DE1042724B - Anordnung zur Verhinderung von Rueckstrom - Google Patents

Description

Es gibt Stromkreise, die betriebsmäßig Strom einer Richtung führen, bei denen das Auftreten eines Rückstromes unerwünscht und sogar schädlich ist. Dies ist beispielsweise bei Stromkreisen der Fall, die Quecksilberdampfgleichrichter oder als Gleichrichter wirkende Kontaktumformer enthalten, die auf eine Gegenspannung oder parallel arbeiten. Hier tritt z. B. bei einer Rückzündung eine treibende Spannung auf, die den Gleichstrom in seiner Richtung umkehrt und ihn bis zur Höhe des vollen Kurzschlußstromes ansteigen läßt. Daher besteht die Aufgabe, das Auftreten eines Rückstromes zu vermeiden. Es ist bekannt, zu diesem Zweck in dem zu schützenden Stromkreis eine Drossel mit durch den Betriebsstrom hoch gesättigtem Magnetkern anzuordnen, der sich bei Stromrichtungsumkehr in der Nähe des Stromnull wertes entsättigt, und eine Hilfswicklung des Magnetkernes mit der Auslösewicklung eines Rückstromschalters zu verbinden. Diese bekannte Anordnung wirkt derart, daß bei Annäherung des im Hauptstromkreis fließenden Stromes an den Nullwert der Magnetkern entsättigt und ummagnetisiert wird, so daß die Ausschaltwicklung des Rückstromschalters erregt und der Schalter geöffnet wird. Damit der Hauptstrom während des Öffnungsvorganges des Schalters noch einen kleinen positiven Wert hat, wird der Drosselkern entsprechend vormagnetisiert; falls die Drossel in dem Anodenstromkreis eines Gleichrichters liegt, wird zur Vormagnetisierung Wechselstrom verwendet. Dabei muß jedoch die Änderungsgeschwindigkeit des Wechselstromes so klein sein, daß sie nicht ausreicht, die zur Auslösung des Schalters erforderliche Spannung an der Hilfswicklung der Drossel hervorzurufen. Bei der bekannten Anordnung wird also die Energie zur Auslösung des Rückstromschalters dem zu schützenden Stromkreis entnommen. Die Anordnung hat den Nachteil, daß ihre Wirksamkeit von der Steilheit des sich ändernden Hauptstromes abhängt; bei einer sehr langsamen Änderung des Hauptstromes reicht die von der Drossel übertragene Energie nicht zur Auslösung des Schalters aus.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Anordnung zur Verhinderung von Rückstrom in Stromkreisen, die betriebsmäßig Ströme einer Richtung führen, insbesondere in Stromkreisen mit Schaltdrosselspule, bei der im zu schützenden Stromkreis ein Schalter mit einer Ausschaltwicklung vorgesehen ist. Sie löst die obengenannte Aufgabe in der Weise, daß die Ausschaltwicklung aus einer Wechselstromquelle über einen sättigungsfähigen Wandler gespeist ist, der von dem zu unterbrechenden Strom (Hauptstrom) vormagnetisiert ist. Im Gegensatz zu der oben geschilderten bekannten Rückstromschutzeinrichtung wird also bei Anordnung nach der Erfindung die Aus Anordnung zur Verhinderung
von Rückstrom

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. rer. nat. Johannes Wegener

und Paul Duffing, Berlin-Siemensstadt,

sind als Erfinder genannt worden

ao schaltenergie nicht dem Hauptstromkreis, sondern einer Hilfswechselspannungsquelle entnommen. Beim Fließen eines genügend großen Hauptstromes befindet sich der Eisenkern des Wandlers in der Sättigung, so daß die Sekundärwicklung des Wandlers, an die die Ausschaltwicklung angeschlossen ist, spannungslos ist. Erst, wenn der Hauptstrom unter einen bestimmten Wert sinkt, kommt das Eisen aus der Sättigung heraus, und der Wandler kann in üblicher Weise von der Primär- auf die Sekundärwicklung Energie übertragen, so daß die Auslösewicklung Strom erhält und den Schalter auslöst. Die Auslösung der Schutzeinrichtung ist dabei nicht von der Änderungsgeschwindigkeit des Hauptstromes abhängig. Es ist zweckmäßig, den Schalter so schnell zu machen, daß er im oder kurz vor dem Nulldurchgang des Stromes öffnet, weil dadurch dem Schalter das Unterbrechen des Stromkreises erleichtert wird. Besonders vorteilhaft ist es, den Nulldurchgang durch eine Schaltdrosselspule zu verbreitern und den Schalter während der durch die Schaltdrosselspule hervorgerufenen stromschwachen Pause zu öffnen. Es steht dann für den Schalter eine etwas längere Zeit zur Verfügung. Der Schalter muß so beschaffen sein, daß er aus seiner Einschaltlage durch kurzzeitige Erregung der Ausschaltspule in die Ausschaltstellung gebracht wird, in der er verharrt, bis er von Hand oder durch kurzzeitige Erregung der Einschaltspule wieder eingeschaltet wird. In dieser Stellung verharrt er, bis wieder ein Auslösebefehl kommt. Es ist dabei nicht erforderlich, daß die Ausschalt- und, wenn vorhanden, die Einschaltspule unmittelbar auf den beweglichen Teil des Schalters einwirken, sondern es ist die. Zwischenschaltung von elektrischen Verstärkern, Druckluft- oder Ölgetrieben usw. möglich.

8:0J 677/293

Der Eisenkern des Wandlers wird, wie bereits erwähnt, von dem Hauptstrom ins Sättigungsgebiet gebracht. Unterhalb eines bestimmten Wertes, bei dem die Auslösung erfolgen soll, ist der Strom so klein, daß die ihn erregende Wechselspannung in der Lage ist, den Wandler umzumagnetisieren. Nun kann der Fall eintreten, daß das Absinken des Gleichstromes in dem Zeitpunkt erfolgt, in welchem die Wechselspannung den Wandler in der gleichen Richtung magnetisieren will wie der eben fließende Gleichstrom. Das hat zur Folge, daß im ungünstigen Fall mindestens eine Halbwelle vergeht, bis in der Auslösewicklung ein zur Betätigung des Schalters ausreichender Strom fließen kann. Es gibt Fälle, z. B. die Rückzündung von Gleichrichtern, bei denen ein sofortiges Ansprechen des Schalters erwünscht ist. Um dies zu erreichen, kann man beispielsweise mehrere Wandler, die gemeinsam auf die Ausschaltwicklung einwirken, vorsehen und ihre Erregerwechselspannungen in der Phase gegeneinander verschieben. Beispielsweise kann

man n- Wandler vorsehen, deren Spannungen um

gegeneinander versetzt sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Frequenz der Wechselspannung sehr hoch zu wählen, beispielsweise kann man 100 Hz und darüber, vorzugsweise z. B. 5000 Hz, anwenden. Man kann auch beide Maßnahmen gleichzeitig vorsehen. Durch die Erhöhung der Frequenz wird auch der Aufwand für den Kern des Wandlers gering.

Hat der Schalter bei einer Störung ausgelöst, so kann er wieder eingeschaltet werden, sobald sicher ist, daß bei eingeschaltetem Schalter der Strom in der richtigen Richtung fließt. Beim Einschalten muß beachtet werden, daß, solange kein Hauptstrom fließt, der Wandler nicht gesättigt ist und somit Auslöseimpulse an die Ausschaltwicklung gibt. Um dies zu vermeiden, kann man während des Emschaltens den Stromkreis der Ausschaltwicklung unterbrechen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man während des Einschaltens den Wandler durch einen Strom erregt, der im gleichen Sinne wie der Hauptstrom wirkt und den Wandler sättigt. Dieser Strom muß so lange fließen, bis der Schalter eingeschaltet ist und der Hauptstrom die Sättigung des Wandlers übernommen hat. Man kann hierzu den Strom verwenden, der durch die Einschaltspule fließt. Dabei ist es zweckmäßig, in den Stromkreis der Ausschaltspule ein Ventil zu legen, und zwar derart, daß bei einer Ummagnetisierung des Wandlers im Sinne eines ansteigenden Hauptstromes der dadurch hervorgerufene Auslöseimpuls von der Ausschaltspule ferngehalten wird. Das hat den Vorteil, daß der Gleichstrom, welcher während des Einschaltens des Schalters zur Sättigung des Wandlers verwendet wird, während seines Ansteigens keinen Auslöseimpuls auf die Ausschaltwicklung geben kann. Durch die Einschaltung dieses Ventils verliert man zwar eine Halb welle des Stromes, der von der erregenden Wechselspannung getrieben wird. Durch Verdoppelung oder Vervielfachung der Wandlerzahl und Phasenverschiebung ihrer Erregerflüsse kann man dies aufheben, oder man kann durch Erhöhung der Frequenz die Zeit so kurz machen, daß der Wegfall der einen Halbwelle nicht stört. Dieses Ventil ist auch vorteilhaft bei Anlagen, bei denen der Strom in seiner Größe so schwankt, daß der Wandler zeitweise aus der Sättigung kommen kann. Er verhindert auch hier einen fehlerhaften Auslöseimpuls auf den Schalter.

