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Schutzeinrichtung für mechanische Stromrichter gegen in falschen Zeitpunkten
auftretende Entladungen Mechanische Stromrichter (Kontaktumformer) mit Kontakten-s.ind
nur möglich, wenn im normalen Betrieb an den Arbeitskontakten kein Schaltfeuer auftritt.
In Störungsfällen lassen -sieh jedoch Schaltentladungen an den Kontakten nicht vermeiden;
es `bleibt nur die Möglichkeit, nach Eintreten der Störung den an den Kontakten
brennenden Lichtbogen möglichst schnell dadurch zu beseitigen, daß die Spannung
abgeschaltet oder kurzgeschlossen wird.. Llie Kontakte sollen normalerweise im Nulldurchgang
des Stromes schalten. In Störungsfällen können sie entweder zu früh (Brennen) oder
zu .spät (Rückzündung) schallten. -Bei mechanischen Stromrichtern großer Leistung
verwendet man meistenteils zur Erleichterung des lichtbogenfreien Schaltens . sogenünnte
Schaltdrosseln, welche im Nulldurchgang des Stromes eine Abflachung bewirken, wie
sie in Fig. i der Zeichnung angedeutet ist. Der normale Ausschaltzeitpunkt des Arbeitskontaktes
liegt bei t1. In Störungsfällen kann er zu früh, nämlich bei t2 (liegen, so daß
die schraffierte Fläche Fr äls Stromzeitintegral in Form eines Lichtbogens über
die Kontakte geht (Brennen) ; andererseits kann der Öffnungszeitpunkt in Störungsfällen
auch
zu spät, nämlich bei t3 liegen. In diesem Falle entsteht Schaltfeuer mit der Stromspannungsfläche
F2 an den Kontakten. F2 ist nicht begrenzt, sondern setzt sich fort bis zur Wegnahme
der Spannung von den Kontakten (Rückzündung). Im Falle des Brennens entsteht am
Kontakt die Lichtbogenspannung ubi, im Falle der Rückzündung die Lichtbogenspannung
ub2. Beide Spannungen haben mindestens, d. fh. bei kurzer Bogenlänge, einen Betrag
von etwa io bis 15 V, nämlich den Kathadenfal'1 .des Bogens. Da das Brennen zeitlich
nur begrenzt ist, ist es für den Betrieb des mee-hanischen Stromrichters weniger
gefährlich s.ls die Rückzündung. Es kann in gewissem Umfang und bis zu einer gewissen
Zeitdauer zugelassen werden, während bei einer Rückzündung möglichst schnelles Ansprechen
der Schutzeinrichtung erwünscht ist.
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Nach der Erfindung werden mechanische Stromrichter mit einer Schutzeinrichtung
ausgerüstet, welche bezüglich des Brennens mit vorzugsweise einstellbarer Verzögerung
anspricht und bezüglich der Rückzündung unverzögert abschaltet. Die Dauer :der Verzögerung
wird je nachden Betriebsverhältnissen gewählt. Die Einrichtung, welche die Schutzeinrichtung
beim Brennen zum Ansprechen bringt, kann unter Umständen verschieden sein;-sie kann
insbesondere von der Einrichtung, welche den Schutz bei Rückzündungen zur- Auslösung
bringt, vollkommen getrennt und anderer Art sein.
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In Fig.2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, und zwar.
wird bei dieser Ausführungsform die Brennspannung ub des in Störungsfällen an den
Kontakten auftretenden Schaltlichtbogens -benutzt, um im Falle des »Brennens« die
Schutzeinrichtung verzögert ansprechen zu lassen, gleichzeitig jedoch im Falle der
Rückzündung eine unverzögerte Auslösung zu bewirken. Die Auslösespule i der Schutzeinrichtung,
beispielsweise des Kurzschließers oder eines sc'hnel'l schaltenden Anodenschälters,
wird durch ein gittergesteuertes Entladungsgefäß :2 vorzugsweise mit Dampf- oder
Gasfüllung gesteuert, welches seinerseits durch eine Gittervorspanriung 3 normalerweise
gesperrt ist, aber durch zusätzliche_positive Spannungsabfälle an dem Widerstand
q. zum Zünden gebracht werden kann. Auf den Widerstand q. wirken über die beiden
Transformatoren 5 und 6 die Brennspannungen ubi und ub2,der in Störungsfällen am
Hauptkontakt 7 auftretenden Lichtbögen ein. Im Falle des Brennens hat der Strom
die Richtung des ausgezogenen Pfeils. Die Brennspannung aebi wirkt also über das
elektrische Ventil 8 auf den Umspanner 6 impulsartig ein. Dieser Impuls wird auf
der Sekundärseite über ein elektrisches Ventil g (beispielsweise Germaniumgleidhrichter)
und einen einstellbaren Widerstand 1o auf einen Kondensator i i gegeben. Dieser
Kondensator lädt sich nach Maßgabe des Widerstandes io verzögert auf, so daß seine
Spannung erst nach einer gewissen Zeit über das elektrische Ventil 12 auf den Widerstand
¢ gegeben wird'. Da sich das Brennen in jeder Periode, d. h. bei jedem Öffnungsversuch
des Kontaktes 7, wiederholt, kann man durch Regelung des Widerstandes io die Spannung
am Kondensator i i über mehrere oder gar viele Perioden aufspeichern, so daß im
Bedarfsfälle die Auslösung erst nach Zeiten erfolgt, die beispielsweise größer @si.nd
als i oder io Sekunden. Man kann jedoch durch Verringerung,des Widerstandes io auch
eine sehr schnelle Zündung des Entladungsgefäßes :2 über das elektrische Ventil
12 erreichen. Wenn um Kontakt 7 eine Rückzündung auftritt, so hat der Strom im Bogen
ub die Richtung des gestrichelten Pfeils. Es erfolgt dann über das elektrische Ventil
13: ein Impuls auf :den Umspanner 5, welcher über das elektrische Ventil 14 unvarzögert
auf den Widerstand q. geht und das Entladungsgefäß 2 unmittelbar zum Ansprechen
bringt. Durch einen Kondensator 15 kann gegebenenfalls der bewegliche Kontakteller
16 galvanisch abgeriegelt werden. Statt oder außer dem Entladungsgefäß kann die
Auslösung ,der Spule i auch über ein mechanisches Relais mit kurzer Eigenzeit erfolgen.
Man kann auch andere verstärkende Organe, wie beispielsweise magnetische Verstärker,
statt -des Entladungsgefäßes 2 verwenden. . Mehrphasengleich.richter haben sechs,
-zwölf oder noch mehr Kontakte. Man kann sie teilweise so zusammenfassen, däß nicht
für jeden einzelnen Kontakt die in Fig. 2 gezeigte Anordnung notwendig ist, sondern
da& beispielsweise die Impulse von sechs Kontakten, die auf die positive Gleichstrom.sammelschiene
arbeiten, auf einen einzigen Umspanner 5 bzw. 6 gegeben werden.
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Das @in Fig. 2 dargestellte Beispiel zur Verwirklichung der Erfindung
hat den Vorteil, daß mit der Brennspannung ub des Schältlichtbogens an den Kontakten
alle möglichen Störungen erfaßt werden; denn solange am Kontakt kein Bogen auftritt,
spricht die Schutzeinrichtung nicht an. In dem Fall ist ja auch kein Kontakt gefährdet.
Sobald aber aus irgendeinem Grunde, (beispielsweise durch Federbruch oder. eine
andere mechanische Störung, ein Lichtbogen an ,den Kontakten auftritt, spricht die
Anordnung nach Wunsch verzögert oder uriverzögert an. Sie unterscheidet sich hierin
beispielsweise von Anordnungen, welche von der Größe oder der Richtung oder dem
Verhältnis der Anodenströme und der Gleichströme ansprechen. In manchen Fällen,
beispielsweise im Falle des obengeschilderten Brennens, werden die Anoden-und Gleichströme
durch die Störung gar nicht beeinflußt, eine .auf sie abgestellte Schutzvorrichtung
würde also gar nicht ansprechen. Nun wurde schon gesagt, daß das Brennen zwar nicht
immer eine direkte Gefahr für den Betrieb bedeutet, es kann jedoch nach einigen
Perioden oder Sekunden die Ursache für eine Rückzündung werden, beispielsweise durch
Abbrennen von Kontaktmaterial oder @durch Rückzündungen durch die heißen Lichtbogengase.
Aus diesem Grunde dient die Erfindung, die das Ansprechen der Schutzeinrichtung
beim Brennen verzögert zur Auslösung "bringt, dazu, in manchen Fällen dies zu bewirken,
bevor eine Rückzündung auftritt. Dadurch, da& die Verzögerung
einstellbar
ist, kann man sie .den jeweiligen Verhältnissen der Anlage anpassen. Insbesondere
im den Fällen, in denen die Schutzeinrichtung durch Brennen anspricht, besteht die
Wahrscheinlichkeit, daß die Kontakte des Stromrichters so wenig beschädigt sind,
daß .er ohne weiteres wieder in Betrieb genommen werden kann. Man kann diese Inbetriebnahme
,durch automatische Mittel vornehmen, so daß in Störungsfällen., beispielsweise
bei Doppelerdsahlüssen im speisenden Drehstromnetz, bei denen vorwiegend Brennen
auftritt, der Stromrichter in schwerem. Fällen nach einer g-@-wissen Verzögerung
selbsttätig abgeschaltet und darauf folgend nach Beseitigung der Netzstörung selbsttätig
wieder zugeschaltet wird. Man kann auf die gleiche Auslösevorrichtung, die beim
Brennen oder bei Rückzündungen die Auslösespuqe i betätigt, im Falleder Fig. a also
auf das Gitter des Entladungsgefäßes a, auch Impulse geben, welche von einem Gerät
herrühren, das in bekannterWeise den Zustand ' und die Symmetrie des speisenden
Drehstromnetzes überwacht und welches so eingps-tellt ist, daß bei Netzstörungen,
welche den Betrieb .des Stromrichters gefährden, das Ansprechen der in der vorliegenden.
Erfindung beschriebenen Einrichtung gar nicht abwarten, sondern vorher die Schutzeinrichtung
zum Ansprechen bringen... In diesem Falle besteht noch weniger Gefahr für Verbrennungen
an den Kontakten, so daß mit noch größerer WahrscheinÜchkeit die Anlage selbsttätig
wieder eingeschaltet werden kann. Diese letztgenannte Auslösung des Gleichrichters
vorn Netz ersetzt aber nicht die Erfindung, da letztere nicht nur bei Netzstörungen,
sondern auch bei Störungen anderer Art, beispielsweise bei Verschiebungen der Phasenlage
der Kontaktschließzeiten, aus mechanischen Gründen anspricht.