DE2234046A1

DE2234046A1 - Steuerschaltung fuer die energiezufuhr bei elektrischen entstaubern

Info

Publication number: DE2234046A1
Application number: DE2234046A
Authority: DE
Inventors: Peta Charles Gelfand
Original assignee: Envirotech Corp
Current assignee: Envirotech Corp
Priority date: 1971-07-12
Filing date: 1972-07-11
Publication date: 1973-02-01
Also published as: AU475271B2; CA998943A; BR7204478D0; US3745749A; FR2146007A5; GB1402149A; AR195381A1; TR16984A; JPS5635511B1; NL7209377A; SU602136A3; DE2234046B2; AU4364072A

Description

DR. O. DMTMANN K. L. SCHIFF DR. A. ν. FÜNER DIPL. ING. P. STRBHL

PATENTANVVAIjTI! 8 MÜNCHEN OS POSTI¹¹ACH D5O16O

ENVIROTECH CORPORATION Unsere Akte: DA-K884 (501)

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11. Juli 1972 PS/k

Steuerschaltung für die Energiezufuhr bei elektrischen Entstaubern

(Priorität: 12. Juli 1971 - USA - Nr. 161,606) Die Erfindung bezieht sich auf Energiesteuersysteme für elektrische Entstauber und betrifft insbesondere Steuersysteme, die einen Betrieb der Entstauber mit maximaler Wirksamkeit vermitteln.

Herkömmliche elektrostatische Entstauber, wie sie zur Entfernung von suspendierten Partikeln aus Gaat> ti-ömen verwendet werden, arbeiten mit verhältnismäßig hohen Gleichspannungen, die an ihren Sammelelektroden angelegt v/erden. Eine Erhöhung des Energiepegels, bei dem der Entstauber arbeitet, zur Erzielung maximaler Arbeitsleistung führt zuerst zu Funkenbildung und dann zu Bogenbildung zwischen den Elektroden. Die Wirksamkeit des Entstaubers hat während der Funkenbildung ihr Maximum und fällt bei Bogenbildung rasch ab.

Um den Energie-Arbeitspegel des Entstaubers so aufrecht zu erhalten, daß optimale Funkenbildung aber keine Bogenbildung erzielt wird, ist es bisher üblich gewesen, die Funkenbildung abzutasten und das für die Funkenbildung repräsentative Signal zweimal zu integrieren, um dadurch ein Steuersignal zu erzeugen, das dazu benützt wird, den Energiepegel des Entstaubers zu ändern; ein derartigen System ist in der U.S.-Patentschrift.3 173 772 gezeigt. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß ein derartiges integriertes Steuersignal zu höheren J'lntrtauber-Ärbeitspegeln und höherer Wirksamkeit; führen kann.

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Obwohl die Verwendung von Steuersignalen, die durch doppelte Integration von Funkenimpulsen abgeleitet werden, bessere Entstauber-Leistungsfähigkeit herbeigeführt hat, besteht Bedarf an einen Steuersystem für Entstauber, das größere Flexibilität auf v/eist, im Falle von Funken- oder Bogenbildung sofort anspricht und im Falle gewisser Arten von Kurzschlüssen das System sofort abschaltet.

Die vorliegende Erfindung vermittelt ein System zur Steuerung des Energiepegels eines Entstaubers unter Verwendung von Analog-Rechnerschaltungen, die so programmiert sind, daß sie auf Funkenbildung und Kurzschlüsse.ansprechen, und zwar in einer Weise, daß optimale Entstauber-Wirksamkeit erzielt wird und der Entstauber dennoch gegen schädliche Lichtbogen und Kurzschlüsse geschützt ist. Zu diesem Zweck sind Schaltungen vorgesehen, die Bezugsimpulse erzeugen, welche augenblickliche Nullablenkungen der der Primärwicklung des Entstauber-Hochspannungstransformators· zugeführten Spannung angeben, wobei die Schaltungen ein Ausgangssignal zur Verminderung des Energiepegels des Entstaubers liefern, wenn die Funken-Stromimpulse des Enxstaubers mit den Bezugsimpulsen zusammenfallen. Dabei sind ferner hochempfindliche Funkendetektorkreise vorgesehen, um den Energiepegel bei Auftreten von Funken geringer Intensität abzusenken. Die Energie wird dann rasch auf einen neuen Pegel angehoben, der etwas unter dem ursprünglichen Pegel liegt, und anschließend langsam erhöht, bis wieder Funkenbildung auftritt.

Um die Unterbrechung der- Energiezufuhr für den Entstauber bei Auftreten schädlicher Kurzschlüsse zu gewährleisten, sind die Analog-RechKerschaltungen so programmiert, daß Spannung und Strom des Entstaubers überwacht und verglichen v/erden und die Energiezufuhr zu dem Entstauber bei Auftreten eines Kurzschlusses zum Schütze des Entstaubers abgeschaltet wird. Gleichzeitig wird der Benutzer des Entstaubers auf den Kurzschluß aufmerksam gemacht.

Die Erfindung wird i» der'nachstehenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten AusfÜhrungsbeispiels in Verbindung mit den' Zeich-

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nungen. erläutert; in den Zeichnungen zeigen:·

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer nach dem erfindungsgemäßen Prinzip arbeitenden Entstäuberschaltung;

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild der Analog-Rechnerschaltungen (29) nach Fig. 1, die so programmiert sind, daß sie die einem Entstauber zugeführte Energie in Abhängigkeit von der Funken- und Bogenbildung steuern und bei Auftreten von Kurzschlüssen die Energie von dem Entstauber abschalten und gleichzeitig eine Alarmschaltung erregen; ·

Fig. 3 ein Blockschaltbild der in Fig. 2 gezeigten _: Analog-Rechnerschaltungen;

Fig. 4 eine Energieversorgung für die Analog-Rechnerschaltungen;

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild für die Silicium-

gleichrichter-Energiesteuerung (14) nach Fig. 1;

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das den Ersatz der in der

Schaltung nach Fig. 1 verwendeten Thyristoren durch eine sättigbare Drossel zeigt;

Fig. 7, 8 und 9 Impulsdiagramme für Signale, wie sie an verschiedenen Punkten der Schaltungen nach Fig. 2 auftreten.

In dem zunächst insbesondere anhand von Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung liefert eine Energiequelle 10 eine Spannung von 440 V bei 60 Hertz-, die den Leitungen 11 und .zugeführt-wird. Über Relaiskontakte MR1 und MR2 wird die Energieversorgung der Primärwicklung eines Hochspannungstransformators über ein Überlastungsrelais OLR und eine an die obere Klemme dieser Primärwicklung angeschlossene Leitung 16 sowie über eine SiIiciumgleichrichter-Energiesteuerung 14 und eine Induktivität oder Drossel 15 zugeführt. Die Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators 13 ist über Leitungen 17a und 17b an eine Gleichrichterbrücke 18 angeschlossen, deren Ausgang über eine Leitung 19 mit einem Entstauber 20 verbunden und mittels einer Leitung 21

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über ein Milliamperemeter 21a- und einen Lastwiderstand 22 geerdet ist. Über eine Leitung 23 wird an dem Widerstand 22 ein den Entstauberstrom darstellendes Spannungssignal abgenommen.

Schaltungen zur Steuerung der dem Entstauber 20 zugeführten Energie werden teilweise über einen Abwärtstransformator 24 versorgt, dessen Primärwicklung über Leitungen 25a und 25b an die Leitungen 11 bzw. 12 angeschlossen ist. Die obere Klemme der Sekundärwicklung des Transformators 24 ist über eine Leitung 26 mit einer Erd-Sammelleitung 27 sowie .über eine Leitung 28 mit Analog-Rechnerschaltungen 29 verbunden. Die untere Klemme der Sekundärwicklung des Transformators 24 ist über eine Leitung 30 mit einer . Serienschaltung verbunden, die einen Relaisruhekontakt 1CR1, einen normalerweise geschlossenen Halt-Druckschalter 31, eine Parallelschaltung aus einem normalerweise geöffneten Start-Druckschalter und einem Relaiskontakt MR3 sowie ein Verzögerungsrelais TDR umfaßt, das an die Erd-Sammelleitung 27 angeschlossen ist. Eine Leitung 33 führt Energie von dem Transformator 24 an die Analog-Rechnerschaltungen 29.

