Kontaktumformer für Starkstrom. De Erfindung bezweckt in erster Linie die Verbesserung von Starkstromumformern mit mechanisch bewegten Kontakten hin sichtlich des jedesmaligen Einschaltvorgan ges. Bei den Einschaltvorgängen besteht nämlich die Gefahr, -dass infolge der zwischen den geöffneten Kontakten vorhandenen Span nung kurz vor dem Beginn der Kontakt berührung eine Vorentladung entsteht, die schädlichen Abbrand oder zum mindesten unerwünschte Materialwanderung an den Kontakten verursachen kann.
Erfindungs gemäss wird in einen zu den Kontakten parallel geschalteten Hilfsstromzweig mit mindestens einer durch Synchronsteuerung jedesmal kurz vor der Kontaktschliessung zu zündenden Entladungsstrecke eine minde stens einen Teil der Entladungsspannung deckende Hilfsspannung zusätzlich ein geführt. Dadurch kann schädliches Schalt feuer bei der Kontaktschliessung weitgehend unterdrückt werden, so dass der Kontakt- uniformer für höhere Betriebsspannungen verwendbar ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes dar gestellt, und zwar das Schaltschema eines dreiphasigen Hochspannungsumformers nebst zugehörigen Hilfseinrichtungen. Die Erfin dung ist aber auch bei Einphasenanordnun- gen und bei Mehrphasenanordnungen belie biger Phasenzahl verwendbar.
An ein Wechseilstromnetz <B>10</B> ist die Pri märwicklung 11 eines Transformators an geschlossen, dessen Sekundärwicklung 12 hochgespannten Drehstrom zur Speisung des Kontaktumformers liefert. An die Sekundär wicklung 12 sind über Schaltdrosseln 13, 14, 15 die - Kontakteinrichtungen 17, 18 und 19 des Umfarmers angeschlossen.
Die Schalt drosseln 13, 14, 15 haben einen Magnetkern aus einer hochwertigen Eisensorte mit sehr hoher Sättigungsinduktion, dessen Magneti- sierungskennlinie im ungesättigten Gebiet möglichst wenig gegen die Flussachse geneigt ist, an den Übergängen in die gesättigten Ge biete je einen scharfen Knick aufweist und in den gesättigten Gebieten fast parallel zur Achse der magnetischen Erregung verläuft.
Windungszahl und Kernquerschnitt der Schaltdrosseln sind so bemessen, dass der Kern beim Nennwert -des Betriebsstromes hochgesättigt ist und sich nur bei sehr kleinen Augenblickswerten des, Stromes in der Nähe des Stromnullwertes entsättigt, so dass jedesmal in der Nähe eines Stromnull durchganges eine stromschwache Pause ent steht, in der der Strom eine Zeitlang ver- nachläs-sigbar kleine Werte hat., so ,ass eine während der stromschwachen Pause statt findende Stromunterbrechung unter wesent lich erleichterten Bedingungen vollzogen werden kann.
Die Kontakteinrichtungen 17, 18, 19 weisen eine mehr oder weniger grosse Anzahl von hintereinandergeschalteten Un terbrechungsstellen auf. Sie bestehen vor zugsweise aus einer Anzahl ruhender Kon taktstücke, die durch bewegliche Schalt brücken überbrückt werden. Die letzteren können von einem Synchronmotor 16 über eine gemeinsame Welle 26, vorzugsweise über Kurbeln, Nocken, Exzenter oder dergl. über Zwischenstössel, vorzugsweise nach Art der Ventile von Brennkraftmaschinen, angetrie ben werden. Die genannten Antriebselemente sind der Deutlichkeit halber in der Zeichnung weggelassen.
