DE604911C - Anordnung zum Abschalten eines induktiven Widerstandes in einem Gleichstromkreis - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
31. OKTOBER 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M604911 KLASSE 21 c GRUPPE 35οτ

21C S 940.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Juli 1930 ab'

Es sind Anordnungen zum Abschalten eines induktiven Widerstandes, der in einem Gleichstromkreis angeordnet ist, bekannt, bei denen parallel zum induktiven Widerstand ein Gleichrichter liegt, welcher derart geschaltet ist, daß er nur den beim Abschalten auftretenden Extrastrom hindurchläßt. Es hat sich nun gezeigt, daß trotz des Parallelschaltens des Gleichrichters ein Lichtbogen an den Kontakten auf-

to tritt.

Durch die Erfindung wird dieser Lichtbogen vermieden, und zwar dadurch, daß eine genügend große Kapazität parallel zu dem Gleichrichter geschaltet wird. Überraschenderweise tritt dann ein Lichtbogen beim Abschalten überhaupt nicht mehr auf. Die weiteren, im Anschluß daran angestellten Untersuchungen haben einen Fingerzeig gegeben, wie diese Kapazität bemessen werden muß. Bezeichnet man, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit I die Induktivität des Stromkreises (z.B. die Eigeninduktivität der Zuleitungen und Meßinstrumente) mit Ausnahme der Induktivität, zu welcher der Gleichrichter parallel liegt, mit R_g den Widerstand des

Gleichrichters in der Sperrichtung, mit 'C die zum Gleichrichter parallel liegende Kapazität und mit Q den negativen Widerstand der Unterbrechungsstelle selbst, der definiert sein soll als Widerstand gegenüber Stromänderungen IQ = -p-l, so ergibt sich, als Bedingung, daß kein Lichtbogen auftritt, folgende, aus den Gleichgewichtsbedingungen eines Gleichstromkreises unter der Annahme, daß die dem Gleichrichter parallel geschaltete Induktivität unendlieh groß ist, aufgestellte Ungleichung

aus welchem die Mindestgröße der erforderliehen Kapazität errechnet werden kann. Wie aus dieser Bedingung hervorgeht, kann man die parallel geschaltete Kapazität um so kleiner machen, je größer der Widerstand des Gleichrichters in der Sperrichtung ist. Man wird deshalb zweckmäßig einen Gleichrichter mit hohem Widerstand in der Sperrichtung verwenden, beispielsweise einen Quecksilberdampf-Argon-Gleichrichter. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist es möglich, auf eine besondere Parallelkapazität zu verzichten, wenn man durch geeigneten Aufbau des Gleichrichters diesem eine solche Eigenkapazität gibt, daß die obenerwähnte Ungleichung erfüllt ist. Für diesen Zweck eignet sich insbesondere ein Metalltrockengleichrichter (Kupfer-Kupferoxyd-Gleichrichter), der eine genau bestimmte statische Eigenkapazität besitzt und welchem man durch geeigneten Aufbau die erforderliche Größe der Eigenkapazität geben kann.

Es ist ferner zweckmäßig, die Charakteristik der Unterbrechungsstelle (Stromspannungscharakteristik der Kontakte) so zu beeinflussen, daß die Abnahme des Stromes mit wachsender Spannung an den sich öffnenden Kontakten recht groß wird, d. h. daß Q einen möglichst

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Erich Friedländer in Berlin-Ruhleben.

großen negativen Betrag erhält. Hierzu kann man z. B. durch Verwendung eines Blasmagneten die Lichtbogencharakteristik an der Unterbrechungsstelle in der gewünschten Weise beeinflussen. Hierbei ist es aber zweckmäßig, die Induktivität des Blasmagneten mit der abzuschaltenden Induktivität unmittelbar in Reihe zu schalten und den Gleichrichter parallel zu dieser Reihenschaltung zu legen, damit nicht die to Blasspule den Wert I vergrößert.

Um den Wert Q zu vergrößern, ist es ferner zweckmäßig, geeignetes Kontaktmaterial, z. B. Platin, zu verwenden.