Eine über die Leitung 30 mit dem Transformator 24 verbundene Leitung 35 ist an eine Reihenschaltung angeschlossen, die einen Arbeitskontakt 0LR1 des Überlastungsrelais, einen normalerweise geschlossenen Druckschalter 36 sowie ein mit der Erd-Sammelleitung verbundenes erstes Steuerrelais 1CR umfaßt. Zwischen der Leitung und der Sammelleitung 27 ist ferner eine v/eitere Serienschaltung eingeschaltet, die einen- Arbeitskontakt 1CR2 des Steuerrelais sowie eine Alarmanzeige 37 umfaßt. Eine Leitung 38 verbindet die beiden Serienschaltungen und ist an eine Seite des Relaiskontakts YR1 angeschlossen, der geschlossen gezeigt, jedoch normalerweise geöffnet ist, wenn die Steuerschaltungen erregt sind. Der Relaiskontakt YR1 ist in d-n Analog-Rechnerschaltungen 29 enthalten, was durch die den Kontakt umgebende gestrichelte Linie angedeutet ist. Die andere Seite des Kontakts YR1 ist mit einer Leitung 39 verbunden, die über einen Kontakt TDR1, der normalerweise kurz nach Erregung der Schaltungen geschlossen ist, an die Leitung 35 angeschlossen ist.

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Zwischen der Leitung 39 und der Erd~Sammelleitung 27 liegt eine weitere Serienschaltung, die einen Relaiskontakt TDR2, der normalerweise kurz: nach Erregung der Schaltungen geöffnet wird, ferner einen Kontakt 1CR3 des ersten Steuerrelais sowie ein zweites Steuerrelais 2CR umfaßt. Mit einem Kontakt 2CR1 des zweiten Steuerrelais sind Leitungen 40 und 41 und mit einem Kontakt 2CR2 des ■zweiten Steuerrelais Leitungen 41 und 42 verbunden, wobei diese Leitungen 40, 41 und 42 zu einer Alarmanlage des Benutzers führen, wie dies in der Zeichnung angegeben ist.

An die Analog-Rechnerschaltungen 29 sind Leitungen 42¹ und 43 angeschlossen, die Informationen über augenblickliche Nullauslenkungen der Primärspannung des Transformators 13 führen, wie sie durch Funken- oder Bogenbildung in dem Entstauber 20 entstehen.

Um die Energiesteuerung 14 durch die AusgangsSignaIe der Analog-Rechnerschaltungen zu steuern, führen zwei Leitungspaare-44a, 44b und 45a, 45b von den Analog-Rechnerschaltungen 29 zu der Energiesteuerung 14. Eine weitere Leitung 46 führt Energie aus der Leitung 33 zu der Energiesteuerung 14, die über die Leitung 46a geerdet ist.

Um manuellen oder automatischen Betrieb der Steuerschaltungen für den Entstauber auszuwählen, wird ein Wahlschalter 125 betätigt, der Kreise in den Analog-Rechnerschaltungen 29 steuert. Wird manuelle Steuerung gewählt, so kann der Benutzer die Schaltungen durch Verändern eines Potentiometers 50 in geeigneter Weise einstellen. Über Leitungen 51, 52 und 53 ist das Potentiometer mit den Analog-Rechnerschaltungen verbunden.

Beim Betrieb wird der Start-Druckschalter 32 betätigt, um das Hauptrelais T-IR und das Verzögerungsrelais TDR'zu beaufschlagen. Die Kontakte MR1, MR2 und MR3 des Haup.trelais. schließen sofort und verbinden die Wechselspannungs-Hauptenergiequelle 10 mit der Siliciumgleichrichter-Energiesteuerung 14 und dem Hochspannungstransformator 13. Ilach einer Verzögerung von beispielsweise .1 3 Sekunden schließt der Kontakt TDRl (Um Verzögerungsrelais, und

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der Kontakt TDR2 des Verzögerungsrelais öffnet. Der Relaiskontakt MR3 dient als Haltekontakt für das Hauptrelais und das Verzögerungsrelais .

Während der Verzögerung von 13 Sekunden ist die Energiesteuerung von den Analog-Rechnerkreisen 29 eingeschaltet worden, so daß dem Hochspannungskonformator 13 Energie zugeführt wird. Infolgedessen steigt die dem Entstauber zugeführte Energie auf einen bestimmten Wert, und zwar entv/eder über die manuelle Steuerung des Potentiometers 50, wenn sich der Wahlschalter 125 in der Stellung für manuell befindet,' oder über die automatische Arbeitweise von Schaltungen, die im einzelnen weiter unten erläutert werden. Zu beachten ist ferner, daß der Relaiskontakt YR1 während des 13 Sekunden langen Intervalls offen ist.

Angenommen, in dem Entstauber 20 tritt ein Funken oder ein Lichtbogen auf, so erhalten die Analog-Rechnerschaltungen 29 Signale von dem Widerstand 22, die den Entstauberstrom in der Leitung 23 angeben, sowie weitere Signale über die Leitungen 42 und 43. Unter der Annahme,'daß normale Funkenbildung besteht, sprechen die Analog-Rechnerschaltungen auf diese Funkensignale dadurch an, daß sie Steuersignale erzeugen, aufgrund deren die Energiesteuerung die dem"Transformator 13 zugeführte Energie vorübergehend reduzieren, wie dies im Folgenden im einzelnen erklärt wird.

Tritt in dem Entstauber 20 ein Kurzschluß auf, so erfüllen die Signale auf den Leitungen 23 und 42, 43 gewisse Bedingungen, die, wie nachstehend erklärt, in den Analog-Rechnerschaltungen einprogrammiert sind, und der Relaiskontakt YR1 schließt und beaufschlagt dadurch die Alarmanzeige 37 und das erste Steuerrelais 1CR. Der Ruhekontakt 1CR1 öffnet dabei und wirft das Hauptrelais KR und das Verzögerungsrelais TDR ab. Der Kontakt 1CR2 des ersten Steuerrelais schließt ebenfalls und hält das erste Steuerrelais erregt, bis der Druckschalter 36 betätigt wird. Durch Schließen des Kontakts 1CR3 des ersten Steuerrelais wird das zweite Steuerrelais erregt, no daß der Kontakt 2CR1 dieses Relais.öffnet - und der Kontakt 2CR2 schließt, so daß der Benutzer eine Anzeige er-«

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hält, daß in dem Entstauber ein Kurzschlußzustand besteht.

Die weitere Arbeitsweise der Energiesteuerung für den Entstau-r ber wird nach Lektüre der Beschreibung der Analog-Rechnerschaltungen 29 in Verbindung mit den Zeichnungen besser zu verstehen sein.

Zur Beschreibung der Analog-Rechnerschaltungen 29 wird auf Fig. Bezug genommen, die ein schematisches Schaltbild dieser Schaltungen 29 zeigt, ferner auf Fig. 3, die ein Blockschaltbild der Schaltungen 29 zum leichteren Verständnis der Rechneranordnung " zeigt, sowie auf Fig. 4, in"der die Energieversorgung für die Analog-Rechnerschaltungen dargestellt ist.

Gemäß Fig. 4 wird eine Energieversorgung 200 über die Leitungen 28 und 33 gespeist. Die Energieversorgung liefert eine Gleichspannung von +15 Volt auf der Leitung 201, eine Gleichspannung von -15 Volt auf der Leitung 202, wobei beide Spannungen' auf die Erdleitung 203 bezogen sind. Die verschiedenen mit + und - versehenen Spannungspunkte in dem schematischen Schaltbild nach Fig. 2 sind dabei mit den Leitungen 201 bzw. 202 verbunden und v/erden daher bei Beaufschlagung der in Fig. 1 und 4 gezeigten Leitungen 28 und 33 unter Spannung gesetzt.

Die Leitungen 42 und 43, die das Potential der Energieleitung haben, führen zu einem Abwärtstransformator 60. Es ist zu beachten, daß die Entstauberspannung Vp zwischen den Leitungen 42 und 43 gleich der Spannung an der Primärwicklung des Hochspannungstransformators 13 ist. Von dem Transformator 60 führen Leitungen 61 und 62 an einen Kondensator 63, der schädliche hochfrequente Spannungskomponenten unterdrückt. An die Leitungen 61 und 62 ist ferner der Eingang einer Ganzwellen-Gleichrichterbrücke 64 angeschlossen.

