CH204366A - Verfahren zur Umwandlung von Starkstrom gegebener Art in eine andere Stromart mit Hilfe einer periodisch arbeitenden mechanischen Kontakteinrichtung. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Umwandlung von Starkstrom gegebener Art in eine andere Stromart  mit Hilfe einer periodisch     arbeitenden    mechanischen     gontakteinriehtung.       Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver  fahren zur Umwandlung von Starkstrom  gegebener Art in eine andere 'Stromart mit  Hilfe einer periodisch arbeitenden mechani  schen Kontakteinrichtung und dient zur Lö  sung der Aufgabe, Lichtbögen, Funken und  jegliches Schaltfeuer, .dessen regelmässiges  Auftreten beim Öffnungsvorgang während  des Normalbetriebes wegen der grossen       Schalthäufigkeit    schon     nach    verhältnismässig  kurzer Betriebszeit die Auswechselung der  Kontaktstücke     erforderlich    machen würde,

    auch bei grosser     Durchgangsleistung,    insbe  sondere auch bei hoher Betriebsspannung, zu       unterdrücken.    Dazu wird nach der Erfin  dung die Kontaktöffnung jedesmal während  des dem     Stromnulldurchgang    vorausgehenden  absteigenden As     ,tes    der Stromkurve einge  leitet und in Verbindung damit der Verlauf  der sich zwischen den sich öffnenden Kon  takten ausbildenden Spannung mit selbst-    tätig periodisch     wirkenden    Mitteln der gege  benen Trenngeschwindigkeit -der Kontakte  und der     Durchschlagsfestigkeit    des umgeben  den Mediums derart     angepasst,

          @dass    die  Durchschlagsspannung der zwischen den       Kontakten    entstehenden Trennstrecke von  Beginn der Kontaktöffnung an stets grösser  ist     als,die    sich     zwischen    den Kontakten aus  bildende -Spannung.  



  Zur     Erläuterung    der Erfindung dienen  die     Fig.    1 und 2, von denen die erste die  Schaltung     eines        Ausführungsbeispiels    des  Erfindungsgegenstandes und die zweite ein  Diagramm des     Verlaufes    der verschiedenen  bei der Kontaktöffnung auftretenden     Grössen     darstellt.  



  Wird nach     Fig.    1 ein Stromkreis durch  einen Wechselstromgenerator 1 gespeist, der  die Spannung U erzeugt, und wird dieser       Stromkreis    jedesmal im Augenblick des       Stromnulldurch.ganges    durch .die ,Sehaltein-           richtung    2 periodisch unterbrochen, dann       steigt    :die 'Spannung an den Elektroden der  Schalteinrichtung nicht momentan auf den  vollen Wert U der     Generatorspannung    an,       sondern    die Kapazität 3 wirkt jedesmal in  dem sich periodisch wiederholenden Augen  blick der Unterbrechung fast wie ein Kurz  schluss:

   Der Strom, welcher nicht mehr über  den Sehalter 2 fliessen kann, fliesst nunmehr  über die     In.duktivität    4 in :den     Kondensator     3, wobei der Spannungsabfall zunächst im  wesentlichen an der     Induktivität    4 liegt, so  dass die Spannung an .den Elektroden des  Schalters 2 periodisch von dem Werte Null  aus allmählich ansteigt.  



  Der     'Spannungsanstieg    ist in     Fig.    2 ver  anschaulicht, in welche     u   <I>= f (t)</I> eingetragen  ist. Die Kurve hat im Ursprungspunkt eine  horizontale     Tangente.     



  In der     Fig.    2 ist ferner die Gerade a ein  getragen, welche angenähert den Anstieg  der     Durchschlagsspannung    zwischen den sich  entfernenden Kontakten unter Zugrunde  legung einer bestimmten     Trenn.gesehwindi        -          keit    der Kontakte veranschaulicht. Die Be  dingung dafür,     dass    kein 'Schaltfeuer     ent-          steht,    ist die, dass :die Gerade a     stets    ober  halb der Kurve     u    liegt.  



  Bei den bekannten     Starkstrom-,    insbeson  dere     Hochleistungsscha.ltern    ist diese Bedin  gung ohne weiteres nicht erfüllt, sondern die  Linie der wiederkehrenden Spannung     u    und  der Durchschlagsspannung b überschneiden  sich. Das bedeutet, dass sich entweder sofort  beim Beginn der Öffnungsbewegung der  Kontakte oder infolge von Rückzündungen  Lichtbögen     ausbilden,    welche gelöscht wer  den müssen.

   Man hat vorgeschlagen, die  Kontakte bei derartigen Schaltern selbsttätig       zwangläufig    synchron mit der Phase des  Wechselstromes .derart zu steuern, dass sie  schon vor dem     Stromnulldurchgang    beginnen,  sich zu öffnen, während sich der Strom noch  auf dem absteigenden Kurvenast befindet.  z.

   B. im Zeitpunkt     t1        (Fig.    2), und ist be  müht gewesen, die     Trenngeschwindigkeit     möglichst     hoch    zu     steigern,    damit der     Be-          ginn    der     Kontakttrennung    möglichst dicht    vor den     Stromnulldurchga.n.g    gelegt werden  kann.

   Die Spannung nimmt dabei den in       Fig.    2 punktiert eingetragenen Verlauf, wo  bei sie einen kleinen     negativen    Wert     e1     erreicht und den Strom vom Beginn der Kon  taktöffnungen an zunächst in Form eines  kleinen Lichtbogens bis zu seinem natür  lichen Nulldurchgang aufrechterhält.  



  Die Anstiegsgeschwindigkeit der wieder  kehrenden Spannung hängt von der Eigen  frequenz des zu unterbrechenden Stromkreise  ab.     Letztere    kann bekanntlich mit Hilfe von  Kondensatoren,     Induktivitäten    oder     Ohm-          ,sehen    Widerständen     verringert    werden, die  einzeln oder miteinander kombiniert in den  zu unterbrechenden Stromkreis, vorzugsweise  parallel zur     Unterbrechungsstrecke    einge  schaltet werden und als schwingfähige Gebilde       bezw.        Dä.mpfungsmittel        selbsttätig        periodiseb     wirken.  



  Der Anstieg der wiederkehrenden Span  nung kann ferner ebenfalls periodisch da  durch abgeflacht werden,     da.ss    in dem zu un  terbrechenden     Stromkreis    jedesmal während  der Öffnungszeit der Kontakte eine der wie  derkehrenden Spannung an der     Trennstrecke          entgegengesetzte    fremde Spannung in an sich  bekannter Weise periodisch induziert wird  oder dadurch,     da.ss    in Reihe mit der     ITnter-          brechungsstrecke    selbsttätig für die Zeit der       Kontaktöffnung    periodisch ihren Wider  standswert vergrössernde Impedanzen geschal  tet     sind,

      in denen ein der     wiederkehrenden     Spannung entgegengesetzt gerichteter Span  nungsabfall entsteht. Eine derartige peri  odisch mit dem Verlauf des     \Veehselstromes     selbsttätig veränderliche Impedanz ist bei  spielsweise ein     Kohlensäulewidersta.nd,    bei  welchem der     Pressdruck    durch von dem zu       unterbrechenden    Strom gesteuerte Relais  periodisch verändert wird, oder eine Drossel  spule mit einem bereits bei verhältnismässig  geringen Stromwerten sich sättigenden Eisen  kern, die so     bemesen    und gegebenenfalls mit  Hilfe einer besonderen Hilfswicklung zu  sätzlich vormagnetisiert ist,

   dass sie sich  jedesmal während der Kontaktöffnung in  ungesättigtem     Zustand    befindet, wobei sie      eine grosse     Induktivität    hat, während des       Cylrössten    Teils der     Stromübertragung    dagegen  im gesättigten Zustand, wobei sie einen sehr  kleinen Widerstandswert hat. Derartige  Drosseln, deren Kern     vorzugsweise    aus einer  magnetisch hochwertigen Eisenlegierung be  stehen soll, z. B. aus     Siliziumeisen    oder  Nickeleisen, sind ausführlich beschrieben im  Schweizerpatent Nr. 198525.

   Der zur Erzeu  gung des Spannungsabfalles an den periodisch  veränderlichen Reihenimpedanzen erforder  liche Strom kann von dem zu unterbrechen  den Strom abgezweigt werden, indem zur       Trennstelle    ein     weiterer    Strompfad parallel       geschaltet    wird, wie beispielsweise oben im  Zusammenhang mit     Fig.    1 beschrieben ist.  



  Eine begrenzte Anpassungsmöglichkeit  ist in der Wahl des Zeitmasses gegeben, um  welches der Beginn der Kontakttrennung vor  dem Zeitpunkt, in dem der -Strom den Null  wert erreicht, liegen soll. So kann zum Bei  spiel .gemäss der     Fig.    2 auch bei einer kleine  ren zulässigen Trenngeschwindigkeit entspre  chend dem Verlauf der Durchschlagsspan  nung nach der Geraden b ein vorübergehen  des     Überwiegen    der wiederkehrenden Span  nung dadurch vermieden werden, dass die  Kontakte bereits in dem früheren Zeitpunkt       L@    beginnen sich zu öffnen, welcher sich als  Schnittpunkt der Linie b' mit der Nullachse  ergibt, wenn b' gegenüber b soweit parallel  verschoben ist, dass kein Schnitt mit der  Linie     u    mehr zustande kommt.

   Dann ist die  Durchschlagsspannung in jedem Augenblick  grösser als die wiederkehrende Spannung, so  dass es nicht zur Ausbildung schädlichen  Schaltfeuers kommen kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Umwandlung von Stark strom gegebener Art in eine andere Strom art mit Hilfe einer periodisch arbeitenden mechanischen Kontakteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktöffnung jedesmal während des dem Stromnulldurch- gang vorausgehenden absteigenden Astes der Stromkurve eingeleitet wird, und dass der Verlauf der sich zwischen den sich öffnenden Kontakten ausbildenden Spannung mit selbst tätig periodisch wirkenden Mitteln der gege benen Trenngeschwindigkeit der Kontakte und :

   der Durchschlagsfestigkeit des umgeben den 3Zediums derart angepasst wird, .dass die Durchschlagsspannung der zwischen den Kontakten entstehenden Trennstrecke vom Beginn der Kontaktöffnung an stets grösser ist als die sich zwischen den Kontakten aus bildende Spannung. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach dem Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der sich zwi schen den Kontakten ausbildenden, wie derkehrenden Spannung eine entgegen gesetzte periodisch verlaufende Spannung synchron überlagert wird. 2. Verfahren nach dem Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Anstiegs geschwindigkeit der sich zwischen, den Kontakten ausbildenden, wiederkehrenden Spannung mit Hilfe von .die Eigenfre quenz des zu unterbrechenden Strom kreis-es herabsetzenden Impedanzen ver ringert wird. 3.

   Verfahren nach Unteranspruch 2, .dadurch gekennzeichnet; dass mit einem über einen Parallelpfad zur Trennstelle fliessenden Teil des zu unterbrechenden Stromes an einer mit der Trennstrecke in Reihe lie genden., selbsttätig periodisch ihren Wider stand.swert ändernden Impedanz ein der wiederkehrenden Spannung an der Trenn stelle entgegenwirkender Spannungsabfall ,erzeugt wird.