Um beim Einschalten zu verhindern, daß der Hauptstrom nach dem Einschalten in falscher Richtung fließt, kann das Einschalten von der zuzuschaltenden Spannung abhängig gemacht werden, beispielsweise dadurch, daß die Einschaltwicklung des Schalters in Reihe mit einem Ventil parallel zu den Kontakten des Schalters liegt.

Für den Kern des Wandlers wird zweckmäßig ein Eisen verwendet, das bei möglichst kleinen Amperewindungen vollständig gesättigt ist, d. h. bei einer Erhöhung der Feldstärke über diesen Wert hinaus seine Induktion praktisch nicht mehr ändert. Zum vollständigen Absperren des Sekundärstromes des Wandlers muß der Gleichstrom mindestens so groß sein wie der Scheitelwert des Primärstromes, wobei das Übersetzungsverhältnis 1 : 1 vorausgesetzt ist. Das bedeutet, daß bei Unterschreiten dieses Stromwertes der Wandler bereits zu arbeiten beginnt. Bei einem bestimmten Wert des Gleichstromes wird der Sekundärstrom so groß, daß er gerade zur Auslösung ausreicht. Das Ziel ist, diesen Wert des Gleichstromes möglichst klein zu halten, da damit gerechnet werden muß, daß dieser Strom von dem Schalter abgeschaltet werden muß. Zur Kleinhaltung dieses Stromes kann der Wandler zusätzlich von einem konstanten Gleichstrom und einem dem Strom durch die Ausschaltwicklung proportionalen Gleichstrom erregt werden, wobei der erste Strom im gleichen Sinne, der zweite im entgegengesetzten Sinne wie der Hauptstrom wirkt. Der konstante Gleichstrom kann über Gleichrichter der gleichen Wechselspannungsquelle entnommen werden, die auch den Wandler erregt, der zweite Strom kann der die Ausschaltwicklung durchfließende Strom selbst sein.

Die beschriebene Anordnung kann beispielsweise im Gleichstromkreis von Quecksilberdampfgleichrichtern oder von mit mechanischen Kontakten arbeitenden Gleichrichtern Anwendung finden. Sie verhindert dann, daß bei einer Störung aus den Gleichstromsammeischienen Strom in den Gleichrichter fließt, was beim Quecksilberdampfgleichrichter bei einer Rückzündung, bei einem Kontaktumformer ebenfalls bei einer Rückzündung oder auch bereits bei Absinken der treibenden Wechselspannung eintreten kann. Man kann aber auch die Anordnung in die Anodenkreise eines Quecksilberdampfgleichrichters oder -Wechselrichters oder in Reihe mit jedem Kontakt eines als Gleich- oder Wechselrichter arbeitenden Kontaktumformers legen, weil auch in diesen Stromkreisen betriebsmäßig nur Strom einer Richtung fließt. Durch diese Maßnahme werden Kurzschlüsse im Gleich- oder Wechselrichter verhindert. Da die Anordnung anspricht, sobald der Strom unter einen bestimmten Wert fällt, wird sie jedesmal ansprechen, wenn der Strom in der entsprechenden Phase nach Null geht. Das kann man beispielsweise dadurch verhindern, daß man dem Wandler eine zusätzliche Erregung gibt, so daß er erst einen Auslöseimpuls beim Stromnulldurchgang oder bei kleinen negativen Werten des Hauptstromes gibt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, eine besondere Schaltdrosselspule vorzusehen, deren Stufe im Negativen liegt und deren Stufenform dem Absolutwert nach größer ist als der Strom, bei welchem der Auslöseimpuls gegeben wird.

Verwendet man die zusätzliche Erregung nicht, läßt also den Schalter öffnen, wenn der Strom gegen Null geht, so muß man dafür sorgen, daß der Schalter immer wieder rechtzeitig eingeschaltet wird. Dies kann z. B. über ein mechanisches Getriebe oder durch periodische Erregung der Einschaltwicklung bewirkt werden. In dieser Form kann die Anordnung selbst auch unmittelbar zum Gleich- oder Wechselrichten Verwendung finden.

1 U4Z

drosselspule 31 in den Stromkreis eingeschaltet, so daß der Schalter in der von der Schaltdrosselspule erzeugten Stufe öffnen kann. Man kann die Stufe so legen, daß der Stufenstrom etwas negativ ist, man kann aber auch durch geeignete Vormagnetisierung den Stufenstrom zu Null oder etwas positiv machen, allerdings muß er unter dem Wert liegen, bei dem der Wandler 22 den zur Auslösung erforderlichen Strom liefert.

Zum Einschalten wird durch kurzzeitiges Drücken des Druckknopfes 39 die Einschaltspule 19 erregt. Dabei muß beachtet werden, daß das Zuschalten nur dann erfolgen darf, wenn nach dem Zuschalten der Strom in der richtigen Richtung fließt. Das kann man

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

In Fig. 1 ist mit 21 der Leiter eines Gleichstromkreises bezeichnet, der beispielsweise von einem nicht dargestellten Quecksilberdampfgleichrichter gespeist wird. Mit 1 ist die Störschutzeinrichtung bezeichnet. Sie besteht aus dem Schalter 2, der zwei Haltemagnete 3 und 13 besitzt. Die Haltemagnete sind in an sich bekannter Weise als Sperrmagnete ausgebildet. Sie besitzen die beiden Schenkel 4 bzw. 14, einen permanenten Magnet 5 bzw. 15, einen Nebenweg 6 bzw. 16 und die Polschuhe 7 bzw. 17. Der Anker 10 ist an Drähten 11 aufgehängt, die ihn in der Mittellage halten, wenn keine Kraft auf ihn einwirkt. Er arbeitet

mit zwei feststehenden Kontakten 12 zusammen, die 15 beispielsweise feststellen durch Messung der Spanin dem Gleichstromkreis liegen. Der Anker 10 aus nung zwischen den Kontakten 12. Bei Erregung der magnetischem Material kann beispielsweise einen Einschaltspule 19 wird auch gleichzeitig der Wandler Überzug- aus gut leitendem Material erhalten, so daß über die Wicklung 27 so stark vormagnetisiert, daß er selbst die Kontaktbrücke bildet. Es kann aber auch der Wandler ins Sättigungsgebiet kommt, so daß kein seitlich an dem Anker ein Streifen aus gut leitendem 20 Ausschaltimpuls auftreten kann. Dieser Strom über Metall angebracht sein, der dazu dient, die Kontakte die Wicklung 27 muß so lange fließen, bis nach 12 miteinander zu verbinden. Jeder Schenkel besitzt Schließen des Schalters 2 der Hauptstrom eine solche Fenster 8 bzw. 18, die Fenster 8 werden von einer Größe erreicht hat, daß er den Wandler selbst sättigt. Wicklung9 (Ausschaltwicklung), die Fenster 18 von Im Augenblick des Einschaltens der Wicklung 27 einer Wicklung 19 (Einschaltwicklung) durchsetzt. 25 kann der Magnetisierungszustand des Wandlers, der Es sei beispielsweise angenommen, daß der Anker 10 von der Wicklung 23 hervorgerufen wird, beliebig von dem Haltemagnet 3 angezogen ist und die Kon- sein. Er kann beispielsweise so sein, daß der antakte 12 überbrückt sind. Wird nunmehr die Wick- steigende Gleichstrom in der Wicklung 27 den Eisenlung 9 kurzzeitig erregt, so wird in an sich bekannter kern des Wandlers ummagnetisieren muß, um ihn in Weise der von dem permanenten Magnet 5 erzeugte 30 die Sättigung zu bringen. Dabei wird ein kurzer unter Haltefluß über den Anker abgesperrt, und der Fluß Umständen jedoch sehr großer Stromimpuls in der des permanenten Magnets schließt sich über den

Nebenweg 6. Der Anker wird nunmehr unter der Wirkung der Federn 11 abgerissen und schwingt zum Haltemagnet 13, der ihn festhält. Wird nunmehr die Wicklung 19 kurzzeitig erregt, so wird der Haltefluß des Magnets 15 über den Anker abgesperrt. Der Anker wird unter dem Einfluß der Federn 11 abgerissen und schwingt zum Haltemagnet 3, der ihn festhält. Der Schalter ist wieder geschlossen.

Im Ausführungsbeispiel ist zur Erregung der Ausschaltwicklung 9 ein Wandler 22 vorgesehen, dessen Magnetisierungskennlinie nahezu rechteckförmig ist. Er besitzt eine Primärwicklung 23., die über einen

Ausschaltwicklung 9 erzeugt. Dieser unerwünschte Impuls wird durch das Ventil 26 von der Ausschaltwicklung ferngehalten.

Die nachfolgenden Figuren zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen der Schalter 2 nur schematisch dargestellt ist. Soweit die Teile mit denen der Fig. 1 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind zwei Wandler 22 und 22' vorgesehen, deren primäre Erregungen um 180° versetzt sind. Man kann statt dessen auch drei oder mehrere Wandler verwenden, deren Erregungen

um —— versetzt sind. Die Sekundärwicklungen 25

Widerstand 24 von einer Wechselspannungsquelle er- 45
regt wird, deren Frequenz beispielsweise 5000Hz be- und 25' der Wandler speisen je ein Ventil 26 bzw. 26' trägt. Die Sekundärwicklung 25 ist über ein Ventil 26 die Ausschaltwicklung 9. Außerdem ist im Ausfühmit der Ausschaltwicklung 9 verbunden. Der Wandler rungsbeispiel der Fig. 2 die Erregung der Einschaltwird ferner von dem Hauptstrom erregt, und zwar im spule 19 in etwas anderer Weise durchgeführt, und Ausführungsbeispiel in der Weise, daß der Leiter 21 50 zwar ist die Einschaltspule 19 über einen Druckknopf durch den Ringkern des Wandlers geführt ist. Die Ein- 39 und ein Ventil 35 an die Spannung angeschlossen,

die zwischen den Kontakten 12 liegt, wenn sie nicht überbrückt sind. Wo man diese Spannung abgreift, ist an sich gleich. Beispielsweise könnte man den oberen 55 Anschlußpunkt des Ventils 35, statt ihn mit dem oberen Kontakt 12 zu verbinden, mit dem obenliegenden Anfang der Wicklung 32 der Schaltdrosselspule 31 verbinden. Durch diese Schaltung wird erreicht, daß beim Niederdrücken des Druckknopfes nur dann Wandler nicht ändert. Erst wenn der Gleichstrom 60 die Einschaltspule 19 erregt wird, wenn die Spannung unter einen bestimmten Wert sinkt, erzeugt die pri- so gerichtet ist, daß Strom nach dem Schließen des märe Wechselspannung auch eine Spannung in der Schalters 2 in richtiger, z. B. positiver Richtung fließt. Sekundärwicklung 25, wodurch der Schalter ausgelöst Auch bei der Anordnung nach Fig. 2 wird der Strom wird. Tritt beispielsweise eine Rückzündung ein und durch die Einschaltspule zum Sättigen des Wandlers geht dadurch der Gleichstrom gegen Null, so wird 65 benutzt, und zwar sind hierzu die Wicklungen 27 bzw. unterhalb eines bestimmten Wertes in der Sekundär- 27' vorgesehen, die in Reihe mit der Einschaltwicklung wicklung 25 eine Spannung induziert, und der Schal- geschaltet sind. Der Druckknopf 39 muß so lange geter bekommt einen Auslöseimpuls. Um dem Schalter drückt werden, bis der Schalter eingeschaltet ist. das Unterbrechen des Stromkreises zu erleichtern, ist Außerdem besitzen die Wandler noch zwei Wick-

im Ausführungsbeispiel die Wicklung 32 einer Schalt- 70 lungen 28 bzw. 28' und 29 bzw. 29'. Der Gleichstrom

schaltwicklung 19 ist über einen Druckknopf 39 an eine Gleichstromquelle angeschlossen. Der Wandler besitzt noch eine weitere Wicklung 27, die in Reihe mit der Einschaltspule 19 geschaltet ist.

Die Wirkungsweise ist folgende: Gewöhnlich ist der Gleichstrom so groß, daß der Wandler 22 im Sättigungsgebiet arbeitet. Infolgedessen ist seine Sekundärwicklung 25 praktisch stromlos, da sich der Fluß im

durch die Wicklung 28 bzw. 28' wird über Gleichrichter 36 und einen Widerstand 37 der gleichen Wechselspannungsquelle entnommen, die die Primärwicklungen 23 und 23' der Wandler erregt. Die Wicklungen 29 und 29' werden vom Strom über die Auslösespule 9 erregt. Die Wicklungen 28 und 28' wirken im gleichen Sinne vormagnetisierend wie der Hauptstrom, die Wicklungen 29 und 29' im entgegengesetzten Sinne wie der Hauptstrom. Die Wirkung dieser beiden Wicklungen wird an Hand der Fig. 3 erläutert. Dort ist in Abhängigkeit von dem Gleichstrom / der Scheitelwert i des durch die Ausschaltspule fließenden Stromes aufgetragen. Die Horizontale mit der Bezeichnung i_a gibt den Wert des Stromes i an, bei dem der Schalter gerade auslöst. Man sieht aus den Diagrammen, daß dies bei einem Gleichstrom /₀ geschieht. Nun kann es unter Umständen vorkommen, daß bei einer Störung der Strom sehr langsam nach Null geht. Das bedeutet, daß der Schalter einen Strom unterbrechen muß, der in der Größenordnung von J₀ liegt. Um diesen Wert möglichst klein zu halten, sind die Wicklungen 28,28' bzw. 29,29' vorgesehen. Die Wicklungen 28 bzw. 28' haben zur Folge, daß die Kurve a parallel zu sich selbst verschoben wird, so daß man beispielsweise die Kurve δ erhält. Der Gleichstrom, bei welchem der Schalter geradeaus anspricht, ist auf den Wert J₀ abgesunken. Gleichzeitig hat die Verschiebung der Kennlinie jedoch zur Folge, daß der Auslösestrom i_a nur noch wenig überschritten wird, wenn man voraussetzt, daß die Schaltdrosselspule den Stufenstrom Null oder annähernd Null besitzt. Dadurch wird die Sicherheit des Ansprechens herabgesetzt. Verwendet man nun die Wicklungen 29 und 29'. so üben diese eine entgegengesetzte Wirkung aus wie die Wicklungen 28 und 28', nur mit dem Unterschied, daß die Wirkung mit fallendem Gleichstrom ansteigt. Man erhält dann eine resultierende Kurve c, bei welcher beim Strom /₀ = 0 der gleiche Wert von i erreicht wird wie bei der Kurve a, bei der jedoch der Gleichstrom J₀", bei welchem der Auslösestrom gerade zur Betätigung des Schalters ausreicht, wesentlich kleiner ist als der Strom J₀. Man hat also einen genügenden Überschuß an Auslösestrom, so daß der Schalter mit Sicherheit auslöst.

In Fig. 4 ist die Schutzeinrichtung in den Kontaktstromkreis eines Kontaktstromrichters eingeschaltet. Mit 41 ist die Sekundärwicklung eines Transformators bezeichnet. Die erforderlichen Einrichtungen sind nur für eine Phase dargestellt. Für die anderen Phasen sind die gleichen Einrichtungen verwendet. Mit 32 ist die Wicklung einer Schaltdrosselspule 31 bezeichnet, die in Reihe mit den feststehenden Kontakten 43 eines Kontaktumformers 42 geschaltet ist. Als Kontaktumformer ist hierbei ein Schalter verwendet, der in ähnlicher Weise aufgebaut sein kann wie der Schalter 2 der Störschutzeinrichtung in Fig. 1. Er besitzt eine Kontaktbrücke 44 und eine Ausschaltwicklung 45 und eine Einschaltwicklung 46. Die Ausschaltwicklung wird über ein Ventil 47 in bekannter Weise von einer Wicklung 33 der Schaltdrosselspule erregt. Die Einschaltwicklung 46 liegt über ein Ventil 48 an der Spannung zwischen den feststehenden Kontakten 43. In R- 'he mit den feststehenden Kontakten 43 liegen die fc tstehenden Kontakte 12 der Störschutzeinrichtung, lie im wesentlichen so aufgebaut und geschaltet ist wie die der Fig. 2, die Wicklungen 28, 28' bzw. 29.29' sind jedoch in Fortfall gekommen, könnten aber auch hier verwendet werden.

Um zu erreichen, daß der Schalter2 der Störschutzeinrichtung nicht bei jedem Nullwerden des Stromes anspricht, ist eine Wicklung 30 bzw. 30' vorgesehen, die mit Gleichstrom über Gleichrichter 36 und einen Widerstand 37 von der gleichen Wechselspannung gespeist wird, die zur Erregung der Wandler dient. Durch diese Wicklung wird die Kennlinie a so verschoben, daß die Abhängigkeit des Stromes i vom Gleichstrom / durch die Kurve d gegeben ist (vgl. Fig. 3). Das bedeutet, daß erst bei einem bestimmten negativen Wert J₀'" des Gleichstromes der Wert i_a des

ίο Stromes in der Ausschaltspule erreicht wird, bei dem der Schalter gerade anspricht. Ferner ist eine zusätzliche Schaltdrosselspule 58 mit der Wicklung 59 vorgesehen, deren Stufenstrom J_st größer ist als der Strom J₀", was gegebenenfalls durch eine zusätzliche Vormagnetisierung erreicht ist. In Fig. 3 ist angenommen, daß dieser Stufenstrom so groß ist wie der Gleichstrom, bei dessen Erreichen der Auslösestrom denselben Wert besitzt wie der Auslösestrom beim Gleichstrom Null, wenn die Kurve α gilt. Öffnet z. B.

ao der Schalter des Kontaktumformers nicht rechtzeitig, so tritt ein Rückstrom auf, der eine Zeitlang auf dem Wert des Stufenstromes der Schaltdrosselspule 58 gehalten wird; während des Ablaufes der Stufe hat der Schalter 2 Zeit zu öffnen.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 liegt wieder im Kontaktstromkreis eines Kontaktumformers 42 die Störschutzeinrichtung gemäß der Erfindung. Zum Unterschied von der Anordnung nach Fig. 4 wird hier der Schalter 2 der Störschutzeinrichtung geöffnet, wenn der Strom gegen Null geht, also auch im normalen Betrieb. Um ein periodisches Wiedereinschalten des Schalters der Störschutzeinrichtung zu erreichen, ist im Ausführungsbeispiel die Einschaltwicklung 19 von der Sekundärwicklung eines Wandlers 50 erregt, dessen Primärwicklung in Reihe mit der Impedanz 51 von der Phasenspannung der Sekundärwicklung 41 erregt wird. Der Wandler ist so bemessen, daß er bei einem solchen Wert des Primärstromes gesättigt ist, daß in der Einschaltspule nur so lange Strom fließt, wie zum Einschalten notwendig ist. Die Impedanz 51 wird so gewählt, daß das Einschalten im richtigen Zeitpunkt erfolgt. Der Strom über die Einschaltspule 19 erregt auch die Wicklungen 27 und 27', wie früher beschrieben, damit die Wandler 22 und 22' beim Ein-" schalten gesättigt sind. Außerdem liegt noch parallel zu den Kontakten 12 ein Nebenweg, bestehend aus einem Kondensator 52 und einem Widerstand 53, weil der Schalter 2 jetzt periodisch öffnet und schließt.

Da dieser Schalter, wie erwähnt, periodisch geöffnet und geschlossen wird, und zwar im gleichen Takt wie der Schalter des Kontaktumformers, so kommt die Anordnung nach Fig. 4 auf die Reihenschaltung zweier Schalter hinaus, die periodisch öffnen und schließen, so daß diese Anordnung die doppelte Sperrspannung eines Schalters zu halten erlaubt. Man kann die Reihenschaltung auch dazu benutzen, den Hub des Schalters des Kontaktumformers 42 zu verringern, wodurch die Eigenzeit dieses Schalters beim Schließen herabgesetzt wird, so daß die hier angewendete Erregung der Einschaltspule 46 von der zuzuschaltenden Spannung einen hohen Aussteuergrad erlaubt.