Mit dem Ausgang der GIeichrichterbrücke 64 ist ein Detektor zur Erkennung momentaner "Nullspannungen verbunden, der einer Leitung einen negativen Ausgangsimpuls von einer Millisekunde Dauer zuführt,

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sooft die Spannung an der Primärwicklung des Transformators 13 und damit an der Gleichrichterbrücke Gk eine Null-Auslenkung erfährt. Im Hinblick auf die Entstauberspannungswelle ist zu beachten, daß dadurch Bezugs- oder Markierungs-Ausgangsimpulce zu Beginn, in der Mitte und am Ende eines Zyklus der Spannung Vp erzeugt v/erden. Bezugsimpulse v/erden ferner erzeugt, wenn in dem Entstauber Funken auftreten und Null-Auslenkungen der Spannung V_p bewirken.

Widerstände 65 und 66 dienen als Spannungsteiler, wobei an dem Widerstand 65 der größte Teil derjenigen Spannung abfällt, die am Ausgang der Brücke besteht, wenn die Brückenspannung groß genug ist, so daß Strom durch eine Zenerdiode 67 fließt. Ein Widerstand 68 bildet einen Entladungsweg für einen Spannungsumkehr-Kondensator 69 sowie eine Eingangsimpedanz für die an einem Funktionsverstärker 70 liegende Spannung. Ein Widerstand 71 wirkt als Verstärker-Rückkopplungswiderstand, wenn das Verstärkerausgangssignal negative Polarität hat. Infolge der Wirkung einer Diode 71a ist der Rückkopplungswiderstand jedoch effektiv gleich null und erzeugt dadurch einen Verstärkungsfaktor von null, wenn das Verstärkerausgangssignal positiv zu v/erden sucht.

Am Ausgang des Verstärkers 70 tritt auf der Leitung 65' ein negativer Impuls von einer Millisekunde Länge auf, sooft in der Primärspannung V_p des Entstaubers eine Null-Auslenkung auftritt. Dies wird dadurch erreicht, daß sich der Kondensator 69 auflädt, wenn die Primärspannung' Vp über null liegt. Fällt diese Spannung beim normalen Null-Durchgang an den Stellen null, bei der halben oder der vollen Periode oder infolge einer Funken- oder Bogenbildung innerhalb des Entstaubers 20 auf null, so wird die negativ geladene Elektrode des Kondensators 60 über die Parallelschaltung der Widerstände 65 und 66 effektiv geerdet. Die sich ergebende Eingangsspannung ist daher positiv, und der Verstärkerausgang gibt auf der Leitung 65* einen negativen Impuls ab. Ein von Widerständen 72 und 73 gebildeter Spannungsteiler bildet in Verbindung mit einem Verstärker-Eingangswiderstand 7k eine feste negative

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Bezugsspannung, die die Möglichkeit ausschaltet, ' daß der Verstärker 70 falsche Ausgangssignale erzeugt.

Ein Inverter 75 dient dazu, die Impulse negativer Polarität von 1 Millisekunde Dauer auf der Leitung 65^! in positive Impulse von 1 Millisekunde Dauer auf einer Ausgangsleitung 76 umzuwandeln. Durch jeden Impuls wird ein Gatter 77 eine Millisekunde lang in einen geöffneten oder Durchlaß-Zustand versetzt. In diesejn Zustand des Gatters werden alle hindurchgelassenen Signale in ihrer Polarität .invertiert.

Der Entstauberstrom fließt durch die Leitung 21, durch das Milliamperemeter 21a und den Lastwiderstand 22, wobei diese Elemente · in einem gestrichelten Kästchen gezeigt sind, um die Erläuterung der Analog-Rechnerschaltungen zu erleichtern. Die Leitung 23 führt von dem Widerstand 22 zu einer Klemm- und Filterschaltung Das Ausgangssignal der Klemmschaltung wird über eine Leitung 81 dem Gatter 77 zugeführt und erscheint auf einer Gatterausgangsleitung 82, v/enn sich das Gatter im Durchlaßzustand befindet, d.h. wenn es durch den positiven Impuls mit einer Millisekunde Dauer aus dem Inverter 75 geöffnet ist.

Um die Arbeitsweise der Klemm- und Filterschaltung 80 zu veranschaulichen, wird auf Fig. 7 Bezug genommen» die Signale an zwei Punkten der Schaltung darstellt. Die Kurve A zeigt ein Signal, das den Entstauberstrom in der Leitung 23 am Eingang der Kiemmund Filterschaltung 80 angibt, während die Kurve B das Ausgangssignal der Klemm- und Filterschaltung 80 auf der Leitung 81 darstellt. Man merkt, daß es sich dabei um den oberen Teil der Kurve A handelt und daß die Vorder- und Rückflanken des in der Kurve B dargestellten Impulses von den Stellen bei 0 und bei der halben Periode ein gutes Stück entfernt sind. Dies verhindert das Auf-"treten falscher Signale am Ausgang des-Gatters, indem sichergestellt wird, daß sich das den Entstauberstrom darstellende Signal während des Normalbetriebs der Schaltung ohne Funkenbildung nicht mit den Bezugsimpulsen aus dem Inverter überlappt.

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Der Ausgang des Gatters 77 ist über die Leitung 82 an eine schnelle Übersteuerungsschaltung 83 angeschlossen, die durch die Leitungen 45a und 45b mit einer in der Siliciumgleichrichter-Energiesteuerung 14 angeordneten Wicklung 84 einer Siliciumgleichrichter-Triggereinheit verbunden ist. Die Übersteuerungs-

schaltung dient dazu, der Triggereinheit einen augenblicklichen starken Steuerstrom zuzuführen, wenn der Gatterausgangsimpuls auf der Leitung 82 auftritt. Somit kann ein Transistorschalter verwendet werden, um einen starken Strom in die Wicklung 84 einzuleiten. Resultiert das Gatterausgangssignal am Eingang der . Übersteuerungsschaltung aus'-einer starken Funkenbildung, die Nachschwingungen, verursacht, so schaltet der Transistorschalter einen Strom in die Wicklung 84 ein, der bewirkt, daß die Siliciumgleichrichter durch die Triggereinheit während einer halben Periode gegenphasig geschaltet werden. Ist die Funkenbildung verhältnismäßig schwach, so bewirkt der von der Übersteuerungsschaltung in Abhängigkeit vom Gatterausgangssignal der Wicklung 84 zugeführte Strom, daß die Siliciumgleichrichter nur teilweise gegenphasig geschaltet werden.

Die Übersteuerungsschaltung 83 ist zur Kompensation der Zeitverzögerung erforderlich, die den zur Triggerung der Siliciumgleichrichter verwendeten Magnetverstärkern innewohnt. Die Anwendung eines starken Stroms auf die Magnetverstärkerwicklung 84 überwindet eine solche Verzögerung. Wird eine Triggerschaltung benützt, die auf Steuerströme augenblicklich anspricht, wie dies beispielsweise bei einer transistorisierten Siliciumgleichrichter-Triggereinheit der Fall ist, so kann die schnelle Übersteuerungsschaltung 83 weggelassen werden.

Die Gatterausgangsimpulse auf der Leitung 82 werden ferner über Leitungen 86 und 87 einem momentan ansprechenden Netzwerk zugeführt, das von Kreisen gebildet wird, die eine doppelte Integration der Gatterausgangsimpulse bewirken. Wie in der U.S.-Pa-" tentschrift 3 173 772 erläutert, ergibt die doppelte Integration eines Funkensignals ein Signal, das die Energie der Funkenimpulse, ihre Anstiegsgeschwindigkeit und ihre Größe darstellt. Diese

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Eigenschaft ermöglicht die Ableitung eines Steuersignals, das den Betrieb von Entstaubern auf hohen Energiepegeln mit größerer Wirksamkeit ermöglicht.

Das momentan ansprechende Netzwerk führt an einem Gatterausgangssignal negativer Polarität eine doppelte Integration aus und leitet ein Signal dem Eingang eines Steuerverstärkers 88 zu. Die Wirkung des Steuerverstärker-Ausgangssignals besteht in einer augenblicklichen Auslenkung in die positive Polarität und einer ■ Rückkehr auf einer Flanke von 100 Millisekunden Dauer zu einer . negativen Polarität, die dann, wenn die Einflüsse weiterer noch' zu beschreibender Eingangssignale vernachlässigt werden, gleich dem Pegel vor dem Auftreten des negativen Gattersignals ist.

Betrachtet man das momentan ansprechende Netzwerk im Einzelnen, so bildet ein Widerstand 89 einen Lastwiderstand, der einen Teil des Entladungsweges für einen Kopplungskondensator 90 darstellt. Ein Widerstand 91 begrenzt den Impulsstrom und vollendet zusammen mit einer Diode 92 den Entladungsweg für den Kondensator 90. Der Widerstand 91 und ein Kondensator 93 bewirken die erste Integration des Gatterausgangsimpulses, während eine Diode 94 und ein Kondensator 95 die zweite Integration durchführen. Dioden 96 und 97 sind Steuerdioden, und ein Widerstand 98 bildet den Ausgangswiderstand der Doppelintegrations'stufe.

