DE1072678B - Einrichtung zum synchronen Ausschalten eines Schalters - Google Patents

Description

Wie bekannt, kommt es beim synchronen Ausschalten von Wechselstromschaltern darauf an, daß der Schalter nicht erst im Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stromes seineAusschaltbewegungbeginnt; er muß vielmehr im Nulldurchgang bereits eine Distanz (Löschdistanz) erreicht haben, bei der der im Nulldurchgang erlöschende Lichtbogen nicht wieder gezündet wird. Es ist ferner bekannt, den Auslöseimpuls im Nulldurchgang des Stromes zu geben und die Zeit zwischen dem Auslöseimpuls und dem Erreichen der Löschdistanz gleich der Zeit zweier Halbwellen zu machen, damit eine im Strom vorhandene Gleichstromkomponente keine fehlerhafte Auslösung hervorrufen kann (Zweihalbwellenmethode). Die Auslöseimpulse, die in jedem Nulldurchgang gegeben *5 werden, werden erst wirksam, wenn ein asynchrones Kommando gegeben wird, d. h. ein Kommando, das zu jedem Zeitpunkt innerhalb einer Stromhalbwelle gegeben werden kann, beispielsweise von Hand, durch ein Überstromrelais od. dgl.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum synchronen Ausschalten eines Schalters, bei der nach Geben eines asynchronen Kommandos ein in einem Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stromes gegebener Auslöseimpuls derart wirksam wird, daß der Schalter im zweiten Nulldurchgang nach dem wirksamen Auslöseimpuls eine Distanz (Löschdistanz) erreicht hat, bei der der im Nulldurchgang erlöschende Lichtbogen nicht wieder gezündet wird. Sie besteht darin, daß der Schalter die Löschdistanz um eine Zeitspanne vor dem zweiten Nulldurchgang erreicht, die gleich oder größer als die Dauer des Auslöseimpulses ist, und daß die Dauer des Auslöseimpulses klein gegenüber der Dauer einer Halbwelle ist. Durch die Einhaltung dieser Beziehungen zwischen den genannten drei Zeitintervallen wird mit Sicherheit vermieden, daß der Schalter, falls zufällig das asynchrone Kommando in einen synchronen Auslöseimpuls hineintrifft, fehlerhaft ausgelöst wird. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung und ihre Lösung werden an Hand der Fig. 1 und 2 erläutert.

In Fig. 1 ist der Verlauf des Wechselstromes i, der der Einfachheit halber sinusförmig angenommen wurde, dargestellt. In jedem Nulldurchgang des Stromes werden Impulse I, J₁, J₂ gegeben, die rechteckförmig angenommen sind. Die Einrichtung ist so getroffen, daß nach Wirksamwerden eines Impulses bis zum Erreichen der Löschdistanz eine Zeit T vergeht, die nicht gleich der Zeit zweier Halbwellen, sondern um eine Zeitspanne At kleiner als diese ist. so Diese Zeitspanne At wird erfindungsgemä£ so gewählt, daß sie mindestens gleich der Impulsbreite τ ist. Vorzugsweise wird man sie größer wählen. Infolge dieser Bemessung wird eine Überlastung des Schalters ver-Einrichtung zum synchronen Ausschalten eines Schalters

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

mieden. Wie bereits erwähnt, kann das asynchrone Kommando zu einem beliebigen Zeitpunkt innerhalb einer Wechselstromhalbwelle gegeben werden. Wird beispielsweise das asynchrone Kommando zum Zeitpunkt t_i gegeben, so wird im nächsten Nulldurchgang der Auslöseimpuls / wirksam, und nach der Zeit T erreicht der Schalter seine Löschdistanz zum Zeitpunkt t_Lr Der Zeitpunkt t_Ll liegt erfindungsgemäß um die Zeitspanne At vor dem zweiten Nulldurchgang des Wechselstromes. Bei diesem Nulldurchgang erlischt der Lichtbogen, und die Leitung ist unterbrochen. Wird das asynchrone Kommando zum Zeitpunkt i₂ gegeben, so wird die Löschdistanz im Zeitpunkt ti ₂ erreicht, also· immer noch vor dem zweiten Nulldurchgang des Wechselstromes oder wenn At = τ ist, ungefähr gerade im Nulldurchgang. Würde man dagegen die Zeit At kleiner wählen als die Impulsdauer τ, so würde, wenn das asynchrone Kommando zum Zeitpunkt t_% gegeben wird, die Löschdistanz erst nach dem- Nulldurchgang des Stromes erreicht. Der Lichtbogen würde also eine Halbwelle weiterbrennen und könnte zu einer unnötig hohen Beanspruchung, gegebenenfalls sogar zur Zerstörung des Schalters führen. Man wird diese Zeitspanne At aus Sicherheitsgründen größer wählen als die Impulsbreite, um auch eine gewisse Streuung zu berücksichtigen.

