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Verfahren und Anordnungen zur Ermöglichung der Wiederholung von Vorgängen
bei synthetischer Ausschaltprüfung Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und
Anordnungen zur Ermöglichung der Wiederholung von Vorgängen bei der synthetischen
Ausschaltprüfung von Leistungsschaltern u. dgl., bei der ein in einem Hauptstromkreis
erzeugter Hauptstrom einem Versuchsschalter über einen Hilfsschalter zugeführt und
eine die Rückkehrspannung nachhildende Spannung in einem Spannungskreis erzeugt
wird.
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Synthetische Methoden werden verwendet, um Leistungsschalter mit
höherer Ausschaltleistung zu prüfen als derjenigen, die von vorhandenen Hochleistungsmaschinen
abgegeben werden kann. Die Methoden gehen im Prinzip darauf hinaus, daß dem zu prüfenden
Schalter der Kurzschlußstrom von einer und die Rückkehrspannung von einer anderen
Quelle zugeführt wird.
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Der Stromkreis, der den Kurzschlußstrom an den Versuchsschalter liefert
und im folgenden Hauptstromkreis genannt ist, wird dann so bemessen, daß er einen
Strom gleich dem Nennausschaltstrom des Versuchsschalters abgibt. Der Stromkreis,
der die Rückkehrspannung erzeugt und im folgenden Spannungskreis genannt ist, wird
so bemessen, daß er eine Spannung gleich der Nennausschaltspannung des Versuchsschalters
abgibt, wobei auch der Einschwingvorgang unmittelbar nach einer Ausschaltung richtig
abgebildet werden muß. Wenn der Strom aus dem Hauptstromkreis durch Null geht, wird
dieser mit Hilfe eines Hilfsschalters abgeschaltet und der Spannungskreis eingeschaltet.
Nach bekannten Verfahren wird diese Einschaltung entweder (a) dann vorgenon,men,
wenn der Hauptstrom Null geworden ist, oder (b) bereits bevor der Hauptstrom Null
geworden ist. In diesem Falle wählt man in der Regel den Zeitpunkt für die Einschaltung
des Spannungskreises so, daß ein von einem Kondensator im Spannungskreis gelieferter
und den genannten Einschwingvorgang wiedergebender Entladestrom Null wird, kurz
nachdem der Hauptstrom Null geworden ist.
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Die oben beschriebenen synthetischen Methoden leiden daran, daß die
Rückkehrspannung dem Versuchsschalter nur ein einziges Mal aufgedrückt werden kann.
Verschiedene Schaltertypen erfordern jedoch mehrere Halbperioden zur definitiven
Ausschaltung. Um eine richtige Prüfung dieser Typen zu ermöglichen, ist es erforderlich,
daß der synthetische Stromkreis die Rückkehrspannung dem Versuchsschalter bei mehreren
aufeinanderfolgenden Stromdurchgängen aufdrücken kann und nach jedem mißglückten
Ausschaltversuch den Versuchsschalter auch während der folgenden Halbperioden mit
Kurzschlußstrom versieht. Dies zu ermöglichen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Da sie dazu imstande ist, erleichtert sie auch bedeutend die Prüfung von Schal-
tern
mit einer Lichtbogenzeit von einer halben Periode oder weniger.
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Ermöglicht wird die Wiederholung dieser Vorgänge dadurch, daß erfindungsgemäß
die vom Spannungskreis abgegebene Energie nach einer Rückzündung oder Wiedereinschaltung
des Versuchsschalters zur Rückzündung des Hilfsschalters im Hauptstromkreis verwendet
wird Die Fig. 1 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele synthetischer Prüfungsanordnungen
gemäß der Erfindung. Die Fig. 2 und 3 zeigen den Verlauf der Ströme und Spannungen
bei Einschaltung des Spannungskreises nach Fall (a) bzw. (b). Die Fig. 5 gibt eine
für die Ladung des Spannungskreises bestimmte Anordnung an, während das zugehörige
Spannungsdiagramm in der Fig. 6 gezeigt ist.
