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Einrichtung zur Prüfung von Wechselstromunterbrechern Zur Prüfung
von Stromunterbrechern, insbesondere von Hochleistungsschaltern, reicht oft die
Leistung des Prüffeldes nicht aus. Man hat daher sogenannte synthetische Prüfverfahren
mit einer Hochstromquelle und einer Hochspannungsquelle entwickelt. Die Hochstromquelle,
deren Leerlaufspannung geringer als die Nennspannung des Schalters ist, liefert
mehrere Halbwellen des Hochstromes (Kurzschlußstromes, für den der Schalter bemessen
ist), bis die Kontakte des Schalters eine Entfernung erreicht haben, bei der eine
Löschung erfolgen kann. Nach dem Nullwerden der letzten Stromhalbwelle setzt die
Spannungsprüfung ein. Dabei kann es vorkommen, daß die Spannung der Hochstromquelle
nicht ausreicht, den Lichtbogen so lange aufrechtzuerhalten, bis die gewünschte,
z. B. dritte Halbwelle des Hochstromes erreicht ist. Es ist bekannt, zur Verlängerung
der Lichtbogendauer eine Schaltung anzuwenden, bei der die Hochstromquelle über
zwei Einphasen-Transformatoren und gesteuerte Schaltstrlecken dem Prüfling gleichgerichtete
Halbwellen des Hochstromes zuführt, die sich derart überlappen, daß ein vorzeitiges
Nullwerden des Hochstromes im Prüfling vermieden wird. Unter gesteuerten Schaltstrecken
sind dabei solche Schaltstrecken zu verstehen, die mittels eines Impulses gezündet
werden und nach Nullwerden des sie durchfließenden Stromes nicht von selbst wieder
zünden. Man kann hierzu gesteuerte Gleichrichter, gesteuerte Schaltfunkenstrecken
mit D ruckluftbeblasung u. dgl. verwenden. In der letzten Halbwelle, nach deren
Ablauf z. B. die maximale Löschdistanz erreicht ist, erfolgt keine Neuzündung des
Hochstromes mehr, sondern es beginnt die Spannungsprüfung.
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Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Einrichtung zur synthetischen
Prüfung von Stromunterbrechern mit einer Hochstromquelle und einer Hochspannungsquelle,
wobei die Hochstromquelle über Einphasen-Transformatoren und gesteuerte Schaltstrecken
dem Prüfling gleichgerichtete Stromhalbwellen liefert, die einander überlappen.
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Gemäß der Erfindung wird bei Vorhandensein von mehr Einphasen-Transformatoren,
als zur Gleichrichtung verwendet sind, die letzte Stromhalbwelle, die die gleiche
Polarität wie die vorhergehende hat und nach deren Nullwerden die Spannungsprüfung
einsetzt, von mindestens ebensoviel parallel geschalteten Einphasen-Transformatoren
geliefert, wie zur Gleichrichtung der Wechselstromhalbwellen dienen.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß die maximale
Leistung der Hochstromquelle begrenzt ist, daß sie um so besser ausgenutzt werden
kann, je kleiner die äußere Impedanz des Kurzschlußkreises ist, und daß die Prüfung
des Schalters sich um so mehr den tatsächlichen Verhältnissen nähert, je mehr die
letzte Stromhalbwelle der Größe des Kurzschlußstromes gleichkommt, für die der Schalter
bemessen ist.
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Sind z. B., wie es fast stets der Fall ist, drei gleiche Einphasen-Transformatoren
im Prüffeld vorhanden, so wird die Einrichtung folgendermaßen getroffen: Zwei Einphasen-Transformatoren
dienen als Gleichrichter-Transformatoren, die über gesteuerte Schaltstrecken gleichgerichtete
Hochstromhalbwellen liefern, die in bekannter Weise einander überlappen. Die letzte
Stromhalbwelle, die die gleiche Polarität wie die vorhergehende Halbwelle hat, wird
von einem der beiden Gleichrichter-Transformatoren geliefert und außerdem von dem
dritten Einphasen-Transformator, der ebenfalls an den Hochstromgenerator angeschlossen
ist und dessen Sekundärwicklung über eine gesteuerte Schaltstrecke zugeschaltet
wird. Die Höhe der gleichgerichteten Stromhalbwellen, die durch die beiden Einphasen-Transformatoren
geliefert werden, ist außer von anderen Konstanten des Stromkreises (Impedanz des
Generators usw.) von der Impedanz X eines Einphasen-Transformators bestimmt. In
der letzten Stromhalbwelle ist jedoch die Impedanz der beiden parallel geschalteten
Transformatoren auf 2 verkleinert. Infolgedessen kann in der letzten Stromhalbwelle
die Kurzschluß leistung des Generators besser ausgenutzt werden, als wenn die letzte
Stromhalbwelle in üblicher Weise nur von einem Einphasen-Transformator geliefert
werden würde.