Um die Arbeitsweise des momentan ansprechenden Netzwerks zu veranschaulichen, wird auf Fig. 8 Bezug genommen, deren Kurve C ein Impulsdiagramm des Gatterausgangsimpulses auf der Leitung 87 am Eingang des doppelt integrierenden Netzwerks zeigt. Die Kurve D gibt das Signal an, das am Ausgang des Steuerverstärkers 88 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Eingangssignal auftritt, das von der Doppelintegrationsstufe aus dem Impuls gemäß der Kurve C erzeugt wird. Man erkennt die momentane negative Auslenkung und die darauffolgende allmähliche Anstiegsflanke. Diese Wirkung vermittelt eine momentane und sofortige Verkleinerung des Entstauber-Ausgangspegels durch Verminderung des Stroms, der einer in der Siliciumgleichrichter-Energiesteuerung 14 angeordneten Steuer-

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wicklung 99 der Triggereinheit zugeführt wird. Die Energie wird dem Entstauber danach auf einer in Fig. 8 gezeigten raschen Planke wieder zugeführt; diese Funktion wird im einzelnen weiter unten beschrieben.

Beim Betrieb eines Entstaubers läßt sich optimale Wirksamkeit dadurch erzielen, daß an die Entstauberelektroden eine Spannung angelegt wird, die gerade unter dem Wert, bei dem Funkenbildung auftritt, d.h. unter der Schwellenspannung liegt. Es ist daher erwünscht, nach der Funkenbildung die Betriebsspannung des Entstaubers auf einen Pegel einzustellen, der etwas unter derjenigen Spannung liegt, bei der die Funken- oder Bogenbildung eingeleitet wurde. In dem erfindungsgemäßen System läßt sich eine derartige Schwellenspannung bzw. ein derartiger Einstellpunkt automatisch durch die Arbeitsweise eines monostabilen Langzeitmultivibrators 110 erreichen.

Die Gatterausgangsimpulse auf der Leitung 86 werden dem Eingang des Multivibrators 110 zugeführt, der bei Beaufschlagung auf eine Ausgangsleitung 111 einen Impuls negativer Polarität von 170 Millisekunden Dauer (vergleiche Fig. 8) erzeugt. Dieser negative Ausgangsimpuls des Multivibrators 110 wird über eine Leitung 112, einen Widerstand- 113 und„.eine Diode 114 einem Speicherkondensator 115 zugeführt. Die an dem Kondensator 115 auftretende Spannung wird nach oben durch eine Zenerdiode 116 begrenzt, die in Verbindung mit einem Widerstand 117 eine gewisse Entladungsimpedanz für'· den Kondensator 115 bildet. Die Spannung an dem Kondensator 115 tritt an einem Widerstand 118 und einem Potentiometer 119 auf. Die Spannung am Potentiometerabgriff 120 wird über eine Leitung 121 einer Steuersignal-Mischstufe 122a zugeführt.

Um den Betrieb der Analog-Rechnerschaltungen einzuleiten, wird ein Kondensator 122 über eine Diode 123 aufgeladen, der eine ansteigende Spannung erzeugt; diese Spannung wird über eine Leitung 124, den Schalter 125 - wenn dieser in der Automatik-Stellung liegt - , einen Leiter 126, ein Potentiometer 127 - das die Ein-

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stellung des maximalen Pegels für den Einstellwert gestattet und eine Leitung 128 der Mischstufe 122a zugeführt. Eine Zenerdiode 129 begrenzt den Spannungsbetrag, der an dem Potentiometer 127 auftreten kann, um zu verhindern, daß der Mischstufe 122a zu hohe Signale zugeführt werden.

Soll der Schwellenwert oder Einstellpunkt manuell eingestellt werden, so wird der Schalter 125 in die manuelle Stellung gebracht. Dies bewirkt, daß die Leitung 126 über die Leitung 52 mit dem in Fig. 1 gezeigten Potentiometer 50 verbunden wird. Die Leitung 51 verbindet das Potentiometer 50 über einen Widerstand 130 mit einer Gleichspannung von -15 Volt. Der Einstellpunkt kann dann durch Betätigung des Potentiometers 50 manuell eingestellt werden.

Wird der Schalter 125 in die manuelle Stellung bewegt, so wird der Kondensator 115 über einen Widerstand 131 geerdet, und der Kondensator 122 für den Beginn der Anstiegsflanke wird über einen Widerstand 132 geerdet.

Das Entstauberstrom-Signal wird über eine Leitung 140 der Steuersignal-Mischstufe 122a zugeführt, die dazu dient, die drei Eingangssignale algebraisch zu addieren und ein resultierendes Ausgangssignal auf einer Leitung 141 zu erzeugen, die an den Eingang des Steuerverstärkers 88 angeschlossen ist. Das Entstauberstrom-Signal dient als Rückkopplungssignal und bewirkt in Verbindung mit dem Signal von dem Kondensator 115 eine Verringerung des Ausgangssignals auf der Leitung 141, das sonst durch das Signal aus den Kondensator 122 oder von dem Potentiometer 50 bestimmt würde. Mit anderen Worten wird der von dem Steuerverstärker 88 erzeugte Steuerstrom (Milliampere) durch Signale mit Abschaltpolarität von dem Kondensator 115 und der Leitung 140 reduziert, die denjenigen Signalen entgegenwirken, die von dem Kondensator 122 oder dem manuellen Potentiometer 50 erzeugt werden.

Tritt in dem Entstauber 20 nur leichte Funkenbildung auf, so-

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kann es sein, daß die Nullauslenkungen der Spannung Vp nicht ausreichen, um Impulse zum Öffnen des Gatters 77 zu erzeugen. Dennoch ist es wichtig, eine derartige leichte Funkenbildung zu erkennen und die Spannung an den Entstauberelektroden durch Verminderung der dem Entstauber zugeführten Energie abzusenken. Zur Durchführung dieser Funktion umfaßt ein hochempfindlicher Funkendetektor eine Differenzierstufe 145, die den Entstauberstrom darstellende Signale von der Leitung 23 über eine Leitung 146 empfängt. Sind die durch den Entstauber fließenden Stromsignale stabil, wie dies in der Kurve R der Fig. 8 während der Zeitperiode gezeigt ist, so erzeugt die\Differenzierstufe 145 auf einer Leitung 147 keinen Ausgangsimpuls. Ein Funken in dem Entstauber, der infolge seiner Eigenschaft einen rasch ansteigenden Stromimpuls verursacht, erzeugt jedoch an der Differenzierstufe 145 einen Ausgangsimpuls, der einen monostabilen Multivibrator 148 aktiviert. Der sich ergebende negative Ausgangsimpuls von 16 Millisekunden Dauer auf einer Ausgangsleitung 149 wird über eine Diode 150 und einen Widerstand 151 dem Eingang des Steuerverstärkers 88 zugeführt, wodurch der der Steuerwicklung 99 zugeführte negative Strom während einer Periode reduziert wird. Dadurch werden die Siliziumgleichrichter-gegenphasig geschaltet und vermindern die dem Entstauber zugeführte Energie.

Der negative Ausgangsimpuls auf der Leitung 149 wird ferner über eine Leitung 152 dem monostabilen Langzeit-Multivibrator 110 zugeführt. Der sich ergebende negative Impuls von 170 Millisekunden Dauer liegt über die Leitung 112 an dem Speicherkondensator 115, der, wie oben beschrieben, den Schwellen- oder Einstellpegel des Entstaubers 20 absenkt.

Tritt zwischen den Hochspannungselementen innerhalb des Entstaubers und Erde ein Kurzschlußzustand auf, so bewirkt ein Kurzschluß-Alarmsystem, daß die Energie an'dem Entstauber 20 abgeschaltet wird. Ein solcher Kurzschlußzustand wird dadurch er- mittelt, daß die Größe der Primärspannung V_p des Hochspannungstransformators und die Größe des Entstauberstroms überwacht und

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ausgewertet werden. Eine in diese Analogschaltungen einprogrammierte Kurzschlußbedingung bedeutet, daß die Primärspannung Vp niedrig ist, beispielsweise 2 bis 40 Volt effektiv beträgt, und daß der Entstauberstrom größer oder gleich 5% des maximalen Entstauberstroms ist, sofern nicht der monostabile Multivibrator 110 betätigt worden ist. Die Funktion der Schaltung wird in Verbindung mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung leicht zu verstehen sein.