Läßt man in Fig. 5 den Schalter des Kontaktumformer 42 weg, so bleibt eine Anordnung übri", bei der die Störschutzeinrichtung selbst als Gleic'irichter allein arbeitet.

Man kann hierbei das Einschalten auch von der einzuschaltenden Spannung abhängig machen, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Hier wird die Einschaltspule 19 über ein Ventil 35 von der einzuschaltenden Spannung selbst erregt. An die Stelle einer besonderen Wick-

lung 27 ist hier der Leiter 21 getreten, der die Wandler durchsetzt und über den der Strom der Einschaltspule 19 fließt. Die Anordnung nach Fig. 6 hat den großen Vorteil, daß immer rechtzeitig geöffnet wird und daß kein Fehleinschalten erfolgen kann. Man kann zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit auch zwei oder mehrere derartige Einrichtungen in Reihe schalten.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 bis 6 besitzt die Schaltdrosselspule 31 noch eine Wicklung 34, die in bekannter Weise zur Einstellung der Höhe des Stufensiromes dient.

In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4 und 5 ist der Belastungswiderstand mit 60 bezeichnet.

Claims (18)

PatentanspruchE:

1. Anordnung zur Verhinderung von Rückstrom

in Stromkreisen, die betriebsmäßig Strom einer Richtung führen, insbesondere in Stromkreisen mit Schaltdrosselspule, bei der im zu schützenden Stromkreis ein Schalter mit einer Ausschaltwicklung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschaltwicklung aus einer Wechselstromquelle über einen sättigungsfähigen Wandler gespeist ist, der von dem zu unterbrechenden Strom (Hauptstrom) vormagnetisiert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere gemeinsam auf die Ausschaltwicklung wirkende Wandler vorgesehen sind, deren erregende Wechselspannungen gegeneinander phasenverschoben sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der erregenden Wechselspannung größer als 50 Hz, beispielsweise 5000 Hz ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Wiedereinschaltens des Schalters die Einwirkung des Wandlers auf die Ausschaltspule des Schalters abgesperrt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Wiedereinschalten der Wandler von einem Strom erregt ist, der in gleichem Sinne wie der Hauptstrom wirkt und den Wandler sättigt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom, der die Einschaltspule durchfließt, den Wandler erregt.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Ausschaltwicklung ein Ventil liegt.

8. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten von der einzuschaltenden Spannung abhängig ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter eine Einschaltwicklung besitzt, die in Reihe mit einem Ventil parallel zu den Kontakten des Schalters liegt.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler zusätzlich von einem konstanten Gleichstrom erregt wird, der im gleichen Sinne wie der Hauptstrom wirkt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Gleichstrom über Gleichrichter der gleichen Wechselspannungsquelle entnommen wird, die den Wandler erregt.

12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler außerdem von einem dem Strom durch die Ausschaltwicklung proportionalen Gleichstrom erregt wird, der im entgegengesetzten Sinne wie der Hauptstrom wirkt.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Strom der die Ausschaltwicklung durchfließende Strom ist.

14. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter eine Einschaltwicklung besitzt, die periodisch erregt wird.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter in Reihe mit dem Kontakt eines Kontaktumformers, beispielsweise eines elektromagnetisch gesteuerten Kontaktumformers, liegt.

16. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Gleich- oder Wechselrichter verwendet wird.

17. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter in Reihe mit dem Kontakt eines Kontaktumformers, beispielsweise eines elektromagnetisch gesteuerten Kontaktumformers, liegt und daß der Wandler eine zusätzliche Erregung besitzt, die bewirkt, daß erst bei negativem Hauptstrom ein Auslöseimpuls gegeben wird.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Schalter eine Schaltdrosselspule liegt, deren Stufenstrom höher ist als der Wert des negativen Hauptstromes, bei dem der Wert des Stromes in der Ausschaltwicklung erreicht ist, bei dem der Schalter anspricht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 887 067.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 809 677/290 10.