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Vielfach werden in einem Schalterprüffeld vier Einphasen-Transformatoren
vorhanden sein, von denen einer zur Reserve dient. Man könnte dann jeweils zwei
Einphasen-Transformatoren parallel schal-
ten und die so gebildeten
beiden Gruppen zur Lieferung der gleichgerichteten Stromhalbwellen verwenden. Gemäß
der Erfindung kann man jedoch eine bessere Ausnutzung der Hochstromquelle erzielen,
wenn man nur zwei Einphasen-Transformatoren zur Lieferung der gleichgerichfeten
Hochstromhalbwellen benutzt, die letzte Stromhalbwelle aber von einem dieser Einphasen-Transformatoren
und von den übrigen zwei parallel geschalteten Einphasen-Transformatoren liefern
läßt. Es beträgt dann die wirksame Impedanz der Transformatoren im Stromkreis für
die letzte Stromhalbwelle x3 wobei vorausgesetzt ist, daß 3 die Transformatoren
gleiche Kurzschluß leistung besitzen.
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Bei Vorhandensein von fünf Einphasen-Transformatoren kann man jeweils
zwei Einphasen-Transformatoren parallel schalten und die so gebildeten beiden Gruppen
zur Lieferung der gleichgerichteten Stromhalbwellen verwenden. Die letzte Stromhalbwelle
wird dann von einer dieser Gruppen und dem fünften Einphasen-Transformator geliefert.
Es ist dann in der letzten Stromhalbwelle nur die Impedanz x von 3 wirksam, wenn
man wieder voraussetzt, daß 3 alle Einphasen-Transformatoren gleiche Kurzschlußleistung
besitzen. Man kann aber auch nur zwei Einphasen-Transformatoren zur Lieferung der
gleicht gerichteten Hochstromhalbwellen verwenden, die letzte Stromhalbwelle jedoch
von den drei anderen parallel geschalteten Einphasen-Transformatoren liefern lassen.
Man bekommt dann hinsichtlich der letzten Stromhalbwelle die gleiche Bedingung wie
bei der vorhergehenden Schaltung beschrieben. Wenn man jedoch einen der Einphasen-Transformatoren,
die die gleichgerichteten Hochstromhalbwellen liefern, auch noch zur Lieferung der
letzten Halbwelle mit heranzieht, ermäßigt sich die Impedanz der Transx formatoren
sogar auf T Sind die Einphasen-Transformatoren nicht von gleicher Kurzschlußleistung,
so wird man sie so auf die zur Gleichrichtung dienenden und auf die anderen, die
erst in der letzten Stromhalbwelle wirksam werden, verteilen, daß die letzte Stromhalbwelle
größer als die vorhergehende ist und dem Kurzschluß strom des Schalters entspricht.
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In einem größeren Schalterprüffeld wird es oft der Fall sein, daß
zwei verschiedene Trausformatorsätze vorhanden sind. Meist ist ein älterer, aus
drei Einphasen-Transformatoren bestehender Transformatorsatz geringerer Kurzschlußleistung
vorhanden und ferner noch ein moderner Transformatorsatz für größere Kurzschlußleistung,
der ebenfalls aus drei Einphasen-Transformatoren besteht. Von diesen beiden Transformatorsätzen
werden zwei Einphasen-Transformatoren des ersten Satzes für die Lieferung der gleichgerichteten
Hochstromhalbwellen verwendet, während die drei Einphasen-Transformatoren des zweiten
Satzes parallel geschaltet werden und die letzte Hochstromhalbwelle liefern. Dann
wird die resultierende Impedanz für die letzte Stromhalbwelle gleich einem Drittel
der Impedanz eines Einphasen-Transformators des letzten Satzes. Schaltet man noch
den dritten Einphasen-Transformator des ersten Satzes parallel, so wird die Impedanz
noch geringer, und sie ermäßigt sich weiter, wenn man einen der Einphasen-Transformatoren,
die die gleichgerichteten Hochstromhalbwellen liefern, auch zur Lieferung der letzten
Hochstromhalbwelle mit heranzieht. Es kann
unter Umständen auch zweckmäßig sein,
zwei Einphasen-Transformatoren des moderneren Transformatorsatzes als Gleichrichter-Transformatoren
zu verwenden und die parallel geschalteten drei Einphasen-Transformatoren des ersten
Satzes zur Lieferung der letzten Stromhalbwelle zu verwenden, wenn dadurch die letzte
Stromhalbwelle größer als die vorhergehende wird und der tatsächlichen Schalterbeanspruchung
besser entspricht. Auch hierbei kann noch, wenn die Größe der von den drei parallel
geschalteten Einphasen-Transformatoren gelieferten Stromhalbwelle nicht ausreicht,
einer der Gleichrichter-Transformatoren und gegebenenfalls auch noch der freie letzte
Einphasen-Transformator des zweiten Satzes zur Lieferung der letzten Stromhalbwelle
mit herangezogen werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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In Fig. 1 ist mit 1 der zu prüfende Schalter und mit 2 ein Hilfsschalter
bezeichnet, der in an sich bekannter Weise gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig
mit dem zu prüfenden Schalter das Ausschaltkommando erhält. An den dreiphasigen
Hochstromgenerator 3 sind über den Draufschalter 10 die Primärwicklungen der beiden
Einphasen-Transfor matoren 4 und 5 angeschlossen. Die Sekundärwicklungen dieser
beiden Transformatoren speisen über gesteuerte Schaltstrecken 7 und 8 die Reihenschaltung
aus Hilfsschalter 2 und dem zu prüfenden Schalter 1.