Ein über die Leitungen 42 und 43 gespeister Transformator 155 dient dazu, die Hochspannung herunter zu transformieren und die Alarmschaltung von dem Energiekreis zu trennen. Parallel zur : Sekundärwicklung des Transformators-155 liegt eine Gleichrichterbrücke 156, und ein Kondensator 157 dient dazu, hohe Frequenzen zum Schutz der Gleichrichterbrücke abzuleiten. Zur Strombegrenzung dient ein Widerstand 158, und ein Kondensator 159 wirkt als Filter. Widerstände 160 und 161 dienen als Vorbelastungswiderstand und als Spannungsteiler. Die an dem Widerstand 161 möglicherweise auftretende Höchsfcspannung wird durch eine Zenerdiode 162 auf 10 Volt begrenzt. Ein Widerstand 163. bildet einen Eingangswiderstand für einen Verstärker 164. Ein von einem Widerstand 165, der an +15 Volt liegt, sowie einem Potentiometer 166 gebildeter Spannungsteiler formt zusammen mit dem Eingangswiderstand eine Verschiefeung&spannungs-QueHe. Ein Rückkopplungskondensator 167 vermittelt für den Verstärker 164 eine Kennlinie mit unendlicher Verstärkung sowie mit glattem Übergang zwischen dem einen Sättigungs-zustand und dem anderen. Ein Lastwiderstand wird von einem Widerstand 168 gebildet.

Ähnlich der soeben beschriebenen Spannungs-Überwachungsschaltung ist eine Strom~Überwachungsschaltung. Dabei ist ein Eingangswiderstand 170, der über eine Leitung 171 und die Leitung 140 mit .dem Widerstand 22 verbunden ist, einem·Spannungssignal unterworfen, das die Größe des Entstauberstroms darstellt. Ein Widerstand 172, der an -15 Volt angeschlossen ist, ein Potentiometer 173 und.' ein Widerstand 174 wirken als Verschiebungsspannungs-

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quelle. Ein Rückkopplungskondensator 175 vermittelt für den Verstärker 176 eine Kennlinie mit unendlicher Verstärkung und glattem Übergang zwischen dem einen Sättigunrszustand und dem anderen. Ein Widerstand 177 wirkt als Lastwiderstand für den Verstärker I76.

Über Widerstände 178, 179 und eine Diode 180 wird ein Teil des negativen Impulses von 170 Millisekunden Dauer auf der Ausgangsleitung 111 des monostabilen Langzeit-Kult!vibrators 110 auf ein Differenziernetzwerk übertragen, das von einem Kondensator und einem Widerstand 182 gebildet wird. Durch Zuführen dieses Signals an den Verstärker 176 wird ein Entstauberstrom simuliert, der größer ist als 5 % des maximalen Entstauberstroms. Diese Simulation "tritt dann auf, wenn infolge eines .Entstauber-Kurzschlusses bei sehr niedrigen Werten des Entstauberstroms ein MuItivibratorimpuls von 170 Millisekunden erzeugt wird. Als Eingangswiderstand des Verstärkers 176 dient dabei ein Widerstand 183, um Entstauberströme von über 5 % zu simulieren.

Die Spannungs-Überwachungsschaltung und die Strom-Überwachungs? schaltung führen zusammen eine Spannungs- und Strom-Vergleichsfunktion aus. Die Ausgangssignale der Verstärker I76 und 164 werden Dioden 184 bzw. 185 zugeführt, so daß das Relais YR abgeworfen wird, wenn beide Eingangssignale dieser Dioden negative Polarität haben. Wird das Signal zwischen den Verstärkern 164 und 176 umgeschaltet, so wirkt eine-Diode 186 als freilaufende Diode für ^as Relais YR. -

Das Relais YR ist normalerweise beim Betrieb des Entstaubers erregt, so daß der Relaiskontakt YR1 (vergleiche Fig. 1) offen ist. Bei Abschalten des Relais YR schließt der Kontakt YR1, so daß Strom zwischen den Leitungen 38 und 39 fließt, was - wie sich aus Fig. 1 klar ergibt - bewirkt, daß das erste Steuerrelais 1CR und das Hauptrelais MR ansprechen und die Relaiskontakte MR1 und MR2 geöffnet werden, so daß die Energie von dem Entstauber 20 . weggenommen wird.

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-.17 -

• . . 2234048

Zur näheren Erläuterung der Siliciumgleichrichter-Energiesteuerung 14 zeigt Fig. 5 ein typisches Netzwerk, das sich in dem hier offenbarten Entstauber-Energiesteuerungssystem verwenden läßt. In der Leitung 12 liegt in Parallelschaltung ein Paar von entgegengesetzt gerichteten Thyristoren 200' und 201', die allgemein als steuerbare Siliciumgleichrichter bezeichnet werden. Bei diesen Thyristoren kann es sich beispielsweise um die Type 260 ED der Firma V/estinghouse handeln, um die Erfordernisse zu erfüllen, nämlich Spitzenspannungen von über 1200 Volt in Durchlaß- und in Sperrichtung, mittlere Ströme in der Größenordnung von 175 Ampere und Halteströme in der Größenordnung von 30 Milliampere auszuhalten. Zv/ischen den Leitungen 12 und 16 liegt ein Haltestromwiderstand 202', der einen Strom durch die Siliciumgleichrichter leitet, der etwas größer ist als ihr Haltestrom.

Die in der Leitung 12 zwischen den Siliciumgleichrichtern 200' und 201' vorgesehene Drossel 15 sowie die Primärwicklung des Transformators 13 ergeben in üblicher Weise eine Mindest-Kreisimpedanz bei Funkenbildung oder Kurzschlüssen in dem Entstauber. Die Drossel vermittelt ferner einen Glättungseffekt in dem der Primärwicklung des Hochspannungstransformators zugeführten Spannungs- und Stromverlauf und: erzwingt zusätzlich eine sichere Begrenzung der Stromändepungsgeschwindigkeit.

Parallel zu den Thyristoren 20Q-*-αηύ 201* liegt ein Gleichrichter-Schutzkreis 203^f. Dieser Schutzkreis umfaßt einen Thyrektor 204, der eine an den Siliciumgleichrichtern möglicherweise auftretende absolute Höchstspannung bestimmt. Der Thyrektor 204, eine unpo- larisierte Einrichtung, zisht Strom aus der Energiequelle 10 über die Drossel 15, wenn die Spannung an der Siliciumgleichrichter-Energiesteuerung zu groß wird.

In dem Schutzkreis ist ferner ein Widerstand 205 zur Aufladung eines Kondensators 206 über Dioden 209 und 210 sowie ein Widerstand 207 zur Aufladung eines Kondensators 208 über Dioden 211 und 212 vorgesehen. Entladungswege für die Kondensatoren 206" und

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_Ä 2234048

200 werden durch Widerstände 213 bzw. 214 gebildet. Widerstände 215 und 216 besorgen eine gleichmäßige Spannungsverteilung an den Dioden 209 und 210, während Widerstände 217 und 218 gleiche Spannungsverteilung an den Dioden 211 und 212 bewirken. Hochspannungs-Ableitkondensatoren 219 » 220, 221 und 222 schützen die Dioden 209, 2,10, 211 und 212 gegen hochfrequente Spannungen. Zu beachten ist, daß die Werte der Schaltungselemente in dem Gleichrichter-Schutzkreis so ausgewählt sind, daß bei den verwendeten Bereichen der Induktanzen eine hohe Resonanzfrequenz und möglichst geringe Güte erzielt werden, um sicher zu stellen, daß keine Schwingungen auftreten. Dabei liegt die Güte zwischen 5 und 10 und die Resonanzfrequenz zwischen 4,5 und 2 KHz.

Eine Siliciumgleichrichter-Triggereinheit 225 liefert Gatterimpulse mit richtiger Phase über eine Leitung 226 an den Gleich- richter 200' und über eine Leitung 227 an den Gleichrichter.201'. Die bei dem erfindungsgemäßen Entstauber-Energiesystem verwendete Triggereinheit kann von herkömmlicher Bauart sein und einen Magnetverstärker mit zugehörigen Schaltkreisen umfassen, um rasch ansteigende Impulse zu liefern, die in der Phase so liegen, daß Gleichrichter-Stromleitungswinkel von O-bis 180° bei Steuerströmen von beispielsweise 0 bis 5 Milliampere auf den zu der Steuer- -Wicklung 99 (Fig. 5) führenden Leitungen 44a, 44b erzeugt werden. _ Die Leitungen 46 und 46a versorgen." die Triggereinheit 225 mit Energie. Die Leitungen 45a und 45b von der Übersteuerungsschaltung 83 speisen die V/icklung-84 des. Magnetverstärkers in der Triggereinheit mit einem starken Steuerstrom, um die Gleichrichter rasch abzuschalten.

