38, 39 angeschlossen. Durch den Arbeitskontakt 69 eines zweiten Relais 66 kann die Erregerwicklung 65 des Relais 64 überbrückt werden. Im normalen Betriebszustand sind die Kontakte 69 geöffnet.
• In den Zuleitungen zu dem Drehstromnetz io, 11, 12 liegen drei Überstromrelais 70, 71 und 72. Das Relais 70 ist an die Erregerwicklung 73 des Relais 66 und außerdem an die Erregerspule 74 des Relais 75 angeschlossen. Durch das letztgenannte Relais bzw. dessen Arbeitskontakte 76 kann die Erregerwicklung 77 des im Zündkreis des Gleichrichters i9 gelegenen Relais überbrückt werden, um durch dessen Kontakte 18 den Zündkreis zu unterbrechen.
• Sobald eine Rückzündung auftritt, wird durch das Überstromrelais 70 sofort die Spule 73 erregt, und die Kontakte 69 schließen die Erregerspule 65 kurz. Der Kontakt 61 im Zündkreis des Gleichrichters 18 wird unterbrochen. Dadurch wird die Erregung an der Quecksilberkathode des Gleichrichters abgeschaltet, und da diese Erregung für die Aufrechterhaltung der Rückzündungen notwendig ist, werden die Rückzündungen bei Beginn der nächsten Halbwelle gelöscht. Sobald die Rückzündung beseitigt ist, öffnet das Relais 66 seine Kontakte 69, so daß das Relais 64 im Zündkreis seine Kontakte 61 wieder schließen und dadurch den Stromkreis für die Zündelektrode 26 herstellen kann. Die Wirkungsweise der den Zündkreisen der anderen Gleichrichter zugeordneten Relais ist die gleiche wie die für den Gleichrichter 18 beschriebene.
• In Fig. 3 ist eine Abänderung des Schaltungsteiles der Fig.2 dargestellt. Das überstromrelais 7o' erregt die Spule 73', so daß durch die Kontakte 69' die Spule 64' kurzgeschlossen wird. Die Arbeitskontakte 61' des zu dieser Spule gehörigen Relais entsprechen den Arbeitskontakten 61 in der Schaltung der Fig. 2, nur daß die Kontakte in diesein Fall im Gitterkreis eines Hilfsentladungsgefäßes 55' anstatt im Kathodenkreis dieses Entladungsgefäßes liegen. Beim Öffnen der Kontakte 61' werden die Kontakte 8o und 81 geschlossen, und es wird das Steuergitter an eine negative Sperrspannungsquelle angeschlossen. Sobald der Überstrom beseitigt ist, werden die Kontakte 61' geschlossen, und über das Entladungsgefäß 55' wird der Zündstromkreis des Gleichrichters 18 wieder eingeschaltet.
• Für den Fall, das die verzögerungslos ansprechende Relaisanordnung im Erreger- oder Zündkreis die Rückzündung nicht beseitigen kann, werden die zugeordneten Phasenleitungen der Gleichrichter durch einen der Schalter 47, 54 usw. unterbrochen.
• Die Erfindung ist auch anwendbar für eine größere Anzahl von mehrphasigen Gleichrichtern entsprechend dem in Fig.4 dargestellten Ausführungbeispiel. Der Quecksilberdampfgleichrichter 9o liegt in einem Zweigstromkreis, der Gleichrichter 9i in dem anderen. Ein Relais 92, das ähnlich gebaut ist wie das Relais 34 der Fig. i ist mit den beiden Schaltern 93 und 94 im Anodenstromkreis der beiden Gleichrichter 9o und 9i verbunden. Sobald beispielsweise eine Rückzündung in dem Gleichrichter 9o auftritt, spricht der Schalter 93 an und unterbricht den Stromkreis des Gleichrichters 9o. Der Gleichrichter 9i übernimmt die Gleichstromleistung, bis nach Beseitigung der Rückzündung der Gleichrichter 9o wieder in Betrieb genommen ist.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mehrphasige Gleichrichteranordnung, insbesondere mit einanodigen Entladungsgefäßen, gekennzeichnet durch einen Schalter in jeder Anodenleitung, der bei einer Rückzündung eines Gefäßes den Anodenkreis desselben abhängig von dem Anodenstrom dieses Gefäßes unterbricht, und durch Relais, welche abhängig von der Belastung der Netzphasen des Speisetransformators der Gleichrichteranordnung die Zündung des gestörten Gefäßes und gegebenenfalls der anderen von der gleichen Netzphase gespeisten Gefäße des Stromrichters unterbinden.
2. 2. Mehrphasige Gleichrichteranordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein Differenzrelais zwischen zwei Phasen des Gleichrichters, durch welches bei einer Rückzündung nur der mechanische Schalter der rückzündenden Phase unterbrochen wird.
3. 3. Mehrphasige Gleichrichteranordnung nach den Ansprüchen i und 2 mit einanodigen Entladungsgefäßen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Relais, welches gespeist wird, um mit seinem geschlossenen Schaltorgan die Zündleitung zur Zündelektrode des einzelnen Gefäßes aufrechtzuerhalten, in seinem Speisekreis abhängig von dem Phasenstrom des Speisetransformators im Falle einer Rückzündung derart gesteuert wird, daß es die über den Anodenkreis eines Steuergefäßes führende Zündleitung des Gleichrichtergefäßes unterbricht.
4. 4. Mehrphasige Gleichrichteranordnung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch 'gekennzeichnet, daß ein Relais, welches gespeist wird, um mit seinem geschlossenen Schaltorgan die Zuleitung zum Steuergitter des Hilf sentladungsgefäßes für die Steuerung der Zündung des Hauptentladungsgefäßes -aufrechtzuerhalten, in seinem Speisekreis abhängig von dem Phasenstrom des Speisetransformators im Falle einer Rückzündung derart gesteuert. wird, daß es die Steuerleitung des Hilfsentladungsgefäßes für die Zündung unterbricht und das. Gitter des Hilfsentladungsgefäßes an eine negative Sperrspannung legt.
5. 5. Mehrphasige Gleichrichteranordnung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter im Anodenkreis mit Zeitverzögerung gegenüber dem Relais im Zündkreis ansprechen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 566 667, 580 770, 670 281; schweizerische Patentschrift Nr. 127 390; USA.-Patentschrift Nr. 1 9z8 Tos.