Elektrofilteranlage Elektrofilter werden, um eine gute Filterwirkung zu erreichen, mit einer Gleichspannung betrieben, die sehr nahe an der Durchschlagspannung der sich zwi schen den Elektroden des Filters befindenden Gas strecke liegt. Nicht selten wird daher durch schwer kontrollierbare, plötzlich auftretende Änderungen der Verhältnisse, wie Zusammensetzung, Feuchtigkeits gehalt und Temperatur des Gases, Staubbrücken oder mechanische Schwingungen des Sprühgitters, die elek trische Durchschlagfestigkeit der Gasstrecke an irgend einer Stelle des Filters herabgesetzt, und es bildet sich an dieser Stelle ein Lichtbogen aus.
Durch Konzentrie rung des gesamten Filterstromes auf die Ansatzstelle des Lichtbogens besteht die Gefahr einer Beschädigung des Sprühgitters, wenn der Lichtbogen innert einer gewissen Zeit nicht gelöscht wird. Ausserdem ist die Wirkung des Filters während des stehenden Licht bogens stark beeinträchtigt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektro filteranlage mit einem elektrostatischen Filter, einem Hochspannungstransformator mit Gleichrichter, der über einen stromsteuernden Hauptverstärker aus dem Netz gespiesen wird und mit einem zur Steuerung die ses Hauptverstärkers dienenden Steuerstromverstär- ker, dem zum Wegschalten von Kurzschlüssen ein Steuergerät zugeordnet ist.
Die erfindungsgemässe Elektrofilteranlage kenn zeichnet sich dadurch, dass in diesem Steuergerät ein zwei Arbeitswicklungen und zwei Steuerwicklungen aufweisender Hilfsmagnetverstärker in Selbstsätti- gungsschaltung vorgesehen ist, dessen Arbeitswick lungen einerseits direkt und anderseits über je einen Selbstsättigungsgleichrichter und eine Gleichrichter- Brückenschaltung an das Netz angeschlossen sind,
wobei der Gleichstromausgang der Brückenschaltung mit einem Steuereingang des Steuerstromverstärkers elektrisch verbunden ist und die eine Steuerwicklung von einem von der Primärspannung des Hochspan nungstransformators abgeleiteten Steuerstrom und die andere Steuerwicklung von einem von dem durch das elektrostatische Filter fliessenden elektrischen Strom abgeleiteten Steuerstrom beeinflusst wird und diese beiden Steuerwicklungen so geschaltet sind, dass ihre zugehörigen, mittels getrennter Einstellmittel einstell baren Steuerströme einander entgegengesetzt wirkend die Steuerdurch$utungbeeinflussen, derart, dass, sofern die beiden Steuerströme mittels der genannten Ein stellmittel in einem bestimmten Verhältnis zueinander eingestellt sind,
beim Auftreten eines Kurzschlusses der Hilfsmagnetverstärker öffnet und beim Verschwin den des Kurzschlusses derselbe schliesst.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Elektrofilteranlage nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 das Schaltungsschema der Anlage und Fig. 2, 3 und 4 zum Verständnis der Wirkungsweise der Anlage dienende Steuerkennlinien.
Im Schaltungsschema nach Fig. 1 ist mit 1 ein elektrostatisches Filter bezeichnet, das mittels eines Hochspannungstransformators mit Gleich richter 2 mit Gleichstrom betrieben wird. Der Hochspannungstransformator 2 wird über einen strom steuernden Hauptverstärker 3 aus dem Wechselstrom netz gespiesen. Zur Steuerung dieses Hauptverstärkers 3 ist ein Steuerstromverstärker 4 mit nachgeschaltetem Gleichrichter 5 vorgesehen. Dieser Steuerstromverstär- ker 4, der als Magnetverstärker in Selbstsättigungs- schaltung ausgeführt ist, weist zwei Steuereingänge 4a und 4b auf.
Dem Steuereingang 4a wird mittels nicht gezeichneten Einstellmitteln ein Steuerstrom i2 zuge führt. Diese Einstellmittel können von Hand oder auto matisch einstellbar sein. Dem Steuereingang 4b ist ein Steuergerät 6 zugeordnet, das zum Wegschalten von Kurzschlüssen im Filter 1 dient. Im Steuergerät 6 ist ein zwei Arbeitswicklungen 7a und zwei Steuerwicklungen 7b und<B>7e</B> aufweisender Hilfsmagnetverstärker 7 vorgesehen.
Die Arbeitswick lungen 7a sind einerseits direkt und anderseits über je einen Selbstsättigungsgleichrichter 14 und eine Gleich richter-Brückenschaltung 15 an das Netz (U:s) ange schlossen, wobei der Gleichstromausgang der Brücken schaltung 15 mit einem Steuereingang 4b des Steuer stromverstärkers 4 elektrisch verbunden ist. Im Strom kreis einer weiteren Steuerwicklung 7d, die ebenfalls mit dem Steuereingang 4b in Verbindung steht, ist ein Widerstand 8 vorgesehen, dessen Bedeutung später erläutert wird. An den Primärklemmen des Hochspan nungstransformators 2 ist ein Spannungswandler 9 an geschlossen.
Im Sekundärstromkreis dieses Spannungs- wandlers 9 ist ein Gleichrichter 10 in Brückenschaltung vorgesehen, der über einen einstellbaren Widerstand 11 mit der Steuerwicklung 7b verbunden ist. Im Strom kreis des elektrostatischen Filters 1 ist ein Shunt 12 vorgesehen, dessen Klemmen über einen einstellbaren Widerstand 13 mit der Steuerwicklung 7e verbunden sind.
Im folgenden ist die Wirkungsweise der Elektrofil teranlage beschrieben: Die Kennlinie des Hauptverstärkers 3 ist in Fig. 2 dargestellt. Als Parameter ist darin der Steuerstrom i, des Hauptverstärkers 3 aufgeführt. Dieser Steuer strom wird über den Steuerstromverstärker 4 mit nach geschaltetem Gleichrichter 5 eingestellt. Der Steuer stromverstärker 4 besitzt eine Kennlinie gemäss Fig. 3 und wird von einem einstellbaren Steuerstrom i2 aus gesteuert.
Diese Anordnung stellt eine Stromquelle zur Spei sung des Filters mit äufgeprägtem Strom dar, da der Primärstrom I, des Hochspannungstransformators 2 bei einer Schwankung der Spannung U, = 0 bis U, 0,8 U,; konstant bleibt und im wesentlichen nur vom Steuerstrom il des Hauptverstärkers 3 abhängt. Die Spannung U, hängt von der Gleichspannung U2 ab. Tritt am Filter ein Kurzschluss auf, so fällt die Gleich spannung U2 zusammen, während der Strom 1, auf seinen durch den Steuerstrom il geprägten Wert be grenzt bleibt.
Meistens genügt jedoch dieser Strom, um den Lichtbogen weiterbrennen zu lassen.
Die Primärspannung U, des Hochspannungstrans formators wird über den Spannungswandler 9 und den Gleichrichter 10 in einen dem Mittelwert der Spannung U proportionalen Gleichstrom i4 umgeformt, der durch die Steuerwicklung 7b des Hilfsmagnetverstär- kers 7 in Selbstsättigungsschaltung im Sinne einer negativen Steuerdurchflutung fliesst. Durch den vari ablen Widerstand 11 kann der Proportionalitätsfaktor zwischen U, und i4 eingestellt werden.
Am Shunt 6 entsteht eine dem Filterstrom I2 proportionale Gleich spannung, welche in der Steuerwicklung 7e einen Steuerstrom i5 hervorruft, der die Steuerwicklung 7e im Sinne einer positiven Steuerdurchflutung durch fliesst. Das Verhältnis Filterstrom I2 zu Steuerstrom i5 kann am variablen Widerstand 13 eingestellt werden. Der Hilfsmagnetverstärker 7 erfüllt die Funktion eines Schalters.
Durch positive Rückführung der Ausgangs grösse über den Widerstand 8 und über die Steuerwick lung 7d kann daher in bekannter Weise seine Kennlinie, Fig. 4, so beeinflusst werden, dass sie zu Beginn der Ruf steuerung im Punkt A sehr steil verläuft. Durch ge eignete Wahl des Widerstandes 8 wird Bedacht darauf gelegt, dass diese positive Rückführung nicht überkri tisch wird, um zu vermeiden, dass zur Absteuerung eine grössere negative Steuerdurchflutung als zur Ruf steuerung benötigt wird, da dadurch die Absteuerung des Verstärkers nach Verschwinden des Kurzschlusses in Frage gestellt würde.
In Fig. 4 ist die Kennlinie des Hilfsmagnetverstär- kers gezeichnet. Der der Primärspannung U, des Hoch spannungstransformators proportionale Steuerstrom i., bewirkt, wenn er genügend gross ist, eine Schliessung des Hilfsverstärkers 7, d. h. die Ausgangsgrösse i;, des Verstärkers wird nahezu Null. Eine wesentliche kleinere Steuerdurchflutung, die durch den dem Filterstrom proportionalen Steuerstrom i,, hervorgerufen wird, wirkt im Sinne einer Öffnung des Verstärkers.
Durch den Widerstand 13 wird die Grösse des Steuerstromes i5 so gewählt, dass bei normalem Betrieb mit einem den maximal zulässigen Wert nicht übersteigenden Filter strom die durch den Steuerstrom i5 hervorgerufene positive Steuerdurchflutung die Grösse der resultieren den negativen Durchflutung nahe an den Punkt A der Kennlinie Fig. 4 bringt, jedoch diesen auch bei der im normalen Betrieb kleinsten auftretenden Spannung U, nicht unterschreitet.
Tritt am Filter ein Kurzschluss auf, so fällt die Pri märspannung U, zusammen und der ihr proportionale Steuerstrom i, wird verhältnismässig um den gleichen Betrag kleiner, wodurch die resultierende Steuerdurch- flutung den Punkt A unterschreitet und der Hilfsver stärker 7 ausgesteuert wird.
Wird der Ausgang des Verstärkers 7, wie in Fig. 1 gezeigt ist, auf den Steuer eingang 4b des Steuerstromverstärkers 4 in der Weise geschaltet, dass letzterer, wie dies die Kennlinie in Fig. 3 zeigt, durch den Ausgangsstrom i3 des Hilfs- magnetverstärkers 7 zurückgesteuert wird, so bewirkt das Aussteuern des Hilfsmagnetverstärkers 7 über den Steuerstromverstärker 4 und den Hauptverstärker 3 eine Abnahme des Primärstromes Il des Hochspan nungstransformators. Dadurch wird auch der Filter strom I2 zurückgesteuert.
Handelt es sich beim Kurz schluss im Filter 1 um einen Lichtbogen, so reisst dieser durch das stetige Zurücksteuern des Filterstromes bei einem genügend kleinen Wert desselben ab, womit die Spannung U, wieder ansteigt und über den Steuer strom i4 der Hilfsverstärker 7 unverzüglich wieder zu gesteuert wird. Der Steuerstromverstärker 4 wird da durch wieder auf den durch den Steuerstrom i2 gege benen Wert aufgesteuert.
Da durch die Reduktion des Filterstromes 12 die positive Komponente der Durchflutung, durch den Steuerstrom i5 hervorgerufen, klein wird, genügt der Anstieg der Spannung U, auf jeden Fall, um über die proportionale Zunahme des Steuerstromes i., den Hilfsverstärker 7 zu schliessen. Das gleiche gilt für die Einschaltung des Filters durch Hochfahren des Stro mes, da bereits ein kleiner Anfangsstrom eine relativ grosse Filterspannung ergibt.
Handelt es sich um einen Dauerkurzschluss im Filter, Drahtbruch im Sprüh gitter, feste Staubbrücke usw., so steigt die Filterspan nung auch beim vollständigen zurückgesteuerten Fil terstrom nicht mehr an, und der Hilfsverstärker 7 bleibt ausgesteuert, womit auch der Steuerstromverstärker 4 geschlossen und die Stromzufuhr zum Filter 1 praktisch unterbunden bleibt.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch Heranziehung der nur von der Filterspannung abhängi gen Primärspannung und ein Vergleich einer ihr pro portionalen Grösse mit einer dem Filterstrom propor tionalen Grösse die Aussteuerung des Hilfsmagnetver- stärkers 7 direkt von der Impedanz des Filters abhängt.
1m Falle eines Kurzschlusses bleibt daher der Hilfs- magnetverstärker 7 nur so lange ausgesteuert und wirkt im Sinne einer Sperrung des Steuerstromverstärkers 4, als der Kurzschluss im Filter bestehen bleibt, d. h. das Filter eine niedrige Impedanz aufweist, wodurch die Wirkung des Filters nur so lange beeinträchtigt wird, als zur Fortschaltung des Kurzschlusses notwendig ist. Anderseits bewirkt auch das vollständige Zurück steuern des Filterstromes im Falle eines Dauerkurz schlusses kein erneutes Aufsteuern der Verstärker anordnung, da der Hilfsmagnetverstärker 7 infolge der niedrigen Primärspannung nicht zurückgesteuert wird.