Kontaktstromrichter mit Schaltdrosseln Bei mechanischen Stromrichtern verwen det man zur Ermöglichung des lichtbogen- freien Schattens Schaltdrosseln in Reihen schaltung mit den gleichrichtenden Kontak ten. Diese Schaltdrosseln haben einen Kern aus einer Eisenlegierung, der sich bereits bei sehr kleinen Strömen sättigt. Sie bewirken im Nulldurchgang des Stromes eine strom schwache Stufe.
Bei grossen Nennstromstärken kann es vorkommen, dass der Strom einer Phase zwar mit einer einzigen Schaltdrossel, nicht aber mit einem einzigen Kontakt beherrscht wer den kann. In diesem Falle hängt man an eine einzige Schaltdrossel zwei oder mehrere par allel arbeitende Kontakte, die in ihrer Schliess zeit genau gleichphasig sein oder auch in ge wissem Umfang voneinander abweichen kön nen.
Bei einer derartigen Anordnung tritt die Schwierigkeit auf, dass die Schaltdrossel zwar den Summenstrom der verschiedenen parallel arbeitenden Kontakte während der Stromstufe praktisch auf Null hält, dass je doch in dem Kurzschlusskreis, den die par allelen Kontakte miteinander bilden, Aus gleichströme fliessen können, welche während der Stromstufe der Hauptdrossel in den ein zelnen Kontakten teilweise positive und teil weise negative Ströme beachtlicher Grösse zur Folge haben.
Dies bedeutet, dass einzelne der parallel arbeitenden Kontakte beim Schalten, insbesondere beim Ausschalten, nicht ein wandfrei arbeiten, sondern Ströme von unter Umständen mehreren tausend Amperen, aber sehr kleiner treibender Spannung, zu unter brechen haben. Die treibende Spannung ist nämlich die im Kurzschlusskreis wirksame in duzierte Spannung, die praktisch in derarti gen Fällen in der Grössenordnung von 1 V ist.
Die Folge davon ist, dass sich an den Kontakten nicht langdauernde Lichtbögen, sondern kurzzeitige 'Spratz- und Abreissbögen bilden, welche Stoffwanderung an den Kon takten zur Folge haben. Man kann dieser Er scheinung dadurch entgegentreten, dass man die parallel arbeitenden Kontakte räumlich sehr nahe nebeneinander anordnet, so dass der von ihnen gebildete Kurzschlusskreis prak tisch induktionsfrei ist.
Ausserdem kann man die parallel arbeitenden Kontakte symme- trisch. an die Wechselstromzuleitung und die Gleichstromableitung anschliessen und dafür Sorge tragen, dass von benachbarten Phasen her keine Spannungen in den Kurzschluss- kreis der parallel arbeitenden Kontakte indu ziert werden. Diese Mittel führen jedoch nicht immer zum Ziel, insbesondere nicht bei grossen Stromstärken.
Nach der Erfindung wird ausser der Hauptschaitdrossel vor minde stens einen Teil der parallelen Kontakte eine kleine Schaltdrossel gelegt, deren Stufenstrom von .der gleichen Grössenordnung ist wie der Stufenstrom der Hauptschaltdrossel. Diese kleinen Schaltdrosseln haben zur Folge, däss der im Kurzschlusskreis der parallel arbeiten den Kontakte sich ausbildende Ausgleich strom in seinem Nulldurchgang eine strom schwache Stufe erhält, so dass die Kontakte nur diesen Stufenstrom zu schalten haben.
Die kleinen Schaltdrosseln können mit einer einzigen Windung ausgeführt werden und als Ringkerne oder geschachtelte Kerne direkt auf die Schienenzuleitungen zu den Kontak ten gesteckt werden. Praktisch wird dabei der Stufenstrom, obwohl sie nur eine Windung aufweisen, von derselben Grössenordnung wie der Stufenstrom der Hauptschaltdrossel, wel cher zwar mehrere Windungen aufweist, dafür aber auch entsprechend grössere Eisenweg länge hat. Man kann die beiden oder auch mehrere kleine Schaltdrosseln auch nach Art einer Saugdrossel zusammenfassen und die Anschlüsse an einer Mittelanzapfung vorneh men.
Die kleinen Schaltdrosseln können zur Verbesserung ihrer magnetischen Eigenschaf ten und ihrer Wirkungsweise eine Vorerre- gung erhalten. Mit dieser Vorerregung lässt sich gegebenenfalls auch die Stromverteilung während der Arbeitsperiode auf die verschie denen parallelen Kontakte steuern. Diese Steuerung kann auch statt mit den Schalt drosseln mit zusätzlich über die Schienen ge legten Eisenkernen mit Luftspalt erreicht werden.
Jedenfalls dienen die kleinen Schalt drosseln vor den einzelnen Kontakten in der Hauptsache nicht der Stromverteilung, son dern sie dienen dem Zweck, im Augenblick des Schaltens eine Stufe im Ausgleichstrom zu erzeugen, so dass die Kontakte einwandfrei und ohne Stoffwanderung arbeiten können.
Da die Schaltdrosseln im ungesättigten Zu stand eine hohe Induktivität darstellen, ist parallel zu den Kontakten ein Nebenweg erforderlich, welcher im Öffnungszeitpunkt den Stufenstrom der Schaltdrosseln auf nimmt. Wenn. vor jedem der parallelen Kon takte kleine Schaltdrosseln angeordnet sind, so muss der Nebenweg derart angeschaltet werden, dass er auch diese Schaltdrosseln mit umfasst. Dies ist dadurch möglich, dass man für jeden der parallelen Kontakte einen ge trennten Nebenweg ausführt. Man kann je doch auch über Widerstände einen künst lichen Anschlusspunkt für einen gemeinsamen Nebenweg schaffen.