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Die Schaltstrecken 7 und 8 werden durch nicht dargestellte Steuereinrichtungen
so gesteuert, daß sich die Halbwellen in der Weise überlappen, daß kein Nulldurchgang
entsteht, der Strom aber annähernd sinusförmig bleibt. Ebenfalls an den Hochstromgenerator
ist der letzte, 6, der drei Einphasen-Transformatoren des Transformatorsatzes angeschlossen.
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Über eine gesteuerte Schaltstrecke 9 kann die Sekundärwicklung des
Transformators 6 ebenfalls die Reihenschaltung aus Prüfling und Hilfsschalter speisen.
Mit 11 ist eine Schaltstrecke bezeichnet, über die die nicht dargestellte Hochspannungsquelle
wirksam werden kann.
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Nach Schließen des Draufschalters 10 fließt in der Reihenschaltung
von Hilfsschalter und Prüfling mit Hilfe der gesteuerten Schaltstrecken ein Kurzschlußstrom
i', wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Steuerung der Schaltstrecken 7 und 8 erfolgt
dabei so, daß kurz vor dem Nulldurchgang einer Stromhalbwelle die andere Schaltstrecke
gezündet wird, so daß sich, wie dargestellt, kein Nulldurchgang ergibt und der Strom
noch annähernd sinusförmig bleibt. Dabei sind die Schaltstrecken, z. B. die Funkenstrecken,
so ausgebildet, daß sie im Nulldurchgang des sie durchfließenden Stromes erlöschen
und nicht wieder zünden, falls sie nicht einen Zündimpuls erhalten.
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Im Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß nach der dritten Stromhalbwelle
die Spannungsprüfung erfolgt. Es wird daher zunächst die Schaltstrecke 7, dann die
Schaltstrecke 8 gezündet. Kurz vor Beginn der dritten Stromhalbwelle wird die Schaltstrecke
7 wieder gezündet und außerdem die Schaltstrecke 9.
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Die beiden Transformatoren 4 und 6 liefern jetzt die dritte Stromhalbwelle
ik (Fig. 2). Diese ist größer als die Stromhalbwelle i2', so daß man in der letzten
Stromhalbwelle die Kurzschlußleistung des Generators 3 besser ausnutzen kann. Die
letzte Stromhalbwelle kann damit gleich oder sogar größer gemacht werden, als es
der Beanspruchung des Schalters entspricht. Wie bereits eingangs erwähnt, wird durch
die Parallelschaltung der Transformatoren 4 und 6 in
der letzten
Stromhalbwelle die wirksame Impedanz, die durch die beiden Transformatoren in dem
Kurzschluß stromkreis hervorgerufen wird, auf die Hälfte der Impedanz gesenkt, die
jeder der Transformatoren besitzt und die für die ersten beiden Stromhalbwellen
wirksam ist.
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Mit dieser Schaltung kann man sich also bei begrenzter Leistung der
Hochstromquelle und begrenzter Ausrüstung des Prüffeldes den tatsächlichen im Netz
auftretenden Verhältnissen bei der Prüfung gut anpassen, da die gewünschte Verlängerung
der Lichtbogendauer erzielt und außerdem in der letzten Stromhalbwelle die Stromstärke
erhöht wird.
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Sobald der Strom in Null wird, setzt die Hochspannungsprüfung ein.
Dabei wird der Prüfling 1 mit einer Spannung geprüft, die der tatsächlichen wiederkehrenden
Spannung im Netzbetrieb entspricht.
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Wie dies im einzelnen geschieht, ist nicht dargestellt.
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Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Soweit
die Teile mit denen der Fig. 1 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen gewählt.