Um eine. Verstärkungssteuerung für die Gleichrichterkreise zu er-, zielen, wird die Ausgangsspannung direkt auf einen Abwärtstransformator 230 gegeben, der Amperewindungen für die Verstärkungs-'rückkopplung auf die Triggereinheit liefert. Mit der Sekundärwicklung des Transformators 230 ist eine Gleichrichterbrücke 233 über einen Strombegrenzerwiderstand 232 verbunden. Der Transformator 230 ist mit seiner einen Seite über eine Leitung 14a ah

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die Energieleitung 16 und mit seiner anderen Seite über die Leitung 146 an die Energieleitung-12 angeschlossen. Ein parallel zum Ausgang der Brücke 231 geschalteter Stromteilerwiderstand 233 liegt par*UeI zu einem Potentiometer 234. Durch Einstellen des Potentiometers wird die Verstärkung verändert, indem der Betrag der Rückkopplung auf die Triggereinheit über eine Leitung 235 und einen Widerstand 236 reguliert wird. An der Verstärkungswicklung wird ein Mindestwiderstand durch den Wert des Widerstands 236 eingestellt.

Dadurch,.daß die Siliciumgleichrichter 200' und 201· leitend gemacht werden, spricht die Gleichrichtereinheit 225 auf die Summe des Steuerstroms (Steuer-Amperewindungen), des von einer internen Vorspannungsquelle erzeugten Vorspannstroms (Vorspannungs-Amperewindungen) und des VerstarkungsStroms (Verstärkungs-Amperewindungen) an. Die Steuer-Amperewindungen v/erden von einem Gleichstrom 0 bis 5 Milliamp. abgeleitet, der von dem Steuerverstärker 88 (Fig.2) auf die Leitungen -44a und 44b gegeben wird. Wie dargelegt, wird-der Steuerstrom verändert, um den Arbeitspegel des Entstaubers einzustellen. . ■ ₍ ■

Es ist zu beachten, daß die Verstärkungs-Amperewindungen eine direkte Funktion der Ausgangsspannung der Siliciumgleichrichter-Energiesteuerung ist. Durch Verstellen des Potentiometers 234 zur Einstellung der Größe der abzuziehenden Amperewindungen läßt sich eine Vielzahl von Verstärkungskurven erzielen.

In der vorliegenden Schaltung kam eine herkömmliche Siliciumgleichrichter-Triggereinheit verwendet werden, wie sie beispielsweise von der Firma Magnetic Specialties als Triggereinheit Part No. 1395 verfügbar ist. Eine weitere verwendbare Triggereinheit ,steht von der Firma Firing Circuits Inc., Norwalk, Connecticut U.S..A. als Modell No. 233F372 zur Verfügung. Da.bei hat die letztere Triggereinheit einen externen Vorspannungsanschluß, der. von einer geeigneten Gleichstromquelle gespeist werden kann.

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Um die Analog-Rechnerschaltungen und das gesamte Entstauber-Energiesteuersystem klarer zu verstehen, wird zur Beschreibung der Arbeitsweise des Systems auf Fig. 2 und 3 sowie auf die Impulsdiagramme der Figuren 8 und 9 Bezug genommen. Um den Betrieb des Entstaubers 20 einzuleiten, wird der Startschalter gedruckt, wodurch - wie oben in Verbindung mit Fig. 1 erläutert das Hauptrelais MR beaufschlagt und Energie an die Analog-Rechnerschaltungen 29 sov/ie die Siliciumgleichrichter-Energiesteuerung 14 gelegt wird. Befindet sich der Schalter 125, wie gezeigt, in der Automatik-Stellung, so nimmt die dem Entstauber zugeführte Energie gemäß der sich an dem Kondensator 122 aufbauenden Spannung automatisch zu. Diese ansteigende Spannung wird der Steuersignal-Mischstufe 122a zugeführt, wo sie mit dem Rückkopplungssignal des Entstauberstroms auf der Leitung 140 (d.h. der Spannung am Widerstand 22) algebraisch summiert wird. Das sich ergebende Signal am Ausgang der Mischstufe wird über die Leitung 141 dem Steuerverstärker 88 zugeführt, was bewirkt, daß ein Steuerstrom durch die Steuerwicklung 99 in der Siliciumgleichrichter-Triggerschaltung fließt. Je nach dem Energiepegel', bei dem der Entstauber am wirksamsten arbeitet, und der auf die noch zu beschreibende Art und Weise erreicht wird, schaltet ein Steuerstrom von beispielsweise bis zu 5 Milliampere die Siliciumgleichrichter 200' und 201' über einen bestimmten Winkelbetrag auf Phase, wobei der Winkelbetrag der aus der Wechselspannungsquelle 10 in den Entstauber 20 einzuspeisenden Energiemenge entspricht;.

V/irrt manueller Betrieb gewünscht, so wird der Schalter 125 in seine manuelle Stellung gelegt, und das Potentiometer 50 wird allmählich verstellt, um die der Mischstufe 122a zugeführte Spannung zu erhöhen. Die übrigen Kreise arbeiten in der gleichen Weise, wie sie im Zusammenhang mit der automatischen Steuerung beschrieben wurde.

Während des stetigen Betriebs des Entstauber-Energiesteuersystems, wie er während der Periode 1 des kombinierten Signalverlaufs R in Fig. 8 gezeigt ist, haben der Detektor zur Erkennung momentaner

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Nullspannungen, das Gatter 77, der hochempfindliche Funkendetektor, der monostabile Multivibrator 110 und die Kurzschluß-Alarmstufe einen Einfluß auf die Energiesteuerung.

Nimmt die dem Entstauber 20 zugeführte Energie zu'und steigt die Spannung an den Entstauberelektroden, so wird ein Punkt erreicht, bei dem innerhalb des Entstaubers ein Funke auftritt. Unter Bezugnahme auf die Kurven in Fig. 9 zum besseren Verständnis der'Wirkungsweise des Systems bei Auftreten eines Funkens ist festzustellen, daß Entstauber-Stromimpulse E, die durch die Spannung am Widerstand 22 dargestellt werden, regelmäßig auftreten, bis. in dem Entstauber ein Funken F auftritt. Die Steuerfunktion des Systems bewirkt dann, daß der Entstauberstrom auf einen durch den Impuls G angegebenen Wert absinkt.

Die Primärspannung Vp am Transformator 13 ist in der Kurve H dargestellt. Zu beachten sind die regelmäßigen Null-Durchgänge die gemäß der Gleichrichtung durch die Brücke 64 Null-Auslenkungen der oszillierenden Spannung erzeugen. Bei jeder Null-Auslenkung erzeugt der Detektor zur Erkennung momentaner Null-Spannungen einen Bezugsimpuls von einer Millisekunde Dauer und negativer Polari- ~. tat, der durch den Inverter 75 in positive Polarität verwandelt wird und den positiven Impuls K ergibt. Ebenso resultiert ein Funken iri=.d.e_m Entstauber in einer. Null-Auslenkung J der--Primär.-spannung V_p, und der Detektor reagiert durch Erzeugung eines weiteren Impulses L. Während die Impulse K und L dem Gatter 77 zugeführt werden und dieses in den Durchlaß-Zustand versetzen, werden gleichzeitig Impulse M für stabilen Zustand, die durch die Klemm- und Filterschaltung 80 von der Spannung an dem Entstauber-Stromwiderstand 22 abgeleitet werden, der Gattereingangsleitung 81 zugeführt. Normalerweise v/erden die Impulse K und M dem Gatter,77 phäsenversetzt zugeführt, so daß infolgedessen kein Gatterausgangssignäl erzeugt wird'. Bei Auftreten eines Funkenfj wird Jedoch, wie oben erläutert, ein Impuls L erzeugt, und · ein den Entstauberstromfluß angebendes Signal, N fällt mit dem Impuls L zusammen und bewirkt, daß mindestens ein Teil des Im- -

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pulses N durch das Gatter 77 durchgeschaltet wird. Infolgedessen tritt ein Gatterausgangsimpuls . 0 auf, dessen Größe und Form von den Eigenschaften des infolge des Funkens oder Lichtbogens fließenden Entstauberstroms abhängen. Beispielsweise führt ein starker Stromfunken oft zu einer Störung und einem Weiterschwingen, was mehrere Null-Auslenkungen und ein größeres Gatterausgangssignal zur B'olge hat. Die schnelle Übersteuerungsschaltung 83 spricht auf den Gatterausgangeimpuls 0 an, indem sie in die Wicklung der Triggereinheit einen starken Abschaltstrom schickt, der die Siliciumgleichrichter in ihrer Phase zurückversetzt und sofort den Stromfluß durch den Entstauber reduziert, wie dies durch die zusammengesetzte Kurve R in Fig. 8 dargestellt ist.

