Umformer mit synchron mit bestimmten von dem zu unterbrechenden Strom periodisch angenommenen Werten betätigten Abhebekontakten. Bei der Unterbrechung von Wechselstrom kann eine Rückzündung nach einem Strom- nulldurchgangdadurc11 mit Sicherheit ver mieden werden, dass die Kontakte zu einem solchen Zeitpunkt vor dem Stromnulldurch- gang auseinanderbewegt werden,
dass sie im Augenblick des Stro@mnulldurchganges bereits die durch die Eigenheit @d@er Unterbrechungs- einriehtung bestimmte sogenannte Lö,s,ch- distanz erreicht haben. Bei einer derartigen Steuerung von Unterbrechungseinrichtungen wird bei der Auseinanderbewegung der Kon takte ein. Liahtbogen - wenn auch mit ge ringer Lichtbogenarbeit - gezogen.
Die Arbeitsbe@dmbaungen für derartige Unterbre- chungsieinrichtungen werden um so günstiger, je mehr es gelingt, die Leistung bezw. die Dauer des Liehtbogens zu verringern. Da das Ende der Dauer durch den Stromnulldurch- gang bestimmt ist,
ist eine Verringerung der Lichtbogenarbeit zum Beispiel naell dadurch möglich, dass der Augenblick der Kontakt trennung näher an dem. Stromnullidurchgang gelegt wird.
Dies setzt bei gegebener Lösch- .distanz voraus, -dass die Geschwindigkeit, mit der die Kontakte aus in:anderbewegt werden, gesteigert wird, da, je grösser die Geschwin- digkeit ist, die Trennung der Kontakte um so später einsetzen kann, wodurch also die Licht- bogena < rbent entsprechend herabgesetzt wird.
Von bestimmten Grenzen an bietet eine Stei gerung der Bewegungsgeschwindigkeit aber insofern Schwierigkeiten, als unverhäItnis- mässig grosse Beschleunigungskräfte für die Betätigung der Kontakte eingesetzt werden müssen. Wenn man beispielsweise annimmt, dass der erforderliche Kontaktabstand ent sprechend der Lösch@dzstanz 1 cm ist, und hierbei die Aufgabe stellt,
cdie Zeit zwischen der Trennung der Kontakte und ,der Errei- ehung dieses Kontaktabstandes auf 1 Milli- sekunde zu verringern, so ist bereits die 2000fache Erdbeschleunigung erforderlich, was einen hohen Kraftaufwand bedingt und insbesondere hohe Beanspruchungen der Aus- löse-,
Verklinkk und Kontaktelemente mit sich bringt. Die erwähnten Schwierigkeiten sind besonders gross bei Umformern (Gleichrich tern, Wechselrichtern, Frequenzformern usw.) wegen der hierbei periodisch durchzuführen den Stromunterbrechung.
Bei dem Umformer mit synchron mit be stimmten von dem zu unterbrechenden Strom periodvsch angenommenen Werten betätigten Abhebekontakten nach der vorliegenden Er findung ist zur Vermeidung dieser Nachteile die Unterbrechungseinrichtung im Vakuum angeordnet und der Kontakthub beträgt nur einen Bruchteil eines Millimeters.
Es hat sieh gezeigt, dass in gutem Vakuum sogar bei; einem Kontaktweg der kleiner ist als 0,1 mm Spannungen von vielen Tausend Volt ein- wand,frei unterbrochen werden können. Ein so kleiner Kontaktweg kann in einer Milli- sekunde mit 20facher Erdbeschleunigung er reicht werden.
Da aber auch noch .grössere Kräfte zugelassen werden können, lä-sst sich die Zeit zwischen Kontakttrennung und Stromnulldurchgang noch weiter verringern.
Die Kontaktbewegung kann in Abhängigkeit von Grösse und Verlauf des zu unterbrechen- ,den Stromes eingeleitet bezw. durchgeführt werden. Vorteilhaft kann hierbei der Umfor mer noch mit Einrichtungen versehen sein, durch die :die stromschwache Pause im.
Bereich .des Stromnulldurohganges künstlich verlän- gert wird, um ,den Unterbrechungsvorgang zu erleichtern. Mit Vorteil kann hierbei ausser dem die Unterbrechungseinrichtung mit sol chen Abhebekontakten ausgeführt werden, .deren Steuerung etwa entgegen der Wirkung einer geeigneten Gegenkraft, Federn oder der gleichen,
mit Hilfe von elektromagnetischen oder elektrodynamischen Einrichtungen er folgt, die ihmersets in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom erregt werden, wobei die Kontakbe (Kontaktbrücke:
) gegebenenfalls auch noch unter dem Einfluss von periodisch angetriebenen mechanischen Einrichtungen stehen können.. Als Vakiiumbebälter für die Unterbrin gung der Unterbreeliungsein@richtung kann eine Glocke aus hochwertigem Porzellan ver wendet werden, die durch eine vakuumdicht angelötete Membran angeschlossen ist,
die ihrerseits die als Abhebekontakt wirkende Kontaktbrücl,:e trägt. Mit besonderem Vorteil werden die Kontakte innerba-lb dieser Glocke von Konta,litträgern getragen,
die als verhä.lt- nis.mässig kurze Stöcke mit grosser Wärmeleit fähigkeit ausgebildet sind und durch entspre- chende Öffnungen in. der Porzellanglocke - zum Beispiel eingeschliffen, ein geschmolzen oder eingelötet - hindtireh,)@e- füh ,rt sind, derart,
dass die in den Kontakten entwickelte Wärme auf kürzestem <I>Weg</I> aus der Vakuumglocke hera-usgefüliit wird und dort durch die benachbarte Luft oder durch besondere Kühlmittel abgeführt werden kann.
In Hiinbliek auf die grosse Spannungsfestig- keit einer Trennstreehe in Vakuum wird es hierbei ermöglicht, mit sehr kurzen strom- schwachen Pausen zu arbeiten, so da.ss der Aufwand für hierfür erforderliche Drosseln verhältnismässig gering gehalten werden kann.
Um die Spannungsfestigkeit innerhalb der Glocke voll ausnützen zu können, wird die Glocke vorteilhaft mit Einrichtungen zur Verlängerung des Kriechweges bezw. Über- schlagwebes, zwnsehen.den spannungführenden Teilen ausserhalb der Glocke ausgerüstet. Hierzu können beispielsweise Rippen verwen det werden,
die quer zur tberschlagsrichtung verlaufen und als Ionenbarrteren ausgebildet sein können. Die Glocke samt den Zuführun gen kann innerhalb eines Mediums erhöhter Spannungsfestigkeit, insbesondere eines sol- chen guter Z@ ärmeableitfähigkeit, unterge bracht -werden. So kann beispielsweise die Anordnung innerhalb eines C>lbehälters ange ordnet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der @eichnuna .dargestellt. Mit 1 und 2 sind die beiden feststehenden Kontakte eines Umformers bezeichnet, die mit einer Kontakt- brücke 3 zusammenarbeiten. Die Kontakte ,sind innerhalb einer vakuumdichten Glocke 4 angeordnet, wobei die Stromzuführungen, die mit den Kontaktträgern 11 und 12 aus einem Stück bestehen, durch die Glocke gleichfalls vakuumdicht hindurchgeführt sind.
Die Kon taktbrücke sitzt auf einer Membran 5, die an der Glocke, die ihrerseits zum Beispiel aus Porzellan besteht, vakuumdicht angelötet ist. Die Glocke kann durch einen abschm:elzbaren Stutzen 6 hindurch auf Hochvakuum ausge pumpt werden, worauf dieser Stutzen dicht abgeschmolzen wird.. Sie kann aber auch dauernd mit einer Vakuumpumpe verbunden bleiben.
Im Innern der Vakuumglocke kann bei seihr ,geringem Hub der Kontaktbrücke eine sehr grosse Spannung unterbrochen wer den, sofern die Stromstärke während der Kon takttrennung unterhalb der - ven,dür Art der Kontaktausbildung abhängigen - kritischen Werte, .z.
B. 10-100 Amp., gehalten wird, so dass die Durchschlagsfestigkeit des Va kuums nicht durch Metallda.mpfbildung ver- ,sehleohtert wird. Werden die Kontakte so gesteuert, dass sichieina.zuverläsisige SyncIlroni- sierung der Küntaktbeweggungen mit den von dem zu unterbrechenden Strom periodisch an genommenen Werten ergibt,
kann die maxi male Stromamplitude erheblich höher liegen. Es ist auf diese Weise möglich, mit eineue Hub in,der Grösse von Bruchteilen :eines Milli- meters Spannungen von 50 000 Volt und mehr zu @schalten. Um Überschläge zwischen den Zuführungen ausserhalb der Glocke zu ver hindern, isst die Unterb:
rechungsicinrichtung so gestaltet, Üass auch an dieser Stelle die Spannungsfestigkeit möglichst hoch wird. Hierzu wird die Glocke 4 zum Beispiel mit als Innenbarrieren wirkenden Rippen 7 versehen, die die Schlagweite (den Bindfadenabstand)
zwischen den äussern Kontakten vergrössern und dadurch die Spannungsfestigkeit der Un- terbrechungseinrichtungerhöhen. Die Glocke 8 kann ihrerseits in einem Behälter unterge bracht werden, der mit einem Medium erhöh ter Spannungs.fesfigkeit erfüllt ist, wie bei spielsweise 01, geschlorrte Kohlenwassierstoffe, wie z.