Der Antriebsmotor 16 kann vor zugsweise aus dem Drehstromnetz 10 über einen Drehtransformator 30 gespeist werden, der zur Verstellung der der Phasenlage des Schalttaktes gegenüber der Phasenlage der speisenden Wechselspannung dient. Die Kon- takteinrichtungen sind ferner durch parallele Strompfade 27, 28, 29 überbrückt, die vor zugsweise eine kapazitive Komponente haben können und in untereinander gleichwertige Abschnitte unterteilt sind.
Zwischen den ein zelnen Abschnitten vorgesehene Anzapfun- ,gen sind mit den entsprechenden Kontakt stücken verbunden, derart, dass die an den Kontakteinrichtungen auftretenden Spannun gen gleichmässig auf alle Unterbrechungs- stellen verteilt werden. Die Parallelpfade haben: die Aufgabe, bei der Kontaktöffnung den Anstieg der wiederkehrenden Spannung zu verzögern. Sie können so abgestimmt sein, dass sie den Verlauf des Magnetflusses der Schaltdrosseln 18, 14, 15 während der Sperr periode so beeinflussen, dass sich die Schalt drosseln jedesma(1 vor dem Einschalten in un gesättigtem Zustand befinden, so dass vor Be ginn der Kontaktberührung jedesmal zu nächst eine stromschwache Pause einsetzt.
Dem gleichen Zwecke können auch besondere Vormagnetisierungswicklungen dienen, die auf dem Magnetkern der Schaltdrosseln an gebracht, in der Zeichnung jedoch der Deut lichkeit halber weggelassen sind. Diese Vormagnetisierungswicklungen können mit Gleich- oder mit Wechselstrom beschickt werden und gleichzeitig die Aufgabe erfüllen, die Koerzitivkraft der Schaltdrosseln bei der Kontaktöffnung mindestens teilweise zu kom- .pensieren,
so dass die Entsättigung bereits bei einem kleinen positiven Augenblickswert des abfallenden Teils der Stromkurve einsetzt.. Von den Kontakteinrichtungen führt eine gemeinsame Leitung über eine Glättungs- drossel 37 zu einem Pol eines Gleichstrom netzes 20, dessen anderer Pol mit, dem Stern punkt der Sekundärwicklung 12 .des Speise transformators verbunden ist.
Zur Erleichterung der Einschaltbedin gungen kann eine Hilfswechselspannung ge eigneter Frequenz- und Phasenlabe beispiels weise einem besonderen Generator 40 ent nommen werden, der entweder mit der ge meinsamen Antriehsweble 26 gekuppelt sein kann oder, wie es in der Zeichnung darge stellt ist, durch einen besonderen Synchron motor 39 angetrieben wird, der vorteilhaft an die gleichen Leitungen angeschlossen sein kann, an denen auch der Antriebsmotor 1.6 liegt; denn es muss dafür gesorgt sein, .,ass die Hilfswechselspannung gegenüber der Kontaktbewegung stets die gleiche Phasen lage hat.
Der Generator 40, dessen Erregung ebenso wie die der Motoren 16 und 39 einem beliebigen Gleichstromnetz entnommen wer den kann, falls nicht Dauermagnete zur Er- zeugung des Feldes verwendet werden, wenn das Drehstromnetz 10. mit 50 Per./Sek. betrie ben wird, möge beispielsweise eine sinus- förmige Hilfswechselspannung von 150 Pe rioden in :
der Sekunde erzeugen. Diese Hilfs wechselspannung - kann einem sämtlichen Phasen gemeinsamen Hilfsstromkreis zu geführt werden, der unter Zuhilfenahme einer zusätzlichen Schalteinrichtung auf die Kon- takteinrichtungen der einzelnen Phasen im Takte der Phasenfolge umgeschaltet wird.
Zu diesem Zwecke sind die Kontaktgruppen 17, 18, 19 überbrückende Hilfsleitungen zu Iden ruhenden Kontakten 21 bis 26 eines doppelpoligen Schaltgerätes geführt, dessen bewegliche Kontakte 31 und 34 auf der An triebswelle 26 angeordnet und über Schleif ringe 32, 35 und Bürsten 33, 36 an die Hilfs- wechselspannungsquellle angeschlossen sind. Statt eines mechanischen Schaltgerätes kön nen aber auch gittergesteuerte Entladungs gefässe als Umschalteinrichtungen für die Hilfswechselspannung verwendet werden.
Es empfiehlt sich, durch Zwischenschaltung eines Isoliertransformators 41, 42 das Hoch spannungspotential von der Hilfswechsel- spannungsquefe 40 fernzuhalten. Die Sekun därseite 42 des Isoliertransformators kann durch einen Kondensator 38 überbrückt wer den, der die störende Induktivität des Isolier- transformators mindestens teilweise kompen siert.
Wird der Hilfswechselspannungs- generator 40 ebenfalls auf der Antriebswelle 26 angeordnet, so können die Schleifringe wegfallen. Die Hilfsleitungen können statt dessen zwischen dem Generator und den Hilfskontakten 31 und 34 längs der Welle 26 fest verlegt werden.
Ein Is.oliertransfor- mator fällt dann zwar unter Umständen weg, dafür ist aber der Anker des Hilfswechsel- spannungsgenerators gegenüber seinem Er regerteil besonders. sorgfältig zu isolieren, falls nicht ein Dauermagnet zur Erregung verwendet wird.
Die Wirkungsweise des Hochspannungs- kontaktumformers sei wie folgt beschrieben: In der gezeichneten Stellung haben sich die Kontakte der Gruppe 17 gerade geschlossen, während die Kontakte der Gruppe 19 kurz vor dem Beginn ihrer Öffnungsbewegung stehen. Die Kontaktgruppe 18 der mittleren Phase ist geöffnet. Kurz bevor sich die Kon takte der Gruppe 17 geschlossen haben, ist zwischen den Hilfskontakten 21, 31 und 24, 34 bei ihrer gegenseitigen, Annäherung eine kleine Lichtbogenentladung zustande gekom men, durch die ein Stromfluss eingeleitet wurde.
Dieser Strom kann keinen grossen Wert annehmen, weil sich die Schaltdrossel 13 in ungesättigtem Zustand befindet, wäh rend der erwähnte Strom fliesst. Ohne An wendung der Erfindung würde nun die Lichtbogenspannung der Entladungen an den Hilfskontakten 21, 31 und 24, 34 auch an den Kontakten der Gruppe 17 während der Schliessung der Hauptkontakte auftreten und hier unter Umständen Vorfunken und damit schädlichen Abbrand hervorrufen können.
Die besagte dem Generator 40 entnommene Hilfswechselspannung verhütet dies. Sie ist so eingestellt, dass sie sich an der Aufrecht erhaltung der Lichtbogenentladungen be teiligt, indem sie der Lichtbogenspannung an den Kontakten 21, 31 und 24, 34 jeweils ent gegenwirkt. Wenn die Augenblickswerte der Hilfswechselspannung etwa ebenso gross sind wie die Lichtbogenspannungen, so werden die letzteren von der Hilfswechselspannung allein nahezu vollständig gedeckt. Zwischen den Hilfskontakten 21 und 24 besteht dann kein Potentialunterschied.
Infolgedessen liegt auch an den Enden der Kontaktgruppe 17 überhaupt keine Spannung. Schädliches Schaltfeuer kann dabei also nicht auftreten. Nachdem sich .die Welle 26 um 120 gedreht hat, wiederholt sich ,der vorbeschriebene Vor gang an :der Kontaktgruppe 18 und den zu gehörigen Hilfskontakten 22, 25, nach wei- teren 120' Drehung an der Gruppe 19 und .den zugehörigen Hilfskontakten 23, 26.
Die umlaufenden Hilfskontakte können so aus geführt sein, dass sie mit den ruhenden Hilfs kontakten nicht in Berührung kommen, son dern in geringem Abstand an ihnen vorbei bewegt werden.