DE639324C

DE639324C - Overcurrent protection device in systems with alternating current-fed conversion devices with grid-controlled discharge sections

Info

Publication number: DE639324C
Application number: DEA65613D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-04-17
Filing date: 1932-04-09
Publication date: 1936-12-03

Description

Bei wechselstromgespeisten Umformungse-inrichtungen mit gittergesteuerten Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, die entweder auf einen Gleichstromkreis (Gleichrichtung) oder auf einen Wechselstromkreis (Umrichtung) arbeiten, kann man bekanntlich mittels der Gittersteuerung willkürlich oder selbsttätig den Umformungsvorgang beeinflössen. Vielfach erfolgt dabei die Steuerung der Teilentladungen durch Verändern der Phasenverschiebung zwischen Gitter- und Anodenspannung. Zur Vermeidung von Trägheiten bewegter Teile, wie sie bei Verwendung von Drehtransformatoren auftreten, empfiehlt es sich, ruhende Phaseneinstellvorrichtungen zu verwenden. So gelingt es z. B. bei einer Reihenschaltung von Ohmschen Widerständen und gesättigter Drosselspule die Phase der Gitterspannung dadurch zu verändern, daß man die Eisensättigung rein elektrisch steuert.In the case of AC-powered converting devices with grid-controlled discharge paths, preferably grid-controlled Vapor or gas discharge paths that are either on a direct current circuit (rectification) or to work on an alternating current circuit (conversion), one can, as is well known, arbitrarily by means of the grid control or automatically influence the forming process. In many cases, the control takes place of partial discharges by changing the phase shift between grid and Anode voltage. To avoid inertia of moving parts as they occur when using of rotary transformers occur, it is advisable to use static phase adjustment devices to use. So it succeeds z. B. with a series connection of ohmic resistances and saturated choke coil to change the phase of the grid voltage by purifying the iron saturation electrically controls.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Überstromschutzeinrichtung in Anlagen mit wechselstromgespeisten Umformungseinrichtungen mit gittergesteuerten Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, bei denen die Steuerung des Energieflusses durch eine phasenveränderliche Gitterwechselspannung unter Verwendung einer ruhenden Phaseneinstellvorrichtung mit einer eine gesteuerte Eisensättigung aufweisenden Induktivität erfolgt. Hierbei wird der Steuerkreis so ausgebildet und beeinflußt, daß bei Auftreten einer Überlast mit vorbestimmter Zeitverzögerung auf die Gitterkreise eingewirkt und eine mit zunehmender Last sinkende Spannung geliefert wird. Die Abschaltung kann auch zeitlich begrenzt sein. Zweckmäßigerweise erfolgt die Steuerung der Eisensättigung der Drosselspule durch Hilfsentladungsstrecken in Gleichrichterschaltung, deren Gitterkreise vom Belastungsstrom unter Verwendung eines Stromtransformators beeinflußt werden.The present invention relates to an overcurrent protection device in systems with alternating current-fed converting devices with grid-controlled discharge sections, preferably grid-controlled vapor or gas discharge paths which control the flow of energy through a phase-variable alternating grid voltage using a dormant phaser with a one controlled Iron saturation having inductance takes place. Here, the control circuit is designed and influenced so that when it occurs an overload acted on the grid circles with a predetermined time delay and a voltage which decreases with increasing load is supplied. The shutdown can also be limited in time. Appropriately the iron saturation of the choke coil is controlled by auxiliary discharge paths in rectifier circuit, using their grid circles from the load current a current transformer can be influenced.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich auf einen gittergesteuerten Gleichrichter bezieht, dargestellt. Die Umformungseinrichtung enthält einen Transformator 12, dessen Primärwicklung an ein Wechselstromnetz 10 angeschlossen ist. Seine Sekundärwicklung ist mit ihrer Mittelanzapfung (bei mehrphasigen Schaltungen mit Sternpunkt) an den negativen Leiter des Gleichstromnetzes 11 angeschlossen, währendIn the drawing is an embodiment of the invention, which is based on a grid-controlled Rectifier relates, shown. The conversion device contains a transformer 12, the primary winding of which is connected an alternating current network 10 is connected. Its secondary winding is with its center tap (in the case of multiphase circuits with a star point) connected to the negative conductor of the direct current network 11, while

