DE1091182B - Steuergeraet fuer Wechselstromschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei Schaltern zur Unterbrechung eines Wechselstromes in der Nähe des Nulldurchganges ist es bereits bekannt, den Schaltvorgang durch ein Synchronkommando zu steuern, das von dem Nulldurchgang einer elektrischen Hilfsgröße (Strom oder Spannung) abgeleitet ist, die dem zu unterbrechenden Strom um eine im wesentlichen konstante Zeit (Voreilzeit) voreilt. Die eigentliche Auslösung des Schaltvorganges erfolgt durch ein Asynchronkommando, das das Synchronkommando freigibt, beispielsweise durch Schließen eines Hilfsschalters von Hand. Die Voreilzeit muß ausreichen, um beispielsweise bei einem magnetisch betriebenen Schalter ein die Schaltbewegung steuerndes Magnetfeld auf- oder abzubauen Und eine eventuell vorhandene Verklinkung zu lösen; danach muß der Schalter noch innerhalb der Voreilzeit so weit geöffnet werden, daß der im Nulldurchgang erlöschende Lichtbogen nicht wieder gezündet wird.

Die Herstellung eines dem zu unterbrechenden Strom um eine konstante Zeit voreilenden Stromes (bzw. einer entsprechenden Spannung) bereitet bei rein sinusförmigen Strömen keine Schwierigkeiten; es genügt in diesem Falle z. B., den voreilenden Strom aus zwei Komponenten zusammenzusetzen, von denen die eine dem Strom selbst und die andere seiner ersten zeitlichen Ableitung proportional ist. Der Koeffizient der ersten Ableitung ist dann gleich dem Tangens der Voreilzeit, im Winkelmaß gemessen, zu wählen. Das Auftreten von Ausgleichsvorgängen im Netz kompliziert die Verhältnisse jedoch wesentlich. Es ist bereits bekannt, zur Beherrschung der Ausgleichsvorgänge den voreilenden Strom aus drei Komponenten zusammenzusetzen, von denen die eine dem zu unterbrechenden Strom, die beiden anderen seiner ersten bzw. seiner zweiten zeitlichen Ableitung proportional sind. Die Einführung der zweiten Ableitung hat jedoch auch Nachteile, die bei Netzen mit hohem Oberwellengehalt besonders ins Gewicht fallen. Der Frequenzfaktor jeder Oberwelle geht nämlich in den Verlauf des Hilfsstromes im Quadrat ein, so daß unter Umständen der Oberwelleneinfluß die Abbildung des zu unterbrechenden Stromes erheblich verfälscht. Der aus den genannten drei Komponenten zusammengesetzte Hilfsstrom stellt mit anderen Worten eine nach dem dritten Glied abgebrochene Reihenentwicklung dar, deren (fehlendes) Restglied um so größer ist, je höher der Oberwellenanteil und die Oberwellenfrequenz des zu unterbrechenden Stromes sind.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Steuergerät für einen Schalter zur Unterbrechung eines Wechselstromes (i, Kreisfrequenz ω) in der Nähe des Nulldurchganges, bei dem das Kommando (Synchronkommando) zur Auslösung des Schaltvorganges von dem Nulldurchgang einer elektrischen Hilfsgröße (Spannung u_v, Strom i_v) abgeleitet ist, die dem zu unterbrechenden Strom um Steuergerät für Wechselstromschalter

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktienges ellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. rer. nat. Johannes Wegener und Rudolf Patzelt,

Berlin-Siemensstadt,
sind als Erfinder genannt worden

eine konstante Zeit (Voreilzeit t_v) voreilt. Die Hilfsgröße enthält Komponenten, die dem Strom (i) und seiner

ersten Ableitung nach der Zeit \i' =

_v__v—_v__ _ ~. _^. _ _v ~ .- .*____. ——~— _v__ ^-_w_ ^_ _v_ .- . _ _ j J r UUUi LXUXXcLX

sind. Gemäß der Erfindung ist die Hilfsgröße von einer dritten Komponente in Form einer Zusatzfunktion abhängig gemacht, die nach dem Zeitpunkt (i_s), in dem der Strom i seinen Scheitelwert I erreicht, diesem Scheitelwert proportional ist und im übrigen nur von der Zeit abhängt. Erfindungsgemäß wird also die bisher verwendete zweite zeitliche Ableitung des Stromes durch eine Funktion ersetzt, die zwar von der Größe des Stromes (ausgedrückt durch seinen letzten Scheitelwert) kurz vor dem Schaltaugenblick abhängt, jedoch durch den zeitlichen Verlauf des Stromes, also insbesondere durch seinen Oberwellengehalt, nach dem Durchlaufen des Scheitelwertes nicht mehr beeinflußt wird. Eine Hilfsgröße, die nur aus dem Strom und seiner ersten Ableitung proportionalen Gliedern besteht und bei sinusförmigem Stromverlauf die richtige Voreilzeit ergibt, würde bei kleinen Halbwellen zu verspäteter und bei großen Halbwellen zu verfrühter Auslösung führen. Die Zusatzfunktion muß daher bei kleinen Halbwellen wenigstens bis zur Auslösezeit negative Werte, bei großen Halbwellen wenigstens zur Auslösezeit positive Werte haben. Besonders einfache Verhältnisse ergeben sich, wenn die Zusatzfunktion gemäß der weiteren Erfindung so gewählt wird, daß sie bei sinusförmigem Stromverlauf

im Zeitpunkt der Vorauslösung (t_s + ~ t_v) den

Wert Null hat. Diese Bedingung ist jedoch, wie ausdrücklich betont sei, nicht zwingend. Falls sie erfüllt ist, verhält sich die Schaltanordnung nach der Erfindung

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bei sinusförmigem Strom genauso, als ob die Hilfsspannung (bzw. der Hilfsstrom) nur aus dem Strom selbst und seiner ersten zeitlichen Ableitung proportionalen Komponenten zusammengesetzt wäre; sie liefert also für diesen Fall die geforderte Voreilzeit nicht nur annähernd, sondern genau richtig. Die Zusatzfunktion (w₂, i_z) kann zur Erfüllung der oben angegebenen Bedingungen so gewählt werden, daß sie bei sinusförmigem Strom i entweder identisch gleich Null ist oder lediglich im Zeitpunkt der Vorauslösung den Wert Null durchläuft. Funktionen der ersten Klasse (bei sinusförmigem Strom = 0) sind beispielsweise die folgenden:

i_z = α [t — / cos ω (t — t_g)],

u_z,i_z = a · I fi-dojt — I),

wobei t₀ den Zeitpunkt des Beginns der Halbwelle, i_s den Zeitpunkt bezeichnet, in dem der Strom seinen Scheitelwert erreicht.