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In Fig. 1 ist der Schalter, dessen Ausschaltleistung geprüft werden
soll, d. h. der Versuchsschalter, mit 1 bezeichnet. Der Kurzschlußstrom wird in
dem aus Generator 2, Induktivität 3 und Kapazität 4 bestehenden Hauptstromkreis
erzeugt und dem Versuchsschalter 1 über einen Hilfsschalter 5 zugeführt. In diesem
ist eine Hilfsfunkenstrecke 15 eingebaut. Die Rückkehrspannung wird in dem aus der
Stoßkapazität 6, der Induktivität 7, den Kapazitäten 8 und 9 sowie den Widerständen
10 und 11 bestehenden Spannungskreis
erzeugt. Die Kapazität 6, die
so groß ist, daß sie ihre Ladung und damit ihre Spannung während des Einschwingvorganges
praktisch konstant zu halten vermag, kann über eine Gleichrichteranordnung 12 von
einer nicht gezeigten Wechselstromquelle geladen werden. Zur Einschaltung des Spannungskreises
ist eine Einschaltfunkenstrecke 13 vorgesehen, die durch einen Impuls von dem Impulsgerät
14 gezündet wird.
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Dieses wird seinerseits von einer Größe im Hauptstromkreis, in dem
gezeigten Fall von dem Hauptstrom selbst gesteuert.
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Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 wird in Fig. 2 für den
Fall (a) dargestellt, nämlich daß der Spannungskreis beim Nulldurchgang des Hauptstromes
eingeschaltet werden soll. Hier bezeichnen I den Strom im Hauptstromkreis und E
die Rückkehrspannung aus dem Spannungskreis. to gibt den Zeitpunkt an, in dem die
Kontakte des Versuchsschalters öffnen. Die dann über den Kontakten entstehende Bogenspannung
wird mit e bezeichnet. Im Zeitpunkt t1 wird der Hauptstrom Null. t gibt die Zeitachse
an.
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Der Prüfungsvorgang wird durch die Einschaltung des Hilfsschalters
5 eingeleitet. Der Hauptstrom 1 fließt dann über den Versuchs schalter 1. Im Zeitpunkt
t0 beginnen seine Kontakte zu öffnen, wobei eine Lichtbogenspannung c zwischen ihnen
auftritt.
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Wenn der Hauptstrom I im Zeitpunkt t1 Null wird, erlöschen die Lichtbogen
im Versuchsschalter 1 und dem Hilfsschalter 5. Hierdurch wird der Hauptstromkreis
vom. Versuchsschalter fortgeschaltet. Gleichzeitig erhält die Einschaltfunkenstrecke
13 vom Impulsgerät 14 einen Zündimpuls. Die geladene Stoßkapazität 6 wird dann in
den Schwingkreis eingeschaltet, der aus den Elementen 7, 8, 9, 10 und 11 besteht.
und veranlaßt eine Spannung an dem Versuchsschalter 1, deren Verlauf im wesentlichen
von den Elementen 7 und 9 bestimmt wird. Der Kondensator 8 ist nämlich sehr groß
im Vergleich zum Konderrsator 9 und übernimmt keinen nennenswerten Teil der Spannung.
Die Widerstände 10 und 11 sind verhältnismäßig hochohmig und beeinflussen den Schwingungs
vorgang auch nicht nennenswert. Ihre Aufgabe ist es, Restladungen an den Kondensatoren
8 bzw. 9 zu verhindern, aber sie können auch zur Regelung des Ampli tudenfaktors
der Rückkehrspannung verwendet werden. Durch diese Bemessung der Kreise tritt die
Spannung des Spannungskreises praktisch völlig an dem Kondensator 9 und damit an
dem Versuchsschalter auf. Wenn jedoch der Versuchsschalter die Spannung nicht aushält,
sondern rückzündet, oder wenn er wieder eingeschaltet wird, wird die Kapazität 9
kurzgeschlossen. Die Spannung des Spannungskreises wird dadurch nach dem Kondensator
8 verlagert und bewirkt Überschlag in der in dem Hilfsschalter 5 eingebauten Hilfsfunkenstrecke
15. In dieser Hilfsfunkenstrecke wird ein Iii lfslichtbogen erzeugt, und der Spannungskreis
kann sich über die Hilfsfunkenstrecke 15 und den Versuchsschalter 1 entladen. Der
Hilfslichtbogen wird nach den Hauptelektroden im Hilfsschalter 5 gezogen, wo er
eine Ionisierung der Bogenstrecke hervorruft. Dadurch zündet auch der Hilfsschalter
zurück. Die Vorgänge können unbegrenzt oft unter der Voraussetzung wiederholt werden,
daß der Stoßkondensator 6 nach jeder Entladung neu geladen wird.
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Die Fig. 3 zeigt Strom und Spannung für den Fall (b), wo der Spannungskreis
in der Fig. 1 schon vor dem Nulldurchgang des Hauptstromes eingeschaltet wird. Die
Bezeichnungen I, E, e, t und to sind die gleichen wie in Fig. 2. Darüber hinaus
bezeichnet t1,
den Zeitpunkt, in dem der Spanilungskreis eingeschaltet wird, t11,
den Zeitpunkt für den Nulldurchgang des Hauptstromes und t1 den Zeitpunkt für den
Nulldurchgang des Entladestromes. Der letztgenannte Strom, i6, addiert sich zu dem
Hauptstrom 1 durch den Versuchsschalter. Die Spannung an dem Kondensator 6 ist mit
e6 bezeichnet. Der Zeitpunkt für die Einschaltung des Spannungskreisest,' wird so
gewählt, daß der Entladestrom, i6, kurz nachdem der Hauptstrom Null geworden ist,
Null wird. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung legt sich die
Spannung des Spannungskreises im Anfang an den Kondensator 8, da der Kondensator
9 zu diesem Zeitpunkt durch den Versuchsschalter 1 lnirzgeschlossen ist. Hierbei
entsteht Überschlag in der Hilfsfunkenstrecke 15, und der Strom des Spannungskreises
fließt über 15 als Zusatzstrom zu dem Hauptstrom durch den Schalter 1. Bei der Ausschaltung
tritt die Riickkehrspannung praktisch ganz an 9 auf, da ja 8 einen sehr viel kleineren
Scheinwiderstand aufweist als 9. Nach einer Rückzündung oder Wiedereinschaltung
von 1 liegt die Spannung jedoch erneut an 8 und bewirkt einen Überschlag in 15 mit
darauffolgender Rückzündung von 5.
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Die Fig. 4 zeigt eine Variante der Erfindung, die besonders in dem
Fall günstig ist, wenn der Spannungskreis vor dem Nulldurchgang des Hauptstromes
eingeschaltet wird (Fall b). In dieser Figur findet man die meisten der für die
Fig. 1 genannten Elemente. Darüber hinaus ist eine weitere Funkenstrecke 17 angeordnet,
die von dem Impulsgeber 18 gezündet wird, wenn bei rückzündendem oder wiedereingeschaltetem
Versuchsschalter 1 eine Schwingung in dem aus den Elementen 1, 6 und 7 bestehenden
Kreis entsteht. Der Widerstand 16 ist dazu bestimmt, die Amplitude und Zeitkonstante
des durch 15 und 17 fließenden Entlad!ungsstromes festzulegen. Die Wirkungsweise
der Anordnung nach Fig. 4 ist folgende: Der Spannungskreis wird durch die Einschaltfunkenstrecke
13 und das Impulsgerät 14 eingeschaltet.
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Der Schwingkreis 6, 7 wird hierdurch geschlossen, und sein Strom %
tritt, wie früher beschrieben, als Zusatzstrom zu dem Hauptstrom 1 durch den Versuchsschalter
1 auf (vgl. Fig. 3). Wenn der Strom unterbrochen wird, tritt die Rückkehrspannung
in normaler Weise an 9 und damit auch an 1 auf. Wenn der Schalter 1 rückzündet oder
wieder eingeschaltet wird, wird wieder eine Schwingung im Kreise 6, 7 eingeleitet.
Diese wird dazu verwendet, über den Impulsgeber 18 die Funkenstrecke 17 zu zünden.
Hierdurch wird ein Teil des Schwingkreises kurzgeschlossen, und der Kondensator
6 entlädt sich über die Hilfsfunkenstrecke 15 des Hilfsschalters 5 und bewirkt dadurch
auch die Rückzündung des Hilfsschalters.
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Amplitude und Zeitkonstante des Entladungsstromes werden, wie erwähnt,
mit Hilfe des Widerstandes 16 eingestellt. Die hier beschriebene Variante hat gewisse
Vorteile gegenüber den früher beschriebenen. So braucht der Strom des Spannungskreises
die Hilfsfunkenstrecke 15 während des ersten Teiles der Schwingung nicht zu durchfließen,
was geringere Energieverluste im Schwingkreis mit sich führt, und weiter erfolgt
nach einer Rückzündung im Versuchsschalter 1 eine schnelle Entladung des Kondensators
6, was eine schnellere Rückführung von 5 mit sich führt und auch die Löschung in
den Funkenstrecken 13 und 17 wesentlich erleichtert.
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Um die Vorgänge in dem synthetischen Kreis wiederholen zu können,
ist es, wie oben erwähnt, erforderlich, daß der Stoßkondensator 6 des Spannungskreises
nach
jeder Entladung auf die richtige Spannung und Polarität geladen wird. Nach einer
Modifikation der Erfindung wird diese Ladung von einem besonderen Generator mit
Hilfe gesteuerter Gleichrichter zustande gebracht. Fig. 5 zeigt das Schaltschema.
In der Figur bezeichnet 19 den Generator, der die Leistung für die Ladung des Stoßkondensators
6 erzeugt. Der Generator muß mit dem Generator, der den Kurzschlußstrom an den Versuchsschalter
liefert, synchron laufen. Wenn der Kurzschlußgenerator 2 während der Prüfung sterngeschaltet
ist, kann die Ladeleistung, wie in Fig. 5 gezeigt, auch der offenen Phase dieses
Generators entnommen werden. Der Transformator 20 ist zur Heraufsetzung der Spannung
und zur Isolation zwischen den Kreisen erforderlich. Der Widerstand 21 begrenzt
den Einschaltstromstoß im Ladekreis. Ein in bekannter Weise ausgeführtes Impulsgerät
27 wird über einen Spannungswandler 24 von der vom Transformator 20 abgegebenen
Ladespannung C20 gesteuert. Das Impulsgerät ist so eingestellt, daß es einen Impuls
kurze Zeit nach dem Nulldurchgang der Spannung e20 abgibt, z. B. im Zeitpunkt t2
in der Fig.6. Der Impuls wird von den Puls transformatoren 22 und 23 nach den Steuergittern
von zwei gegeneinandergeschalteten Ventilen 12 a und 12 b übertragen. Diese werden
normalerweise von den Gittervorspannungsquellen 25 und 26 gesperrt. Wenn der Steuerimpuls
eintrifft, zündet das Ventil, das gerade eine positive Anodenspaunmig hat, und die
Ladung des Kondensators 6 beginnt. Wenn dieser ganz geladen ist, sperrt das gezündete
Ladeventil, da es keinen Strom in entgegengesetzter Richtung führen kann und verhindert
dadurch, daß der Kondensator 6 durch den Ladekreis rückwärts entladen werden kann.
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DerKondensator behält also seine Spannung, bis seine Entladung durch
die Funkenstrecke im Spannungskreis erfolgt. Auch während der Zeit, in der die Schwingvorgänge
im Spannu;ngskrehis erfolgen, sperren die Ventile 12 infolge der Vorspannungsquellen
25 und 26. Eine neue Zündung erfolgt erst, wenn ein neuer Impuls von dem Impul.sgerät
27 eintrifft.