DE1153115B - Elektrische UEberstromschutzeinrichtung - Google Patents

Description

• Elektrische Überstromschutzeinrichtung Die Erfindung betrifft eine elektrische überstromschutzeinrichtung für empfindliche Wechselstromverbraucher, insbesondere für Stromrichter mit Halbleiterventilen auf der Basis einesHalbleitereinkristalls, bei welcher der Sekundärstromkreis eines vom Laststrom durchflossenen Stromwandlers eine Parallelschaltung eines Spannungsteilerpfades und eines mit Widerstand behafteten Strompfades enthält. Stromrichteranordnungen mit Halbleiterventilen, insbesondere mit einem Siliziumhalbleiterkörper, sind im Vergleich zu anderen elektrischen Geräten verhältnismäßig empfindlich gegen überlastung. Die bisher übliche Auslösung von Kurzschließeinrichtungen oder Leistungsschaltern über gleichstromvormagnetisierte Ringkernwandler hat den Nachteil, daß die Größe der von den Wandlern abgegebenen Stromimpulse von der Steilheit des überstromanstiegs abhängig ist. Zur Auslösung einer Kurzschließeinrichtung durch derartige Einrichtungen ist beispielsweise eine Steilheit von mindestens 3 kA/msec erforderlich. Darüber hinaus stellen Ringkernwandler und Vormagnetisierungseinrichtung einen unerwünscht hohen Aufwand dar. In einer bekannten Einrichtung enthält der Wandlersekundärkreis eine Parallelschaltung einer veränderbaren Bürde und eines Widerstandes. Der Widerstand dient als Spannungsquelle, die einen Stromkreis speist, welcher die Steuerstrecke eines Transistors und eine in Sperrichtung des Steuerstromes gepolte Zenerdiode enthält. Der Laststrom des Transistors schaltet den Zeitkreis einer Auslösevorrichtung.
• Eine derartige Einrichtung wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß der Widerstandspfad eine induktive Komponente hat und der Abgriff des Spannungsteilers mit der Zündelektrode eines wie ein Stromtor steuerbaren Ventils, insbesondere eines Vierschichten-Halbleiterventils, verbunden ist, welches dem Spannungstenler parallel geschaltet ist und dessen Arbeitsstromkreis ein Auslöseglied für einen Hauptstromschalter enthält. Die Einrichtung hat den Vorteil, daß der Ansprechwert von der Steilheit des Überstromes abhängig ist, d. h. der Ansprechwert wird mit zunehmender Steilheit des Überstromanstieges vermindert. Der Auslösebefehl für die Schutzeinrichtungen wird beim Erreichen des Ansprechwertes nahezu trägheitslos auf die entsprechenden Schalteinrichtungen gegeben. Die Auslösezeit ist lediglich gegeben durch die Schaltzeit des betreffenden Kurzschließers bzw. Leistungsschalters, auf den die Auslösevorrichtung wirkt.
• Ein Ausführungsbeispiel einer Schutzeinrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Ein Stromrichter 2 in Drehstrombrückenschaltung enthält in jedem Brückenzweig eine Reihenschaltung eines Halbleiterventils 3, beispielsweise einerSiliziumzelle, und einer Sicherung 4. An Stelle der Halbleiterventile 3 können beispielsweise auch steuerbare Ventile, beispielsweise Vierschichthalbleiterventile, vorgesehen sein. Auf der Gleichstromseite ist ein Verbraucher 5 in Reihe mit einem Gleichstromleistungsschalter 6 mit einer Fernauslösevorrichtung 7, welche von einer Schutzeinrichtung betätigt werden kann, angeordnet. Der Stromrichter ist über einen Transformator mit der Sekundärwicklung 8 und der Primärwicklung 9 und über einen Leistungsschalter 10, der mit einer Fernauslösevorrichtung 11 versehen ist, an ein Drehstromnetz mit den Phasen R, S, T ;ingeschlossen. Auf der Sekundärseite des Transformators ist eine Kurzschließvorrichtung 12 mit einer Auslösevorvorrichtung 13 vorgesehen. Für große Kurzschlußströme können auch mehrere Kurzschließvorrichtungen parallel geschaltet sein. In den Phasen R und T der Zuleitungen des Stromrichters 2 ist in Reihe mit den entsprechenden Transformatorsekundärwicklungen je ein Stromwandler 16 bzw. 18 angeordnet. Die Wandlersekundärwicklungen sind in V geschaltet und mit einem Hilfsgleichrichter 19 in Drehstrom-Brükkenschaltung verbunden, der in jedem Brückenzweig eines der Gleichrichterventile 20 enthält. Im Lastkreis des Hilfsgleichrichters ist ein steuerbares Ventil 23, insbesondere ein Vierschicht-Halbleiterventil, in Reihe mit zwei Auslösern 24 bzw. 25 angeordnet. Das Ventil 23 kann auch im Stromkreis einer besonderen Hilfsspannungsquelle angeordnet sein. Der Auslöser 24 kann beispielsweise zur Betätigung der beiden Leistungsschalter 6 und 10 und der Auslöser 25 zur Betätigung des Kurzschließers 12 vorgesehen sein. Der Reihenschaltung des Ventils 23 und der Auslöser 24 und. 25 ist eine Bürde parallel geschaltet, die aus der Parallelschaltung eines ohmschen Spannungsteilers 27 und eines ohmschen Widerstandes 28 in Reihe mit einem induktiven Widerstand 29 besteht. Für den Spannungsteiler 27 wird zweckmäßig ein hochohmiger Widerstand gewählt. Der Abgriff des Spannungsteilers 27 ist über einen spannungsabhängigen Widerstand 26, der beispielsweise eine Zenerdiode sein kann, mit der Zündelektrode des Ventils 23 verbunden.
• Bei Nennbetrieb des Stromrichters 2 ist das Ventil 23 gesperrt und der Strom im Wandlersekundärkreis fließt über die Widerstände 27, 28 und 29: Die Zenerspannung der Zenerdiode 26 ist so gewählt, daß sie bei Nennlast des Stromrichters 2 noch gesperrt ist. Steigt der Laststrom des Stromrichters 2 und damit der Wandlersekundärstrom über einen vorbestimmten Wert hinaus an, so wird die Zenerspannung überschritten und das Ventil 23 gezündet. Die Nennbürde ist so ausgelegt, daß die Summe der Widerstände des gezündeten Stromtores 23 und der Auslöser 24 und 25 etwa eine Größenordnung niedriger ist als der Widerstand der Nennbürde, so daß nach dem Zünden des Ventils 23 nahezu der gesamte Wandlersekundärstrom über die Auslöser 24 und 25 fließt. Die Zündspannung für das Ventil 23 kann auch direkt am Widerstand 28 abgenommen werden, die Anordnung des besonderen Spannungsteilers 27 ermöglicht jedoch die genaue Einstellung des Ansprechwertes der Auslöseschaltung sowie den Ausgleich von Streuungen in den Kenngrößen der Zenerdiode. Ferner dient der Spannungsteiler 27 zur Begrenzung des Steuerstromes für das Ventil 23. Die Anordnung der Induktivität 29 in Reihe mit dem ohmschen Widerstand 28 bringt den Vorteil, daß der Spannungsabfall an der Bürde vom Anstieg des Überstromes abhängig wird. Bei einem steilen Anstieg des Überstromes wird die Zündspannung des Ventils 23 in kürzerer Zeit und bei einem kleineren Augenblickswert des überstromes erreicht als bei einem flachen Anstieg.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrische Überstromschutzeinrichtung für empfindliche Wechselstromverbraucher, insbesondere für Stromrichter mit Halbleiterventilen auf der Basis eines Halbleitereinkristalls, bei welcher der Sekundärstromkreis eines vom Laststrom durchflossenen Stromwandlers eine Parallelschaltung eines Spannungsteilerpfades und eines mit Widerstand behafteten Strompfades enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandspfad eine induktive Komponente (29) hat und daß der Abgriff des Spannungsteilers (27) mit der Zündelektrode eines wie ein Stromtor steuerbaren Ventils (23), insbesondere eines Vierschichten-Spannungsteiler parallel geschaltet ist und dessen -Spang@t@ilearallelgesel@aet-ise-und-dessen Arbeitsstromkreis ein Auslöseglied (25) für einen Hauptstromschalter (12) enthält.
2. 2. Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (27) veränderbar ist.
3. 3. Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung zur Zündelektrode des Ventils (23) einen spannungsabhängigen Widerstand enthält.
4. 4. Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da.ß der spannungsabhängige Widerstand eine Zenerdiode (26) ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1069 760.