Es ist dabei angenommen, daß im Prüffeld zwei Transformatorsätze aus je drei Einphasen-Transformatoren
vorhanden sind. Zwei dieser Einphasen-Transformatoren 4 und 5 des Transformatorsatzes
kleinerer Kurzschlußleistung dienen im Ausführungsbeispiel als Gleichrichter-Transformatoren.
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Über die gesteuerte Funkenstrecke 7 bzw. 8 liefern sie die gleichgerichteten
Stromhalbwellen für den Prüfling und den Hilfsschalter. Die drei Einphasen-Transformatoren
6, 6' und 6" des zweiten Transformatorsatzes höherer Kurzschluß leistung sind primär
und sekundär parallel geschaltet. Die parallel geschalteten Sekundärwicklungen können
über eine Schaltfunkenstrecke 9 an die Reihenschaltung von Prüfling und Hilfsschalter
angelegt werden. Die Steuerung erfolgt dabei so, daß zunächst die Schaltstrecke
7 und kurz vor dem Nulldurchgang der ersten Halbwelle die Schaltstrecke 8 gezündet
werden. Kurz vor Erreichen des Nulidurchganges der zweiten Halbwelle wird die Schaltstrecke
9 gezündet, so daß jetzt der Kurzschlußstrom ik fließt. Sind mehr als drei Halbwellen
erforderlich, so erfolgt die Zündung entsprechend. Wie bereits früher erwähnt, kann
man außerdem noch den dritten Einphasen-Transformator des ersten Satzes parallel
zu den Transformatoren 6, 6', 6" schalten, man kann auch in der letzten Halbwelle
noch einen der Transformatoren 4 und 5 zur Lieferung des Stromes in der letzten
Stromhalbwelle mit heranziehen.
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Wie sich aus vorstehendem ergibt, wird bei der Einrichtung nach der
Erfindung der Prüfstrom zwei Kurzschluß stromkreisen entnommen, und zwar zunächst
dem mit der höheren Impedanz und dann dem mit der niedrigeren Impedanz, um in der
letzten Stromhalbwelle den Schalter mit dem richtigen Strom beanspruchen zu können.
Betrachtet man Fig. 1, so wird der Kurzschluß stromkreis mit der höheren Impedanz
für die eine Halbwelle durch den Generator und den Transformator4, für die andere
Halbwelle durch den Generator 3 und den Transformator 5 gebildet, während der Kurzschlußkreis
mit der niedrigeren Impedanz für die dritte Stromhalbwelle aus dem Generator 3 und
den dann parallel geschalteten Transformatoren 6 und 4 besteht. Dieser Kurzschlußstromkreis
mit der niedrigeren Impedanz ist, wie erläutert, nur imstande, die letzte Stromhalbwelle
in
der gewünschten Form und Größe zu liefern, da er allein nicht imstande ist, dauernd
gleichgerichtete Stromhalbwellen abzugeben, die einander überlappen.
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Man kann bei der Einrichtung nach der Erfindung analog zu der bisher
als synthetisch bezeichneten Prüfschaltung, bei der getrennte Strom- und Spannungsquellen
nacheinander wirksam werden, um den Schalter mit dem richtigen Strom und der richtigen
wiederkehrenden Spannung zu prüfen, auch von einer synthetischen Stromprüfschaltung
sprechen, weil bei der Einrichtung nach der Erfindung zwei Kurzschlußstromkreise
verschiedener Impedanz nacheinander wirksam werden, um den gewünschten Strom durch
den Schalter zu erzeugen.
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Bei den Ausführungsbeispielen war angenommen worden, daß nach der
letzten Stromhalbwelle eine Prüfung der Spannungsfestigkeit des Schalters einsetzt,
wozu eine besondere Hochspannungsquelle erforderlich ist, so daß der Schalter nicht
nur auf seine mechanische, sondern auch auf seine elektrische Festigkeit geprüft
wird. Die Einrichtung nach der Erfindung kann aber auch allein zur Prüfung der mechanischen
Festigkeit, d. h. der Beanspruchung durch den Lichtbogen, verwendet werden.
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PATENTANSPROCHE: 1. Einrichtung zur Prüfung von Wechselstromunterbrechern
mit einer Hochstromquelle und vorzugsweise mit einer Hochspannungsquelle, bei der
die Hochstromquelle über Einphasen-Transformatoren und gesteuerte Schaltstrecken
dem Prüfling gleichgerichtete Hochstromhalbwellen liefert, die einander überlappen,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein von mehr Einphasen-Transformatoren,
als zur Gleichrichtung dienen, die letzte Stromhalbwelle, die die gleiche Polarität
wie die vorhergehende aufweist, von mindestens ebensoviel parallel geschalteten
Einphasen-Transformatoren geliefert wird, wie zur Gleichrichtung der Wechselstromhalbwellen
dienen.