DE764828C - Device for interrupting or regulating alternating currents - Google Patents
Device for interrupting or regulating alternating currentsInfo
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Description
Die Aufgabe dar Erfindung beisteht darin, Wechselströme, insbesondere hohe Wechselströme in Hodhr- und Niederspanniunigskreisee, mit Hilfe von Widerständen möglichst lichtbogen- und funikenfrei in weitem Grenzen zu regeln und zu unterbrechen.The object of the invention is to generate alternating currents, in particular high alternating currents in Hodhr and Niederspanniunig districts, with the help of resistors as arc-proof as possible and function-free within wide limits regulate and interrupt.
Das Einschalten von Widerständen, mit deren Hilfe Aussicht auf Lösung1 dieser Aufgabe besteht, hat bisher ebensoviel Schwierigkeiten gemacht, wie das unmittelbare Unterbrechen] von. Hodhileistunigsstromkreiseni. Daher ist bisher das einfachste Unterbrechungsmifltel immer noch ein Lichtbogensehalter gewesen. Die Schwierigkeiten der Einschaltung vom Widerständen lagen darin, daßThe switching on of resistors, with the help of which there is a prospect of solution 1 of this problem, has so far caused as many difficulties as the immediate interruption of]. Hodhileistunigsstromkreiseni. Hence the simplest breaker device to date has still been an arc holder. The difficulty of switching on the resistors lay in the fact that
ι. sehr große Abmessungen des Widerstandeserforderlich, waren, damit er die dem hohen Strom entsprechende Energiemenge aufnehmen bzw. ohne unzulässige Erhitzung abführen konnte·, und daßι. very large dimensions of the resistor required, so that it can absorb the amount of energy corresponding to the high current or could dissipate without impermissible heating ·, and that
2. hohe Spanniunigeni auf traten, die das Einschalten des Widerstandes erschwerten, indem sie Dutrch- und Überschläge des Widerstandskörpers hervorriefen. Durch die bekannten Verfahren der Wdderstandseinschakuing wird nämlich nur erreicht, daß die beim Unterbrechuings- oder Regelungs Vorgang entstehenden Über- oder Ausgleichströme nach dem Erreichen eines Höchstwertes zuweilen rascher abklingen, dagegen! wird mit diesem Verfahren 2. High tension occurred which caused the switching on of the resistance made difficult by penetrating and rollover of the resistance body evoked. The well-known methods of resistance inclusion are used namely only achieved that those arising during the interruption or regulation process Overcurrents or equalizing currents sometimes subside more quickly after reaching a maximum value, on the other hand! is using this procedure
der dem Beginn: der Schalthandlung unmittelbar folgende Stromhöchstwert selbst praktisch nicht beeinflußt. Gerade hieraus entspringen aber die erwähnten Schwierigkeiten. Die Erkenntnis dieses Mangels ist eine wesentliche Grundlage der Erfindung.the maximum current value immediately following the start of the switching operation itself practically unaffected. But it is precisely from this that the difficulties mentioned arise. the Recognition of this deficiency is an essential basis of the invention.
Die Erfindung besteht darin, daß ein im wesentlichen Ohmscher Widerstand zum Abschalten von Xormallasten in der Nähe eines Stromnulldurchganges bzw. zum Abschalten von Überlast bei einem im Verhältnis zum Scheitehvert des zu beeinflussenden Stroms kleinen Augenblickswert durch Mchtbogenarme oder lichtbogenfreie Mittel in weniger als einer Halbwelkndauer in dem Stromkreis derart wirksam gemacht wird, daß noch vor dem Eintritt des nächsten Stromscheitelwertes ein zu dessen wesentlicher Verringerung ausreichender Widerstandsbetrag vorhanden ist. Man erreicht durch die Erfindung einerseits, daß dem Widerstand verhältnismäßig kleine Abmessungen gegeben werden können; infolge des günstigen Einschaltzeitpuniktes und des raschen Wirksamwerdens des Widerstandes kann die von diesem aufgenommene Energie bei richtiger Widerstandsbemessung sehr klein gehalten werden. Andererseits wird durch die Erfindung vermieden, daß am Widerstand nennenswerte Spannungen auftreten, die sein Einschalten erschweren; im Einschaltaugenblick liegt die Spannung ganz oder nahezu ganz an den induktiven Widerständen des Stromkreises, und auch nach dem Einschalten des Widerstandes steigt die Spannung an diesem bei passender Wahl seines Ohmwertes nur allmählich an.The invention consists in having a substantially ohmic resistance for switching off of normal loads in the vicinity of a current zero crossing or for switching off of overload in the case of one in relation to the failure of the current to be influenced small instantaneous value by means of might-arcs or arcs-free means in less as a half-wilt period is made so effective in the circuit that still before the occurrence of the next current peak value is sufficient to substantially reduce it Resistance amount is present. What is achieved by the invention on the one hand that the resistance is proportionate small dimensions can be given; due to the favorable switch-on time and of the resistance becoming effective quickly, the energy absorbed by it can can be kept very small if the resistance is correctly dimensioned. On the other hand, the Invention avoided that significant voltages occur at the resistor, which be Make switching on difficult; when the power is switched on, the voltage is completely or almost completely entirely on the inductive resistances of the circuit, and also after switching on of the resistor, the voltage across it only increases with a suitable choice of its ohmic value gradually on.
Die Vorgänge sind in Fig. 2 der Zeichnung am Beispiel der Ausschaltung eines induktiv belasteten Wechselstromkreises dargestellt. ' 40 u ist die Spannungskurve, α die gegen sie um 900 verschobene Stromkurve, b die Kurve des Stromverlaufes bei xA.nwendung der Erfindung. Der zu unterbrechende Strom kann ein normaler Betriebsstrom oder ein Überstrom sein. Der im richtigen Zeitpunkt, hier j genau im Stromnulldurdigang, und genügend , rasch eingeschaltete Widerstand beeinflußt den j Strom derart, daß dieser nicht nach Kurve a, : sondern nach Kurve b verläuft. Die Dauer der ί Halbwelle beträgt bei der üblichen Wechselstromfrequenz 10 ms. Der Widerstand muß daher bei den der Abbildung zugrunde liegenden Annahmen zu einem wesentlichen Teil schon nach 1 bis 2 ms wirksam werden. Jene , Widerstandsanteile, die erst gegen Ende der Halbwelle in den Stromkreis eingebracht werden, haben auf den Stromverlauf (Kurve 6) insbesondere auf dessen Höchstwert keinen Einfluß. Sie erleichtern nur noch die Reststromabschaltung. Der für die eigentliche Schaltwirkung bestimmte Widerstand oder 1 Widerstandsanteil muß daher in weniger als einer Halbwellen dauer in den Stromkreis eingebracht werden. Der Höchstwert des Stroms ist bei richtiger Bemessung und Steuerung des Widerstands nur mehr ein Bruchteil des nach Kurve α sonst zu erwartenden Höchstwertes. In atm Zeitpunkt, in dem die Kurve α ihren Scheitehvert erreicht, hat der Strom nach ', Kurve b bereits einen vielfach kleineren Wert. Der Widerstand des Stromkreises muß bis zu diesem Zeitpunkt entsprechend zugenommen : haben. Der Ohmwert des einzuschaltenden Widerstandes überwiegt bei dem angenommenen Beispiel schon nach kurzer Zeit während des Anstieges der Kurve α die Stromkreisj reaktanz und erreicht ein Mehrfaches davon, wodurch Strom und Spannung praktisch in Phase kommen. Der Reststrom kann mit einfachen Schaltmitteln, die im Augenblick Ub ; ansprechen, unterbrochen oder auf einen sehr ■ kleinen Betrag gebracht werden. Soll mit der Einrichtung nach der Erfindung ein bereits bestehender Strom (Betriebsstrom j oder Dauerkurzschlußstrom) unterbrochen werden, so ist der Widerstand in der Nähe eines Stromnulldurchgangs einzuschalten, was mittels einer Synchronsteuerung bekannter Art geschehen kann. Soll mit der Einrichtung ein Überstrom begrenzt, also schon die erste Überstromspitze, der Stoßkurzschlußstrom, herabgedrückt werden, so ist der Widerstand in der Nähe des Augenblicks einzuschalten, in dem der Überstrom einsetzt. Dieser Augenblick ist zwar von den eigentlichen S tromnul !durchgängen zeitlich unabhängig, doch besteht zwischen dem Einsetzen des Überstroms und dem Xulldurchgang eines Betriebsstroms oder Dauerkurzschlußstroms insofern eine Ähnlichkeit, als in beiden Fällen die Augenblickswerte des Stroms im Verhältnis zum Scheitehvert des zu unterbrechenden Stroms klein sind. Die unmittelbar auf das Einsetzen des Überstroms ansprechende Steuerung wirkt für den eigentlich zu unterbrechenden Überstrom wie eine Synchronsteuerung, indem sie die Widerstandseinschaltung im Bereich verhältnismäßig kleiner Stromwerte erfolgen läßt und verhindert, daß die Widerstandseinschaltung im Bereich des no Stromsclieitels (der Stromspitze) beginnt.The processes are shown in Fig. 2 of the drawing using the example of switching off an inductively loaded alternating current circuit. '40 u is the voltage curve, α the current curve shifted by 90 0 in relation to it, b the curve of the current curve when the invention is used. The current to be interrupted can be a normal operating current or an overcurrent. The resistor that is switched on at the right time, here j exactly at zero current and sufficiently quickly, influences the j current in such a way that it does not follow curve a, but rather curve b . The duration of the ί half-wave is 10 ms at the usual alternating current frequency. With the assumptions on which the figure is based, the resistor must therefore become effective after 1 to 2 ms to a significant extent. Those resistance components that are only introduced into the circuit towards the end of the half-wave have no influence on the current curve (curve 6), in particular on its maximum value. They only make it easier to switch off residual current. The specific for the actual switching action resistance or resistance component 1 must therefore be introduced into less than a half-wave period in the circuit. If the resistance is correctly dimensioned and controlled, the maximum value of the current is only a fraction of the maximum value otherwise to be expected according to curve α. At the atm point in time at which the curve α reaches its failure, the current according to ', curve b already has a value that is many times smaller. The resistance of the circuit must have increased accordingly up to this point in time. In the assumed example, the ohmic value of the resistor to be switched on already outweighs the circuit reactance after a short time during the rise of the curve α and reaches a multiple thereof, whereby current and voltage practically come into phase. The residual current can with simple switching means that at the moment U b ; addressed, interrupted or brought down to a very ■ small amount. If an already existing current (operating current j or permanent short-circuit current) is to be interrupted with the device according to the invention, the resistor must be switched on in the vicinity of a current zero crossing, which can be done by means of a synchronous control of a known type. If an overcurrent is to be limited with the device, i.e. the first overcurrent peak, the surge short-circuit current, is to be suppressed, the resistor must be switched on in the vicinity of the instant at which the overcurrent begins. Although this instant is temporally independent of the actual current zero crossings, there is a similarity between the onset of the overcurrent and the zero crossing of an operating current or permanent short-circuit current insofar as in both cases the instantaneous values of the current are small in relation to the failure value of the current to be interrupted . The control, which responds directly to the onset of the overcurrent, acts like a synchronous control for the overcurrent that is actually to be interrupted, in that it allows the resistor to be switched on in the range of relatively low current values and prevents the resistor from being switched on in the area of the no current switch (the current peak).
Da sich die Schwierigkeiten des Einschalten« des Widerstandes mit seiner anfänglichen Energieaufnähme stark vergrößern, so ist es wichtig sicherzustellen, daß die Energieaufnähme während einer gewissen Zeitspanne klein bleibt, während welcher das Einschalten des Widerstandes beginnt. Besonders kommt es hierbei auf den Strom an, mit dessen Quadrat sich bekanntlich die Energie vergrößert. Da der Strom in Wechselstromkreisen bei Kurzschluß nach dem Stromnulldurchgang imSince the difficulty of switching on the resistance with its initial Increase energy intake greatly, so it is important to ensure that the energy intake is increased remains small during a certain period of time during which the switching on of the resistor begins. Especially comes it depends on the current, with the square of which, as is well known, the energy increases. Since the current in AC circuits in the event of a short circuit after the current zero crossing in
allgemeinen-, steil ansteigt, so empfiehlt es sieb, in Reihe mit1 dem Wider-stand in an sich bekanoiter Weise eine zusätzliche Induktivität vorzusehen, welche zum mindesten in der Nähe des Stromnulldurchgangs eine Induktivität von der Größenordnung der übrigen-, im Stromkreis vorhandenen Induktivitäten besitzt (gesättigte Eisendrossel). Durch diese Maßnahme wird der Stiromansitieg in bekaninter ίο Weise in der Nähe des Stromnulldurchgangs so weit abgeflacht, daß währendeiner gewissem, praktisch ausreichenden Zeitspanne der Widerstand) ohne Schwierigkeit eingeschaltet1 werden kann.general-, rises steeply, so it is recommended sieve in series to 1 the counter-stand in a bekanoiter manner to provide an additional inductance which at least in the vicinity of the current zero crossing an inductance of the order of übrigen-, present in the circuit inductances possesses (saturated iron choke). By this measure, the Stiromansitieg in bekaninter ίο manner is flattened as far as in the vicinity of the current zero-crossing, that during a certain, practically sufficient period of time, the resistance) is turned on without difficulty can be first
Eine weitere Maßnahme, mit 'der man ebenfalls günstige Verhältnisse für das Einsehal·- teni herstellen kann, besteht darin, daß in an sich bekannter Weise ate Widerstand eimiRegel·- widenstand- oder ein solcher mit positivem Temperaturkoeffizienten verwendet wird, insbasoodiere ein solcher - veränderlicher Widerstand, der sich während dies Sehakvorgawges in seinem Widerstandlsiwert erhöht. Wenn man den veränderlichen Widerstand! mit seinem kleinsten Wert im der Nähe des Stromnulldurchgangs einschaltet und ihn dann rasch seinen Höchstwert annehmen läßt, hat man es in der Hand, eine genügend kleine Energieaufnahme und Spannung in der Nähe des Stromnulldurchgangs sicherzustellen. Die Widerstandsiändecung soll sich zweckmäßig in einem Zeiitraum von der Größenordnung einer Halbwelle des zu regelnden Stroms oder weniger vollziehen, damit die Sehalltarbeit möglichst klein ist.Another measure with which one can also obtain favorable conditions for the Einsehal - teni, consists in the fact that ate resistance eimiRule - widenstand- or one with a positive temperature coefficient is used, insbasoodiere one such - variable resistance that develops during this Sehakvorgawges increased in its resistance value. If you have the changeable resistance! with his turns on the smallest value in the vicinity of the current zero crossing and then turns it on quickly lets assume its maximum value, one has it in hand, a sufficiently small energy intake and ensure voltage in the vicinity of the current zero crossing. The change of resistance should expediently be in a time space of the order of magnitude of a half-wave of the current to be regulated or less, so that the visual work as possible is small.
Maani kamm auch beide Mittel, nämlich die Abflachung· des Stromanstiegs durch eine Reihendrosisieli und einen anfänglich kleinen veränderlichen Widerstand, gemeinsam amwenden. Maani also combined both means, namely the Flattening of the rise in current through a row drosisieli and apply an initially small variable resistance together.
Als Widerstandsmaterial mit positivem Temper-atuirkoeffizienten empfiehlt sich insibeu sondere die Verwendung von schwedischem Holzkohleneisen oder Wolfram, welche einen sehr hohen Temperatarkoeffizienten haben,. Al® Regeliwiderstand verwendet man zweckmäßig einen solchen, der aus einem -leicht verformbaren oder, flüssigen- Leiter beisteht, der aus einer Form großen Querschnitts; und kleiner Höhe in eine Form kleinen Querschnitts und großer Höhe gebracht wird, wodurch man eine Widerstandserhöhung um mehrere Größenordnungen bei kleinem Hub erzielen kann. Es ist zweckmäßig, den leicht verfoirmbanen oder flüssigenLeiter gleichzeitig alssi Druckübertaagungsmittel für die Relativbewegung der Elektroden zu· benutzen. Man erspart hierdurch ein besonderes Gestänge für die Elektrodenbewegung. Die eine Elektrode kanni zweckmäßigerweise als Kolben oder Membran ausgeführt sein derart, daß damit der flüssige bzw. verformbare Leiter unter Druck gesetzt und so die Bewegung der Gegenelektrode bzw. der Gegenelöktroden bewirkt wirdi. Es empfiehlt sich,, diese Einrichtung nach dem Prinzip des- Difrerentialkolbems auszuführen;, wobei der oder die Kolben: kleinen Durchmessers mit den beweglichen Elektroden gekuppelt sind oder diese bilden, während der .Kolben großem Durchmessers von den Ausschakfedeirn bewegt wird. Die Umhüllung des flüssigen bzw. verformbaren Leiters kann mindestens zum Teil aus einem blasebalgähnlichen Gebilde bestehen.Atuirkoeffizienten annealing as a resistance material with a positive advisable insibe u sondere the use of Swedish charcoal iron or tungsten, which have a very high Temperatarkoeffizienten ,. Al® control resistor is expediently used one which consists of a -easily deformable or, liquid- conductor, which consists of a shape with a large cross-section; and small height is brought into a form of small cross section and large height, whereby one can achieve an increase in resistance by several orders of magnitude with a small stroke. It is expedient to use the easily formed or liquid conductor at the same time as a pressure transmission means for the relative movement of the electrodes. This saves a special linkage for moving the electrodes. One electrode can expediently be designed as a piston or membrane in such a way that the liquid or deformable conductor is put under pressure and the movement of the counter electrode or counter electrodes is brought about. It is advisable to carry out this device according to the principle of the differential piston, the piston or pistons of small diameter being coupled to or forming the movable electrodes, while the piston of large diameter is moved by the disengaging springs. The envelope of the liquid or deformable conductor can at least partly consist of a bellows-like structure.
, Einen Stromunterbrecher erhält man auf die Weise, daß der nach Einschaltung des Widerstandes verbleibende Strom mit einer an sich bekannten Schalteinrichtung, insbesondere mit einer Löschfunkenstrecke, unterbrochen wird. Die Unterbrechung dieses Stroms bereitet keine Schwierigkeiten, da der Ohmische Widerstand so gewählt ist, daß, sobald er mit seinem vollen Wert wirksam ist, Strom und Spannung nahezui in Phase sind. Bei Verwendung eines Regelwiderstandles wird die Schalteinrichtung zur Unterbrechung des Reststroms zweckmäßigerweise von dem Regelwiderstand aus gesteuert. Die Unterbrechungseinrichtung wird in an sich bekannter Waise zweckmäßig ebenifalilsi kurz vor einem StromnoHldurchgang geöffnet. Um, die Einrichtung zu entlasten, kann man den Widerstand allein oder diesen samt der Unterbrechungseinrichtung durch einen Paralllelkontiakt überbrücken, der während des normalen Betriebes geschlossen ist. Der Parallelkontakt kann zeitlich annähernd im Stromnulilduirchgang geöffnet werden., A circuit breaker is available on the Way that the current remaining after switching on the resistor with a per se known switching device, in particular with a quenching spark gap, is interrupted. The interruption of this current does not cause any problems because of the ohmic resistance is chosen so that, as soon as it is effective at its full value, current and voltage are almost in phase. When using a variable resistor, the switching device to interrupt the residual current, it is expediently controlled by the control resistor. The interruption device is expediently even if the orphan is known per se Open shortly before a power surge. In order to relieve the facility, you can use the resistance alone or together bridge the interruption device by a parallel contact, which occurs during the normal operation is closed. The parallel contact can be approximately in the current zero transition be opened.
Man kann' die Einrichtung in der Art weiter ausbilden, daß in an sich bekannter Weise auf den ersten Eiinschaltvorgang eine Reihe weiterer Eiosichalittungen von mit dem ersten in Reihe liegenden Widerständen erfolgt, wobei diese Schaltungen zweckmäßig kurz vor bzw. in der Nähe des Stromnulldurchgangs1 des durch den Widerstand verringerten Stroms vorgenommen werden.The device can be further developed in such a way that, in a manner known per se, a series of further Eiosichalittungen of resistors in series with the first occurs in a manner known per se, these circuits expediently shortly before or in the vicinity of the current zero passage 1 of the be made by the resistor of reduced current.
Im den Figuren: sind Au'sfühirungsbeispielie der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1 veranschaulicht im Prinzip eine Umterbrechumgseinirichtung mit unveränderlichem Widerstand, ι ist der Wechselstromerzeuger, 2 sind die im Wechselstromkreis, vorhandenen induktiven Widerstände. Die Unterbrechungseinrichtung besteht aus dem Widerstand 3 mit dem Parallelkontakt 4 und der Synchronschalteinrichtung 5 sowie dem Reihenischalter 7, der durch den Synchronschalter mechanisch mittels des .Gliedes 8 gesteuert wird und zur Unterbrechung des Reststroms, dient. Die Synchironschalteinrichtung 5 wird über die Steuerleitiung 6 vom Haupts tromkreis beeinflußt. Der Steuerimpuls· kann, wenn dasIn the figures: are exemplary embodiments of the invention shown. Fig. 1 illustrates in principle a Umterbrechumgseinirichtung with constant resistance, ι is the alternator, 2 are the inductive resistances present in the alternating current circuit. The interrupt device consists of the resistor 3 with the parallel contact 4 and the synchronous switching device 5 and the series switch 7, which is mechanically operated by the synchronous switch is controlled by means of the .Glements 8 and is used to interrupt the residual current. the Synchironschalteinrichtung 5 is on the Control line 6 influenced by the main circuit. The control pulse can, if that
Gerät nicht zur Begrenzung von Überströmen dienen soll, übereineVerzögerungseinrichtung übertragen werden, um z. B. Kurzschluß-Ströme vor dem Einschalten des Widerstandes erst abidingen zu lassen, so daß das Gerät nur den Dauerkurzschlußstrom zu unterbrechen hat.The device is not intended to limit overcurrents via a delay device be transmitted to e.g. B. Short-circuit currents before switching on the resistor only to be abidingen, so that the device can only interrupt the continuous short-circuit current Has.
Normalerweise sind der Parallelschalter 4 und der Schalter 7 geschlossen. Der Widerstand 3 ist somit überbrückt. Beim Auftreten eines Überstroms von bestimmter Größe erhält die Synchronschalteinrichtung 5 den Auslöseimpuls, der in an sich bekannter Weise, z. B. mit Hilfe von zwei Magneten, von denen der eine durch den Wechselstrom, der andere mit Gleichstrom erregt ist, dazu benutzt wird, die Sperrung des Schalters 4 in richtiger Phasenlage aufzuheben, so daß dieser in der Nähe des Stromnulldurchgangs geöffnet wird. Obwohl der Widerstand 3 nun sogleich mit seinem vollen Wert in den. Stromkreis eingeschaltet wird, ist doch infolge des kleinen Stroms die Spannung am Schalter 4 gering. Die Spannung liegt in dem Schaltaugenbliek im wesentlichen an der Induktivität 2 des Stromkreises. Der Schalter 4 kann daher ohne nennenswerte Funkenbildung geöffnet werden. Die Energieaufnahme des Widerstandes 3 bleibt gering, da, wie Fig. 2 zeigt, der Widerstand den Strom begrenzt, so daß dieser nicht nach Kurve a, sondern nach Kurve b verläuft. Die Unterbrechung kann im Augenblick U1, erfolgen. Ist der Widerstand kleiner, so kann in U6 ein weiterer Widerstand eingeschaltet und der Strom eine Halbwelle später unterbrochen werden. Bei dem gezeichneten Stromverlauf ist im Augenblick Ub der Strom schon so klein, daß die Unterbrechung mit der einfachen Unterbrechungseinrichtung 7 erfolgen kann, die um eine entsprechende Zeitspanne später als der Schalter 4 von der gleichen Schalteinrichtung geöffnet wird. In Fig. 2 ist ir die Spannung am Widerstand, und die Schaltarbeit ist durch Schraffur der durch die Kurve i2 r begrenzten Fläche gekennzeichnet. Es ist zu sehen, daß beide bei richtiger Wahl des Widerstandes sehr gering gehalten werden können.The parallel switch 4 and the switch 7 are normally closed. The resistor 3 is thus bridged. When an overcurrent of a certain size occurs, the synchronous switching device 5 receives the trigger pulse, which is carried out in a manner known per se, e.g. B. with the help of two magnets, one of which is excited by the alternating current, the other with direct current, is used to unlock the switch 4 in the correct phase position so that it is opened in the vicinity of the current zero passage. Although the resistor 3 is now at its full value in the. Circuit is switched on, but due to the small current, the voltage at switch 4 is low. The voltage in the derailleur eye is essentially due to the inductance 2 of the circuit. The switch 4 can therefore be opened without significant sparking. The energy consumption of the resistor 3 remains low because, as shown in FIG. 2, the resistor limits the current so that it does not follow curve a, but curve b . The interruption can take place at the moment U 1 . If the resistance is lower, a further resistor can be switched on in U 6 and the current can be interrupted a half-wave later. In the current curve shown, the current is already so small at the moment U b that the interruption can take place with the simple interruption device 7, which is opened by the same switching device a corresponding time later than the switch 4. In FIG. 2, ir is the voltage across the resistor, and the switching work is indicated by hatching the area delimited by the curve i 2 r. It can be seen that both can be kept very low if the resistance is chosen correctly.
Der Parallelschalter 4 wird zur Unterbrechung eines geringfügigen Stroms ausgebildet, da mit der praktisch unvermeidlichen Ungenauigkeit beim Öffnen gerechnet werden muß. Noch besser ist es, in an sich bekannter j Weise durch Einschalten einer Drossel 9 mit ! gesättigtem Eisenkern in Reihe mit dem i Widerstand 3 für eine gewisse Vergrößerung [ der stromschwachen Pause des Wechselstroms j zu sorgen. Der dadurch erzielte Stromverlauf j ist in Fig. 2 gestrichelt eingetragen und: mit d j bezeichnet. Während der durch die Abflachung | der Stromkurve sich ergebenden Zeitspanne I in der Nähe des StromnuHdurchgangs kann das Einschalten des Widerstandes ohne j Schwierigkeit erfolgen.The parallel switch 4 is designed to interrupt a slight current, since the practically unavoidable inaccuracy when opening must be expected. It is even better, in a manner known per se, by switching on a throttle 9 with! saturated iron core in series with the i resistor 3 for a certain increase [of the low-current pause of the alternating current j. The current curve j achieved in this way is shown in dashed lines in FIG. 2 and is denoted by d j. While the flattening | The time span I resulting from the current curve in the vicinity of the current zero passage, the resistor can be switched on without any difficulty.
! Fig. 3 zeigt im Prinzip die Einschaltung j eines großen Widerstandes, der zur Erleichterung des Einschalten^ als Regelwiderstand ausgebildet ist. In den Fig. 4 und 5 sind j nähere Einzelheiten für die Ausbildung eines ' solchen Regelwiderstandes dargestellt.! Fig. 3 shows in principle the switching on j of a large resistor, which makes it easier of switching on ^ is designed as a variable resistor. In Figs. 4 and 5 are j further details for the formation of such a variable resistor are shown.
In Fig. 3 bedeutet wieder 1 den Wrechselstromerzeuger und 2 die induktiven Widerstände des. Stromkreises. 10 ist der Regelwiderstand, der etwa als Scliiebewider&tand ausgebildet ist, dessen Gleitkontakt 11 durch die Synchronsteuerungseinrichtuiig 12 bewegt wird. 12 wird ausgelöst durch den ü1>er die Steuerleitung 13 übertragenen Steuerimpuls derart, daß die Regelbewegung in der Nähe des Stromnulldurchgangs beginnt. Da der Widerstands wert im Anfang klein ist, so kann die Einschaltung ohne Funkenbildung und mit geringer Energieaufnahme erfolgen, auch wenn sie nicht genau im Stromuulldurchgang beginnt. Die Vergrößerung des Widerstanides 8g erfolgt so rasch, daß der Strom innerhalb der Halbwelle nur mehr geringe Höhe erreichen kann.In Fig. 3 again 1 indicates the W r echselstromerzeuger and 2, the inductances of the. Circuit. 10 is the variable resistor, which is designed as a sliding resistor, the sliding contact 11 of which is moved by the synchronous control device 12. 12 is triggered by the control pulse transmitted to the control line 13 in such a way that the control movement begins in the vicinity of the current zero crossing. Since the resistance value is small at the beginning, switching on can take place without spark formation and with little energy consumption, even if it does not begin exactly in the passage of the current. The increase in resistance 8g takes place so quickly that the current can only reach a small height within the half-wave.
Bei der Unterbrechungseinrichtung nach Fig. 4 dient der flüssige bzw. leicht verform- gO bare Leiter 15 gleichzeitig als Druckübertragungsmittel für die Relativbewegung der Elektroden 16 und 17. Der Leiter 15 befindet sich in einem blasebalgähnlichen,, mit beweglichen Wänden ausgerüsteten Behälter 18, dessen Wandungen, mindestens aber die obere und untere Wand, aus Isolierstoff bestehen. In den Isolierzylindern 19, 20 können sich die Elektroden dicht schließend bewegen. 21 und 22 sind Gleitkontakte, von denen der Strom abgenommen wird. Auf das Gefäß 18 kann von oben in der Richtung der Pfeile 2$ ein Druck ausgeübt werden, durch den die obere Wand des Behälters der unteren genähert und auf die darin befindliche Flüssigkeit ein Druck ausgeübt wird, der sich auf die Kolbenflächen der Elektroden fortpflanzt und diese rasch in die Zylinder 19, 20 hineintreibt. Hierbei schaltet sich der Widerstand des flüssigen Leiters in rasch zunehmender Größe in den Stromkreis ein. Der Schaltdruck 23 wirkt erst auf das Gefäß, wenn eine geeignete, in der Zeichnung nicht dargestellte Sperrung aufgehoben wird. Die Aufhebung dieser Sperrung erfolgt durch den Synchronauslöser. Der Zeitpunkt muß entsprechend der Trägheit der zu bewegenden Massen so gewählt sein, daß die Trennung der Elektroden annähernd im Stromnulldurchgang erfolgt. Von dem oberen Gleitkontakt 21 wird der Strom über die schaltbare Löschfunkenstrecke 24 geleitet. Die beweglichen Elektroden dieser Funken-Is used in the interruption means of FIG. 4, the liquid or easily deformable g O bare conductors 15 simultaneously as pressure transmitting means for the relative movement of the electrodes 16 and 17. The conductor 15 is located in a bellows-like ,, equipped with movable walls container 18, the Walls, but at least the upper and lower walls, are made of insulating material. In the insulating cylinders 19, 20, the electrodes can move in a tightly closing manner. 21 and 22 are sliding contacts from which the power is drawn. A pressure can be exerted on the vessel 18 from above in the direction of the arrows 2 $ , by means of which the upper wall of the container is brought closer to the lower one and a pressure is exerted on the liquid therein which is propagated onto the piston surfaces of the electrodes and these quickly drives into the cylinders 19, 20. Here, the resistance of the liquid conductor switches on in the circuit in a rapidly increasing size. The switching pressure 23 only acts on the vessel when a suitable lock, not shown in the drawing, is lifted. This blocking is canceled by the synchronous release. The point in time must be selected according to the inertia of the masses to be moved so that the electrodes are separated approximately at the current zero passage. The current is conducted from the upper sliding contact 21 via the switchable quenching spark gap 24. The moving electrodes of this spark
strecke werden durch eine Isolierstange 25 bewegt. Sobald dfer Kopf 26 der Stange dter Elektrode 16 auf den Anschlag 27 trifft, wird 24 geöffnet und dadurch der Reststroin unterbrachen. 28 ist eine Dämpf ungspumpe, welche die Bewegungsenergie der Elektrode aufnimmt. Vom· unteren Gleitkontakt 22 ist der Strom über einen Trennschalter 29 geführt, der durch die Klinke 30· geschlossen gehalten und freigegeben wird^ sobald der Kopf 31 der unteren ..Elektrodenstange auf die Klinke 30 trifft. Der Trennschalter 29 gibt der Einrichtung nach dem Ausschalten die erforderliche Spannungssicherheit.stretch are moved by an insulating rod 25. As soon as the head 26 of the rod dter Electrode 16 hits stop 27, 24 is opened and the residual current is thereby interrupted. 28 is a damping pump which absorbs the kinetic energy of the electrode. The current is led from the lower sliding contact 22 via a disconnector 29, which is held closed by the pawl 30 · and is released ^ as soon as the head 31 of the The lower electrode rod hits the pawl 30. The circuit breaker 29 gives the device the required voltage security after switching off.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Einrichtung ist der Regelwideristiand so ausgebildet, daß er sich nach einem, kleinen Hub der unteren großflächigen, als Kolben ausgebildeten Elektrode 35 schon bedeutend! vergrößert. Zu diesem Zweck ist die Elektrode 35 in einem Isolierzylinder 36 großen Querschnitts, aber verhältnismäßig1 kleiner Höhe, geführt. Auf diesen ist der Zylinder 37 aufgesetzt, der viel kleineren Querschnitt hat und in dem die höhte Elektrode 38 dicht passend gleitet. Diese Elektrode hat unten eine Öffnung 39, deren Kanten gut abgerundet sein müssen, wie die Zeichnung zeigt, um ein möglichst wirbelungsifreies Einströmen der Flüssigkeit zu ermögliehen. Im Innern der Elektrode 38 ist ein Luftpolster 40 vorhanden. Die Aussehaltfeder drückt im Augenblick des Stromnulldturchgangs von unten auf die Elektrode 35 und setzt dadurch diiie Flüssigkeit unter Druck. Die Elektrode 38 bewegt sich nach· aufwärts, und ein Teil der Flüssigkeit wird durch dein bei der Abhebung der Elektroden entstehenden Ringspalt hindurch und durch die öffnung 39 in den windkesselartigen Raum 40 hineingedrückt. Infolge der raschen Erneuerung der aktiven, d. h. den Strom leitenden Flüssigkeitssichicht ist es hierbei möglich, die Belastung diesier Schicht verhältnismäßig hoch zu wählen. Bereits nach Zurücklegung eines kleinen Hubs tritt das untere Ende der Elektrode 38 in das· Isolierrohr 37 ein, und von nun an nimmt der Widerstand mit zunehmendem Hub bedeutend zu.' In the device shown in FIG. 5, the regulating resistor is designed so that after a small stroke of the lower, large-area electrode 35 designed as a piston, it is already significantly! enlarged. For this purpose, the electrode 35 is large in an insulating cylinder 36 cross-section, but relatively smaller amount 1 out. The cylinder 37, which has a much smaller cross-section and in which the raised electrode 38 slides in a tight fit, is placed on this. This electrode has an opening 39 at the bottom, the edges of which must be well rounded, as the drawing shows, in order to enable the liquid to flow in with as little turbulence as possible. An air cushion 40 is present in the interior of the electrode 38. At the moment the current passes through zero, the shut-off spring presses from below on the electrode 35 and thereby puts the liquid under pressure. The electrode 38 moves upwards, and part of the liquid is pressed through the annular gap created when the electrodes are lifted off and through the opening 39 into the air chamber-like space 40. As a result of the rapid renewal of the active, that is to say the current-conducting liquid layer, it is possible here to select the loading of this layer to be relatively high. After a small stroke has been covered, the lower end of the electrode 38 enters the insulating tube 37, and from now on the resistance increases significantly as the stroke increases.
Eisi kann auch an einen Zylinder, in dem die eine großflädhigeEliektrodekolbenartig gleitet, ein blasebalgähnlicher Teil.mit in Vergleich zu dem Zylinder erheblich geringerem Querschnitt "angeschlossen sein, um einen eng passenden und sich rasch bewegenden Kolben zu vermeiden·.Eisi can also be attached to a cylinder in which the a large-area electrode piston-like glides, a bellows-like part. with in comparison to the cylinder considerably smaller cross-section "connected to a tight to avoid matching and rapidly moving pistons ·.
Fig. 6 zeigt eine Einrichtung mit stufenweiser Einschaltung· von zwei Widerständen 41, 42, die zweckmäßig positiven Temperaturkoeffizienten haben können, durch· die beiden Lö'schfunkenisitrecken 43, 44 und-die Unterbrechung des Restsitroms in einer dritten Lösohfunfcensitrecke45. Zur Steuerung der Löschfunkenstrecken dienen die Isolierstangen 46, 47, 48, die von einer Stange 49 über Mitnehmer 50 ... 52 gesteuert werden. Die Stange 49 wird durch den Synchronanitrieb 53 bewegt, dter den Steuerimpuls wieder aus der Hauptleitung erhält. Die Steuerung ist so· abgestimmt, daß die Löschfunkenstrecke 43 in der Nähe des Stromnulldurchgangs geöffnet wird, wodurch· der Widerstand! 41 in dien Stromkreis! eingeschaltet wird. Dieser erreicht infolge seines; positiven Temperaturkoeffizient ten eine bestimmte Höhe, bevor die Löschfunkenstrecke 44 geöffnet und dadurch der Widerstand 42 vorgeschaltet wird. Nach abermaliger Herabdrosselung des Stroms durch den Widerstand 42 wird schließlich, die Löschfunkenstrecke 45 geöffnet und unterbricht den Reststrom. Die Widerstandsgröße und die W'iderstandszunahme infolge des. Temperaturkoeffizienten ist so abgestimmt, daß ein möglichst funken- und; lichtbogenfreies Schalten erreicht wird. Die Schaltungen der Löschfunkenstrecken143 ... 45 können sich entweder, entsprechend dem Abklingen des Stroms innerhalb einer Hallbwelle folgen oder die Löschfunkenstrecfcen können kurz, vor aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen des durch den Widerstand veränderten Stroms geöffnet werden.6 shows a device with step-by-step switching on of two resistors 41, 42, which can expediently have positive temperature coefficients, through the two quenching spark sections 43, 44 and the interruption of the residual current in a third release function section 45. The insulating rods 46, 47, 48, which are controlled by a rod 49 via drivers 50 ... 52, are used to control the extinguishing spark gaps. The rod 49 is moved by the synchronous drive 53, which receives the control pulse again from the main line. The control is tuned in such a way that the quenching spark gap 43 is opened in the vicinity of the current zero passage, whereby the resistance! 41 in the circuit! is switched on. This one achieves as a result of his; positive temperature coefficient th a certain level before the quenching spark gap 44 opens and the resistor 42 is connected upstream as a result. After the current has been throttled again through the resistor 42, the extinguishing spark gap 45 is finally opened and interrupts the residual current. The resistance magnitude and the increase in resistance as a result of the temperature coefficient is coordinated so that the most possible spark and; arc-free switching is achieved. The circuits of the quenching spark gaps 1 43..
Als Unterbredhungseinrichtungen für den Reststrom können mit Vorteil auch Vakuumschalter benutzt werden.As accommodation facilities for the Residual current can also be used with advantage.
Es ist jedoch bei- >der Verwendung als Hochleistungsschalter nicht wesentlich, welcher Art der Leistungsschalter ist, der für die Abschaltung des Reststroms verwendet wird. Als verformbare Leiter für den Regel wider-, stand können nicht bloß leitende Flüssigkeiten, sondern vielmehr auch eine breiartige leitende Masse verwendet werden oder auch; feste Körper, wie Kohlepulver oder Grapbitpulver oder ähnliches. Für viele Verwendungszwecke wird es wichtig sein, als Widerstandsniasse eine Masse mit positivem Temperaturkaeffizienten zu verwenden.However, it is when used as a high-performance switch does not matter what type of circuit breaker is used for the shutdown of the residual current is used. As a deformable conductor for the rule, Not only conductive liquids can stand, but also a pulpy conductive liquid Mass can be used or also; solid bodies such as charcoal powder or grapbit powder or similar. For many uses it will be important as a drag nipple to use a mass with a positive temperature coefficient.
Da die Energieaufnahme des Widerstandes durch die Erfindung klein gehalten wird, so können unter Umständen auch Flüssigkeiten! und Elektroden verwendet werden, die sich als Flüssigkeitswiderstand nicht geeignet erwiesen haben.Since the energy consumption of the resistor is kept small by the invention, so may also contain liquids! and electrodes are used that are located have proven unsuitable as a fluid resistance.
Außer zum Unterbrechen von·Stromkreisen kann die Einrichtung nach der Erfindung auch für Schnellregelung und ähnliche Zwecke verwendet werden.Except for breaking · circuits the device according to the invention can also be used for rapid control and similar purposes will.
Claims (25)
236344, 288195, 619689, 621 518, 623 439, 648 888;
USA.-Patentschrift Nr, 1 287 232.German patent specification No. 212 303,
236344, 288195, 619689, 621 518, 623 439, 648 888;
U.S. Patent No. 1,287,232.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES130237D DE764828C (en) | 1937-12-31 | 1938-01-01 | Device for interrupting or regulating alternating currents |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2261686X | 1937-12-31 | ||
| DES130237D DE764828C (en) | 1937-12-31 | 1938-01-01 | Device for interrupting or regulating alternating currents |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE764828C true DE764828C (en) | 1952-11-24 |
Family
ID=25999008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES130237D Expired DE764828C (en) | 1937-12-31 | 1938-01-01 | Device for interrupting or regulating alternating currents |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE764828C (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1938
- 1938-01-01 DE DES130237D patent/DE764828C/en not_active Expired
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