Diese Widerstände müs sen so gross sein, dass durch sie noch kein nennenswerter Ausgleichstrom fliessen kann, sie müssen anderseits jedoch so klein sein, dass sie die Funktion des Nebenweges nicht stören. Praktisch werden sie in der Grössenordnung <B>1</B> Olim oder darunter ausgeführt. Sie können ohmisch, kapazitiv, induktiv oder auch ge mischt sein.
In Fig. 1 der Zeichnung ist als Ausfüh rungsbeispiel eine Phase eines Gleichrichters gezeichnet. 1 ist die Hauptschaltdrossel mit einer Wicklung 2 und einer Vorerreger- wicklung 3. 4 und 5 sind zwei parallel arbei tende Kontakte mit Doppelunterbrechung. 6 und 7 sind zwei kleine Schaltdrosseln un- mittelbar vor den parallel arbeitenden Kon takten 4 und 5. 8 und 9 sind Vorerregerl.- wicklungen dieser Schaltdrossel.
Der schraf fierte Kurzseblusskreis, der durch die beiden Kontakte gebildAt wird, soll räumlich so eng gebaut sein, dass seine Induktivität L mög lichst klein ist. Denn die Schaltdrosseln 6 und 7 müssen um so grösseren Eisenquerschnitt haben, je grösser der Ausgleiehstrom im Kurz schlusskreis und je grösser seine Induktivität L ist. Der Nebenweg 10 ist an zwei Wider stände 11 und 12 angeschlossen, welche die Kontakte 4 und 5 hinter den Schaltdrosseln 6 und 7 miteinander verbinden. Statt der Widerstände können auch Kapazitäten oder andere Schaltelemente verwendet werden.
Bei grossen Stromstärken ist es nicht immer möglich, die Kontakte 4 und 5 räum lich so nahe nebeneinander anzuordnen, dass die Drosseln 6 und 7 entbehrlich sind. Denn wegen der Abführung der Verlustwärme aus den Kontakten müssen letztere gewisse Ab messungen und Kühlflächen aufweisen, ebenso die Zuleitungen. Dies hat zur Folge, dass die Induktivität L praktisch in die Grössenord nung von 10-7 H kommt, eine Grössenord nung, welche bei Stromstärken von beispiels weise 10 000 A bereits so grosse Ausgleich- ströme und Spannungen an den Kontakten zur Folge hat, dass Stoffwanderung auftritt.
In diesen Fällen wird das einwandfreie Ar beiten der Kontakte durch die Anwendung der Erfindung ermöglicht.
Unter Umständen genügt es (beispiels weise bei zwei parallel arbeitenden Kontak ten), nur vor einen der beiden Kontakte eine kleine Schaltdrossel anzuordnen, nämlich vor den Kontakt, dessen Teilstrom früher den Nullwert erreicht als der andere Teilstrom. Die gleichmässige Verteilung der beiden Teil ströme auf die beiden Kontakte kann in be kannter Weise durch Drosseln aus normalem Eisen mit Luftspalt bewirkt werden.
In Fig. 2 ist ein schematisches Stromdia gramm gezeichnet, welches für den Fall eines Gleichrichters andeutet, wie die beschriebene Ausführung der Erfindung arbeitet. i ist der Gesamtstrom einer Schaltdrossel, welcher im Zeitpunkt t1 zu kommutieren beginnt und im Zeitpunkt t2 seinen Nullwert erreicht.
Im Zeitpunkt t3 ist die Stufe der Hauptschalt- drossel abgelaufen, so dass Rückstrom ent stehen würde, wenn nicht inzwischen die Kon takte etwa im Zeitpunkt t4 öffnen würden. il und i2 sind die Teilströme durch die beiden Kontakte 4 und 5 in Fig. 1, welche durch normale Ausgleichsdrosseln etwa auf die gleiche Grösse, nämlich die Hälfte des Ge samtstromes, gebracht sind.
Diese beiden Teil ströme sollten vom Zeitpunkt t1 an so ab nehmen, wie die punktierten Linien andeuten, das heisst sie sollten beide gleichzeitig im Zeitpunkt t2 null werden: Tatsächlich ist es jedoch aus den angegebenen Gründen mög lich, dass beispielsweise der Strom i2 schneller nach null absinkt und der Strom il entspre chend langsamer, wie es erwünscht ist. Dies hat zur Folge, dass der Strom i2 einen grossen negativen Betrag erreicht, während der Strom i1 im Zeitpunkt t2 einen entsprechend grossen positiven.
Wert aufweist. Vom Zeitpunkt t2 an klingen dann die beiden Teilströme nach der Zeitkonstante des Kurzschlusskreises asymtotisch ab. Da zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 praktisch nur eine Zeit von weniger als einer Millisekunde liegt, sind die Teil- ströme i2 und il im Zeitpunkt t4 noch nicht abgeklungen; so dass die im Zeitpunkt t4 öff nenden Kontakte nennenswerte positive oder negative Ströme zu unterbrechen haben.
Nach der Erfindung bewirken die kleinen Schaltdrosseln,6 und 7, dass der Strom i2 vom Zeitpunkt t5 an -auf der Nullinie bleibt, wie durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. Da die Summe der Ströme il und i2 gleich dem Strom i sein muss, nimmt vom Zeitpunkt t5 an i1 den gleichen Verlauf wie i, wie es strichpunktiert im Bild angedeutet. ist. Durch die kleinen Schaltdrosseln nach der Erfin dung ist also erreicht, dass beide parallel ar beitenden Kontakte zur gleichen Zeit wie der Summenstrom eine Stromstufe aufweisen, so dass die Kontakte einwandfrei arbeiten kön nen.