Die angegebenen Funktionen der ersten Klasse enthalten nur eine freie Konstante («), so daß sie sich den gegebenen Verhältnissen nur schwer anpassen lassen. Es lassen sich zwar auch Funktionen dieser Art mit mehreren freien Konstanten bilden, beispielsweise durch eine lineare Kombination der genannten oder ähnlicher Funktionen; solche Kombinationen lassen sich jedoch nur mit größerem Aufwand durch eine elektrische Schaltung realisieren.

Funktionen der zweiten Klasse, die bei sinusförmigem Strom lediglich im Zeitpunkt der Auslösung durch Null gehen, lassen sich dagegen wesentlich leichter mit mehreren freien Parametern ausstatten, so daß sie wegen ihrer besseren Anpassungsfähigkeit vorzuziehen sind. Funktionen der zweiten Klasse sind beispielsweise folgende:

u_z, i_z = a\ cos b

> I ω t_v I —

\2 j

wobei α und b Konstanten sind.

Der Verlauf der Zusatzfunktionen vor dem Zeitpunkt t_t, in dem der Strom seinen Scheitelwert erreicht, ist an sich gleichgültig. Für die Realisierung der Funktion ist es jedoch nach einem weiteren Erfindungsgedanken vorteilhaft, wenn die Zusatzfunktion erst in dem Zeitpunkt t_s, in dem der Strom seinen Scheitelwert erreicht, mit Werten beginnt, die das entgegengesetzte Vorzeichen wie der Strom

selbst haben, und nach der Zeit (f — t_s) = ~ t_v durch

Null geht. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, geht diese Zusatzfunktion bei sinusförmigem Strom im Zeitpunkt der Vorauslösung durch Null.

Da die zu beherrschenden Ausgleichsvorgänge des Netzes im allgemeinen exponentiell abklingen, ist es vorteilhaft, wenn auch die Zusatzfunktion ein mit der Zeit exponentiell abklingendes Glied enthält, wie das beispielsweise bei der oben angegebenen Funktion (4) der Fall ist. Ein geeigneter zeitlicher Verlauf der Hilfsgröße wird beispielsweise durch die Formel

U_v, tv ■

a-i'+ [i-ce

wiedergegeben, wobei a, b, c und d Konstanten sind. Führt man nach dem oben angegebenen Gedanken die Bedingung ein, daß die Zusatzfunktion bei sinusförmigem Strom im Zeitpunkt der Vorauslösung durch Null geht, so sind dadurch zwei dieser Konstanten festgelegt. Die beiden übrigen Konstanten ermöglichen es, die voreilende Hilfsgröße den zu beherrschenden Ausgleichsvorgängen des Netzes, insbesondere dem Bereich der Zeitkonstanten dieser Ausgleichsvorgänge, anzupassen.

Für die Ausführung der Erfindung sind Schalter erforderlich, deren Eigenzeit kleiner ist als eine Viertelperiode des zu unterbrechenden Wechselstromes, also bei einer Netzfrequenz von 50 Hz kleiner als 5 ms. Nach dem heutigen Stand der Technik stehen magnetisch betriebene Schalter mit einer Eigenzeit von etwa 2 ms ίο zur Verfügung. Für eine Vorauslösezeit dieser Größe und für eine Netzfrequenz in der Nähe von 50 Hz hat sich eine Hilfsgröße etwa folgender Form als vorteilhaft erwiesen:

u» U-i + i'tgcotv + le-^ii'·"») _e-²·³" ('-'«)]/.

Zahlenmäßig ergibt sich aus Gleichung (6) für einen Strom mit einer Frequenz von 50 Hz und t_v = 2 · 10~³ ao Sekunden

Uv, iv~i + 0,73i' + [0,12 — e"⁷²³<*-<·>]/. (7)

Die Zusatzfunktion der Hilfsgrößen nach den Gleichungen (6) und (7) gehören der obengenannten zweiten Klasse von Funktionen an, die bei sinusförmigem Strom im Augenblick der Vorauslösung durch Null gehen. Die Konstanten der Gleichungen (6) und (7) sind so bestimmt, daß Ausgleichsvorgänge des Netzes mit Zeitkonstanten im Bereich von 10 bis 65 ms, der bei normalen Netzen von praktischer Bedeutung ist, sicher beherrscht werden; d. h., daß bei derartigen Ausgleichsvorgängen die Voreilzeit t_v bis auf wenige Prozent genau eingehalten wird. Bei Abweichungen bis zu etwa 20% der Frequenz bzw. der Voreilzeit von den angegebenen Werten gilt Gleichung (6) noch mit ausreichender Genauigkeit. Bei größeren Abweichungen, beispielsweise bei einer Voreilzeit von 1 bis 1,5 ms, ergeben sich andere Konstanten, die nach einem der üblichen Näherungsverfahren unter Berücksichtigung der zu erwartenden extremen Ausgleichsvorgänge des Netzes ermittelt werden können.

Die ein exponentiell abklingendes Glied enthaltende Zusatzfunktion kann mit Vorteil durch die Spannung eines von zwei Kondensatoren gebildet sein, die bis zum Zeitpunkt t_s getrennt mit unterschiedlichen, dem Momentanwert des Stromes i proportionalen Ladungsmengen aufgeladen, nach diesem Zeitpunkt durch elektronische Schalteinrichtungen von ihrer Ladespannungsquelle abgeschaltet und durch eine weitere elektronische Schalteinrichtung mit ihren Belägen entgegengesetzten Vorzeichens über einen ohmschen Widerstand miteinander verbunden sind. Bis zum Zeitpunkt t_s können die Ladespannungen der Kondensatoren von Widerständen, die im Kreis des Stromes * liegen, abgenommen sein. Zur Abschaltung der Kondensatoren von ihrer Ladespannung bzw. zur Einleitung der Umladung der Kondensatoren werden mit Vorteil Transistoren als Schalteinrichtungen verwendet, die vorzugsweise durch Sekundärspannungen eines primär von Strom i gespeisten Lufttransformators gesteuert sind. Bei Verwendung eines Kondensators mit exponentiell veränderlicher Ladungsmenge zur Erzeugung der Zusatzfunktion kann als voreilende Hilfsgröße (u_v) die Spannung eines Leitungszuges dienen, der in Reihenschaltung einen im Kreis des Stromes i liegenden ohmschen Widerstand, eine Sekundärwicklung eines primär ebenfalls im Stromkreis i liegenden Lufttransformators und den Kondensator mit exponentiell veränderlicher Ladungsmenge enthalten.

