DE2219051C3 - Schaltungsanordnung zum Schütze von Halbleitergleichrichtern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Schütze von Halbleitergleichrichtern, die in BrUckenschaltung an eine der Sekundärwicklungen eines Speisetransformators angeschlossen sind, mit einer Einrichtung, die im Falle des Überschreitens des für die Gleichrichter zulässigen Stromes einen Schnellkurzschließer betätigt, der auf die Sekundärwicklungen des Speisetransformators wirkt, sowie mit einer Sicherung im Primärkreis des Speisetransformators.

Der Schutz der Silizium- oder Germaniumgleichrichter gegen Überstromüberlastung ist ein ständiges Problem, wenn man diese Gleichrichter zur Hochspannungsgleichrichtung benutzt.

Der bei Niederspannungen laufend verwendete, mittels eines an die Sekundärwicklung des Speisetransformators angeschlossenen und die Gleichrichterzuleitungen kurzschließenden Schnellkurzschließers erzielte Gleichrichterschutz gegen äußere Kurzschlüsse (siehe z.B. »Technische Rundschau«, Nr. 15, 11.April 1)67, S. 25, 27, 29, 31) kann bei Hochspannungsgleichrichtern praktisch nicht ausgenützt werden, weil, abgesehen von seiner problematischen Herstellung, ein solcher 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 der eingangs genannten Art zu entwickeln, die bei möglichst geringem Aufwand eine schnellere Schutzwirkung entfaltet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Sekundärwicklung des Speisetransformators mit festen Kopplung eine Niederspannungshilfssekundärwicklung angekoppelt ist, die ihrerseits als einzige cn den Schnellkurzschließer angeschlossen ist

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schnellkurzschließer durch zwei antiparallele Thyristoren gebildet wird, an deren Zündelektroden die Sekundärwicklungen eines Impulstransformators angeschlossen sind, und die Primärwicklung des Impulstransformators über eine Zenerdiode parallel an einen Meßwiderstand des Gleichrichters angeschlossen ist.

Durch die an die Sekundärwicklung des Speisetransformators fest angekoppelte Niederspannungshilfssekundärwicklung, die allein an den Schnellkurzschließer angeschlossen ist, ergibt sich ohne großen Aufwand eine äußerst schnelle, d. h. unmittelbar einsetzende Schutzwirkung, wobei die Ansprechzeit insbesondere im Fall der Variante der Verwendung der antiparallelen Thyristoren als Schnellkurzschließer extrem kurz ist

Der Hauptunterschied der beiden Varianten besteht darin, daß bei der ersten Variante an die Hilfssekundärwicklung über einen Widerstand ein Schnellkurzschließer 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 Brückenschaltung dargestellt und an die Hochspannungswicklung 12 des Speisetransformators 1 angeschlossen ist, wobei an diese eine doppelseitig wirkende Begrenzungsdiode 3 angeschlossen ist, besteht aus seriengeschalteten Siliziumdioden 41 und ist an die Last, nämlich den Verbraucher 20, über einen Meßwiderstand 5 angeschlossen. An diesen Meßwiderstand 5 ist die Primärwicklung 101 eines Impulstransformators 10 über eine Zenerdiode 8 angeschlossen. An die Primärwicklung 101 ist parallel eine Dämpfungsdiode 9 geschaltet. Die beiden Sekundärwicklungen 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 Spannung der Zenerdiode 8 erreicht, läßt die Zenerdiode 8 den Strom durch die Primärwicklung 101 des Impulstransformator 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 Speisetransformators 1, den einen oder den anderen Thyristor 71 öffnen. Der geöffnete Thyristor 71 schließt die Hilfswicklung 13 kurz, wobei s 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 im 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 Primärtransformatorkreis 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 mechanischen Schnellkurzschließer 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Schutz von Halbleitergleichrichtern, die in Brückenschaltung an eine der Sekundärwicklungen eines Speisetransformators angeschlossen sind, mit einer Einrichtung, die im Falle des Überschreitens des für die Gleichrichter zulässigen Stromes einen Schnellkurzschließer betätigt, der auf die Sekundärwicklungen des Speisetransformators wirkt, sowie mit einer Sicherung im Primärkreis des Speisetransformators, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sekundärwicklung (12) des Speisetransformators (1) mit fester Kopplung eine Niederspannungshilfssekundärwicklung (13) angekoppelt ist, die ihrerseits als einzige an den Schnellkurzschließer angeschlossen ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellkurzschließer durch zwei antiparallele Thyristoren (71) gebildet wird, an deren Zündelektroden (72) die Sekundärwicklungen (102) eines Impulstransformators angeschlossen sind, und die Primärwicklung (101) des Impulstransformators (10) über eine Zenerdiode (8) parallel an einen Meßwiderstand (5) des Gleichrichters (4) angeschlossen ist.