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Vorrichtung zur synchronen Schaltung
Bei der sogenannten synchronen Schalterbetätigung, die besonders bei Einphasennetzen von 162/3 Hz (Bahnnetzen) häufig verwendet wird, handelt es sich bekanntlich darum, zwecks Schonung des Schalters bzw. Erhöhung seiner Schaltleistung die mit der Trennung der Kontakte beginnende Abschaltung gerade in einer hiefür günstigen Phase der Wechselstromperiode vor sich gehen zu lassen. Es darf also hiebei auch das für die Betätigung des Schalters massgebende Ansprechen der Auslöseeinrichtung, das ja der Trennung der Schalterkontakte um eine bestimmte, gegebenenfalls einstellbare Zeitspanne (Eigenheit) vorausgehen muss, nicht in einem beliebigen, sondern nur in einem mehr oder weniger genau festzulegenden Zeitpunkt der Periodendauer stattfinden.
Eine schon bekannte derartige Auslöseeinnchtung ist so ausgebildet, dass sie bei Stromnulldurchgang anspricht, wobei dann in einem bestimmten darauffolgenden Stromnulldurchgang Stromunterbrechung eintritt (Österr. Patent Nr. 158774).
Es ist nun aber bei der Synchronabschaltung der Umstand zu beachten, dass gerade bei Eintritt eines Kurzschlusses, also der wichtigsten Auslöseursache, der für das richtige Funktionieren erforderliche periodische Verlauf des Stromes im allgemeinen durch ein überlagertes, mehr oder weniger rasch abklingendes Gleichstromglied gestört wird, dessen Betrag von der zufälligen Lage des Kurzschlusszeitpunktes in bezug auf den stationären (periodischen) Verlauf des Kurzschlussstromes abhängt. Das Gleichstromglied bewirkt u. a. eine mit seinem Abklingen ab- nehmende Verlagerung der Stromnulldurch- gänge, so dass die für die erwähnte bekannte
Synchronschalteinrichtung notwendige Voraus- setzung eines konstanten Abstandes dieser Null- durchgänge nicht mehr zutrifft.
Das Auslöse- glied ist deshalb so ausgebildet, dass sein An- sprechen bis zum Abklingen des Gleichstrom- gliedes auf einen nicht mehr störenden Wert ge- sperrt bleibt. Dadurch wird aber natürlich die
Abschaltung des Kurzschlusses verzögert, was unter Umständen sehr unerwünscht ist.
Die Erfindung gestattet es, diesen Nachteil zu beseitigen oder zu vnnindern. Sie beruht auf der Erkenntnis, dass ein überlagertes Gleich- stromglied zwar die Nulldurchgänge, aber, wenn es nicht allzu rasch abklingt, nur unwesentlich die Scheitelwerte der Stromkurve verschiebt. Erfindungsgemäss wird deshalb die Synchronschalteinrichtung so ausgebildet oder eingestellt, dass sie statt auf die Nulldurchgänge auf die Scheitel (Maxima oder Minima) der Stromkurve anspricht.
Wenn dabei die von einem solchen Ansprechen bis zu der bei einem der darauffolgenden Nulldurchgänge eintretenden Stromunterbrechung gezählte, also wenigstens annähernd auf eine ungerade Zahl von Viertelperioden zu bemessende Eigenzeit der Schalteinrichtung für das Abklingen eines Gleichstromgliedes auf einen den Zeitpunkt des Nulldurchganges kaum mehr beeinflussenden Wert ausreicht, so kann gegebenenfalls auf jede künstliche, zusätzliche Verzögerung der Stromunterbrechung verzichtet werden. Es ist aber auch bei der Erfindung möglich bzw. mitunter zweckmässig, das Ansprechen des Auslösegerätes vorübergehend zu sperren, z. B. um eine Scheitelpunktverschiebung durch einen anfänglichen allzu steilen Abfall des Gleichstromgliedes unschädlich zu machen oder um eine gewünschte Abschaltverzögerung zu erzielen.
Der Gedanke, das Auslösegerät im Scheitelpunkt der Stromkurve ansprechen zu lassen, kann erfindungsgemäss in der Weise verwirklicht werden, dass mittels eines Wandlers eine dem Differentialquotienten des Stromes nach der Zeit proportionale Spannung erzeugt und das Gerät für Ansprechen im Nulldurchgang dieser Spannung gebaut und geschaltet wird.
Eine solche erfindungsgemisse Anordnung ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. D : ? Fig. 2,4, 5,6 und 8 zeigen verschiedene andere Ausführungbeispiele der Erfindung. Das Zeigerdiagramm nach Fig. 3 soll die Schaltung nach Fig. 2, und die
Kurvendarstellung nach Fig. 7 die Schaltungen nach Fig. 6 und 8 näher erläutern.
Bei der Anordnung nach Fig. l ist W der den
Strom nach der Zeit differenzierende, zu diesem
Zweck durch sekundärseitige Vorschaltung eines hohen Ohm'schen Widerstandes R praktisch im
Leerlauf betriebene Stromwandler und A das auf die Nulldurchgänge seiner Sekundärspannung bzw. seines nur sehr schwachen Sekundärstroms ansprechende Relais. Ein Nachteil dieser Schaltung besteht in der durch den hohen Wider- stand R bedingten schlechten Leistungsausbeute.
Eine Verbesserung dieser Verhältnisse lässt sich nach Fig. 2 dadurch erreichen, dass man parallel
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zu dem Relais eine Kombination aus einer Kapazität C und einem Ohm'schen Widerstand R anordnet. Dadurch wird, wie Fig. 3 zeigt, eine Aufteilung des vom Wandler gelieferten Stromes J in die beiden Ströme JC und JS bewirkt, wobei erzielt werden kann, dass der das Relais A durchfliessende Strom, dem Strom um 900 nacheilt.
Die Nulldurchgänge von go fallen dann mit den
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schreiten eines bestimmten Stromwertes anspricht, sowie ein zweites kleines Relais H mit einem Halteanker, das von einer Hilfswicklung des Relais Ue gespeist wird, wobei letzteres dank dem Widerstand R ebenso wie der Differentiationswandler der Anordnung nach Fig. 1 wirkt und einen Wandler entbehrlich macht. Die beiden Relaisanker sind durch eine sich zunächst spannende Feder F verbunden, wobei der eigentliche Ansprechzeitpunkt durch die Freigabe des Halteankers bestimmt wird, also im Sinne der Erfindung mit einem Scheitelpunkt des abzuschaltenden Stromes zusammenfällt. Der Vor-
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durch einen kapazitivem Parallelkreis ersetzt werden, wie er bei der Anordnung nach Fig. 2 vorgesehen ist.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Überstrom-und das Halterelais zu vereinigen, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, gemäss welcher ein Magnetkreis verwendet wird, der im Gebiet des Halteankers in zwei parallele Pfade g und h gespalten ist, von denen der letztere den Halteanker trägt, während der erstere mit einer Hilfswicklung versehen ist, die an eine Kombination aus einem Widerstand R und einem Kondensator C angeschlossen ist. Durch geeignete Bemessung dieser Schaltelemente kann erreicht werden, dass der magnetische Fluss im Pfade h um 90'gegenüber dem von aussen zugeführten, das Relais erregenden Strom verschoben ist, der in dem Ausführungsbeispiel eine auf einem den Gesamtfluss führenden Schenkel des Magnetkreises angebrachte Spule durchfliesst. Für die drei Flüsse gilt dabei ein Diagramm ähnlich dem der Fig. 3.
Die beiden Anker sind wie bei Anordnung nach Fig. 4 durch eine Feder F miteinander verbunden.
Schaltet man, wie in Fig. 6 dargestellt, an einen durch einen Widerstand r vorbelasteten
Wandler Weine Reihenschaltung aus einem
Ventil V und einem durch einen Widerstand R überbrückten Kondensator C, dann entsteht an letzterem eine der Kurve 1 in Fig. 7 entsprechende
Spannung und demgemäss an dem Ventil V eine der Kurve 2 entsprechende Spannung Up, die ausgeprägte Nullstellen entsprechend dem
Scheitelwert in der Wechselspannung auf- weist und erfindungsgemäss zur Speisung eines
Halterelais einer Synchronschalteinrichtung heran- gezogen werden kann. Durch die Veränderung der
Zeitkonstanten RC kann man den Beginn und die
Dauer der stromlosen Pause beliebig verändern.
Diese Schaltung hat den Vorteil einer Erleichte- rung des Abfallens des Halteankers durch die Vergrösserung der stromlosen Pause gegenüber den Schaltungen, die nur den Moment der (Null,, : durchgänge des Stromes ausnutzen.
Fig. 8 zeigt das duale Abbild der Schaltung nach Fig. 6. Hier weist der Strom durch das Ventil die Lücken der Kurve 2 in Fig. 7 auf. Das Halterelais oder auch das Überstromrelais kann bei dieser Schaltung in Reihe mit dem Ventil liegen. Diese Drosselventilschaltung hat den Vorteil, dass sie auch bei kleinen Spannungen vorteilhaft ausgeführt werden kann, während die Schaltung nach Fig. 6 nur bei höheren Spannungen zweckmässig ist, da sonst der bei ihr erforderliche Kondensator sehr gross sein müsste.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur synchronen Schaltung, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung oder Einstellung, dass ihr synchrones, der Schaltung zeitlich vorausgehendes Ansprechen in einem Scheitel (Maximum oder Minimum) der Kurve des zu schaltenden Stromes stattfindet.