DE1042724B - Anordnung zur Verhinderung von Rueckstrom - Google Patents
Anordnung zur Verhinderung von RueckstromInfo
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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
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.
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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,
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 ia 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 ia 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 ia 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 Jst 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)
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.
Deutsche Patentschrift Nr. 887 067.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
® 809 677/290 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES38375A DE1042724B (de) | 1954-03-27 | 1954-03-27 | Anordnung zur Verhinderung von Rueckstrom |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES38375A DE1042724B (de) | 1954-03-27 | 1954-03-27 | Anordnung zur Verhinderung von Rueckstrom |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1042724B true DE1042724B (de) | 1958-11-06 |
Family
ID=7482927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES38375A Pending DE1042724B (de) | 1954-03-27 | 1954-03-27 | Anordnung zur Verhinderung von Rueckstrom |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1042724B (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE887067C (de) * | 1941-05-25 | 1953-08-20 | Siemens Ag | Anordnung zum Schutze von Gleichstromkreisen gegen Rueckstrom |
-
1954
- 1954-03-27 DE DES38375A patent/DE1042724B/de active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE887067C (de) * | 1941-05-25 | 1953-08-20 | Siemens Ag | Anordnung zum Schutze von Gleichstromkreisen gegen Rueckstrom |
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