Im Ausfülirungsbeispiel ist angenommen, daß der Impuls rechteckförmig ist, in Wirklichkeit wird er aber die stark ausgezogene Form besitzen. Nimmt man an, daß der Auslöseimpuls den Wert α erreichen muß, wenn er für die Auslösung wirksam werden soll, so gilt dann als Impulsbreite die Strecke X₁.

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In der Praxis wird man die Zeit T bei einem 50-Hz-Netz ungefähr gleich 19 ms wählen, die Zeit At = 1 ms und die Impulsbreite 0,5 ms oder weniger.

Bei der vorstehenden Erläuterung wurde vernachlässigt, daß der Impuls immer eine gewisse Zeit anstehen muß, bevor er wirksam wird.

Man erkennt leicht, daß die gleichen Voraussetzungen und Folgerungen auch gelten, wenn die Zeit T ein Vielfaches der Zeit zweier Halbwellen vermindert um die Zeit At ist.

Wie man im einzelnen die Bemessung durchführt, hängt von der Wahl der Geräte ab. Man kann beispielsweise die Masse der zu bewegenden Teile und die Kraft der Ausschaltfeder eines Schalters so· bemessen, daß die gewünschte Zeit T eingehalten wird. Vorzugsweise wird man Schalter verwenden, die schneller ihre Löschdistanz erreichen, die also eine kleinere Eigenzeit haben. Dann schaltet man zwischen Impulsgeber und Auslösevorrichtung des Schalters eine Zeitverzögerungseinrichtung ein, die elektrisch oder mechanisch sein kann. Die Breite der Impulse, die von einem gesättigten Wandler gegeben werden, kann man durch Wahl des Eisenquerschnittes einstellen.

In Fig. 3 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit 1 ist die Wechselstromleitung bezeichnet. Der Schalter trägt das Bezugszeichen 2. Er besitzt zwei feststehende Kontakte 3 und eine Schaltbrücke 4, die durch eine gespannte Feder 5 nach abwärts bewegt werden kann. Der Schalter wird in seiner Einschaltstellung durch eine Verklinkung, bestehend aus dem Vorsprung 6 und dem Klinkenhebel 7 gehalten, der bei Erregung einer Spule 8 weggezogen wird. Die im Nulldurchgang gelieferten Impulse werden durch den Wandler 9 erzeugt, dessen Eisenkern eine möglichst rechteckige Magnetisierungskurve besitzt und der nur in der Nähe des Nulldurchganges außerhalb des Sättigungsgebietes arbeitet. Im Sekundärkreis des Wandlers liegt der Kontakt 10, der von Hand oder bei Auftreten eines Kurzschlusses von einem Uberstromrelais od. dgl. geschlossen wird (asynchrones Kommando). Ist dies der Fall, so wirkt der darauffolgende Impuls auf ein nur schematisch dargestelltes Gerät 11 ein, durch welches die Verklinkung des Schalters gelöst wird.

Dabei sind die zu bewegenden Massen des Schalters und die Kraft der Feder 5 so bemessen, daß die Löschdistanz nach der Zeit T erreicht wird, wie es an Hand von Fig. 2 erläutert wurde. Wie erwähnt, ist es zweck-

' 5 mäßig, Schalter zu verwenden, deren Eigenzeit, d. h. die Zeit vom Beginn des Einwirkens des Kommandos auf die Auslösungsvorrichtung des Schalters bis zur Erreichung der Löschdistanz kleiner als T ist. Solche Schalter sind beispielsweise Vakuumschalter. Man

ίο schaltet dann ein Verzögerungsglied 12, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, zwischen Gerät 11 und Spule 8 des Schalters. Als Gerät 11 dient zweckmäßig ein geladener Energiespeicher (elektrischer oder mechanischer), dessen Entladung durch den Impuls lediglieh eingeleitet wird und dann selbsttätig weiterläuft. Beispielsweise kann man als Energiespeicher einen Kondensator verwenden, in dessen Entladestromkreis eine gasgefüllte Röhre liegt, auf deren Gitter der Impuls einwirkt. Man kann die Impulsdauer um so kleiner wählen, je kleiner die Zeit vom Beginn der Einwirkung des Impulses auf den Energiespeicher bis zu dessen selbsttätiger Entladung ist.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   »5 1. Einrichtung zum synchronen Ausschalten

   eines Schalters, bei der nach Geben eines asynchronen Kommandos ein in einem Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stromes gegebener Auslöseimpuls derart wirksam wird, daß der Schalter im zweiten Nulldurchgang nach dem wirksamen Auslöseimpuls eine Distanz (Löschdistanz) erreicht hat, bei der der im Nulldurchgang erlöschende Lichtbogen nicht wieder gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter die Löschdistanz um eine Zeitspanne vor dem zweiten Nulldurchgang erreicht, die gleich oder größer als die Dauer des Auslöseimpulses ist, und daß die Dauer des Auslöseimpulses klein gegenüber der Dauer einer Halbwelle ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter verwendet ist, dessen Eigenzeit kleiner als die Zeit zweier Halbwellen ist, und daß zwischen Impulsgeber und Auslösevorrichtung des Schalters eine Zeitverzögerungseinrichtung eingeschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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