die Enden der Sekundärwicklung über gitter gesteüerte Entladungsstrecken 13 und 14 mit dem positiven Leiter des Gleichstromnetzes 11 verbunden sind. Die Entladungsstrecken 13 und 14 sollen vorzugsweise gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken sein. Die Gitterkreise der Entladungsstrecken 13 und 14 enthalten einen Strombegrenzungswiderstand 15 und werden von einem Gittertransformator 16 gespeist, dessen Primärwicklung über eine ruhende Phaseneinstellvorrichtung 17 eine phasenveränderliche Wechselspannung erhält. Die., Vorrichtung 17 enthält einen Widerstand iS und in Reihe mit diesem eine Drosselspule 19. Gespeist wird diese Reihenschaltung von dem Wechselstromnetz 10. Die Drosselspule 19 ist mit zwei Wicklungen 20 und 21 versehen, die die Sättigung steuern. Sie sind in einander entgegengesetztem Wicklungssinn angeordnet, um zu verhüten, daß ein. Wechselstrom vom Netz 10 · her in der Sättigungswicklung induziert wird. Die Sättigungswicklungen 20 und 21 werden von einem Vollweggleichrichter gespeist, der gittergesteuerte Entladungsstrecken 22 und 23 enthält und mittels eines Transformators 24 an das Wechselstromnetz 10 angeschlossen ist. Die Entladungsstrecken 22 und 23 sollen vorzugsweise Entladungsstrecken mit reiner Elektronenentladung sein. Die Steuerung der Entladungsstrecken 13 und 14 und damit auch der Phaseneinstellvorrichtung 17 erfolgt über den Steuerkreis der Entladungsstrecken 22 und 23, dessen aufgedrückte Spannung in Abhängigkeit von den Stromänderungen des Wechselstromkreises 10 sich ändert. Dieser Steuerkreis entnimmt die erforderliche Steuerenergie einer Hilfsgleichrichteranordnung, deren Speisetransformator 25 als Stromtrans formator in die eine Wechselstromleitung 10 eingeschaltet ist. Dieser Gleichrichter möge Trockengleichrichterelemente 26 und 27 enthalten. Die von diesem Hilfsgleichrichter gelieferte Gleichspannung wird mittels der Widerstände 29 und 30 auf den für die Steuerung der Entladungsstrecken 22 und 23 erforderlichen Wert eingestellt. Für manche Schaltwirkungen kann es erwünscht sein, einen Kondensator 28 parallel zum Widerstand 30 und einen Kondensator 31 parallel zu der Reihenschaltung der beiden Widerstände anzuordnen. Der Gitterkreis der Entladungsstrecken 22 und 23 enthält ferner eine negative Vorspännungsbatterie 32. Erforderlichenfalls kann noch ein Widerstand 33 an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen werden. Dadurch ergibt sich eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung der gewünschten S teuer wirkung.
Wir wollen zunächst voraussetzen, daß die Belastung im Gleichstromkreis normal ist und daß die Einstellung der Phaseneinstellvorrichtung 17 und der zugehörigen Elemente derart ist, daß die den Gitterkreisen der Entladungsstrecken 13 und 14 zugeführten Wechselspannungen in Phase mit den zugehörigen Anodenspannungen sind, d. h. der Gleichrichter voll ausgesteuert ist. Wenn die Belastung des Gleichstromkreises 11 über die Nennbelastung hinaus anwächst, so wird der im'Speisewechselstromkreis 10 fließende Strom entsprechend wachsen ujid entsprechend auch die am Widerstand 30 liegende Spannung infolge des Anwachsens der Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators 25, 7,^r> d. h. die Gitterspannung der Entladungsstrecken 22 und 23 wird stärker negativ. Für die Erläuterung der Wirkungsweise wollen wir zunächst annehmen, daß der Kondensator 28 und der Widerstand 29 nicht vorhanden sind oder einen solchen Wert haben, daß sich keine Zeitverzögerung zwischen einer Stromänderung im Wechselstromkreis 10 und der entsprechenden Spannungsänderung amWider stand 30 ergibt. Das Anwachsen der negativen Gitterspannung hat zur Folge, daß die Entladungsstrecken 22 und 23 einen kleineren Strom führen und infolgedessen die Sättigung der Drosselspule 19 zurückgeht, d. h. die Induktivität der Drosselspule 19 wird vergrößert. Dies ergibt eine Verschiebung der Phasenlage der der Primärwicklung des Gittertransformators 16 zugeführten Wechselspannung, und zwar wird die Phase im nacheilenden Sinne in bezug auf das Wechselstromnetz 10 verstellt. Diese nacheilende Phasenverschiebung der Gitterspannungen der Entladungsstrecken 13 und 14 bewirkt, daß sie für einen bestimmten "Teil der positiven Halbwelle der Anodenspannung gesperrt sind und die von diesen Entladungsstrecken erzeugte Gleichspannung verringert wird. Eine Vergrößerung des Belastungsstromes über den normalen Wert hat zur Folge, daß die Leitfähigkeit der Entladungsstrecken 13 und 14 derart vermindert wird, daß die Größe der abgegebenen Gleichspannung sinkt. Nimmt die Belastung wieder ab, so verläuft der Steuerungsvorgang