DE2219051A1 - Schaltungsanordnung zum schutze von halbleitergleichrichtern - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum Schutze von Halbleitergleichrichtern Die Erfindung betrifft eine neue Schaltungsanordnung zum Schutze von Halbleitergleichrichtern gegen Überstrom.
• Der Schutz der Silizium- oder Germaniumgleichrichter gegen Überstromüberlastung ist ein ständiges Problem, wenn man diese Gleichrichter zur Hochspannungsgleichrichtung benutzt.
• Der übliche Gleichrichterschutz gegen äußere Kurzschlüsse bei Niederspannungen mittels eines Schnellkurzschließers, welcher die Gleichrichterzuleitungen kurzschließt, kann hier nicht verwendet werden, weil, ungeachtet seiner problematischen Herstellung, 6in Hochspannungsschnellkurzschließer sehr teuer wäre.
• Darum wird dieses Problem bisher so gelöst, daß die Reaktanz des Speisetransformators absichtlich erhöht wird und die Dioden so überdimensioniert werden, daß sie den maximal möglichen Strom mindestens so lange aushalten, bis der Strom durch die Schutzmittel an der Primärseite des Transformators abgeschaltet wird. Das bedeutet praktisch den Einsatz von bis zehnmal leistungsfähigeren Dioden und darum auch höhere Gleichrichterkosten, größere Ausmaße usw.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Schutz von Halbleitergleichrichtern zu entwickeln, die weniger aufwendig und von möglichst sofortiger Wirkung ist.
• Diese Aufgabe wird mit einer Schaltungsanordnung gelöst, welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß an die Sekundärwicklung eines Speisetransformators mit fester Kopplung mit einer Niederspannungs-Hilfssekundär wicklung desselben der Gleichrichter und an die Hilfssekundärwicklung ein Schnellkurzschließer über einen Begrenzungswiderstand angeschlossen ist.
• Mit Vorteil kann auch die andere Variante der Schaltungsanordnung Verwendung finden, welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß an die Hilfssekondärwicklung des Speisetransformators über den Begrenzungswiderstand anstelle des Schnellkurzschließers antiparallel Thyristoren geschaltet sind, an deren Zündelektroden die Sekundärwicklung eines Impulstransformators angeschlossen sind, und die Primärwicklung des Impulstransformators über eine Zenerdiode parallel an einen Meßwiderstand des Gleichrichters angeschlossen ist.
• Der Hauptunterschied der beiden Varianten besteht darin, daß bei der ersten Variante an die Hilfssekundärwicklung über einen Widerstand ein Schnellkurzschl-ießer angeschlossen ist, wogegen bei der anderen Schaltungsvariante an die Hilfssekundärwicklung über einen Widerstand Thyristoren angeschlossen sind.
• Durch die vorgeschlagene Schaltungsanordnung kann z. B. ein Siliziumgleichrichter gegen Überströme geschützt werden, und zwar noch in derselben Halbperiode der Speisespannung, also praktisch augenblicklich.
• Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in der Zeichnung dargestellt, in welcher die beiden vorgeschlagenen Varianten angedeutet sind, d. h. die Ausführungsart mit einem Schnellkurzschließer 7 und die Ausführungsart mit antiparallel geschalteten Thyristoren 71.
• Die dargestellte Schaltungsanordnung beruht auf folgenden Einzelheiten: Der Siliziumhochspannungsgleichrichter 4, welcher in Brllckenschaltung dargestellt und an die Hochspannungswicklung 12 des Speisetransformators 1 ange schlossen ist, wobei an diese eine doppelseitig wirkende Begrenzungsdiode 3 angeschlossen ist, besteht aus seriengeschalteten Siliziumdioden 41 und ist an die Last, nEmlich den Verbraucher 20 über einen Meßwiderstand 5 angeschlossen. An diesen Meßwiderstand 5 ist die PrimSrwicklung 101 eines Impulstransforrnators 10 über eine Zenerdiode 8 angeschlossen. An die Primärwicklung 101 ist parallel eine Dämpfungsdiode 9 geschaltet. Die beiden SekundErwicklungen 102 des Impulstransformators 10 sind an die Zündelektroden 72 der antiparallel geschalteten Thyristoren 71 angeschlossen. Die Thyristoren 71 sind über einen Begrenzungswiderstand 6 mit der Hilfsniederspannungswicklung 13 des Hochspannungsspeisetransformators 1 verbunden. Die Primärwicklung 11 des Transformators 1 ist über eine Sicherung 2 an eine Spannungsquelle angeschlossen.
• Der erfindungsgemäße Schutzkreis arbeitet wie folgt: Entsteht in der äußeren Last 20 ein Kurzschluß, so überschreitet der durch den Gleichrichter 4 fließende Strom den zulässigen Wert. Dadurch steigt auch die Spannung an dem Meßwiderstand 5. Sobald diese Spannung die Zenerspannung der Diode 8 erreicht, läßt die Diode 8 den Strom durch die Primärwicklung 101 des Impulstransformators 10 impulsartig in die Sekundärwicklungen 102 durch. Die beiden Sekundärwicklungen 102, welche so geschaltet werden müssen, daß die zur Öffnung der Thyristoren nötigen Polaritäten erreicht werden, übertragen Impulse, welche dann, je nach der Momentanpolarität der Spannung an der Hilfswicklung 13 des Speise transformators 1, den einen oder den anderen Thyristor 71 öffnen. Der geöffnete Thyristor 71 schließt die Hilfswicklung 13 kurz, wobei der Kurzschlußstrom durch den Widerstand 6 auf die entsprechende Größe begrenzt wird.
• Ein Kurzschluß an der Hilfswicklung 13 macht sich an der Hochspannungswicklung 12, welche die festeste Kopplung mit der Hilfswicklung 13 hat, bemerkbar, und zwar durch eine augenblickliche Absenkung der Spannung und also auch durch eine Absenkung des über den Siliziumgleichrichter 4 fließenden Stromes. Daraus folgt, daß es vorteilhaft ist, die Kopplung zwischen der Primärwicklung 11 und den beiden Sekundärwicklungen 12 und 13 loser zu machen, also wie bei einem Streutransformator, oder in den Primartransformtorkreis eine Drosselspule zur Dämpfung des infolge eines Kurzschlusses in diesem Kreise entstehenden Stromstoßes zu schalten.
• Anstatt der Thyristoren 71 und deren Zündkreise kann man zur Kurzschließung der Hilfswicklung 13 des Transformators 1 nach der einen Variante der Erfindung einen Schnellkurzschließer 7 benützen, dieser wirkt jedoch langsamer als die Thyristoren.
• Die Größe des zulässigen durch den Gleichrichter 4 fließenden Stromes kann nach Bedarf-durch die Auswahl der Zenerdiode 8 oder der Größe des Widerstandes 5 eingestellt werden+

Claims (1)

1. Patentansprüche 1.Schaltungsanordnung zum Schutz von Halbleitergleic achtern, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß an die Sekundärwicklung (12) eines Speisetransformators (1) mit fester Kopplung mit einer Niederspannungs-Hilfssekundärwicklung (13) desselben der Gleichrichter (4) und an die Hilfssekundärwicklung (13) ein Schnellkurzschließet (7) über einen Begrenzungswiderstand (6) angeschlossen ist.

   2 e Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Hilfssekundärwicklung (13) des Speisetransformators (1) über den Begrenzungswiderstand (6) anstelle des Schnellkurzschließers (7) antiparallel Thyristoren (71) geschaltet sind, an deren Zündelektroden (72) die Sekundärwicklun$en (102) eines Impulstransforma tors (1Q) angeschlossen sind und die Primärwicklung (ion) des Impulstransformators (10) über eine Zenerdiode (8) parallel an einen Meßwiderstand (5) des Gleichrichters (4) angeschlossen ist.