Nach den obengenannten Merkmalen der Erfindung kann die Zusatzfunktion, da sie vom Scheitelwert I des Stromes abhängt, erst dann richtige Werte haben, wenn

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der Strom den Scheitelwert bereits durchlaufen hat. Da größe («„, i_v) nicht richtig zusammengesetzt sein kann; nach dem Durchlaufen des Scheitelwertes noch die das ist jedoch unschädlich, da in diesem Fall das Signal Voreilzeit U zur Verfugung stehen muß, kann das der Zeitmeßeinrichtung ausbleibt, so daß der Schalter erfindungsgemäße Schaltgerät nur dann einwandfrei nicht ausgelöst wird. Dauert dagegen der ansteigende schalten, wenn die dem Schaltzeitpunkt vorausgehende 5 Teil der Halbwelle des Stromes i nach Abgabe eines Halbwelle mindestens gleich der doppelten Voreilzeit ist. Asynchronkommandos länger als die Voreilzeit t_z, so Unter »Halbwelle« wird hierbei jeweils eine positive bzw. überlagert sich der das Synchronkommando bildende negative Stromführungsperiode verstanden, wobei zur Impuls einem Freigabesignal der Zeitmeßeinrichtung, Vermeidung von Mißverständnissen darauf hinzuweisen das spätestens seit dem Scheitelzeitpunkt t_s vorhanden ist, daß die positiven und negativen Halbwellen, solange io ist. Die Summe des Synchronkommandos und des Signals Ausgleichsvorgänge ablaufen, verschieden sind. In der Zeitmeßeinrichtung löst dann den Schalter aus.
weiterer Ausbildung der Erfindung ist daher im Steuer- Die Fig. 1 und 6 der Zeichnungen stellen ein Ausgerät eine Einrichtung vorgesehen, die die Zeit von führungsbeispiel der Erfindung bzw. eine wahlweise jedem Nulldurchgang des Stromes bis zum darauf- einzuführende Form der Stromversorgung dar. Die Fig. 2 folgenden Zeitpunkt (t_s), in dem der Strom seinen Scheitel- 15 bis 5 dienen zur Erläuterung einzelner Funktionen der wert erreicht, mißt und die das Synchronkommando Schaltung nach Fig. 1. Die Arbeitsweise des Steuergerätes durch ein Signal sperrt (freigibt), falls die gemessene nach der Erfindung bei symmetrischer Abschaltung eines Zeit kleiner (größer) ist als die Voreilzeit (t_v). Der erste Drehstromnetzes ist in Fig. 7 dargestellt.
Teil der Halbwelle (bis zum Erreichen des Scheitel- Die Schaltung nach Fig. 1 läßt sich in eine Reihe von wertes) wird also zu einer Zeitmessung benutzt, die eine 20 Einheiten unterteilen, die den folgenden Funktionen Aussage dafür liefert, ob die Halbwelle voraussichtlich dienen:
lang genug sein wird. Dabei ist die im allgemeinen

zutreffende Voraussetzung gemacht, daß die Halbwelle ^A· Erzeugung einer voreilenden Hilfsspannung.

im wesentlichen symmetrisch ist. Die Dauer des an- B. Erzeugung des Synchronkommandos durch die Hilfssteigenden Teils der Halbwelle kann nach einem weiteren 25 spannung und Übermittlung des Synchronkommandos

Erfindungsgedanken durch die Spannung eines Konden- an die Auslöseeinrichtungen des Schalters.

sators gemessen werden, der mit etwa konstantem Strom _n ,, , _{TT 1U} „ ,

, ^b . . τ-, ., , ,, , , , , . , e u u. C. Messung der Halbwellendauer.

über zwei m Reihe geschaltete elektronische Schalt- °

einrichtungen gespeist ist, von denen die eine bei positivem D. Erzeugung eines Asynchronkommandos bei Überstrom

(negativem) i, die andere bei positivem (negativem) i' 30 (Überstromauslöser).

leitfähig und im übrigen gesperrt ist. _E Stromversorgung für die Hilfseinrichtungen und die

Als Schalteinrichtungen dienen vorzugsweise Tran- Auslöseeinrichtungen des Schalters über die Sammel-

sistoren, deren Steuerstrecken an einen im Stromkreis i anschlüsse P und N.
liegenden Widerstand bzw. an eine Sekundärwicklung

eines im gleichen Stromkreis liegenden Lufttransformators 35 Die Wirkungsweise der Schaltung im ganzen läßt sich angeschlossen sind. Im Ladekreis des Kondensators kann etwa wie folgt zusammenfassend darstellen:
ferner eine elektronische Schalteinrichtung, vorzugsweise In jeder Halbwelle des zu unterbrechenden Stromes ein Transistor, liegen, die normalerweise gesperrt ist, wird durch die Einheit A eine voreilende Hilfsspannung wobei Mittel vorgesehen sind, diese Sperrung durch ein erzeugt, die in der Einheit B in ein Synchronkommando Asynchronkommando zur Auslösung des Schalters auf- 40 umgewandelt wird. Das Synchronkommando ist jedoch zuheben. Bei dieser Schaltung beginnt die Zeitmessung so bemessen, daß es für sich allein nicht ausreicht, den erst nach Abgabe eines Asynchronkommandos, wobei Schalter auszulösen. Ferner wird nach Einführung des sichergestellt ist, daß der Zeitmeßkondensator zu Beginn Asynchronkommandos die Dauer des auf dieses Komder Zeitmessung ungeladen ist. Der Ausgang der Zeitmeß- mando folgenden ansteigenden Teils der Stromhalbwelle einrichtung wird mit Vorteil durch einen Kippkreis 45 durch die Einheit C gemessen. Ergibt diese Messung eine gebildet, der seinen Zustand ändert und dadurch ein Dauer des Stromanstieges von mindestens der Voreilzeit, Freigabesignal auslöst, falls die Spannung des Zeitmeß- so liefert die Einheit C ein Signal, dem das Synchronkondensators einen vorgegebenen Betrag überschreitet. kommando überlagert wird und das mit diesem zusammen Zur Sicherung des Steuergerätes gegen unzeitiges Öffnen ausreicht, den Schalter auszulösen,
des Schalters kann der Kippkreis durch eine Vorspannung 50 Im folgenden werden die genannten Einheiten in der in demjenigen Zustand festgehalten sein, in dem er kein angegebenen Reihenfolge beschrieben.
Signal auslöst, wobei Mittel vorgesehen sind, zur Auslösung des Schalters diese Vorspannung durch ein Asyn- ^. Erzeugung einer voreilenden Hilfsspannung u_v
chronkommando aufzuheben.