B. Cl.ophen, Druckluft, Druckgas, Fri- gen, usw., wobei bei der Verwendung von Fl:üssigkeiten,dafür .Sarge getragen wird, 4@ass in den an ,die Membran anschliessenden Raum keinerlei Flüssigkeit gelangt, da ,
sonst die Bewegungsfreiheit der Membran beeinträch- tgt würde. Hierzu kann die Glocke beispiels- weise unterhalb des Antriebes angeordnet sein und in einen.
entsprechenden Behälter hinein- ra" n. Auf diesle Weise wird auch eine gute Zugä.ngkchkeit der Antriebsanordnung bei verhältnismässig .geringen Baumassen erreicht.
Der beschriebene Umformer kann auch für Spannungen verwendet werden, deren Betrag höher ist alsderjenige ,des Spannungswertes der Unterbrechereinrichtung. Es genügt, mehrere solche hintereinander zuschalten. Die Kontaktsteuereinrichtungen ,sind aber -der- art einzustellen, dasssämtliche in Reihe ge schalteten Kontakte gleichzeitig arbeiten, d. h.
untereinander genau synchronisiert wer den. Die Anzahl der hintereinander zu schal- tendlen Unterbrechungsstellen wird ums@o nie driger, je höher die Spannung ist, die -diese zu unterbrechen gestatten.
Bei der Gestaltung der Kontakte soll dar auf Rücksicht genommen, werden, dass diese die entwickelte Stromwärme nach .aussen ab führen, wobei durch an den Kontaktträgern angesetzte Kühlfahnen eine bgonte Wärmeab fuhr 6ichergestellt werden kann. Es ist hierbei von Vorteil,
dass trotz !der hohen Betriebs spannungen infolge des unverhältnismässig kleinen Spannungsiabfalls die Wärmeentwick- lung in verhältnismässig niedrigen Grenzen bleibt.
Unter Umständen kann es auch zweck mässig ;sein, innerhalb der feststehenden Kon takte bezw. deren Träger besondere, von einem Kühlmittel durchströmte Kühlkanäle vorzu sehen, um. die Wärmeabfuhr zu verbessern, wobei jedoch, besondere Rück,s.icht auf die Va kuumdichtigkeit der Kontakte .genommen werden muss.
Es kannzweckmässig sein, an Stelle der Doppelunterbrechung innerhalb der Vakuumglocke eine Mehrfachunterbxiechung vorzusehen.
Die Steuerung der Membran erfolgt bei .diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines an dieser angesetzten Magnetkerns 8, der von einem Magneten 9 etwa entgegen der Wir kung ihrer Eigenfederung angezogen wird. Die Erregung des Magneten kann mit Hilfe einer Röhre 10 in dem erforderlichen Takt gesteuert werden.
Die Bewegung der Kontaktbrücke kann auch auf beliebige andere Weise erfolgen, bei spielsweise durch zwei zusammenarbeitende Maggetsysteme oder auch mit Hilfe von me chanisch angetriebenen Stösseln, die von um laufendien Einrichtungen bewegt werden kön nen.
In Anbetracht des geringen Hubes ist es auch möglich, :die Bewegung der Kontakt brücke durch Magnetostriktion, das ist durch die durch Erre"c-ang biezw. Entregung beding ten Längenünderungen eines Eisenkörpers, zu bewirken. Bes-anders vorteilhaft ist es, bei der Verwendung von Drosseln mit scharfem Knick in .der Maggnetisie.run:
gskurve, deren Sät- tgung bereits bei einem Stromwert erreicht ist, der klein ist im Verhältnis zu dem Be- triebsstromwert, die Steuerung von dem Spannungsabfall an :der Drossel abzuleiten.
Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, dass Drosseln oder ähnliche Mittel zur Er zielung bezw. Verlängerung einer strom schwachen Pause im Bereich des Stromnull- durchgange@s angewendet werden;
deren Ver wendung bietet jedoch erhebliche Vorteile, zumal in Anbetracht der Charakteristik der Unterbrechung unter Vakuum es genügt, in nerhai der stromschwachen Pause den Strom unter verhältnismässig hoch liegenden Werten, wie z. B. 10, evtl. auch 50 Ampere, zu halten, so d#ä-ss der Aufwand für ,die Drossel sehr Ole- ring wird, um so mehr, als dank der hohen Geschwindigkeit, mit der der erforderliche Kontaktabstand erreicht wird, auch die Dauer einer solchen ,stromschwachen Pause klein be messen sein kann.
Converter with lifting contacts actuated synchronously with certain values periodically assumed by the current to be interrupted. When the alternating current is interrupted, a flashback after a current zero crossing can be avoided with certainty that the contacts are moved apart at such a point in time before the current zero crossing
that at the moment of the current zero crossing they have already reached the so-called lo, s, ch distance determined by the peculiarity of the interruption device. With such a control of interruption devices, when the contacts move apart, a. Liaht arc drawn, albeit with little arc work.
The Arbeitsbe @ dmbaungen for such interruption devices are the cheaper, the more it succeeds, the performance respectively. to reduce the length of the bow. Since the end of the duration is determined by the current zero crossing,
For example, a reduction in the work of the arc can be made closer to the instant of contact separation. Current zero crossing is placed.
For a given extinguishing distance, this assumes that the speed at which the contacts are moved out into the other is increased, since the greater the speed, the later the separation of the contacts can begin, which means that the arc arc is reduced accordingly.
From certain limits onwards, however, an increase in the speed of movement presents difficulties insofar as disproportionately large acceleration forces have to be used to actuate the contacts. If one assumes, for example, that the required contact distance is 1 cm according to the extinguishing punch, and here the task is
To reduce the time between the separation of the contacts and the achievement of this contact distance to 1 millisecond, 2000 times the acceleration due to gravity is required, which requires a lot of effort and, in particular, high loads on the triggering,
Verklinkk and contact elements brings with it. The difficulties mentioned are particularly great with converters (rectifiers, inverters, frequency converters, etc.) because of the periodic power interruption.
In the converter with synchronous with certain values to be interrupted periodvsch actuated lifting contacts according to the present invention, the interrupting device is arranged in a vacuum to avoid these disadvantages and the contact stroke is only a fraction of a millimeter.
It has been shown that in a good vacuum even at; a contact path that is less than 0.1 mm objectionable to voltages of many thousands of volts, can be interrupted freely. Such a small contact path can be achieved in a millisecond with 20 times the acceleration of gravity.
However, since larger forces can also be permitted, the time between contact separation and current zero crossing can be further reduced.
The contact movement can be initiated respectively depending on the size and course of the interrupted, the current. be performed. Advantageously, the converter can also be provided with devices through which: the low-current break in.
Area of the current zero continuity is artificially extended in order to facilitate the interruption process. In addition, the interruption device can advantageously be designed with such lifting contacts, the control of which, for example, counter to the action of a suitable counterforce, springs or the like,
with the help of electromagnetic or electrodynamic devices it follows, which are energized depending on the load current, with the Kontakbe (contact bridge:
) may also be under the influence of periodically driven mechanical devices. A bell made of high quality porcelain, which is connected by a vacuum-tight soldered membrane, can be used as a vacuum container for accommodating the interruption device.
which in turn carries the contact bridge acting as a lifting contact. It is particularly advantageous that the contacts inside this bell are carried by contacts,
which are designed as relatively short sticks with high thermal conductivity and are guided through corresponding openings in the porcelain bell - for example ground, melted or soldered in - hindtireh,) @ e- rt, in such a way,
that the heat developed in the contacts is removed from the vacuum bell in the shortest <I> way </I> and can be dissipated there by the neighboring air or by special coolants.
In view of the high dielectric strength of a separating line in a vacuum, it is possible to work with very short, low-current pauses, so that the effort for the chokes required for this can be kept relatively low.
In order to be able to fully utilize the dielectric strength within the bell, the bell is advantageously BEZW with facilities for extending the creepage distance. Overlap weave, equipped between the live parts outside the bell. Ribs, for example, can be used for this purpose.
which run transversely to the direction of flashover and can be designed as ion barriers. The bell together with the inlets can be accommodated within a medium with increased dielectric strength, in particular such a good heat dissipation capability. For example, the arrangement can be arranged within a C> oil container.
An embodiment of the invention is shown in @eichnuna. The two stationary contacts of a converter, which work together with a contact bridge 3, are denoted by 1 and 2. The contacts are arranged within a vacuum-tight bell 4, the power supply lines, which are made of one piece with the contact carriers 11 and 12, are also passed through the bell in a vacuum-tight manner.
The con tact bridge sits on a membrane 5, which is soldered vacuum-tight to the bell, which in turn consists for example of porcelain. The bell can be pumped out to a high vacuum through a meltable nozzle 6, whereupon this nozzle is melted tightly. However, it can also remain permanently connected to a vacuum pump.
Inside the vacuum bell jar a very high voltage can be interrupted with its small stroke of the contact bridge, provided that the current intensity during the contact separation is below the critical values, depending on the type of contact formation, e.g.
B. 10-100 Amp., Is held so that the dielectric strength of the Va kuums is not ver, sehleohtert by Metallda.mpfbildung. If the contacts are controlled in such a way that there is a reliable synchronization of the contact movements with the values periodically assumed from the current to be interrupted,
the maximum current amplitude can be considerably higher. In this way, it is possible to switch voltages of 50,000 volts and more with a new stroke in the size of fractions of a millimeter. To prevent flashovers between the feeders outside the bell, the bottom eats:
Rechungsicinrichtung designed so that the dielectric strength is as high as possible at this point. For this purpose, the bell 4 is provided, for example, with ribs 7, which act as internal barriers and which determine the width of the flap (the distance between the twine)
between the outer contacts and thereby increase the dielectric strength of the interruption device. The bell 8 can in turn be accommodated in a container, which is met with a medium heightened Spann.fesfigkeit, such as 01, chlorinated hydrocarbons, such as.
B. Cl.ophen, compressed air, pressurized gas, Frigen, etc., whereby when using liquids, sarge is carried, 4 @ ass in the space adjoining the membrane no liquid reaches, because,
otherwise the freedom of movement of the membrane would be impaired. For this purpose, the bell can be arranged, for example, below the drive and in a.
appropriate container inside. In this way, good accessibility of the drive arrangement is achieved with relatively small dimensions.
The converter described can also be used for voltages whose magnitude is higher than that of the voltage value of the interrupter device. It is sufficient to switch on several of these in a row. The contact control devices, however, are to be set in such a way that all of the contacts connected in series work at the same time, i. H.
are precisely synchronized with each other. The number of interruption points to be switched one after the other is never lower, the higher the voltage that allows them to be interrupted.
When designing the contacts, consideration should be given to the fact that they dissipate the generated electrical heat to the outside, with cooling flags attached to the contact carriers being able to ensure that heat is dissipated. It is advantageous here,
that in spite of the high operating voltages due to the disproportionately small voltage drop, the heat generation remains within relatively low limits.
Under certain circumstances, it can also be useful, within the fixed contacts resp. their support to see special cooling channels through which a coolant flows. to improve the heat dissipation, however, special attention, see not the vacuum tightness of the contacts.
It can be useful to provide a multiple interruption instead of the double interruption within the vacuum bell.
The control of the membrane takes place in .diesem embodiment with the help of a magnetic core 8 attached to this, which is attracted by a magnet 9 approximately against the action of its natural spring. The excitation of the magnet can be controlled with the aid of a tube 10 in the required cycle.
The movement of the contact bridge can also be done in any other way, for example by two cooperating magnet systems or with the help of mechanically driven plungers that can be moved by devices around the current.
In view of the small stroke, it is also possible: to bring about the movement of the contact bridge by magnetostriction, which is caused by the elongation of an iron body caused by excitation or de-excitation Use of chokes with a sharp kink in the Maggnetisie.run:
g curve, the saturation of which has already been reached at a current value that is small in relation to the operating current value, to derive the control from the voltage drop at the choke.
However, it is not absolutely necessary that throttles or similar means of aiming BEZW. Extension of a low-current pause in the area of the current zero passage @ s can be used;
Their use, however, offers considerable advantages, especially since, in view of the characteristics of the interruption under vacuum, it is sufficient to keep the current below relatively high values in the low-current break, such as. B. 10, possibly also 50 amperes, so the effort for, the choke is very Oelring, all the more so than thanks to the high speed with which the required contact spacing is achieved the duration of such a low-current break can be small.