in umgekehrter Richtung. Durch geeignete Bemessung des Wider- no Standes 33 kann die Größe der Belastung, von der ab mit wachsender Last die Gleichspannung sinkt, beliebig "eingestellt werden.the ends of the secondary winding are connected to the positive conductor of the direct current network 11 via grid-controlled discharge paths 13 and 14. The discharge paths 13 and 14 should preferably be grid-controlled vapor or gas discharge paths. The grid circles of the discharge paths 13 and 14 contain a current limiting resistor 15 and are fed by a grid transformer 16, the primary winding of which receives a phase-variable alternating voltage via a stationary phase adjustment device 17. The device 17 contains a resistor iS and a choke coil 19 in series with it. This series circuit is fed by the alternating current network 10. The choke coil 19 is provided with two windings 20 and 21 which control the saturation. They are arranged in opposite directions of winding in order to prevent a. Alternating current from the network 10 · is induced in the saturation winding. The saturation windings 20 and 21 are fed by a full-wave rectifier which contains grid-controlled discharge paths 22 and 23 and is connected to the alternating current network 10 by means of a transformer 24. The discharge paths 22 and 23 should preferably be discharge paths with a pure electron discharge. The control of the discharge paths 13 and 14 and thus also the phase adjustment device 17 takes place via the control circuit of the discharge paths 22 and 23, the voltage of which changes as a function of the current changes in the alternating current circuit 10. This control circuit takes the required control energy from an auxiliary rectifier arrangement, the feed transformer 25 of which is switched into an alternating current line 10 as a current transformer. This rectifier may contain dry rectifier elements 26 and 27. The DC voltage supplied by this auxiliary rectifier is set to the value required for controlling the discharge paths 22 and 23 by means of the resistors 29 and 30. For some switching effects it may be desirable to arrange a capacitor 28 in parallel with the resistor 30 and a capacitor 31 in parallel with the series connection of the two resistors. The grid circle of the discharge paths 22 and 23 also contains a negative bias battery 32. If necessary, a resistor 33 can also be connected to the secondary winding of the transformer. This results in a further possibility of influencing the desired expensive effect.
Let us first assume that the load in the direct current circuit is normal and that the setting of the phase setting device 17 and the associated elements is such that the alternating voltages supplied to the grid circles of the discharge paths 13 and 14 are in phase with the associated anode voltages, i.e. the rectifier is fully controlled is. If the load on the DC circuit 11 increases beyond the nominal load, the current flowing in the AC feed circuit 10 will increase accordingly and the voltage across the resistor 30 will also increase accordingly as a result of the increase in the voltage on the secondary winding of the transformer 25, 7, ^r > that is, the The grid voltage of the discharge paths 22 and 23 becomes more negative. To explain the mode of operation, let us first assume that the capacitor 28 and the resistor 29 are not present or have such a value that there is no time delay between a current change in the AC circuit 10 and the corresponding voltage change at the resistor 30. The increase in the negative grid voltage has the consequence that the discharge paths 22 and 23 carry a smaller current and, as a result, the saturation of the choke coil 19 decreases, ie the inductance of the choke coil 19 is increased. This results in a shift in the phase position of the alternating voltage supplied to the primary winding of the grid transformer 16, namely the phase is adjusted in the lagging sense with respect to the alternating current network 10. This lagging phase shift of the grid voltages of the discharge paths 13 and 14 has the effect that they are blocked for a certain "part of the positive half-wave of the anode voltage and the DC voltage generated by these discharge paths is reduced. An increase in the load current above the normal value has the consequence that the The conductivity of the discharge paths 13 and 14 is reduced in such a way that the magnitude of the direct voltage output drops. If the load decreases again, the control process runs in the opposite direction as the load increases, the DC voltage drops, can be set as required.