Die Aufgabe, das in jeder Halbwelle erzeugte Synchron- 55 Der zu unterbrechende Strom fließt durch einen

kommando mit dem Signal der Zeitmeßeinrichtung zu Leiter 1; der Pfeil 2 möge die positive Richtung des

kombinieren, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung Stromes bezeichnen. In dem Leiter 1 liegt ein ohmscher

so gelöst werden, daß aus der voreilenden Hilfsgröße Widerstand 3 mit Abgriffen 4, 5, 6 und 7. Die Abgriffe

rechteckförmige Spannungsimpulse (bzw. entsprechende sind so angeordnet, daß sich die Widerstände 4/5, 5/6

Stromimpulse) abgeleitet sind, die beim Nulldurchgang 60 und 6/7 wie 1,12:0,88:0,12 verhalten. Im Zuge des

der Hilfsgröße beginnen und deren Betrag erst dann Leiters 1 liegt ferner ein Lufttransformator 10 mit den

zur Auslösung des Schalters ausreicht, wenn sie einem Sekundärwicklungen 11 bis 19.

Freigabesignal gleicher Richtung der Zeitmeßeinrichtung An die Abgriffe 4 und 5 des Widerstandes 3 ist ein überlagert sind. Bei dieser Ausführungsform der Erfrn- Kondensator 20 in Reihe mit einem Ventil 21 und einem dung wird demnach das Synchronkommando durch die 65 Transistor 22 angeschlossen. Emitter und Basis des ansteigende Flanke eines rechteckförmigen Spannungs- Transistors 22 liegen an den Anschlüssen der Sekundäroder Stromimpulses gebildet. Ist der ansteigende Teil wicklung 12 des Transformators 10. Der Wicklungssinn der Halbwelle des Stromes i kleiner als die Voreilzeit t_v, der Wicklung 12 ist derart, daß der Transistor 22 bei so kann der Spannungs- oder Stromimpuls nicht zur positivem i', d. h. bei steigendem Strom i, leitfähig ist. richtigen Zeit beginnen, da auch die voreilende Hilfs- 70 Ebenso ist an die Abgriffe 5 und 6 des Widerstandes 3

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ein Kondensator 23 in Reihe mit einem Ventil 24 und einem Transistor 25 angeschlossen. Der Kondensator 23 besitzt die gleiche Kapazität wie der Kondensator 20. Emitter und Basis des Transistors 25 liegen an den Anschlüssen der Sekundärwicklung 14 des Lufttransformators 10, und zwar derart, daß der Transistor 25 ebenfalls bei steigendem Strom i leitfähig ist. Parallel zu der Reihenschaltung der Kondensatoren 20 und 23 liegt ein ohmscher Widerstand 26, ein Ventil 27 und ein Transistor 28. Emitter und Basis des Transistors 28 sind an die Wicklung 16 des Lufttransformators 10 angeschlossen, und zwar derart, daß der Transistor 28 bei negativem ϊ, also bei fallendem Strom i, leitfähig ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist die folgende:

Bei Beginn einer positiven Halbwelle des Stromes i befindet sich der Transistor 28 im Sperrzustand, während die Transistoren 22 und 25 leitfähig sind. Der Kondensator 20 wird daher durch die an den Abgriffen 4 und 5 des Widerstandes 3 liegende Spannung aufgeladen, ebenso der Kondensator 23 durch die zwischen den Abgriffen 5 und 6 bestehende Spannung. In dem Zeitpunkt, in dem der Strom i seinen Scheitelwert durchläuft, werden die Transistoren 22 und 25 gesperrt; gleichzeitig wird der Transistor 28 leitfähig. Die Ladungsmenge des Kondensators 20 ist in diesem Augenblick proportional 1,12-7, die des Kondensators 23 proportional 0,88 · J, wobei I der Scheitelwert des Stromes ist. Da die Kondensatoren die gleiche Kapazität haben, stehen ihre Spannungen im gleichen Verhältnis. Da der Transistor 28 mit dem Durchlaufen des Scheitelwertes leitfähig geworden ist, laden sich die Kondensatoren 20 und 23 nunmehr um, und zwar mit einem Zeitverlauf nach einer e-Funktion bis zu einem Gleichgewichtszustand, in dem beide Kondensatoren die gleiche Spannung, nämlich 0,121, haben. Die Zeitkonstante der e-Funktion wird durch den Betrag des ohmschen Widerstandes 26 bestimmt. Durch entsprechende Bemessung des Widerstandes 26 läßt sich erreichen, daß die am Kondensator 23 bestehende Spannung, vom Zeitpunkt des Scheitelwertes an gerechnet, die folgende Funktion der Zeit ist:

Zwischen den Abgriffen 5 und 7 des Widerstandes 3 besteht ein Spannungsabfall, der dem Strom i proportional ist, und an der Wicklung 11 des Lufttransformators 10 ein Spannungsabfall, der der zeitlichen Ableitung i' des Stromes proportional ist. In dem stark ausgezogenen Leitungszug des Teils A der Schaltung zwischen den Ausgangsanschlüssen α und b besteht daher eine aus drei Komponenten zusammengesetzte Spannung, von denen zwei dem Strom / bzw. seiner ersten Ableitung i' proportional sind, und deren dritte (die Spannung des Kondensators 23) den oben angegebenen Zeitverlauf u_z hat. Durch geeignete Bemessung des Widerstandes 3, der Kondensatoren 20, 23 und des Lufttransformators 10 lassen sich die Koeffizienten der drei Komponenten so bestimmen, daß in dem stark ausgezogenen Leitungszug zwischen den Anschlüssen α und b die Spannung

», λ ι Γ\ ΗΊ V ι πιο λ—2,3 ω it—te)] γ

Mu ~ ί -f- 0,/o ι + [U₁IZ—e ^{v B}'\ 1

besteht, die dem Strom i um die Zeit t_v = 2 ms voreilt. Die Spannung u_v entsteht in dem Augenblick, in dem der Transistor 28 leitfähig wird, also im Scheitelpunkt t_s des Stromes. Sie fällt jedoch anfangs an dem Ventil 29 ab, das sie zunächst in Sperrichtung belastet. Erst unmittelbar nach ihrem Nulldurchgang tritt sie an den Anschlüssen a und b auf. Das Ventil 27 verhindert Rückwirkungen auf den Kondensator-Umladekreis.