Im Falle eines Kurzschlusses, beispielsweise eines Fehlers in den Hauptstromzuleitungen, der bewirkt, daß der Entstauberstrom gegenüber der Entstauberspannung um 90 nacheilt, fallen die Bezugsimpulse K und der Entstauberstrom M (Fig. 9) zusammen, so daß Gatterausgangssignale erzeugt werden.

Das Funkensignal F (Fig. 9) wird ferner dem hochempfindlichen Funkendetektor zugeführt und von der Differenzierstufe 145 differenziert, die dem monostabilen Multivibrator 148 einen Einschaltimpuls zuführt. Der sich ergebende negative Impuls von 16 Millisekunden Dauer (Fig. 9) v/ird über die Leitimg 149 dem Steuerverstärker 88 zugeführt, der den Stromfluß durch die Steuerwicklung 99 reduziert. Das Auftreten eines Funkens führt also zu einer Verminderung der dem Entstauber 20 zugeführten Energie, selbst wenn der Funken so schwach ist, daß er keine wahrnehmbare Null-Auslenkung der Primärspannung Vp und kein Ausgangssignal von dem Gatter 77 hervorruft.

Der Gatterausgangsimpuls C (Fig. 8) wird ferner über die Leitungen 06 und 87 dem von dem DoppeLintegrator- gebildeten momentan ansprechenden Netzwerk zugeführt. Die Parameter des Funkenimpulses bestimmen daa in Fig, 8 gezeigte Ausgangssignal D des Doppelintegrators, das dem Steuerverstärker zugeführt v/ird, Dies bewirkt eine rasche

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Verkleinerung des durch die Steuerwicklung 99 fließenden Stromes, wodurch der in der Kurve R gezeigte Entstauberstrom verkleinert wird. War der Funke nicht sehr stark und nicht so stark wie beispielsweise ein Lichtbogen,der - wie im folgenden erläutert das System abschaltet, so erfolgt eine rasche jedoch nicht momentane' Wieder zuführung der Energie an den Entstauber durch den durch die Wicklung 99 fließenden Strom. Als Teil der Reaktion des doppelt integrierenden Netzwerks wird also die Energie dem Entstauber auf der am besten in Fig. 8 gezeigten Flanke von 100 Millisekunden rasch wieder zugeführt.

Untersucht man die Impulsdiagramme genauer, so stellt man fest, daß der Entstauberstrom während einer Periode 2 im Anschluß an einen Funkenimpuls F, der die Periode 1 (stetige Arbeitsweise) beendet, rasch auf 0 reduziert wird. Yiahrend der Zeitperiode 3 vermittelt die doppelt integrierende Schaltung eine Wiederzuführung der Leistung gemäß einer rasch ansteigenden Flanke. Der am Ende dieser Flanke erreichte maximale Spannungspegel ist gleich dem Betriebspegel vor dem Funken weniger einer zusätzlichen Verminderung, die. auf einer in dem Kondensator 115 aufgrund der Arbeitsweise des monostabilen Multivibrators 110 gespeicherten Ladung beruht. Wie oben erläutert, wird der negative Impuls von 170 Millisekunden dem Kondensator 115 über die Leitung 112 zugeführt.

Während—der in Fig. 8 gezeigten Periode 4 steigt der Entstauber- ~ strom allmählich infolge= der-Entladung des Kondensators 115. Dies führt zu einem Ausgangssignal von der Steuersignal-Mischstufe 122a, das bewirkt, daß der Steuerverstärker 88 den Strom durch die Steuerwicklung99 längs einer langsam ansteigenden Flanke erhöht. Dieser langsame Anstieg des Energiepegels des Entstaubers dauert so lange an, bis ein neuer Funkenpegel erreicht wird und der gesamte Prozess sich dann wiederholt. -

Wie oben erläutert, ist der Funken in dem Entstauber in gewissen Fällen so schwach, daß die Nullauslenkungen in der Primärspannung V_p

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" ²⁴ " * 2234D46

nicht ausreichen, um Impulse von dem Detektor zur Erkennung momentaner Spannungen hervorzurufen, die das Gatter 77 öffnen und daher Ausgangsimpulse an das momentan ansprachende Metzwerk und die Übersteuerungsschaltung 83 senden würden. In solchen Fällen wirkt der hochempfindliche Funkendetektor so, daß ein negativer Impuls von 16 Millisekunden direkt dem Steuerverstärker zugeführt wird, der den Strompegel in der Steuerwicklung 99 vermindert und dadurch die dem Entstauber zugeführte Energie vermindert. Zusätzlich schaltet der negative Impuls von 16 Millisekunden Dauer den monostabilen Multivibrator 110 ein, der den Kondensator 115 für den oben angegebenen Zweck auflädt.

Tritt in dem Entstauber ein Kurzschluß auf, so ist es zweckmäßig,. die Energie vollständig von dem System zu entfernen, indem das Hauptrelais MR beaufschlagt und die Hauptrelaiskontakte MR1 und MR2 (Fig. 1) geöffnet v/erden. Um diese Funktion auszuführen, werden die Größe der Spannung an der Primärwicklung des Hochspannungstransformatprs 13 und der Entstauberstrom von der Kurzschluß-Alarmstufe überwacht und ausgewertet. Während eines Kurzschlußzustands ist; also die Primär spannung ganz gering, beispielsweise zwischen 2. und 40 Volt effektiv, und der Entstauberstrom ist größer oder gleich 5 % des maximalen Entstauberstroms, falls nicht der monostabile Multivibrator 110 betätigt worden ist.

Die Erkennung eines Kurzschlusses wird durch die Analog-Rechnerschaltungen vermittelt, indem Werte von Spannungs- und Stromkombinationen bestimmt werden, die auf keinen Fall einen Kurzschluß darstellen können, und indem diese Vierte in die Kurzschluß-Alarmstufe einprogrammiert und sämtliche anderen Kombinationen der Primärspannung V_p und des Entstauberstroms als Anzeigen einer Kurzschlußbedingung definiert werden. Im folgenden ist eine Tabelle der logischen Funktion der Schaltungen angegeben.

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Entstauberstrom

Multivibrator-Impuls von 170 Millisekunden

Alarm

<1OO	■ <5%
<1OO	>5%
<1OO	>5%
O 00	' ' <5% -
>1OO	< 5%
>1OO	*>5%*
>100	>5%
^100

Nein ■	■ Nein
Ja	Ja
Nein	Ja
Ja	Nein
Nein	Nein
Ja	Nein
Nein	Nein
Ja	Nein

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß die Kurzschluß-Alarmstufe gemäß der Tabelle arbeitet. Sind also die Eingänge der Dioden 184, 185 von. den Verstärkern 176 und -164 beide negativ, so fällt das Relais YR ab, und der Kontakt YR1 schließt. Wie oben erläutert, führt dies zu einer Erregung des Hauptrelais MR, dessen Kontakte MR1 und MR2 öffnen.

In Verbindung mit der Betriebsweise des Kurzschluß-Alarmsystems soll daran erinnert werden, daß der negative Impuls von 170 Millisekunden-Dauer aus dem monostabilen--Multivibrator 110 einen Entstauberstrom simuliert, der größer ist als 5% des Höchststroms, falls ein Kurzschluß bei einem sehr niedrigen Wert des Entstaubersfcroms auftritt. Ein derartiger niedriger Wert v/ürde nicht ausreichen, den Verstärker 176 über die Leitung'140, 171 und den Widerstand I70 zubetätigen. Der hochempfindliche Funkendetektor vermag jedoch solche Kurzschlüsse selbst bei kleinen Entstauberströmen zu erkennen und den monostabilen Langzeit-Multivibrator 110 zu betätigen. Dabei ist zu beachten, daß auch ein Fehler in den Hauptstromleitungen selbst bei einem sehr niedrigen Entstauberstrora, der unter 3% des Hochs ts tropu; liegt, bewirkt, daß der.

:. ■). ν ■:■:

2 0 9 0 8 fi / T Hi J

Entstauberstrom gegenüber der Entstauberspannung um 90° nacheilt. Wie man anhand der Kurven der Fig. 9 erkennt, bewirkt ein solches Nacheilen des Entstauberstroms gegenüber der Primärspannung um 90° unabhängig davon, wie klein der Strom ist, ein Zusammenfallen der Bezugsimpulse K und der Stromimpulse M, was zu einem Gatterausgangssignal führt; dieses Signal betätigt den Multivibrator 110, der einen Entstauberstrom über 5% des Höchststroms simuliert.

Gemäß der obigen Beschreibung arbeitet das erfindungsgemäße System mit einer Siliciumgleichrichter-Energiesteuerung zur Regulierung der dem Entstauber 20 zugeführten Energie; statt dessen können die Analogen Rechnerschaltungen und die übrigen Schaltkreise auch mit einer Energiesteuerung mit sättigbarer Drossel verwendet werden. Gemäß Fig. 6, in der gleiche Elemente wie' in Fig. 1 mit gleichen Bezugsziffern versehen worden sind, ist. in die Energieleitung 12 zwischen die Energiequelle 10 und den Hochspannungtransformator 13 eine sättigbare Drossel 300 eingeschaltet. Eine Steuerwicklung 301 in der Drossel 300 wird mit Strom aus einem Gleichstrom-in-Wechselstrom-Leistungsverstärker 302 gespeist. Die Steuerleitungen 44a und 44b von dem Steuerverstärker 88 in den Analogen-Rechnerschaltungen '29 führen einen Gleichstrom von 0 bis 5 Milliampere dem Leistungsverstärker zu. Wechselstrom wird dem Leistungsverstärker über- Leitungen 303 und 304 zugeführt, die an die Leitungen 28 bzw. 33 angeschlossen sind.

Beim Betrieb arbeiten die Analog-Rechnerschaltungen ebenso wie es in Verbindung mit der Siliciumgleihrichter-Steuerung beschrieben wurde mit Ausnahme der Tatsache, daß die schnelle Übersteuerungsschal fcung 83 weggelassen werden kann. Die Kurzschluß-Alarmstufe arbeitet genau so gut mit einer Steuerschaltung mit sättigbarer Drossel.

2 0 9 8 8 5/ Π 91

Claims

223A046 IT-

Patentansprüche

. 1 .j System zur Steuerung der Wechselstromleistung, die einem Hochspannungstransformator zur Speisung eines elektrischen Entstaubers über eine Gleichrichtereinrichtung zugeführt wird,, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (60, 64, 70, 75) zur Erzeugung von Bezugsimpulsen entsprechend momentanen Nulldurchgängen der dem Transformator (13) zugeführten Spannung, eine Einrichtung (22, 80) zur Erzeugung von den Entstauberstrom darstellenden Signalen, eine Gattereinrichtung (77), der die Bezugsimpulse und die Entstauberstrom-Signale zugeführt, werden und die Ausgangssignale erzeugt, die die Entstauberstrom-Signale darstellen, wenn infolge einer Funken- oder Lichtbogenbildung in dem Entstauber die Bezugsimpulse mi.t den Entstauberstrom-Signalen zusammenfallen, sowie eine auf die Gatterausgangssignale ansprechende Einrichtung (14), die die dem Entstauber" zugeführte Leistung herabsetzt.
2. System nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14) zur Herabsetzung der Leistung eine Einrichtung (91, 93, 94, 95) zur Doppelintegrierung der Gatterausgangssignale umfaßt.
3/ System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (88, 115, 122a) zur Erhöhung der'dem-Ent-

$03885/1103

ßtauber zugeführten Leistung im Anschluß an eine Leistungsherabsetzung.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (88, 115, 122a) zur Erhöhung der Leistung während einer einleitenden Periode unmittelbar im Anschluß an die Funkenbildung, die die Leistungsherabsetzung verursacht hat, die dem Entstauber zugeführte Leistung rasch und im Anschluß an diese Periode langsamer erhöht.
5. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen hochempfindlichen Funkendetektor (145, 148), der auf die eine Funkenbildung darstellenden Entstauberstrom-Signale anspricht und Ausgangssignale erzeugt, wobei die Einrichtung

.. (14) zur Leistungsherabsetzung auf diese Ausgangssignale anspricht und die dem Entstauber zugeführte Leistung herabsetzt.
6. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vor dem Hochspannungstransformator (13) eingeschaltete sättigbare Induktivität (300), an die die Einrichtung (302) zur Herabsetzung der dem Entstauber zugeführten Leistung angeschlossen ist.
7. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Thyristoren (200', 201·) zur Zuführung von Leistung an den ' Transformator (13)^wobei die Einrichtung (14) zur

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herabsetzung eine Triggereinheit (225) zur Aussteuerung der Thyristoren "bei bestimmten Phasenwinkeln und damit zur Steuerung der dem Entstauber zugeführten Leistung sowie eine Einrichtung zur Zuführung eines Steuerstroms an die Triggereinheit zur Vor- oder Rückverlegung der Phasenwinkel für die Thyristorsussteuerung und damit zur Erhöhung bzw. Verminderung der- dem Entstauber rzugeführten Leistung umfaßt, wobei die auf die. Gatterausgangssignale ansprechende Einrichtung (14) den Steuerstrom ändert und wobei die.Triggereinheit auf den geänderten Steuerstrom anspricht, die Phasenwinkel der Thyristoraussteuerung rückverlegt und dadurch die dein Entstauber zugeführte Leistung vermindert.,

ν . ■
8. System nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine weitere Einrichtung zur. Änderung-des der Triggereinheit (225) züge fühl¹ ten Steuerstroms zur Vorverlegung der Phasenwinkel für die Thyristoraussteuerung und damit zur Erhöhung der dem Entstauber im Anschluß an-die Leißtungßherabsetzung zugeführten Leistung. , ,.-> _: - -_; .-■ ...--<.
9. System nach Anspruch 1, _v ge k en η ζ e .ic h η e t .durch eine Spannungs-Uberwachungastufe (155, 161, -164), die ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die dem Hochspannungstransformator (13). züge führ te Spannung unter einen bestimmten"Viert sinkt, eine Stromüberwachungsstufe (170,- 176); die ein*Ausgangs-- signal erzeugt, wenn der Eiits tauber strom übei\- iin:en .bestimmten Uert ansteigt, sowie eine auf 4ie Auügang.sfjignalo der S

und Stromüberwachungsstufen ansprechende Einrichtung (YR, KR), die die dem Transformator zugeführte Leistung bei Auftreten eines Kurzschlusses, der bewirkt, daß die Transformatorspannung unter den bestimmten Uert fällt und der Entstauberstrom über den bestimmten Wert ansteigt, unterbricht.
10. System nach Anspruch 9, ' gekennzeichnet durch einen Alarrikreis (2CR, 40, 41, 42), der von der genannten Einrichtung (YR, MR) aktiviert wird, \rQnn ein Kurzschluß auftrittjder verursacht, daß die Transformatorspannung unter den bestimmten Wert sinkt und der Entstauberstrom über den beö tiramten Wer t ansteigt.
11. System nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch eine Einrichtung (110), die einen Entstauberstrom oberhalb des bestimmten Wertes simuliert, wenn in dem Entstauber ein Kurzschluß bei verhältnismäßig niedrigem Energjfpegel auftritt, -wobei die auf die. Ausgangssignale der Spannungsund der Stror.iüberwachungsstufen ansprechende Einrichtung (YR,MR) auch auf das Ausgangssignal der Simuliereinrichtung anspricht und einen Alarmkreis (TOR, 40, 41, 42) bei Auftreten eines Kurzschlusses akti'/iert, der bewirkt, daß die Transformatorspammng unter den bestimmten Wert absinkt sov/ie der l.'ntstauberstrom und/oder dor simulierte Entstauberstrom über den beistimmten Wert ansteigt.

2098dS/
12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Simulier einrichtung (.110) eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen bei Kurzschlußzuständen in dem Entstauber, die bewirken, daß der Entstauberstrom der Spannung an dem Kochspannungstransformator (13) um 90° nacheilt, sowie eine Schaltung'umfaßt, die auf diese Impulse anspricht und den Entstauberstroni simulierende Ausgangssignale erzeugt.

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L e e r s e i t e