Durch Einstellung der Widerstände 29 und kann die Arbeitsweise im gewünschten Sinne beeinflußt werden. Beispielsweise können beide Widerstände so eingestellt werden, daß sie einen hohen Widerstand darstellen, so daß der Kondensator 28 nur langsam geladen wird. Bei plötzlicher Belastungsänderung, z. B. im Falle eines Kurzschlusses, wird dann der Abschaltvorgang bzw. dieBy setting the resistors 29 and, the mode of operation can be as desired Senses are affected. For example, both resistors can be set so that that they represent a high resistance, so that the capacitor 28 only slowly is loaded. In the event of a sudden change in load, e.g. B. in the event of a short circuit, then the shutdown process or the

Strombegrenzung nicht sofort erfolgen, sondern mit einer gewissen Zeitverzögerung. Der Kondensator 31 jedoch wird sofort auf eine Spannung gebracht, die von der Größe der Überlastung abhängig ist, und seine Ladung wird allmählich, je nach der Größe des Widerstandes 29, auf den Kondensator 28 übertragen. Man kann auch den Widerstand 29 fortlassen oder ihn sehr klein bemessen, und dem Widerstand 30 einen verhältnismäßig großen Wert geben; dann wird ein Kurzschluß sofort vollständig unterbrochen, weil die Entladungsstrecken 13 und 14 infolge der schnellen Ladung des Kondensators 28 gesperrt werden. Ist einmal der Strom vollständig unterbrochen, so kann der Kondensator 28 sich nicht weiter aufladen. Nach Ablauf einer gewissen Zeit, deren Dauer von der Zeitkonstanten des Kondensatorkreises 28, 30 abhängt, wird die Phase der Gitterspannungen der Entladungsstrecken 13 und 14 allmählich wieder im voreilenden Sinne verstellt. Der Belastungsstrom kann nunmehr wieder allmählich seinen normalen Wert annehmen. Current limitation does not take place immediately, but with a certain time delay. The capacitor 31, however, is immediately brought to a voltage which is of the magnitude the congestion is dependent, and its charge increases gradually, depending on the size of the resistor 29, transferred to the capacitor 28. You can also use the resistance 29 omit or make it very small, and the resistor 30 a relatively give great value; then a short circuit is immediately and completely interrupted because the discharge paths 13 and 14 as a result the fast charging of the capacitor 28 are blocked. Once the current is completely interrupted, the capacitor can 28 do not recharge. After a certain time, the duration of which depends on the time constant of the capacitor circuit 28, 30 depends, the phase of the grid voltages of the discharge paths 13 and 14 gradually adjusted again in the leading sense. The load current can now gradually return to its normal value.

Wenn auch der Erfindungsgedanke an einem gittergesteuerten Gleichrichter dargestellt ist, so dürfte es dennoch klar sein, daß der Erfindungsgedanke auch bei Umrichtern anwendbar ist.Even if the idea of the invention is shown on a grid-controlled rectifier is, it should nevertheless be clear that the idea of the invention also applies to converters is applicable.

Claims

Patent claims:

i. Overcurrent protection device in systems with alternating current-fed converting devices with grid-controlled discharge paths, preferably grid-controlled Vapor or gas discharge paths, in which the control of the energy flow by a phase changer AC grid voltage using a quiescent phase adjuster with a one controlled Iron saturation having inductance takes place, characterized in that a Auxiliary rectifier (26, 27) is provided, its feed transformer (25) as a current transformer is switched into the primary feed lines of the conversion device and when a Overload a current-dependent control of the phase position of the grid voltages of the main discharge paths with a predetermined, . The time delay adjustable by capacitor circuits causes a time delay that decreases with increasing load Voltage is supplied.

2. Device according to claim 1, characterized in that for adjustment the predetermined time delay two capacitor circuits (28, 30 or 29, 30, 31) are provided with a variable time constant are, their capacitors (28 or 31) and common resistor (30) parallel to the output terminals of the auxiliary rectifier fed in a current-dependent manner, whereby in the supply line of the terminal of one of the two capacitors to those connected to the same line Clamp the common resistor (30) and the other capacitor a variable resistor (29) is switched on.

3. Device according to claim 1 and 2. characterized in that the delayed current-dependent iron saturation of the inductance lying in the grid circle of the conversion device a further rectifier (22, 23, 24) takes place, whose grid-controlled, preferably Electron discharge paths from the current-dependently fed time delay circuit being controlled.

1 sheet of drawings