DE1111279B

DE1111279B - Schutzeinrichtung fuer Gleichrichteranordnungen

Info

Publication number: DE1111279B
Application number: DES61676A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Guenter Kliesch
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-02-07
Filing date: 1959-02-07
Publication date: 1961-07-20
Also published as: CH382270A; FR1245905A; BE586351A; NL247168A; CH382273A; GB926051A

Description

Jede Art von Gleichrichteranordnungen muß mit Schutzeinrichtungen gegen evtl. auftretende Kurzschlüsse oder kurzschlußartige Überströme versehen sein. Dies gilt insbesondere auch für Gleichrichteranordnungen, die aus Halbleiterzellen aufgebaut sind. Häufig wird dieser Schutz von Kurzschließern auf der Sekundärseite des speisenden Transformators übernommen. Derartige Kurzschließer sind u.a. beim Kontaktumformer bekannt. Im Vergleich mit diesem spielt jedoch die Eigenzeit des Kurzschließers beim Halbleitergleichrichter keine so bedeutende Rolle. Es ist auch nicht nötig, daß ein extrem niederohmiger Kurzschluß gebildet wird, da hierbei im Gegensatz zum Kontaktumformer die Gleichrichterzelle die Eigenschaft eines echten Ventils behält. Es muß nur darauf geachtet werden, daß die vom Durchgangsstrom und von der Zeit abhängige Eigenerwärmung der Gleichrichterzellen das zulässige Maß nicht überschreitet.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine Schutzeinrichtung mit Kurzschließer für Gleichrichteranordnungen mit Flächengleichrichterzellen auf der Basis eines Halbleitereinkristalls und dient der Anpassung an die besonderen Betriebsbedingungen.

Erfindungsgemäß sind im Kurzschlußkreis auf der Wechselstromseite der Gleichrichteranordnung zusätzliche Impedanzen angeordnet.

Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen verschiedene Ausführungsbeispiele bzw. Weiterbildungen der Erfindung. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Ziffern bezeichnet, die Sinnbilder für die Gleichrichterzellen 3 und die Sicherungen 9 sollen dabei auch für Parallelschaltungen einer beliebigen Anzahl dieser Bauelemente gelten.

Fig. 1 stellt eine einfache Sternschaltung dar. An die Sekundärwicklung 2 ernes Transformators sind die Gleichrichterzellen 3 angeschlossen. Der Verbraucher besteht normalerweise aus ohmschen Widerstand 5 und Induktivität 4. Die Ausgänge der Sekundärwicklung 2 des Transformators sind mit einem Kurzschließer 6 verbunden, wobei diesem Kurzschließer die zusätzlichen Impedanzen, z. B. Widerstände?, vorgeschaltet sind. Diese Widerstände 7 sind so bemessen, daß im gleichstromseitigen Kurzschlußfall der Strom durch die Halbleitergleichrichterzellen bis zum Abschalten der drehstromseitigen oder evtl. auch der gleichstromseitigen, nicht gezeichneten Schalter, das tragbare Maß nicht überschreitet. Durch diese Dämpfung des Kurzschlußstromes ergibt sich eine wesentlich geringere Beanspruchung von Transformator und Kurzschließer, was von vornherein bei der Konstruktion dieser Bauteile berücksichtigt wer-Schutzeinrichtung
für Gleichrichteranordnungen

Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Phys. Günter Kliesch, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

den kann. Die Auslösung der Kurzschließer geschieht dabei in üblicher Weise durch Impulswandler u. dgl.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung dieser Schaltung. Zwischen dem Kurzschließer 6 und dem Ausgang der Sekundärwicklungen 2 ist hier ein Hilfstransformator 10 eingebaut, der Strom und Spannung auf ein dem Kurzschließer genehmes Maß umformt. Die Streuung des Hilfstransformators 10 ist dabei so zu wählen, daß sich dieselben Verhältnisse wie in Fig. 1 ergeben; die vorgeschaltete Impedanz tritt also hier nicht mehr als selbständiges Bauelement auf.