Um ein Entstehen des Lichtbogens zu verhindern, ist es ferner vorteilhaft, die Kontakte langsam zu öffnen, da man dadurch die Löschspannung sehr klein halten kann. Dies kann man beispielsweise dadurch erreichen, daß der Schalter mit einer bekannten Verzögerungseinrichfcung versehen ist. Die Anordnung eignet sich insbesondere auch in allen den Fällen, wo eine schleichende Kontaktgabe vorkommt, d. h. zur Steuerung von elektrischen Apparaten durch Relais oder Meßgeräte ohne Unempfindlichkeitsgrad, z. B. Kontaktwattmeter oder Kontaktvoltmeter oder durch Fernmeßsender nach dem Impulsfrequenz verfahren. Die Verwendung derartiger Geräte ist bisher außerordentlich beschränkt gewesen, da die schleichende Kontaktgäbe und Unterbrechung die Kontakte auf das äußerste gefährdete und ihre Lebensdauer herabsetzte. Bei Anwendung der Erfindung aber wird die schleichende Unterbrechung zum Vorteil, denn sie wirkt dahin, daß der zerstörende Lichtbogen überhaupt nicht mehr entsteht. Um einen Wiederanstieg der Spannung besonders stark zu verzögern, kann man in Serie mit dem Gleichrichter einen Apparat mit negativer Widerstandscharakteristik einfügen. Hierzu eignet sich z. B. eine mit konstanter Drehzahl angetriebene Reihenschlußmaschine. Wird deren Charakteristik so gewählt, daß ihr scheinbarer negativer Widerstand nur wenig kleiner als der Ohmsche Widerstand der Induktivität einschließlich des Gleichrichters in der Durchlaßrichtung ist, so klingt das Feld der Induktivität nur ganz langsam ab, während die Spannung am Schalter erst allmählich wiederkehrt, sobald man ihn geöffnet hat. Die Anordnung gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere zum Abschalten von Relais. Bei derartigen Einrichtungen kann man durch Versuche oder Rechnung leicht diejenigen Verhältnisse feststellen, bei denen die Gleichrichterwirkung so groß wird, daß der Abfall des Relais stark verzögert wird. Der Gleichrichter ist also dann ein Ersatz für die vierfach gebräuchlichen Kurzschluß wicklungen für Verzögerungsrelais.

Die Erfindung läßt sich auch vorteilhaft verwenden für die Auslösespulen von Schaltern. Durch die Anwendung der Erfindung ist es möglich, die Schalter durch hochempfindliche Steuerrelais unmittelbar zu steuern, da die Kontakte dieser Relais nicht mehr gefährdet sind. Bisher hat man Auslösespulen von Schaltern durch hochempfindliche Relais über Zwischenrelais gesteuert. Hierbei kann es aber vorkommen, daß noch vor dem Auslösen des Schalters der Fehler durch einen anderen Schalter abgeschaltet wird, so daß das Relais den Stromkreis der Auslösespule wieder öffnet. Durch die Erfindung wird gegenüber den bekannten Anordnungen der Vorteil erzielt, daß eine unmittelbare Steuerung der Auslösespule von den hochempfindlichen Relais möglich ist, so daß das Zwischenrelais erspart wird und gleichzeitig die Zeit zwischen Komrnandogabe und Ausschaltung des Schalters verkürzt wird.

Die Anordnung gemäß der Erfindung eignet sich auch für Relais, welche von einem Wechselstromnetz über Gleichrichter (Einfach-, Doppelweg- oder Mehrphasengleichrichter) gespeist werden, da ein Erregerstrom in derjenigen Richtung, in welcher die Schutzwirkung des Gleichrichters versagen würde, gar nicht zustande kommt.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zum Abschalten eines induktiven Widerstandes in einem Gleich-Stromkreis, wobei parallel zur. Induktivität ein Gleichrichter liegt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Gleichrichter eine Kapazität geschaltet ist, die so bemessen ist, daß folgende Ungleichung besteht

   1 + R₁T-Q-C _

   Rg + Q

   in der I die Induktivität des Stromkreises ohne die Induktivität, zu welcher der Gleichrichter parallel liegt, R_g der Widerstand des Gleichrichters in der Sperrichtung, C die zur abzuschaltenden Induktivität parallel liegende Kapazität und Q der durch das Verhältnis von Spannungs- zu Stromänderung (Stromspannungscharakteristik) im Augenblick der Kontakttrennung bestimmte negative Widerstand der Unterbrechungsstelle ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer besonderen Kapazität die Eigenkapazität des Gleichrichters dient.
3. 3. Verwendung der Anordnung nach Anspruch ι oder 2 für Auslösespulen von Schaltern, welche von empfindlichen Relais unmittelbar gesteuert werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen