DE1042723B - Anordnung zum Schutz von Gleichstromanlagen gegen Rueckstrom - Google Patents

Description

Zum Schutz von Gleichstromanlagen gegen Rückstrom ist es bekannt, einen Schalter zu verwenden, dessen Einschaltspule von dem zu unterbrechenden Strom erregt wird, und parallel zu dem Kontakt des Schalters ein A^entil zu legen. Die Einschaltspule hält den Schalter gegen die Wirkung einer Feder geschlossen. Sobald die Federkraft die von der Einschaltspule erzeugte Kraft überwiegt, wird der Schalter geöffnet. Der dann noch fließende Reststrom wird von dem \^rentil, z. B. einem Trockengleichrichter, übernommen. Bei dieser bekannten Anordnung kann es vorkommen, daß der Schalter zu spät öffnet, wenn der Strom sehr steil gegen Null geht, was beispielsweise der Fall ist, wenn bei einem auf Gegenspannung arbeitenden Kontaktumformer eine Rückzündung eintritt. Dabei kann es wegen der unvermeidlichen Eigenzeit des Schalters vorkommen, daß dieser erst nach dem Nulldurchgang des Stromes öffnet. Dann besteht die Gefahr, daß der Schalter einen großen Strom unterbrechen muß und durch den entstehenden Lichtbogen beschädigt wird.

Man hat auch schon vorgeschlagen, zur Verhinderung von Rückstrom in Reihe in den zu unterbrechenden Gleichstromkreis eine Schaltdrosselspule zu legen, die in bekannter Weise nach dem Nulldurchgang oder bereits vorher, wenn sie in richtiger Weise vormagnetisiert ist, eine stromschwache Pause erzeugt. Man hat dabei die Ausschaltspule des Schalters von der Spannung an der Schaltdrosselspule erregt. Durch die bei der Ummagnetisierung an der Schaltdrosselspule auftretende Spannung erhält der Schalter einen Ausschaltimpuls und seine Eigenzeit wird so bemessen, daß er noch innerhalb der stromschwachen Pause öffnet. Nun ist die Spannung, welche an der Schaltdrosselspule liegt, unterschiedlich. Wird nämlich der Strom nur von einer kleinen Spannung gegen Null getrieben, dann ist die Spannung an der Schaltdrosselspule ebenfalls klein. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn bei einem als Gleichrichter verwendeten Kontaktumformer oder Maschinenumformer die Wechselspannung nicht vollständig wegfällt, sondern nur um einen geringen Betrag unter der Gleichspannung bleibt. Dabei kann es vorkommen, daß bei zu kleinen Werten dieser Spannung der Schalter nicht mehr auslöst.

Es ist ferner bei magnetisch gesteuerten Schaltern bereits bekanntgeworden, außer einer von dem zu unterbrechenden Strom (Hauptstrom) durchflossenen Wicklung eine Impulswicklung vorzusehen, die die Aufgabe hat, die zum Abfall des Ankers führende Schwächung der Gesamterregung allein zu übernehmen. Dabei wird die Hauptstromerregung noch durch eine Zusatzerregung verstärkt, die den Anker auch bei schwach erregter Hauptstromwicklung in der eingeschalteten Stellung festhält. Bei einer weiteren be-Anordnung zum Schutz
von Gleichstromanlagen gegen Rückstrom

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. rer. nat. Johannes Wegener, Berlin-Siemensstadt, ist als Erfinder genannt worden

kannten Anordnung besitzt der Magnet eine Haltewicklung, die mit konstanter Durchflutung erregt wird. Außerdem sind eine Hauptstromwicklung und eine Impulswicklung vorhanden, wobei die letztere an die Sekundärwicklung eines in dem Hauptstromkreis liegenden Transformators angeschlossen ist, so daß sie bei stoßartigen Änderungen des Hauptstromes den Haltefluß schwächt. Dieser bekannte Schalter würde jedoch, da er eine konstante Halteerregung besitzt, bei Verwendung als Rückstromschalter erst dann ansprechen, wenn der Rückstrom bereits erhebliche Werte erreicht hat.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Anordnung zur Verhinderung von Rückstrom in Stromkreisen, die betriebsmäßig Strom einer Richtung führen, mit in Reihe in dem Stromkreis liegender Schaltdrosselspule und einem als Schalter dienenden Haltemagneten, der eine von dem zu unterbrechenden Strom erregte Wicklung besitzt und dessen Anker die Kontaktbrücke trägt oder selbst die Kontaktbrücke bildet und entgegen der Wirkung einer Feder von dem Magneten gehalten wird. Die Erfindung besteht darin, daß der Fluß des Haltemagneten bereits vor Beginn des Rückstromes beim Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes des Vorwärtsstromes unter den zum Halten des Ankers erforderlichen Wert sinkt und daß der Haltemagnet eine von der an der Schaltdrosselspule auftretenden Spannung erregte Wicklung besitzt, durch deren Erregung der Haltefluß geschwächt wird. Durch die Erfindung gelingt es, eine sichere Abschaltung mit einer verhältnismäßig kleinen Schaltdrosselspule zu erreichen, ganz gleichgültig, ob der Strom schnell oder langsam gegen Null geht. Geht der Strom

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gegen XuIl, so wird der Fluß, der den Anker hält, verkleinert, und unterhalb eines bestimmten Wertes, z. B. beim Strom Null oder kurz vorher, wird der Anker abfallen. Die Bewegung des Ankers erfolgt mit einer gewissen Verzögerung gegenüber der Änderung des Flusses, und die Eigenzeit des Schalters wird so gevsrählt, daß er, wenn der Strom langsam gegen Null geht, öffnet, wenn die Schaltdrosselspule die stromschwache Pause erzeugt. Bei sehr steil gegen Null gehendem Strom ist die stromschwache Pause kurz, und es könnte daher vorkommen, daß der Anker zu spät abfällt. Dies hätte zur Folge, daß der Schalter bei verhältnismäßig großem Wert des Rückstromes schalten muß, falls man nicht die Schaltdrosselspule sehr groß macht. Bei der Anordnung nach der Erfindung ist dies nicht erforderlich, denn, falls der Strom schnell gegen Null geht, ist die Spannung an der Schaltdrosselspule groß genug, um durch die Erregung der Wicklung auf den Haltemagneten den Haltefluß so schnell zu schwächen, daß der Anker innerhalb der stromschwachen Pause abfällt. Geht der Strom langsam gegen Null, so wird zwar diese Wicklung nicht genügend stark erregt, aber, da die Haltekraft mit dem Strom abnimmt, fällt der Anker rechtzeitig ab und öffnet die Kontakte in der stromschwachen Pause, da diese jetzt verhältnismäßig lang geworden ist.

Der Haltemagnet, der den Schalter bildet, kann in verschiedener Weise ausgebildet sein, beispielsweise kann der Haltefiuß von einer konstanten magnetomotorischen Kraft (Permanentmagnet, konstant erregte Wicklung) erzeugt und ein Nebenweg für den Fluß vorgesehen werden, der von dem zu unterbrechenden Strom in der Weise gesteuert wird, daß sich die magnetische Leitfähigkeit des Nebenweges bei abnehmendem Strom erhöht. Zu diesem Zweck können in dem Nebenweg Fenster vorhanden sein, durch die eine \όπ dem zu unterbrechenden Strom durchflossene Wicklung geführt ist. Sobald der Strom eine genügende Stärke besitzt, wird eine örtliche Sättigung erzeugt. Dadurch kann sich kein Teil des Flusses, den der permanente Magnet erzeugt, über den magnetischen Nebenweg schließen, da dieser Weg gesperrt wird. Wird der zu unterbrechende Strom kleiner, als dem Wert entspricht, bei welchem eine örtliche Sättigung im Nebenweg auftritt, so geht mit dem Kleinerwerden des Stromes ein immer größerer Teil des Flusses des permanenten Magneten durch den Nebenweg, bis schließlich der Haltefluß soweit geschwächt ist, daß der Anker abfällt.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dem magnetischen Nebenweg eine von dem zu unterbrechenden Strom durchflossene Wicklung zu geben, die bei Vorwärtsstrom den vom permanenten Magneten (oder einer konstant erregten Wicklung) über den Anker getriebenen Fluß verstärkt und bei größerem Strom den Nebenweg sättigt. Fällt der Strom unter diesen Sättigungswert, so wird der gesamte Haltefluß, der von dem permanenten Magneten und dieser Wicklung erzeugt wird, kleiner, und bei einem bestimmten Wert des Stromes reicht dieser Fluß nicht mehr aus, um den Anker festzuhalten.

Der zu unterbrechende Strom selbst kann auch zur Erzeugung des ganzen Halteflusses oder des größeren Teiles von ihm benutzt werden. Dann wird unterhalb eines bestimmten Stromwertes der Fluß so klein, daß der Anker abfällt. Es ist hierbei vorteilhaft, um diesen Wert möglichst niedrig einstellen zu können und trotzdem einen Schalter zu erhalten, der großen Strom führen kann, diesen Haltefluß noch durch einen zweiten von einer konstanten magnetomotorischen Kraft erzeugten Fluß zu unterstützen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein permanenter Magnet in Reihe in den magnetischen Kreis eingeschaltet sein, oder es kann eine zweite konstant erregte Wicklung vorgesehen werden, die die von dem zu unterbrechenden Strom erregte Wicklung unterstützt. Die Einstellung des Stromwertes, bei dem der Anker abfällt, kann in der Weise vorgenommen werden, daß ein einstellbarer magnetischer Nebenweg zum permanenten Magneten

ίο vorgesehen ist bzw., wenn eine zusätzliche Wicklung vorhanden ist, kann der Strom in dieser Wicklung oder die Windungszahl einstellbar gemacht werden.

Es ist zweckmäßig, parallel zum Kontakt einen Nebenweg vorzusehen; dieser kann z.B. ein Kondensator oder/und ein Ventil sein.

Die Wicklung, die von der Spannung an der Schaltdrosselspule erregt wird, kann so geschaltet sein, daß sie dem Haltefluß, der über den Anker geht, entgegenwirkt. Vorteilhaft wird die Anordnung jedoch so getroffen, daß in dem magnetischen Kreis zwischen dem permanenten Magneten; bzw. der an seiner Stelle verwendeten Wicklung und dem Anker Fenster vorgesehen werden, durch welche diese Wicklung geführt ist (Sperrwicklung). Sie bewirkt dann bei genügend starker Erregung in bekannter Weise eine örtliche Sättigung, durch die der Haltefluß vom Anker abgesperrt wird.

Um den Stromkreis zu schließen, kann beispielsweise auf mechanischem Wege der Kontakt geschlossen werden. Besonders zweckmäßig ist es, dem Schalter einen zweiten Haltemagneten zu geben, der ebenfalls auf den Anker einwirkt und den Anker in der Stellung halten kann, in der der Stromkreis unterbrochen ist. Dieser zweite Haltemagnet enthält eine Steuerwicklung, die bei genügend starker Erregung den Haltefluß schwächt, so daß dieser nicht mehr ausreicht, den Anker entgegen der Wirkung der Feder zu halten und der Anker daher abfällt. Dadurch kommt er wieder in den Bereich des ersten Magneten, der ihn festhält.

In dem Stromkreis dieser Steuerwicklung kann ein Schalter liegen, durch den die genannte Wicklung kurzzeitig zum Zwecke des Einschaltens erregt wird. Diese Wicklung kann beispielsweise von der Spannung an dem geöffneten Schalter erregt werden. Man muß jedoch dafür sorgen, daß der Schalter erst dann eingeschaltet wird, wenn nach dem Schließen der Strom auch in der richtigen Richtung fließt. Dazu kann die Richtung der Spannung an den Kontakten bei offenem Schalter gemessen werden. Das Schließen des Schalters kann jedoch auch selbsttätig erfolgen. Zu diesem Zweck kann in Reihe mit der Steuerwicklung des zweiten Haltemagneten ein Ventil geschaltet werden, über das nur Vorwärtsstrom fließen kann. Sobald dieser die Steuerwicklung genügend stark erregt, fällt der Anker ab und schließt den Stromkreis.

Es ist zweckmäßig, wenn, wie früher beschrieben,

der zu unterbrechende Strom ganz oder zum Teil den Haltefluß erzeugt, noch eine zweite Wicklung in Reihe mit der Steuerwicklung des zweiten Haltemagneten zu legen und sie auf dem ersten Magneten zur Erzeugung eines Halteflusses anzubringen. Es wird dann schon, wenn der Anker zum ersten Haltemagneten hinüberschwingt, ein mit kleiner werdendem Luftspalt zwischen Anker und erstem Haltemagneten steigender Haltefluß erzeugt.

Auch bei der Anordnung, bei der durch den abzuschaltenden Strom der Nebenweg in seiner Leitfähigkeit geändert wird, kann zum gleichen Zweck eine zweite Wicklung vorgesehen werden, die in der gleichen Weise wie die vom abzuschaltenden Strom er-

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regte Wicklung auf die Leitfähigkeit einwirkt und die in Reihe mit der Steuerwicklung des zweiten Haltemagneten geschaltet ist.

Wenn der magnetische Nebenschluß eine vom Strom durchflossen Wicklung besitzt, die den Haltefluß unterstützt, kann ebenfalls eine zweite Wicklung in Reihe mit der Steuerwicklung des zweiten Haltemagneten vorgesehen werden, die auf dem ersten Haltemagneten angebracht ist und bei ihrer Erregung einen Haltefluß bewirkt, so daß schon vor Schließen des Kontaktes durch den Anker eine Haltekraft vorhanden ist.

Es kann unter Umständen trotz der oben erwähnten zusätzlichen Erregung schwierig sein, einen Schalter zu bauen, der einen sehr großen Strom führen kann und bei so kleinem Strom öffnet, daß dabei der Schalter nicht beschädigt wird. Es kann dann vorteilhaft sein, zwei Schalter vorzusehen, von denen der eine die Stromführung nur bei großen Strömen übernimmt, während der andere bei kleinen Strömen in der oben beschriebenen Weise arbeitet. Die Steuerwicklung des zweiten Haltemagneten des zweiten Schalters liegt dann in Reihe mit dem Kontakt des ersten Schalters und der Kontakt des zweiten Schalters liegt parallel zu dieser Reihenschaltung. Der zweite Schalter führt dann den großen Strom und öffnet auch bei verhältnismäßig großem Strom. Dann übernimmt der erste Schalter die Stromführung und öffnet bei dem gewünschten kleinen Stromwert.

Die Anordnung nach der Erfindung kann nicht nur angewendet werden, um einen Rückstrom in einer Gleichstromanlage zu verhindern, sondern sie kann selbst zum Gleich- oder Wechselrichten verwendet werden, da es sich bei Gleich- oder Wechselrichtern ebenfalls um Stromkreise handelt, die betriebsmäßig Strom einer Richtung führen und bei denen ein Rückstrom verhindert werden muß. Durch die Anordnung nach der Erfindung" wird nun erreicht, daß immer mit Sicherheit der Strom in dem gewünschten Schaltaugenblick, d. h. nach Beendigung der Kommutierung unterbrochen wird und auch bei der richtigen Spannung selbsttätig wieder zugeschaltet wird.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Tn Fig. 1 ist ein Haltemagnet 1 mit dem Anker 15 vorgesehen. Das Magnetsystem des Haltemagneten besteht aus den beiden Schenkeln 2, den Polschuhen 3, dem Nebenweg 7 und dem permanenten Magneten 12, der einen Haltefluß über den Anker erzeugt. In dem magnetischen Nebenweg 7 sind Fenster 8 vorgesehen. Fenster 4 befinden sich ferner in den Schenkeln 2 zwischen den Polschuhen 3 und dem permanenten Magneten 12.

Es ist ferner noch ein zweiter Haltemagnet 16 angeordnet mit den Schenkeln 17, dem permanenten Magneten 21, dem Nebenschluß 20, den Sperrfenstern 18 und den Polschuhen 22. Der Anker ist an Drähten 6 aufgehängt, die ihn in der Mittellage halten, wenn keine Kraft auf ihn einwirkt. Er arbeitet mit zwei Gegenkontakten 28 zusammen, die in dem Stromkreis 11 liegen, der beispielsweise ein von einem Maschinenoder Kontaktumformer gespeister Stromkreis sein kann. Der Anker 15 aus magnetischem Material kann beispielsweise einen Überzug aus gut leitendem Metall erhalten, so daß er selbst die Kontaktbrücke bildet. Es kann aber auch seitlich an dem Anker ein Streifen aus gut leitendem Metall angebracht sein, der dazu dient, die Kontakte 28 miteinander zu verbinden.

Im Stromkreis 11 liegt die Wicklung 26 der Schaltdrosselspule 25, die eine zweite Wicklung 27 besitzt.

Die Wicklung 27 speist über ein Ventil 29 und einen Widerstand 30 eine Wicklung 5, die die beiden Sperrfenster 4 durchsetzt.

In den Fenstern 8 ist ebenfalls eine Wicklung 9 vorgesehen. Sie wird vom Strom des Kreises 11 erregt. Parallel zu den Kontakten 28 und der mit ihnen in Reihe liegenden Wicklung 9 liegt in Reihe mit einem Ventil 23 eine Wicklung 19, die durch die Sperrfenster 18 geführt ist. Außerdem liegt noch in Reihe damit

ίο eine Wicklung 10 in den Sperrfenstern 8, die im gleichen Sinne wirkt wie die Wicklung 9. Man könnte diese Reihenschaltung aus Ventil 23, Wicklung 19 und Wicklung 10 auch unmittelbar an die Kontakte 28 anschließen.

Die Wirkungsweise ist folgende, wenn zunächst die Wicklung 10 außer Betracht bleibt:

Es sei angenommen, daß der Anker 15 von dem Haltemagneten 16 angezogen ist. Fließt nunmehr im Stromkreis 11 ein Strom in der richtigen Richtung,

d. h. im Sinne der Durchlaßrichtung des Ventils 23, so wird die Steuerwicklung 19 erregt. Sobald die Erregung einen bestimmten AVert hat, wird in an sich bekannter Weise der von dem permanenten Magneten 21 erzeugte Haltefluß über den Anker abgesperrt. Der Fluß des permanenten Magneten schließt sich jetzt vollständig über den Nebenweg 20, der Anker wird unter der Einwirkung der Drähte 6 abgerissen und schwingt zum Haltemagneten 1 hinüber. Sobald er die Kontakte 28 erreicht hat, fließt durch die Wicklung 9 ein Strom. Während sich bisher der Fluß des permanenten Magneten 12 über den Nebenweg 7 schließen konnte, wird, sobald die Wicklung 9 genügend stark erregt ist, die Leitfähigkeit dieses Nebenweges in an sich bekannter Weise kleiner, d.h., ein Teil des Flusses des permanenten Magneten 12 geht nunmehr über die Schenkel 2 nach oben zu den Polschuhen und hält den Anker fest. Man kann es z. B. durch entsprechende Wahl der Stromstärke, bei welcher der Anker vom Haltemagneten 16 losgelassen wird, so einrichten, daß nach Überbrückung der Kontakte 28 der Anker vom Haltemagneten 1 mit Sicherheit festgehalten wird. Im Ausführungsbeispiel ist noch eine Wicklung 10 vorgesehen. Diese unterstützt das Festhalten des Ankers dadurch, daß durch ihre Erregung bereits ein Teil des Flusses des Magneten 12, noch bevor der Anker die Gegenkontakte überbrückt, vom Nebenweg 7 verdrängt wird.

Über die Wirkung der Wicklungen 9 und 10 ist folgendes zu sagen:

Sind die beiden Wicklungen unerregt, so stellt der Nebenschluß 7 einen Weg hoher Leitfähigkeit dar, so daß der größte Teil des Flusses des permanenten Magneten über diesen Weg geht. Es sei angenommen, daß der Fluß so groß ist, daß die Stege beiderseits des Fensters gesättigt sind. Die Wicklung 9 — das gleiche gilt von der Wicklung 10 — ist so geschaltet, daß sie bei ihrer Erregung in der Umgebung des oberen Fensters einen Fluß, z. B. im Uhrzeigersinn und in der Umgebung des unteren Fensters entgegen dem Uhrzeigersinn erzeugt, wobei noch angenommen ist, daß in den beiden äußeren Stegen die Richtung des Flusses, die durch die Wicklung 9 bzw. 10 erzeugt wird, gleichgerichtet ist dem Fluß, der durch den permanenten Magneten erzeugt wird.

Es kann dann wegen der Sättigung in den beiden äußeren Stegen der Fluß nicht mehr ansteigen, während er in dem mittleren Steg geschwächt wird und je nach der Größe des Stromes in der Wicklung 9 bzw. 10 sich sogar umkehren kann. Die Folge davon ist, daß der Fluß, der von dem permanenten Magneten

über den Nebenweg 7 getrieben wird, kleiner wird, und zwar wird er mit steigendem Strom der Wicklung 9 bzw. 10 immer kleiner und kleiner, bis er, wenn auch der mittlere Steg gesättigt ist, fast Null wird. Der Fluß des permanenten Magneten über den Nebenweg 7 ist nunmehr abgesperrt. Ist der Fluß, der bei unerregter Wicklung 9 bzw. 10 durch den permanenten Magneten über den Nebenweg getrieben wird, nicht groß genug, um in den Stegen Sättigung zu erzeugen, so tritt die Wirkung in dem Augenblick ein, in dem der Fluß, der von der Wicklung© bzw. 10 erzeugt wird, so groß ist, daß er zusammen mit dem Fluß des permanenten Magneten, im Ausführungsbeispiel in den beiden äußeren Stegen, Sättigung erzeugt. Die Wirkung wird am vollkommensten, wenn man Eisen verwendet, das eine nahezu rechteckförmige Magnetisierungskennlinie besitzt.

Die Wirkung der Wicklung 5 in den Sperrfenstern 4 ist entsprechend. Bei genügend starker Erregung wird der Fluß, den der permanente Magnet über den Anker zu treiben versucht, von diesem abgesperrt.

Geht der Strom im Stromkreis 11 gegen Null, so wird die durch die Wicklung 9 erzeugte Sperrwirkung verringert, so daß unterhalb eines bestimmten Stromwertes sich der größte Teil des vom Magneten 12 erzeugten Flusses über den magnetischen Nebenweg 7 schließt. Der Anker wird nicht mehr genügend stark gehalten und durch die Feder abgerissen. Er schwingt zu dem Haltemagneten 16, der ihn festhält. Der Stromkreis 11 wird unterbrochen. Wie bereits früher erwähnt, wird die Einstellung so vorgenommen, daß die Öffnung in der stromschwachen Pause, die die Schaltdrosselspule erzeugt, erfolgt.

Geht der Strom sehr steil gegen Null, so wird der Haltefluß, ebenfalls unterhalb eines bestimmten Stromwertes, beispielsweise des Wertes Null, so schwach, daß der Anker abgerissen wird. Infolge der großen treibenden Spannung ist die durch die Schaltdrosselspule hervorgerufene stromschwache Pause jedoch sehr kurz, so daß es vorkommen könnte, daß der Stromkreis erst dann geöffnet wird, wenn die stromschwache Pause abgelaufen ist. Das würde bedeuten, daß ein großer Rückstrom unterbrochen werden muß. Bei der Anordnung nach der Erfindung wird dies dadurch vermieden, daß die von der Wicklung 27 während der stromschwachen Pause erzeugte Spannung in diesem Falle so groß ist, daß sie den Fluß über den Anker durch Erregung der Wicklung 5 plötzlich vom Anker absperrt, so daß die Öffnung der Kontakte noch in der stromschwachen Pause erfolgt. Sind die Wicklungen 27 und 5 nicht vorhanden, so müßte man eine verhältnismäßig große Drosselspule, die stets eine genügend lange stromschwache Pause erzeugt, verwenden, um sicher zu sein, daß unter allen Betriebsbedingungen, wenn die Gefahr des Rückstromes besteht, die Kontaktöffnung in der stromschwachen Pause erfolgt.

In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Soweit die Teile mit denen der Fig. 1 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Bei der Anordnung nach Fig. 2 liegt auf dem Nebenweg 7 eine Wicklung 32, die vom Strom im Stromkreis 11 in dem Sinne erregt wird, daß die von ihr erzeugte magnetische Spannung die gleiche Richtung hat, wie die vom permanenten Magneten erzeugte. Der größte auf den Anker 15 wirkende Haltefluß wird erreicht, wenn der Nebenweg 7 gesättigt ist. Unterhalb des Wertes des Stromes, bei dem dies eintritt, nimmt mit abnehmendem Strom der Haltefluß, der von dem permanenten Magneten und der Wicklung 32 erzeugt wird, ab und bei einem bestimmten Stromwert ist der Haltefluß so klein geworden, daß der Anker nicht mehr festgehalten wird. Die Wirkungsweise ist ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 1. Geht der Strom langsam gegen Null, so· wird der Haltefluß kleiner und kleiner, bis ein bestimmter Stromwert erreicht ist, der nicht mehr ausreicht, den Anker festzuhalten. Der Anker wird von der Feder abgerissen und öffnet den Kontakt in der stromschwachen Pause, die durch die Schaltdrosselspule erzeugt wird. Geht der Strom sehr rasch gegen Null, so bewirkt die Spannung an der Schaltdrosselspule in genau der gleichen Weise wie bei der Anordnung nach Fig. 1, daß der Haltefluß durch die Wicklung 5 abgesperrt wird und der Anker noch innerhalb der stromschwachen Pause abfällt.

Die Einschaltung vollzieht sich in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 beschrieben.

Zur Verbesserung der Wirkung kann noch auf dem Nebenweg eine zweite Wicklung 31 vorgesehen sein, die in Reihe mit dem Ventil 23 und der Steuerwicklung 19 geschaltet ist. Sie bewirkt schon vor Überbrückung der Kontakte 28, daß die Leitfähigkeit des Nebenweges durch ihre Erregung verringert wird.

In. Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Soweit die Teile mit denen der Fig. 1 bzw. 2 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist eine vom Strom im Stromkreis 11 gespeiste Wicklung 40 vorgesehen, die den Haltefluß erzeugt. Zur Erleichterung des Festhaltens beim Einschalten dient eine zweite Wicklung 41, die im gleichen Sinne wie die Wicklung 40 wirkt und die vom Strom über das Ventil 23 erregt wird. Sobald der Strom in der Wicklung 40 einen bestimmten Wert unterschreitet, ist der Haltefluß zu klein, um den Anker festzuhalten. Wie bereits früher erwähnt, ist es vorteilhaft, damit dieser Stromwert möglichst klein gemacht werden kann und trotzdem ein Schalter vorhanden ist, der großen Strom führen kann, den Haltefluß noch durch einen permanenten Magneten zu unterstützen, der in Reihe in den magnetischen Stromkreis eingeschaltet ist, wie dies das Ausführungsbeispiel zeigt. An Stelle dieses permanenten Magneten 12 könnte auch eine konstant erregte Wicklung treten. Mit 43 ist ein einstellbarer magnetischer Nebenweg bezeichnet, durch welchen der Stromwert, bei dem der Anker abfällt, eingestellt werden kann. Unterschreitet, wie bereits erwähnt, der Strom einen bestimmten Wert, so reicht der Haltefluß nicht mehr aus, um den Anker zu halten, Geht der Strom schnell gegen Null, so wird durch die Wicklung 27, wie vorher beschrieben, erreicht, daß der Anker rechtzeitig abfällt. Beim Wiedereinschalten erzeugt schon vor Kontaktgabe die Wicklung 41 einen Haltefluß.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 erfolgt die Erregung der Wicklung 5 von der Spannung an der zweiten Wicklung 27 der Schaltdrosselspule allein. Man kann jedoch auch die Wicklung 5 von der Summe der Spannung an der zweiten Wicklung der Schaltdrosselspule und der Spannung zwischen den Kontakten 28 erregen, wie es im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 dargestellt ist. Zu erwähnen ist noch, daß das im Stromkreis der Wicklung 5 liegende Ventil verhindert, daß beim Einschalten ein Impuls auf die Wicklung 5 gegeben wird.

Da es unter Umständen schwierig ist, einen Schalter zu bauen, der sehr große Ströme führt und gleichzeitig bei kleinen Strömen öffnet, kann es, wie früher erwähnt, zweckmäßig sein, zwei Schalter anzuwenden, von denen der eine die eine, der andere die andere

ίο

Funktion übernimmt. Es wird dann außer dem ersten Schalter mit den zwei Haltemagneten ein zweiter gleichartiger Schalter mit zwei Haltemagneten vorgesehen, und die Steuerwicklung des zweiten Schalters, die die Einschaltung bewirkt, wird mit den Kontakten des ersten Schalters in Reihe geschaltet, und die Kontakte des zweiten Schalters liegen parallel zu dieser Reihenschaltung.

Ein Schaltschema hierfür ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei ist angenommen, daß es sich um zwei Schalter handelt, wie sie im Prinzip in Fig. 1 dargestellt sind. Die Bezugszeichen stimmen daher mit denen der Fig. 1 überein nur mit dem Unterschied, daß die entsprechenden Kontakte und Wicklungen des zweiten Schalters mit einem Strich versehen worden sind. In Reihe mit den Kontakten 28 liegt die Wicklung 9 und die Wicklungen 10' und 19'. Parallel zu den Kontakten 28 liegen die Wicklungen 19, 10 und das Ventil 23. Die Kontakte 28' liegen in Reihe mit der Wicklung 9', parallel zu der Reihenschaltung aus den Wicklungen 10', 19', 9 und den Kontakten 28. Es sind ferner noch ein Kondensator 50 und ein Widerstand 51 parallel zu den Kontakten 28' vorgesehen. Die Wicklungen 5 und 5' liegen in Reihe mit dem Ventil 29 an der Wicklung 27 der Schaltdrosselspule 25.

Bei großem Vorwärtsstrom führt der Schalter mit den Kontakten 28' und der Kontaktbrücke 15' praktisch den ganzen Strom. Bei langsamem Abfallen des Stromes wird der Schalter mit den Kontakten 28', da sein Abfallwert höher liegt als der des Schalters mit den Kontakten 28, etwas früher als dieser öffnen. Der

Reststrom wird dann durch den Schalter mit den Kon-

takten 28, wie früher beschrieben, unterbrochen.

Das Wiedereinschalten erfolgt in der Weise, daß zunächst der Schalter 28 und dann der Schalter 28' schließt.

Man kann auch mehr als zwei Schalter in sinngemäßer Anordnung verwenden.

Während im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 angenommen wird, daß zwei Schalter verwendet sind, die im Prinzip nach Fig. 1 gebaut sind, kann man auch Schalter nach Fig. 2 oder 3 verwenden. Es ist auch nicht notwendig, daß die Schalter nach dem gleichen Prinzip aufgebaut sind. Man könnte auch einen Schalter z. B. nach Fig. 1, den anderen Schalter nach Fig. 2 oder 3 ausbilden.

Die Ausführungsbeispiele stellen Schutzeinrichtungen gegen Rückstrom in Stromkreisen dar, die betriebsmäßig Strom einer Richtung führen. Es wurde bereits erwähnt, daß man die erfindungsgemäßen An- 5<> Ordnungen mit selbsttätiger Wiedereinschaltung als Gleich- oder Wechselrichter verwenden kann, da es sich auch bei Gleich- oder Wechselrichtern um Stromkreise handelt, die betriebsmäßig Strom einer Richtung führen und die gegen Rückstrom geschützt werden sollen. Durch die Verwendung der Anordnung nach der Erfindung als Gleich- oder Wechselrichter wird erreicht, daß immer mit Sicherheit der Strom im gewünschten Schaltaugenblick, d. h. nach Beendigung der Kommutierung, unterbrochen und bei richti- ^e° ger Spannung wieder zugeschaltet wird. Man kann beispielsweise, um einen Gleichrichter zu erhalten, an die drei in Stern geschalteten Sekundärwicklungen eines Transformators je eine Einrichtung nach einer der Figuren anschließen, die Stromkreise 11 an der Ausgangsseite miteinander und über die Belastung mit dem Sternpunkt verbinden. In Fig. 5 ist ein Schaltungsschema hierfür dargestellt. Mit 52 ist die dreiphasige in Stern geschaltete Sekundärwicklung eines Transformators bezeichnet. An jede der Phasen ist eine Einrichtung gemäß Fig. 1 angeschlossen. Die Stromkreise 11 sind miteinander verbunden und über die Belastung 53 mit dem Sternpunkt verbunden.

Um zu erreichen, daß bei der stromschwachen Pause der Strom gleich Null oder etwas positiv wird, kann die Drosselspule in bekannter Weise vormagnetisiert sein.

Claims (23)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Verhinderung von Rückstrom in Stromkreisen, die betriebsmäßig Strom einer Richtung führen, mit in Reihe in dem Stromkreis liegender Schaltdrosselspule und einem als Schalter dienenden Haltemagneten, der eine von dem zu unterbrechenden Strom erregte Wicklung besitzt und dessen Anker die Kontaktbrücke trägt oder selbst die Kontaktbrücke bildet und entgegen der Wirkung einer Feder von dem Magneten gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß des Haltemagneten bereits vor Beginn des Rückstromes beim Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes des Vorwärtsstromes unter den zum Halten des· Ankers erforderlichen Wert sinkt und daß der . Haltemagnet eine von der an der Schaltdrosselspule auftretenden Spannung erregte Wicklung besitzt, durch deren Erregung der Haltefluß geschwächt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltefluß von einer konstanten magnetomotorischen Kraft (12) erzeugt wird und der Haltemagnet einen magnetischen Nebenweg (7) zum Anker besitzt, der von dem zu unterbrechenden Strom in der Weise gesteuert wird, daß seine magnetische Leitfähigkeit bei abnehmendem Strom erhöht wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenweg Fenster besitzt, durch die eine von dem zu unterbrechenden Strom erregte Wicklung geführt ist, die eine örtliche Sättigung bei genügend großen Stromwerten erzeugt.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenweg eine von dem zu unterbrechenden Strom durchflossene Wicklung trägt, die bei Vorwärtsstrom im Nebenweg den Haltefluß unterstützt, und daß bei großen Strömen der Nebenweg gesättigt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Halteflusses ein permanenter Magnet vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Halteflusses eine konstant erregte Wicklung vorgesehen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltefluß von einer von dem zu unterbrechenden Strom erregten Wicklung erzeugt wird.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Halteflusses zusätzlich eine konstante magnetomotorische Kraft vorgesehen ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein permanenter Magnet vorgesehen ist, der in Reihe in dem magnetischen Kreis liegt (Fig. 3).

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Nebenweg zum permanenten Magneten vorgesehen ist (Fig. 3).

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11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einen zweiten Haltemagneten besitzt, der den Anker in der Ausschaltstellung hält.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Haltemagnet eine Steuerwicklung besitzt, durch welche der Haltefluß geschwächt werden kann.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung dieser Wicklung von der Spannung an den Kontakten bei geöffnetem Schalter erfolgt.

14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Steuerwicklung des zweiten Haltemagneten eine Wicklung liegt, die auf dem ersten Haltemagneten angeordnet ist.

15. Anordnung nach Anspruch 3 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wicklung durch die Fenster geführt ist.

16. Anordnung nach Anspruch 4 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung auf dem magnetischen Nebenweg liegt.

17. Anordnung nach Anspruch 7 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wicklung auf dem ersten Haltemagneten in der Weise angeordnet ist, daß sie einen Fluß gleicher Richtung erzeugt wie die von dem zu unterbrechenden Strom erregte Wicklung.

18. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung beider

Wicklungen von der Spannung an den Kontakten bei geöffnetem Schalter erregt ist.

19. Anordnung nach Anspruch 13 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Steuerwicklung bzw. den beiden Wicklungen ein Ventil liegt.

20. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Steuerwicklung ein Schalter liegt.

21. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der von der Spannung der Schaltdrosselspule erregten Wicklung ein Ventil liegt.

22. Anordnung nach Anspruch 11, 12, 13 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem ersten Schalter mit den zwei Haltemagneten ein zweiter gleichartiger Schalter mit zwei Haltemagneten vorgesehen ist und daß die Steuerwicklung des zweiten Haltemagneten des zweiten Schalters mit dem Kontakt des ersten Schalters in Reihe liegt und daß der Kontakt des zweiten Schalters parallel zu dieser Reihenschaltung liegt.

23. Verwendung der Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 11, 12, 13 und 19 zum Öffnen und Schließen der Stromkreise von Gleich- und Wechselrichterschaltungen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 917 135, 876 117;
schweizerische Patentschriften Nr. 227 018, 123 402.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© Ä0? 677/2SS 10.58,