DE1001372B - Schalteinrichtung, insbesondere fuer periodisches Schalten - Google Patents

Description

Bei Schalteinrichtungen, die häufig betätigt werden müssen, ist es erwünscht, jede Funkenbildung beim Unterbrechungsvorgang zu unterdrücken, da andernfalls eine rasche Zerstörung der Schaltkontakte eintritt. Von. besonderer Bedeutung ist diese Bedingung bei Schalteinrichtungen für periodisches Schalten, wie sie z. B. für die Umformung von Strömen, und Spannungen benutzt werden. Eine der bekannten Methoden zur Vermeidung der Funkenbildung besteht darin, die Unterbrechungsstelle durch einen oder mehrere Nebenwege zu überbrücken, welche den Strom beim UnterbrechungsVorgang übernehmen und die Spannung an den Schaltkantakten auf einen Wert begrenzen, bei dem noch keine Funkenbildung auftreten kann. ¹S

Aber selbst bei funkenfreiem Schalten, treten mit der Zeit Kontaktzerstörungen infolge der Feinwande^ rung auf. Diese Feinwanderung, das heißt der Materialtransport von der einen zur anderen Kontaktelektrode:, ist verursacht durch das Schmelzen des Kontaktmaterials infolge der hohen Stromdichte kurz vor der Trennung der Schaltkontakte und. durch das Entstehen einer flüssigen Brücke zwischen den Kontaktelektroden, welche bei der vollständigen Unterbrechung asymmetrisch reißt. Die Feinwanderung kann bekanntlich, dadurch weitgehend unterdrückt werden, daß die Spannung an den Schaltkontakten bei Beginn der Unterbrechung auf einen Wert begrenzt wird, der unterhalb der sogenannten, Schmelzspannung des Kontaktmaterials liegt. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, diaß diese Bedingung für feinwanderungsfreies Schalten mit den bisher angewendeten Schalthilfen der eingangs genannten Art nicht eingehalten werden kann.

Die Erfindung betrifft nun eine Schalteinrichtung, insbesondere für periodischeis Schalten, bei der der Unterbrechungsstelle Mitteil zur Unterdrückung der Funkenbildung zugeordnet sind, wobei zudem die Feinwanderung dadurch vermieden werden kann, daß erfindungsgemäß die Unterbrechungsstelle durch zwei Nebenwege induktionsarm überbrückt ist, von, denen der erste ein Ventil von der Art der Germaniumdiode und der zweite ein. Schaltungselement mit kapazitiver Komponente enthält.

Wohl ist bekannt, als Schalthilfe für derartige Schalteinrichtungen ein Trockenventil, insbesondere ein Selenventil zu verwenden, das der Unterbrechungsstelle unmittelbar parallel geschaltet wird. Infolge des hohen Spannungsabfalles des Selenvenitils im Vergleich zur Schmelzspannung üblicher Kontaktmaterialien, die z. B. für Silber unter 0,3 Volt liegt, gelingt es aber auf diese Weise nicht, die Feinwaniderung auf ein für empfindliche Kontaktanordnungen genügend kleines Maß zu vermindern. Es erscheint Schalteinrichtung, insbesondere für
periodisches Schalten

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 12. März 1954

Walter Baer, Zürich,

und Samuel Hämmerli, Oberengstringen (Schweiz),
sind als Erfinder genannt worden

nun, naheliegend, an Stelle des Selenvenitils ein. Ventil von der Art der Germaniiumdiode zu verwenden, das einen wesentlich geringeren, Spannungsabfall aufweist. Versuche, bei denen, lediglich ein Nebenweg mit einer Germaniumdiode verwendet wurde, haben jedoch den erwarteten Erfolg nicht bestätigt. Als störend, machte sich die Tatsache bemerkbar, daß diese Vemitilart mit einer Ansprechverzögerung behaftet ist, deren Ursache derzeit nicht begründet werden kann,. Dieser Umstand stellt sich einer wesentlichen Forderung für funkenund, feinwanderungsfreies Schalten entgegen, nämlich der, da.ß die Koramutation des Stromes von dem metallischen Stromkreis der Schalteinrichtung auf dien Nebenweg praktisch trägheitsfrei erfolgen soll. Nun konnte aber durch, Versuche festgestellt werden, daß sich die genannte Ansprechverzögerung durch PartaJ-lelschalten eines zweiten Nebenweges mit einem Schaltungselement mit kapazitiver Komponente wirksam eliminieren läßt. Die Verwendung eines Kondensators ist zwar ebenfalls bereits bekannt; sie hat jedoch in Verbindung mit Selenventilen erfahrungsgemäß keine befriedigende Lösung gebracht.

Fig. 1 bis 3 der Zeichnung zeigen, schematisch drei verschiedene beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, während in

Fig. 4 eine bevorzugte Bauart der Schalteinrichtung gemäß der Schaltung nach Fig. 1 dargestellt ist.

Bei der Schalteinrichtung nach der Fig. 1 ist die Unterbrechungsstelle 1 durch zwei Nebenwege überbrückt, λ on denen der erste eine Germaniumdiode 2

. ■: '" 609 767/326

und der zweite einen Kondensator 3 enthält. Die beiden Nebenwege sind mit Hilfe der gemeinsamen Leitung 4, die induktiotisarm auszuführen ist, an die Unterbrechungsstelle 1 angeschlossen. Aiii Stelle der Germaniumdiode können auch andere Ventile der gleichen Art, beispielsweise eine -Siliziumdiode, angewendet werden.

Für gewisse Fälle kann es zweckmäßig sein, den Kondensator zu ersetzen durch ein Ventil von der Art der Selenzelle. Hierbei kann sich neben der Kapazität der Zelle auch deren niedriger Durchlaßwiderstand günstig auswirken. Eine in diesem Sinne abgeänderte Schaltung zeigt Fig. 2, in der die Selenzelle mit 5 bezeichnet ist.

Unter Umständen kann es notwendig sein, Mittel vorzusehen, durch welche die Nebenwegwirkung zeitweise gesperrt wind. Dies, trifft z. B. bei bestimmten Schaltgleichrichtern mit Spannungssteuerung zu, um das Anlaufen: der stromschwachen Stufe zu verzögern. Zu. diesem. Zwecke eignet sich die in Fig. 3 angegebene Schaltung, bei der der erste Nebenweg aus der Reihenschaltung zweier Ventile 2 und 6 von der Art der Germaniumdiode mit einander entgegengesetzten Durchlaßrichtungen besteht, wobei das Ventil 6 mit der der Richtung des zu schaltenden Stromes / entgegengesetzten, Durchlaßrichtung mit einem Strom i vorbelastet ist. Diesa Nebenweganordnung kann einen Strom / mit positiver Richtung nur dann. von. der Unterbrechungsstelle übernehmen, wenn der Momentanwert des Vo>rbelastungsstroines i im Zeitpunkt der Kontaktöffnung mindestens gleich groß ist wie der des zu unterbrechenden Stromes I. Zweckmäßigerweise wird an die Klemmen 7 und 8 eine Impulsspannungsquelle angeschlossen, welche in den gewünschten Zeitabschnitten den benötigten Vorbelastungsstrom liefert. Als zweiter Nebenweg dient in diesem Beispiel wie bei Fig. 1 der Kondensator 3.

Eine der möglichen konstruktiven! Ausführungsformen einer Schalteinrichtung gemäß Fig. 1 ist in Fig. 4 dargestellt. Darin bedeuten. 9 und 10 die durch eine isolierende Zwischenlage 11 elektrisch voneinander getrennten Stromzuführungen zur Unterbrechungsstelle, 12 und 13 die festen, Kontakte und 14 die Schaltbrücke der Unterbreehungsstellei. Der Kondensator ist wiederum mit 3 und, die Germaniumdiode mit 2 bezeichnet. Zum induktivitätsarmen Anschluß der beiden Nebenwege an die Unterbrechungsstelle dient eine gemeinsame Leitung, die aus einer Isolierstoff oHe 15 mit darauf aufgebrachten, z. B. aufgeklebten Metallbelägen 16 besteht. Die Germanium diode 2 ist mit Hilfe einer Koaxialleitung 17 an die Klemmen des Kondensators 3 angeschlossen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schalteinrichtung, insbesondere für periodisches Schalten, bei der der Unterbrechungsstelle Mittel zur Unterdrückung der Funkenbildung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechuingssitelle durch zwei Nebenwege inr duktionsarm überbrückt ist, von denen der erste ein Ventil von, der Art der Germaniumdiode und der zweite ein Schaltungselement mit kapazitiver Komponente enthält.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet¹, daß der zweite Nebenweg einen Kondensator enthält.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Nebenweg ein Ventil von der Art der Selenzelle enthält.

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Nebenweg aus der Reihenschaltung zweier Ventile von der Art der Germaniumdiode mit einander entgegengesetzten Durchlaßrichtungen besteht, wobei das Ventil mit der der Richtung des zu schaltenden Stromes entgegengesetzten Durchlaßrichtung vorbelastet ist.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Momentanwert des Vorbelastungsstromes im. Zeitpunkt der Kontaktöffnung mindestens gleich groß ist wie der des zu unterbrechenden Stromes.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum induktivitätsarmen Anschluß der beiden Nebenwege an die Unterbrechungsstelle eine Leitung dient, die aus einer Isolierstoffolie mit darauf aufgebrachten Metallbelägen besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften.:
Britische Patentschrift Nr. 477 113.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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