In Figur 2 sind außerdem mit den Gleichrichterzellen 3 Stromüberwachungseinrichtungen 9, z. B. Sicherungen, in Reihe geschaltet, die bei Verlust der Sperrfähigkeit einer Gleichrichterzelle sofort ansprechen und diese selektiv abschalten.

Die Schaltung kann gemäß Fig. 3 weiter abgewandelt werden. Der getrennte Hilfstransformator 10 wird durch eine weitere Wicklung 8 des Haupttransformators ersetzt, die im Normalbetrieb leerläuft. Diese Zusatzwicklung 8 soll etwa den gleichen Kopplungsgrad zu allen drei Sekundärphasen besitzen, braucht aber im Leitungsquerschnitt nur für Kurzschlußfälle ausgelegt zu werden. Die Streuinduktivität ist dabei nach den gleichen Gesichtspunkten wie bei den bereits besprochenen Schaltungsbeispielen zu wählen.

Diese letzte Schaltung bietet insbesondere dann Vorteile, wenn, wie z. B. in Fig. 4, mehrere Sekundärwicklungen 21 bis 26 am Haupttransformator vorhanden sind. Jede dieser Sekundärwicklungen arbeitet auf eine dreiphasige Brückenschaltung von Gleichrichterzellen 3 und mit diesen in Reihe liegenden Sicherungen 9. Diese Einzelgleichrichteranordnungen sind in Reihe geschaltet, so daß sich insgesamt eine

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hohe Gleichspannung ergibt. Zur Erzielung einer zwölfphasigen Rückwirkung auf das Netz sind die Sekundärwicklungen 24 bis 26 in Dreieck geschaltet. Die Windungszahlen sind jedoch so gewählt, daß an den Gleichrichterzellen die gleichen Spannungsverhältnisse herrschen, wie bei den an die in Stern geschalteten Sekundärwicklungen 21 bis 23 angeschlossenen Gleichrichterzellen. Nach diesem Prinzip lassen sich Anlagen für hohe Spannungen, z. B. 3000 V, ohne besondere Schwierigkeiten ausführen. Der Aufwand für den Kurzschließer 6 und seine ihm zugeordnete gesonderte Wicklung 8 am Haupttransformator ist dabei der gleiche wie bei den vorher genannten einfacheren Schaltungen. Abschließend sei noch bemerkt, daß an Stelle des Kurzschließers selbstver- *5 ständlich auch ein entsprechend schnell ansprechender Schalter Verwendung finden kann. Die Schutzsicherungen für die Gleichrichterzellen sind zweckmäßigerweise so zu bemessen, daß ihr Ansprechstrom um einen angemessenen Betrag niedriger liegt als der für die Abschmelzzeit zulässige Strom durch die Gleichrichterzellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schutzeinrichtung mit Kurzschließer für Gleichrichteranordnungen mit Flächengleichrichterzellen auf der Basis eines Halbleitereinkristalls, dadurch gekennzeichnet, daß im Kurzschlußkreis zusätzliche Impedanzen angeordnet sind.

2. Schutzeinrichtung für Gleichrichteranordnungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kurzschließer und dem Haupttransformator ein Hilfstransformator angeordnet ist.

3. Schutzeinrichtung für Gleichrichteranordnungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschließer an eine gesonderte Wicklung des Haupttransformators angeschlossen ist.

4. Schutzeinrichtung für Gleichrichteranordnungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Hintereinanderschaltung mehrerer an verschiedene Sekundärwicklung des Haupttransformators angeschlossener Brückenschaltungen von Gleichrichterzellen ebenfalls nur ein einziger Kurzschließer vorgesehen ist.

5. Schutzeinrichtung für Gleichrichteranordnungen nach einem, der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Gleichrichterzellen Stromüberwachungseinrichtungen in Reihe geschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen