Wechselstrom-Schalteinrichtung mit mechanischen Kontakten Es ist bekannt,
bei einer Wechselstrom-Schalteinrichtung mit mechanischen Kontakten parallel zu
den letzteren ein Entladungsgefäß mit eindeutiger Zündspannung und eine mit dem
Entladungsgefäß in Reihe liegende Hilfsspannungsquelle, deren Scheitelspannung höher
ist als die Zündspannung des Entladungsgefäßes, anzuordnen zu dem Zweck, die Kontakte
funkenfrei zu öffnen, indem vorher das Entladungsgefäß durch den An.-stieg der Hilfsspannung
über den Zündwert gezündet wird, so daß der Strom von den mechanischen Kontakten
auf das Entladungsgefäß verlagert und dort endgültig unterbrochen wird. DieStromverlagerung
spielt sich in Form eines Kommutierungsvorganges ab. Die Kontakteinrichtung, das
Entladungsgefäß und die Hilfsspannungsquelle bilden einen Kommutierungskreis, in
welchem ein von der Hilfsspannung getriebener Kurzschlußstrom entsteht, der dem
über die Kontakte fließenden Strom entgegengesetzt gerichtet ist. Damit sich die
Kontakte funkenfrei öffnen können, findet die Kontaktöffnung in dem Augenblick statt,
wo der Kontaktstrom den Nullwert erreicht. In mehrphasigen Anordnungen wird die
stromübernehmende Kontakteinrichtung ohne Überlappung mit der vorhergehenden zugeschaltet
und übernimmt die Stromführung von dem Entladungsgefäß, das hiernach von selbst
erlischt, sobald die Anodenspannung unter den zur Aufrechterhaltung der Entladung
erforderlichen Wert sinkt. Die Umlegung des Stromes von den Kontakten auf das Entladungsgefäß
dauert wie jeder Kommutierungsvorgang bei verschiedener Höhe der Belastung unter
sonst gleichen Verhältnissen verschieden lange. Da die Kontakte der bekannten Einrichtung
zwangsläufig immer im gleichen Zeitpunkt der Wechselspannungsperiodegeöffnet werden,
so
ist es notwendig, entweder die Induktivität des Kommutierungskreises so zu regeln,
daß sich bei verschiedenen Belastungen stets die gleiche Kommutierungsdauer ergibt,
oder den Beginn der Kommutierung, d. h. die Zündung des Entladungsgefäßes, so zu
verschieben, daß der Nulldurchgang des Kontaktstromes stets mit dem ein für allemal
festgelegten Öffnungszeitpunkt zusammenfällt. Bei der bekannten Einrichtung ist
hierzu eine selbsttätig gesteuerte veränderliche Induktivität im Kommutierungskreis
bzw. eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung des Zündzeitpunktes vorgesehen,
die auch für kapazitive oder induktive Belastungen vorteilhaft sein kann. Durch
:eine derartige mittelbare Beeinflussung des Kommutierungsvorganges ist aber der
gewünschte Erfolg keineswegs sichergestellt, und zwar hauptsächlich deswegen, weil
während der Kommutierung Änderungen der an der Ko:mmutierung beteiligten elektrischen
Größen eintreten können, die. zur Folge haben, daß der Kontaktstrom im Augenblick
der Kontaktöffnung einen von Null wesentlich verschiedenen. Wert hat und die Kontakte
durch schädliches Schaltfeuer gefährdet werden können. Dieser Nachteil kann erfindungsgemäß
durch eine Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung der Kontaktöffnung in Abhängigkeit
von dem über die Kontakte fließenden Strom vermieden werden; denn eine derartige
Steuerung stellt einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen den beiden Vorgängen,
dem Nulldurchgang des Stromes und der Kontaktöffnung, her und vermag die Gleichzeitigkeit
dieser beiden Vorgänge zu gewährleisten.AC switching device with mechanical contacts It is known
in the case of an alternating current switchgear with mechanical contacts parallel to
the latter a discharge vessel with a clear ignition voltage and one with the
Discharge vessel in series with auxiliary voltage source whose peak voltage is higher
is to be arranged as the ignition voltage of the discharge vessel for the purpose of establishing the contacts
Can be opened spark-free by first opening the discharge vessel by increasing the auxiliary voltage
is ignited above the ignition value, so that the current from the mechanical contacts
relocated to the discharge vessel and is finally interrupted there. The current shift
takes place in the form of a commutation process. The contact device that
The discharge vessel and the auxiliary voltage source form a commutation circuit, in
which a short-circuit current driven by the auxiliary voltage arises, which the
The current flowing through the contacts is directed in the opposite direction. So that the
Contacts can open without sparking, the contact opening takes place at the moment,
where the contact current reaches zero. In multi-phase arrangements, the
current-taking contact device switched on without overlapping with the previous one
and takes over the current flow from the discharge vessel, which afterwards by itself
goes out as soon as the anode voltage falls below the required level to maintain the discharge
required value decreases. The transfer of the current from the contacts to the discharge vessel
lasts like every commutation process at different levels of load
otherwise same conditions for different lengths of time. As the contacts of the well-known institution
must always be opened at the same point in time of the alternating voltage period,
so
it is necessary either to regulate the inductance of the commutation circuit in such a way that
that the same commutation time always results with different loads,
or the start of commutation, d. H. the ignition of the discharge vessel, so too
move that the zero crossing of the contact current always with the once and for all
the specified opening time coincides. The known device is
for this purpose an automatically controlled variable inductance in the commutation circuit
or a device for automatic control of the ignition point is provided,
which can also be advantageous for capacitive or inductive loads. By
: but such an indirect influence on the commutation process is the
Desired success by no means ensured, mainly because
changes in the electrical components involved in the commutation during commutation
Sizes can occur that. result in the contact current at the moment
of the contact opening is substantially different from zero. Has value and the contacts
can be endangered by harmful fire. This disadvantage can according to the invention
by a device for the automatic control of the contact opening as a function
be avoided by the current flowing through the contacts; because such a one
Control creates a direct connection between the two processes,
the zero crossing of the current and the contact opening, and is capable of simultaneity
to ensure both of these operations.
In der Zeichnung ist in Fig: i eine Drehstromumformungsanordnung als
Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Umformer bat drei Kontakteinrichtungen
i i, deren jede aus zwei ruhenden Kontaktstücken und einer beweglichen Schaltbrücke
besteht. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ein-er Kontakteinrichtung und
ihrer Steuermagnete zeigt Fig. z. Für die Kontaktöffnung sind zwei Haltemnagnete
12 vorgesehen, die zugleich die ruhenden Kontaktstücke sind. Ein Anker 13 bildet
die bewegliche Kontaktbrücke. Er ist. an gespannten Klaviersaitendrähten 1,4 schwingfähig
aufgehängt: Zur Kontaktschließung dient ein dreischenkliger Haltemagnet 15. Die
Hauptkraftflüsse der Magnet-,- 12 und i5 können durch Erregung mit Gleichstro:m-hervorgerufen
werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel rühren die Hauptkraftflüsse von
Dauermagneten .her, deren Pole mit N, S bezeichnet sind. Die Magnete 12 sind
seitlich mit Messingplatten abgedeckt, von denen. in der Zeichnung die vorderen
weggelassen sind. An den Polschuhen sind silberne Kontaktleisten angelötet. Auch
der Anker 13 ist zwecks guter Kontaktgabe mit zwei seitlich angelöteten Silberleisten
versehen. Die Schenkel der Magnete 12 sind durchbrochen. In den Durchbrechungen
ist die Auslösewicklung 16 angeordnet. Die Wicklungen der beiden Magnete sind beispielsweise
hintereinandergeschaltet. In Fig. 3 sind die Polschuhe der Magnete in größerem Maßstab,
dargestellt, dort ist auch durch + und - der Wicklungssinn, der Spulenseiten angegeben.
Die mit b bezeichneten Stellen engsten Querschnittes sind vorzugsweise so bemessen,
daß sie bei angezogenem Anker durch den über den Anker verlaufenden Haltekraftfluß
gerade etwa bis zum Knick der Magnetisierungskennlinie gesättigt sind. Durch einen
in der Auslösewicklung fließenden Strom wird in jedem Magnetschenkel um die Durchbrechung
herum ein örtliches Magnetfeld hervorgerufen, das an einer Stelle engsten Querschnittes,
wo es dem Haltekraftflußentgegengesetzt gerichtet ist, diesen schwächt, jedoch an
der gegenüberliegenden Stelle engsten Querschnittes wegen der Sättigung keine wesentliche
Stärkung des Haltekraftflusses verursachen kann. Die Folge ist also insgesamt eine
Schwächung des Haltekraftflusses, die bei sehr hohem Auslösestrom praktisch bis
. zum Verschwinden des Haltekraftflusses gesteigert werden kann. EineRichtungsumkehr
des Hauptkraftflusses und der Aufbau eines Haltekraftflusses von entgegengesetzter
Richtung sind jedoch unmöglich, weil in der Bahn des Hauptkraftflusses zwei Spulenseiten
mit entgegengesetzt gleich großer Durchfiutung hintereinanderliegen und daher die
Auslösewicklung keine längs magnetisierende Wirkung auf der Bahn des Hauptkraftflusses
ausüben kann. Magnetische Nebenschlüsse 17 schützen die Dauermagnete vor einer übermäßigen
Verringerung des Hauptflusses bei ab-,gefallenem Anker 13. Die Nebenschlüsse sind
nicht , g esättigt, damit sie auch den über den. Anker verlaufenden Teil des Hauptkraftflusses,
bei dessen Verdrängung ohne weiteres aufnehmen. Derartige Haltemagnete werden Sperrmagnete
genannt und sind wegen ihrer geringen Eigenzeit und ihres kleinen Energiebedarfs
für die Auslösung besonders vorteilhaft. Der Einschaltmagnet 15 hat ,ebenfalls einen
Dawermagneteinsatz N, S und magnetische Nebenschlüsse. Die Auslösewicklung
18 ist in Durchbrechungen des mittleren Schenkels angeordnet. Damit sie nicht längs
magnetisierend wirkt. ist ein Teil der Wicklung 18 außen um. den Magnetschenkel
herumgelegt. Aus Fig. 3 sind die Verhälthisse der Durchflutungen 2i bzw. i ihre:-
Richtungen -;- und - und die Eisenquerschnittsverhältnisse an den engsten Stellen
a bzw. a/2 zu ersehen, welche die genannte Bedingung beispielsweise erfüllen
und dadurch den Einschaltmagnet 15 zu einem Sperrmagnet machen. Abweichungen, die
eine längs magnetisierende Wirkung der Auslös°w icklung zur Folge haben, können
bis zu einem gewissen Grade ohne praktische Beeinträchtigungen der Wirkungsweise
zulässig sein.In the drawing, FIG. 1 shows a three-phase conversion arrangement as an exemplary embodiment of the invention. The converter asked for three contact devices ii, each of which consists of two stationary contact pieces and a movable switching bridge. A particularly advantageous embodiment of a contact device and its control magnets are shown in FIG. For the contact opening, two holding magnets 12 are provided, which are also the stationary contact pieces. An armature 13 forms the movable contact bridge. He is. Suspended from tensioned piano wires 1.4 vibrating: A three-legged holding magnet 15 is used to close the contacts. In the illustrated embodiment, the main force flows from permanent magnets .her, the poles of which are denoted by N, S. The magnets 12 are laterally covered with brass plates, of which. in the drawing the front ones are omitted. Silver contact strips are soldered to the pole pieces. The armature 13 is also provided with two laterally soldered silver strips for the purpose of good contact. The legs of the magnets 12 are perforated. The release winding 16 is arranged in the openings. The windings of the two magnets are connected in series, for example. In Fig. 3, the pole shoes of the magnets are shown on a larger scale, there is also indicated by + and - the direction of winding, the coil sides. The locations of the narrowest cross-section, denoted by b, are preferably dimensioned so that they are saturated, when the armature is attracted, by the holding force flow extending over the armature, up to approximately the bend in the magnetization characteristic. A current flowing in the release winding creates a local magnetic field around the opening in each magnet leg, which weakens it at a point of the narrowest cross-section where it is directed in the opposite direction to the holding force flow, but at the opposite point of the narrowest cross-section, because of the saturation, it does not significantly strengthen it the flow of holding force. The result is an overall weakening of the holding force flow, which is practically up to with a very high release current. can be increased to the disappearance of the holding force flow. Reversing the direction of the main force flow and building up a holding force flow from the opposite direction are impossible, however, because two coil sides with oppositely equal flow are one behind the other in the path of the main force flow and therefore the triggering winding cannot exert a longitudinal magnetizing effect on the path of the main force flow. Magnetic shunts 17 protect the permanent magnets from an excessive reduction in the main flux when the armature has fallen or fallen. Anchors running part of the main force flow, when it is displaced easily take up. Such holding magnets are called blocking magnets and are particularly advantageous for triggering because of their short operating time and their low energy requirements. The switch-on magnet 15 also has a Dawermagnet insert N, S and magnetic shunts. The release winding 18 is arranged in openings in the middle leg. So that it does not have a longitudinally magnetizing effect. is part of the winding 18 around the outside. the magnet leg around. From Fig. 3 the ratios of the flows 2i and i, their: - directions -; - and - and the iron cross-section ratios at the narrowest points a and a / 2 can be seen, which meet the mentioned condition, for example, and thereby close the switch-on magnet 15 make a blocking magnet. Deviations which have a longitudinally magnetizing effect on the release winding can be permissible to a certain extent without any practical impairment of the mode of operation.
In Fig. i sind die Schalteinrichtungen i i vereinfacht dargestellt
und nur die Auslösespulen 18 zum Einschalten und 16 zum Ausschälten bezeichnet.
Die Kontakteinrichtungen sind an eine in Stern geschaltete Wechselspännungsquelle
19,. beispielsweise die Sekundärwicklung .eines Transformators, angeschlossen. Parallel
zu ihnen liegen die Reihenschaltungen der Entladungsstrecken eines Entladungsgefäßes
2o mit besonderer Zündanode und der Sekundärwicklungen eines Hilfstransformators
21,
der die zur Zündung erforderliche Spannung liefert und
über einen Drehtransformator 25 an die Wechselspannungsduelle i9 angeschlossen ist.
Der Hilfstransformator 21 ist so geschaltet, daß in der Nullag° des Phasendrehers
5 die Zündspannung einer Phase der verketteten Spannung zwischen dieser Phase und
der folgenden um 9o` voreilt. An Stelle des Gefäßes 20 kann auch sinngemäß ein Entladungsgefäß
mit statischer Gittersteuerun bzw. mit Zündstiftsteuerung vorgesehen sein. In diesem
Fall werden z. B. die Steuergitter freigegeben, wenn die Sekundärspannung des Hilfstransformators
21 einen vorbestimmtenWert erreicht.In Fig. I, the switching devices ii are shown in a simplified manner and only the tripping coils 18 for switching on and 16 for switching off are designated. The contact devices are connected to an alternating voltage source 19 connected in a star. for example the secondary winding of a transformer. Parallel to them are the series connections of the discharge paths of a discharge vessel 2o with a special ignition anode and the secondary windings of an auxiliary transformer 21, which supplies the voltage required for ignition and is connected to the AC voltage source i9 via a rotary transformer 25. The auxiliary transformer 21 is connected so that in the zero position of the phase shifter 5, the ignition voltage of one phase of the line-to-line voltage between this phase and the following one leads by 9o`. Instead of the vessel 20, a discharge vessel with static grid control or with ignition pin control can also be provided. In this case z. B. the control grids released when the secondary voltage of the auxiliary transformer 21 reaches a predetermined value.
Die Auslösewicklungen 18 der Einschaltmagnete werden von Sättigungswandlern
22 erregt, die an den Drehtransformator 25 angeschlossen sein können. Die Nacheilung
der Einschaltzeitpunkte gegenüber den Zündzeitpunkten kann mit Hilfe von Wirk- und
Blindwiderständen 23 bzw. 24. beiSpielsweise fest eingestellt sein oder bei Bedarf
durch Regelung dieser Widerstände verändert werden. Zur Erregung der Auslösewicklungen
16 der Ausschaltmagnete sind Sättigungswandler 26 mit den Kontakteinrichtungen i
i in Reihe geschaltet. Sie sind mit Wechselstrom vormagnetisiert, damit ihre Ummagnetisierung,
die wegen der Hysteresis ohne weiteres erst nach dem Nulldurchgang des Kontaktstromes
erfolgen würde, rechtzeitig zu einem früheren Zeitpunkt stattfindet. Zur V ormagnetisierung
dienen besondere Wicklungen 29. Die Auslösespulen sind z. B. an weiteren Hilfswicklungen
28 angeschlossen.. Die Sättigungswandler 26 können auch Schaltdrosseln sein, durch
deren Entsättigung in der Nähe des Stromnullwertes eine die Kontaktöffnungerleichternde
Verlängerung der stromschwachen Pause hervorgerufen wird. Damit diese Wirkung nicht
durch die Steuerkreise der Ausschalttnagnete beeinträchtigt werden kann, -enthalten
di.e letzteren hohe Widerstände 29. Der zur Ummagnetisierung der Schaltdrosseln
auch nach der Kontaktöffnung erforderliche Magnetisierungsstrom wird durch die Vormagnetisierung
gedeckt. Damit jeder Einschaltmagnet und jeder Ausschaltmagnet innerhalb, einer
Periode nur einmal ausgelöst wird, sind den Spulen 16 und 18 Gleichrichterventile
30 bzw. 3i vorgeschaltet. Die Gleichrichterventile sind bei Verwendung polarisierter
Steuermagnete entlrehrlich.The trigger windings 18 of the closing magnets are excited by saturation converters 22, which can be connected to the rotary transformer 25. The lag of the switch-on times compared to the ignition times can be set permanently with the aid of active and reactive resistors 23 and 24, for example, or, if necessary, can be changed by regulating these resistors. To excite the release windings 16 of the switch-off magnets, saturation converters 26 are connected in series with the contact devices i i. They are pre-magnetized with alternating current so that their magnetization reversal, which because of the hysteresis would only take place after the contact current has passed zero, takes place in good time at an earlier point in time. Special windings 29 are used for pre-magnetization. B. connected to further auxiliary windings 28. The saturation converters 26 can also be switching chokes, the desaturation of which in the vicinity of the current zero value causes an extension of the low-current pause, which facilitates contact opening. So that this effect cannot be impaired by the control circuits of the opening magnets, the latter contain high resistances 29. The magnetizing current required to reverse the magnetization of the switching chokes even after the contact has been opened is covered by the premagnetization. So that each switch-on magnet and each switch-off magnet is triggered only once within one period, rectifier valves 30 and 3i are connected upstream of the coils 16 and 18, respectively. The rectifier valves cannot be rotated when using polarized control solenoids.
Die Phasenablösung geht bei der neuen Umformungsanordnung nach der
vorliegenden Erfindung folgendermaßen vor sich: Gegen Ende eines Stromübertragungszeitabschnittes
nähert sich die Spannung der im Parallelpfad zur stromführenden Phase liegenden
Sekundär-Wicklung des Hilfstransformators 2 1 ihrem Scheitelwert. Sobald diese Spannung
den Zündwert des Gefäßes 20 erreicht, wird die zugehörige Entladungsstrecke dieses
Gefäßes gezündet. Es beginnt ein Kurzschlußstrom zu fließen, der an der Kontakteinrichtung
i i die entgegengesetzte Richtung wie der Laststrom hat und folglich den Kontaktstrom
vermindert. Kurz bevor der Kontaktstrom den Nullwert erreicht, entsättigt sich der
Sättigungswandler 26 und erzeugt einen Auslöseimpuls in der Spule i6. Infolgedessen
öffnen sich die Kontakte unabhängig von Höhe und Art der Belastung gerade in dem
Augenblick, wo das Entladungsgefäß 20 praktisch den vollen Phasenstrom übernommen
hat und somit derKontaktstrom auf demNullw-ert angelangt ist. Hierauf erreicht der
Erregerstrom des Sättigungswandlers22 derFolgephas-e denEntsättigungswert, sendet
infolge seiner Ummagnetisierung einen Impuls in die Auslösespule i8 und veranlaßt
dadurch die Kontaktschließung in der Folgephase. Die Kommutierungsspannung zwischen
den einander ablösenden Phasen sorgt dafür, daß die Kontakteinrichtung der Folgephase
den Strom vom Entladungsgefäß ao übernimmt. Der Entladungsstrom geht nach Null und
wird durch das Erlöschen der Entladung unterbrochen. Zum Zweck der Spannungsregelung
kann derAussteuerungsgrad des Umformers durch Verstellung des Phasendrehers 25 geändert
werden. Dadurch werden die Zündzeitpunkte und die Einschaltzeitpunkte gleichmäßig
verschoben, ohne ihre gegenseitige Lage zu verändern.The phase separation goes with the new deformation arrangement according to the
present invention as follows: Towards the end of a power transmission period
the voltage approaches that in the parallel path to the live phase
Secondary winding of the auxiliary transformer 2 1 its peak value. As soon as this tension
reaches the ignition value of the vessel 20, the associated discharge path becomes this
The vessel ignited. A short-circuit current begins to flow at the contact device
i i has the opposite direction as the load current and consequently the contact current
reduced. Shortly before the contact current reaches the zero value, it desaturates
Saturation transducer 26 and generates a trigger pulse in coil i6. Consequently
the contacts open in that, regardless of the level and type of load
Moment when the discharge vessel 20 has practically taken over the full phase current
and thus the contact current has reached zero. Then the
The excitation current of the saturation converter 22 of the following phase-e sends the desaturation value
as a result of its magnetization reversal, a pulse in the trip coil i8 and causes
thereby the contact closure in the subsequent phase. The commutation voltage between
the alternating phases ensures that the contact device of the subsequent phase
takes over the current from the discharge vessel ao. The discharge current goes to zero and
is interrupted by the extinction of the discharge. For the purpose of voltage regulation
the degree of modulation of the converter can be changed by adjusting the phase rotator 25
will. This makes the ignition times and the switch-on times uniform
moved without changing their mutual position.