Während der negativen Halbwellen des Stromes i wird die Zusatzfunktion u_z in entsprechender Weise durch Auf- und Umladen der Kondensatoren 30 und 31 erzeugt, wobei die Ladeströme durch die Transistoren 32, 33 und 34 aus- und eingeschaltet werden. Die Transistoren 32, 33 und 34 werden ihrerseits durch die Sekundärwicklungen

ίο 15, 13 bzw. 17 des Lufttransformators 10 gesteuert.

In den Fig. 2, 3 und 4 ist der Verlauf der voreilenden Hilfsspannung u_z und ihrer Komponenten in Abhängigkeit von ml graphisch dargestellt, und zwar in Fig. 2 für eine »kleine« Halbwelle, in Fig. 3 für eine sinusförmige (normale) Halbwelle und in Fig. 4 für eine »große« Halbwelle. In diesen Figuren stellt die ausgezogene Kurve M₁ die Spannung dar, die zwischen den Abgriffen 5 und 7 des Widerstandes 3 (Fig. 1) abgenommen wird und proportional i ist. Die punktierte Kurve K₂ gibt die Spannung der

so Sekundärwicklung 11 des Lufttransformators 10 (Fig. 1), die der ersten Ableitung des Stromes i proportional ist, wieder. Die Summe M₁ + 0,73 M₂ ist strichpunktiert dargestellt. Am Kondensator 23 der Fig. 1 liegt die gestrichelt dargestellte Spannung u_z, die ein exponentiell abklingendes Glied enthält. Man erkennt aus Fig. 3, daß die Teilfunktion M₁ -f- 0,73 M₂, also die Summe der dem Strom und seiner zeitlichen Ableitung proportionalen Komponenten, bei sinusförmigem Strom im Zeitpunkt der Vorauslösung, d. h. um die Zeit t_v vor dem nächsten Nulldurchgang des Stromes i, durch Null geht, während die gleiche Teilfunktion bei kleiner Halbwelle zu spät und bei großer Halbwelle zu früh durch Null geht. Die Abweichung der Teilfunktion M₁ + 0,73 M₂ vom geforderten Zeitpunkt des Nulldurchganges wird durch die Funktion u_z kompensiert, die im Zeitpunkt der Vorauslösung bei sinusförmigem Strom gleich Null, bei kleiner Halbwelle negativ und bei großer Halbwelle positiv ist. Die Summe u_v der drei Komponenten M₁, 0,73 M₂ und M₂ geht infolgedessen in allen drei Fällen nahezu mit dem gleichen Abstand t_v vor dem Nulldurchgang des Stromes i durch Null.

B. Erzeugung des Synchronkommandos

durch die Hilfsspannung und Übermittlung

des Synchronkommandos an die Auslöseeinrichtung

des Schalters

Die zwischen den Punkten α und b auftretende Spannung u_v wird in beiden Halbwellen durch antiparallel geschaltete Schwellwertgleichrichter 106 begrenzt. Die begrenzte Spannung tritt an der Reihenschaltung der Widerstände 107 und 107' auf, die jeweils mit der Steuerstrecke der Transistoren 108 bzw. 108' parallel geschaltet sind. Beim Nulldurchgang der voreilenden Spannung u_v wird je nach Richtung des Nulldurchganges entweder der Transistor 108 oder der Transistor 108' leitfähig. Wird beispielsweise der Transistor 108 leitend, so fließt ein Strom vom positiven Leiter P über den Leiter 109, den Leiter 110, Emitter und Kollektor des Transistors 108, die Widerstände 112 und 111 und den Leiter 114 zum negativen Leiter N. Den Transistoren 108 bzw. 108' sind weitere Transistoren 115 und 116 nachgeschaltet, die die Speisung des Auslösers 118 aus der Stromversorgungseinrichtung E (An-Schlüsse P und N) steuern.

Der Widerstand 111 wird von rechteckförmigen Stromimpulsen durchflossen, deren vordere (ansteigende) Flanken die Synchronkommandos darstellen. Die Widerstände 112 und 111 sind jedoch so bemessen, daß der durch den Strom des Transistors 108 bzw. 108' ver-

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ursachte Spannungsabfall für sich allein nicht genügt, den ändern. Das Signal der Zeitmeßeinrichtung C fällt dann Transistor 115 leitfähig zu machen. Dazu ist eine zu- aus. Der Schalter wird dann im allgemeinen in der zweiten, sätzliche Speisung des Widerstandes 111 erforderlich, die mit großer Wahrscheinlichkeit übernormal langen HaIbvon der Einrichtung zur Messung der Halbwellendauer C welle entgegengesetzten Vorzeichens ausgelöst. Ingeliefert wird, falls diese Messung einen genügend großen 5 zwischen entlädt sich der Kondensator 124 über den Zeitwert ergeben hat. parallel geschalteten Widerstand, so daß er in der dritten

Halbwelle wieder zur Zeitmessung zur Verfugung steht,

C. Messung der Halbwellendauer falls ^aucn iⁿ der zweiten Halbwelle keine Auslösung

zustande gekommen ist. t

An den Widerstand 3 ist ein Isoliertransformator 119 io Der Kippkreis 125 ist nur dann bistabil, wenn der

mit zwei Sekundärwicklungen 120 und 120' angeschlossen. Punkt 143 über den Leiter 131 und den Transistor 130

Jede Sekundärwicklung ist einer Halbwelle des Stromes mit dem positiven Leiter P verbunden ist. Solange der

zugeordnet. Die Spannung der Sekundärwicklung 120, Transistor 130 gesperrt ist, hat der Kippkreis 125 nur

die dem Strom i proportional ist, wird durch Schwell- eine stabile Lage, in der der Transistor 125« leitend ist.

wertgleichrichter 121 begrenzt und steuert einen Tran- 15 Bei Einführung eines Asynchronkommandos zur Aus-

sistor 122, der leitfähig ist, solange der Strom i positiv lösung des Schalters wird der Transistor 130 leitfähig,

ist. In Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke des wie später erläutert werden wird. Der Kippkreis 125 ist

Transistors 122 liegt die Emitter-Kollektor-Strecke eines dann bistabil, so daß er in der Lage ist, ein Signal der

weiteren Transistors 123, der durch die Sekundärwicklung Zeitmeßeinrichtung C, falls die Dauer des ansteigenden

18 des Lufttransformators 10 gesteuert wird. Da die 20 Teils der Halbwelle größer ist als die Voreilzeit, an die

Spannung der Wicklung 18 der ersten zeitlichen Ab- Schaltung B zu leiten.

leitung i' proportional ist, ist der Transistor 123 leitfähig, Für die Messung der Dauer der negativen Halbwelle

solange *' positiv ist. Die Reihenschaltung der Transi- sind die Transistoren 122', 123' und der Kondensator 124'

stören 122 und 123 ist also nur dann leitfähig, wenn sowohl vorgesehen, wobei der Transistor 122' durch die Wicklung

der Strom wie seine erste zeitliche Ableitung positiv 25 120' des Transformators 119 und der Transistor 123'

sind, also nur während des ansteigenden Teiles jeder durch die Wicklung 19 des Transformators 10 gesteuert

positiven Halbwelle. In dieser Zeit wird ein Kondensator wird.

124 durch einen Strom aufgeladen, der vom positiven Die Ausgangsströme des Kippkreises 125 bzw. des der Leiter P über den Transistor 130, den Leiter 131, das anderen Halbwelle zugeordneten gleichartigen Kippventil 132, den Widerstand 133, die Transistoren 122 30 kreises 125' sind so geschaltet, daß sie stets denjenigen und 123, den Leiter 134, den Transistor 135 und den Widerstand 111 bzw. 111' speisen, der den Rechteck-Leiter 136 zum negativen Leiter Af fließt, sofern die Stromimpuls, der von der voreilenden Hilfsspannung Transistoren 130 und 135, die dem Überstromauslöser D abgeleitet ist, noch nicht führt. Das Signal der Zeitangehören, leitfähig sind. Die Transistoren 130 und 135 messung trifft, wenn überhaupt, spätestens im Scheitelsind, wie später erläutert werden wird, nur dann leit- 35 Zeitpunkt der Halbwelle von i ein, der Rechteck-Stromfähig, wenn willkürlich oder durch den Uberstromaus- impuls, der das Synchronkommando darstellt, frühestens löser ein Asynchronkommando zur Auslösung des im Scheitelzeitpunkt. Da der Transistor 115 nur dann Schalters gegeben wurde. Der Kondensator 124 und der leitfähig wird, wenn beide Signale in einem der WiderWiderstand 133 sind so bemessen, daß die Spannung am stände 111 bzw. 111' einander überlagert sind, wird der Kondensator stets klein bleibt gegen die zwischen P und 40 Schalter in dem Augenblick ausgelöst, in dem das N bestehende Spannung, so daß der Ladestrom des Synchronkommando auf ein bereits vorhandenes Signal Kondensators praktisch konstant ist. Die Spannung des der Zeitmeßeinrichtung trifft.

Kondensators 124 ist daher ein Maß für die Zeit, Das Zusammenwirken des Signals der Zeitmeßeinbeginnend mit dem vorhergehenden Nulldurchgang richtung und des Synchronkommandos ist in Fig. 5 in des Stromes oder, wenn das Asynchronkommando 45 einem Zeitdiagramm dargestellt. Der obere Teil der nach dem Nulldurchgang des Stromes eintrifft, vom Figur zeigt den Verlauf des Stromes i und der voreilenden Asynchronkommando an gerechnet. Durch die am Hilfsspannung u_v während der in Fig. 2 dargestellten Kondensator 124 auftretende Spannung wird ein kleinen Halbwelle. Im unteren Teil der Figur ist die Kippkreis 125 gesteuert. Der Kippkreis 125 umfaßt zwei Spannung M₁₁₁ am Widerstand 111 bzw. 111' des Teils B Transistoren 125« und 1256. Zunächst ist der Transistor 50 der Schaltung nach Fig. 1 gegen die Zeit aufgetragen. 125« leitfähig, der Transistor 125δ gesperrt. Sobald Der ansteigende Teil der Stromhalbwelle dauert in dem jedoch der Kondensator 124 eine Spannung erreicht, die betrachteten Fall länger als die Voreilzeit t_v. Sofern einer Dauer des Stromanstieges im Betrage der Voreil- bereits vor dem linken Nulldurchgang des Stromes i ein zeitig entspricht, erhält die Basis des Transistors 125b, Asynchronkommando gegeben wurde, ändert daher der die mit der negativen Platte des Kondensators verbunden 55 Kippkreis 125 zur Zeit t_v nach dem linken Nulldurchgang ist, ein negatives Potential, so daß der Transistor 125 δ seinen Zustand in dem Sinne, daß der Transistor 125 δ leitend und der Transistor 125 β gesperrt wird. Sobald der leitfähig wird und ein Strom über den Widerstand 111 Transistor 125δ leitfähig wird, fließt ein Strom vom fließt. Dadurch entsteht am Widerstand 111 eine Span-Leiter P über den Leiter 140, den Widerstand 141, nung _z, die das Signal des Zeitmeßkreises darstellt. Die Emitter und Kollektor des Transistors 125 δ, den Leiter 60 Spannung _z liegt noch unter der Ansprechspannung «„, 142, den Widerstand 111 und den Leiter 114 zum die erforderlich ist, den Transistor 115 leitfähig zu negativen Leiter N. Dadurch entsteht am Widerstand 111 machen. Beim Nulldurchgang der voreilenden Hilfsein zusätzlicher Spannungsabfall, so daß nunmehr bei spannung u_v wird der Transistor 108 leitfähig, so daß Eintritt des Synchronkommandos die Summe beider infolgedessen über den Widerstand 111 ein weiterer Spannungsabfälle ausreicht, den Transistor 115 leitfähig 65 Strom fließt, dessen Anstieg das Synchronkommando zu machen, also den Schalter auszulösen. darstellt und der einen zusätzlichen Spannungsabfall s

Erreicht die Dauer des ansteigenden Teils der Halb- verursacht. Die Summe der Signale _z und s übertrifft

welle des Stromes i nicht die Voreilzeit t_v, so bleibt die nunmehr die Ansprechspannung u_a, so daß der Transistor

Spannung des Kondensators 124 unter dem Wert, der 115 leitfähig wird und über den weiteren Transistor 116

erforderlich ist, den Zustand des Kippkreises 125 zu 70 die Auslöseeinrichtung 118 des Schalters erregt wird.

D. Erzeugung eines Asynchronkommandos bei
Überstrom (Überstromauslöser)

An den Widerstand 3 ist ein weiterer Isoliertransformator 150 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung über die Widerstände 149 und 149' in Mittelpunktschaltung mit zwei Kondensatoren 151 und 152 verbunden ist. Parallel zu den Kondensatoren 151 bzw. 152 liegt die Emitter-Kollektor-Strecke je eines Transistors 153 bzw. 153'. Die Basis jedes Transistors ist jeweils über einen Widerstand an das zugehörige Ende der Sekundärwicklung angeschlossen. Die Kollektoren liegen an der Mittelanzapfung.

Solange die Sekundärwicklung die bezeichnete Polarität hat, wird der Kondensator 151 über den Widerstand 149 mit seiner oberen Platte positiv geladen, während der Transistor 153 gesperrt ist. Der Widerstand 149 und die Kapazität des Kondensators 151 sind so groß gewählt, daß die Zeitkonstante des Ladekreises groß ist gegen die Stromperiode, so daß also die Spannung am Kondensator 151 nur einen kleinen Bruchteil der an der oberen Hälfte der Sekundärwicklung auftretenden Spannung beträgt. Kurz bevor das Potential des oberen Endes der Sekundärwicklung Null erreicht, hört die Aufladung auf; bei negativem Potential entsteht zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 153 eine solche Spannung, daß der Transistor leitfähig wird. Dadurch entlädt sich der Kondensator 151 sehr schnell über Emitter und Kollektor des Transistors 153. Während der weiteren Dauer der negativen Halbwelle bleibt der Kondensator 151 ungeladen. Mit der nächsten positiven Halbwelle wiederholt sich der gleiche Vorgang. Die Wirkung des Kondensators 152 und des Transistors 153' ist in den Halbwellen entgegengesetzter Polarität die gleiche. Die maximale Spannung der Kondensatoren 151 bzw. 152 ist demnach ein Maß für die Stromzeitfläche der betreffenden Halbwelle.

Durch die Spannung der Kondensatoren 151 bzw. 152 wird ein weiterer Transistor 155 (n-p-n) kontinuierlich gesteuert, dessen Emitter-Kollektor-Strecke über den Widerstand 162 mit den Leitern P und N verbunden ist. Durch den Spannungsabfall am Widerstand 162 wird ein Kippkreis 156 gesteuert, dem die Transistoren 156« und 1566 angehören. Der Transistor 156a ist normalerweise gesperrt, der Transistor 156 δ normalerweise leitfähig. Überschreitet der durch den verstellbaren Widerstand 154 begrenzte Emitterstrom des Transistors 155 einen bestimmten Wert, so wird der Spannungsabfall am Widerstand 162 so groß, daß der Kippkreis 156 seinen Zustand ändert und der Transistor 156 α leitfähig und der Transistor 1566 gesperrt wird. Dadurch werden die Basen des Transistors 135 und eines weiteren Transistors 157 über die Leiter 158 bzw. 159, den Leiter 160, den Transistor 156« und den Leiter 161 mit dem positiven Leiter P verbunden. Da die Transistoren 135 und 157 n-p-n-Transistoren sind, werden sie dadurch leitfähig. Der Transistor 157 verbindet die Basis des Transistors 130 mit dem negativen Leiter N, so daß auch der Transistor 130 leitfähig wird. Der Eintritt der Leitfähigkeit der Transistoren 135 und 130 bewirkt, daß in der Schaltung C eine Messung der Halbwellendauer beginnt; durch das Leitfähigwerden des Transistors 130 werden außerdem die Kippkreise 125 bzw. 125' bistabil, so daß sie in der Lage sind, das Resultat der Zeitmessung an die Schaltung B weiterzuleiten. Der Ansprechwert des Uberstromauslösers ist durch die Einstellung des Widerstandes 154 bestimmt.

Zur willkürlichen Auslösung der Schalteinrichtung ist eine Taste 170 vorgesehen, die die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 156 a überbrückt und dadurch den Kippkreis 156 zum Kippen bringt. Die weiteren Vorgänge sind die gleichen, wie sie in der oben beschriebenen Weise beim Ansprechen des Uberstromauslösers eintreten.

Nach Auslösung des Schalters kann der Überstromauslöser durch Schließen einer Rückstelltaste 171 in den Ausgangszustand gebracht werden. Das Schließen der Rückstelltaste hat die Wirkung, daß die Spannung am Transistor 156 b zusammenbricht und daraufhin der Transistor 156« wieder gesperrt wird. Das hat zur Folge, daß auch die Transistoren 130, 135 und 157 gesperrt werden. Die Sperrung des Transistors 130 bewirkt, daß der Kippkreis 125 seine Kippeigenschaften verliert und in seine nunmehr einzige stabile Lage zurückkehrt, in der der Transistor 125« leitend ist.

Die Rückstelltaste 171 kann auch beispielsweise mit dem Schalter verbunden sein, so daß die Rückstellung automatisch nach dem Öffnen des Schalters erfolgt.

Die Tasten 170 bzw. 171 können auch durch Isoliertransformatoren ersetzt werden, durch die den Transistoren 156« bzw. 156 δ Spannungsimpulse zugeführt werden, die kurzzeitig die Emitter-Kollektor-Spannung dieser Transistoren aufheben und dadurch ein Kippen des Kreises 156 bewirken.

E. Stromversorgung für die Hilfseinrichtungen

und die Auslöseeinrichtungen des Schalters

über die Sammelanschlüsse P und N

Die erforderlichen Ströme und Spannungen für die Auslöseschaltung und zur Lieferung der Ausschaltenergie des Schalters werden einem Transformator 180 entnommen. Der Transformator 180 speist eine Gleichrichteranordung 181, die einen Kondensator 182 auflädt. Die Spannung des Kondensators 182 wird durch einen Transistor-Wechselrichter 183 in eine hochfrequente Wechselspannung umgeformt, deren Frequenz durch die Dimensionierung eines Schwingungskreises 184 bestimmt wird und etwa 5000 Hz beträgt. Die hochfrequente Wechselspannung speist einen Isoliertransformator 185, dessen Sekundärseite über eine Gleichrichteranordnung 186 mit den Leitern P und Λ^τ verbunden ist. Außerdem ist als Energiespeicher ein Kondensator 187 mit großer Kapazität vorgesehen.

Eine weitere Möglichkeit, die Stromversorgung durchzuführen, zeigt Fig. 6. Nach dieser Figur liegt im Zuge des Leiters 1, der den Strom i führt, ein Sättigungswandler 200, der so bemessen ist, daß sein Kern auch bei dem kleinsten betriebsmäßigen Strom i in die Sättigung gelangt. Die Sekundärwicklung 201 des Wandlers liefert infolgedessen bei allen betriebsmäßigen Zuständen nach Gleichrichtung durch den Gleichrichter 202 eine konstante Spannung, über einen Widerstand 203 einer Akkumulatorenbatterie 204 zugeführt wird. Die Batterie 204 speist die Leiter P und N, an die die Hilfseinrichtungen des Steuergerätes und die Auslöseeinrichtungen des Schalters angeschlossen sind.

Bei dreiphasigen ungeerdeten Systemen ist in jedem Phasenleiter ein Schalter und ein Steuergerät gemäß der Erfindung vorzusehen. Die Vorgänge, die beim Abschalten eines derartigen dreiphasigen Systems ablaufen, sind in Fig. 7 in Abhängigkeit von eof dargestellt. In der Figur ist angenommen, daß der Strom in der Phase R zunächst den Wert NuE erreicht; wie aus der Figur ersichtlich ist, geht die zugeordnete, voreilende Hilfsspannung u_vR um die Zeit ωί = 0,63 vor dem Strom ir durch Null, was einer Voreilzeit von 2,0 ms entspricht. Auch die nächste Phase T (Strom ίψ) wird mit der gleichen Voreilzeit abgeschaltet. Der Schalter der dritten Phase S kommt etwas zu spät, da die entsprechende Voreilzeit nur

= 1,75 ms ist. Das ist jedoch nicht von Bedeutung,

da der Strom bereits durch den Schalter der Phase T abgeschaltet ist.

Die Erfindung ist an sich zur Steuerung beliebiger Schalter, wenn sie nur genügend schnell sind, verwendbar. Die Auslöseeinrichtung 118 nach Fig. 1 kann beispielsweise die Sperrwicklung eines Sperrmagnetschalters sein, bei dem ein Anker durch einen Dauermagnetfluß gehalten wird. Die Erregung der Sperrwicklung hat die Wirkung, daß der Eisenweg des Halteflusses lokal gesättigt wird, so daß der Fluß in einen magnetischen Nebenweg gedrängt wird und der Anker abfällt. Bei Hochspannungssystemen ist die Verwendung von Vaku-Umschaltern von Vorteil.

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Steuergerät für einen Schalter zur Unterbrechung eines Wechselstromes (i, Kreisfrequenz to) in der Nähe des Nulldurchganges, bei dem das Kommando (Synchronkommando) zur Auslösung des Schaltvorganges von dem Nulldurchgang einer elektrischen Hilfsgröße (Spannung u_v, Strom i_v) abgeleitet ist, die dem zu unterbrechenden Strom um eine konstante Zeit (Voreilzeit t_v) voreilt und Komponenten enthält, die dem Strom i bzw. seiner ersten Ableitung nach

der Zeit U' = J proportional sind, dadurch ²·>

gekennzeichnet, daß die Hilfsgröße von einer dritten Komponente in Form einer Zusatzfunktion abhängig gemacht ist, die nach dem Zeitpunkt (t_s), in dem der Strom (i) seinen Scheitelwert (/) erreicht, diesem Scheitelwert proportional ist und im übrigen nur von der Zeit abhängt.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfunktion bei sinusförmigem Stromverlauf mindestens im Zeitpunkt der Vorauslösung den Wert Null hat.

3. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfunktion in dem Zeitpunkt [t = t_s), in dem der Strom seinen Scheitelwert erreicht, mit Werten beginnt, die das entgegengesetzte Vorzeichen wie der Strom selbst haben und nach der Zeit

(t

2 ω

45

durch Null geht.

4. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfunktion ein mit der Zeit exponentiell abklingendes Glied enthält.

5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekenn- go zeichnet, daß die voreilende Hilfsgröße einschließlich der Zusatzfunktion die Form

u_v, i_v

55

hat, wobei a, b, c und d Konstanten sind.

6. Steuergerät nach den Ansprüchen 3 und 5 für eine Frequenz von etwa 50 Hz und eine Voreilzeit (t_v) von etwa 2 ms, dadurch gekennzeichnet, daß die voreilende Hilfsgröße einschließlich der Zusatzfunktion etwa folgende Form hat:

u_v, i_v ~ i + ϊ · tg ω t_v

65

.7.

7. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfunktion durch die Spannung eines von zwei Kondensatoren gebildet ist, die bis

zum Zeitpunkt (t_s) getrennt mit unterschiedlichen, dem Momentanwert des Stromes (i) proportionalen Ladungsmengen aufgeladen, nach diesem Zeitpunkt durch elektronische Schalteinrichtungen von ihrer Ladungsspannungsquelle abgeschaltet und durch eine weitere elektronische Schalteinrichtung mit ihren Belägen entgegengesetzten Vorzeichens über einen ohmschen Widerstand miteinander verbunden sind.

8. Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladespannungen der Kondensatoren bis zum Zeitpunkt (t_s) von Widerständen, die im Kreis des Stromes (i) liegen, abgenommen sind.

9. Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalteinrichtungen Transistoren verwendet sind.

10. Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen durch Sekundärspannungen eines primär vom Strom (i) gespeisten Lufttransformators gesteuert sind.

11. Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als voreilende Hilfsgröße (u_v) die Spannung eines Leitungszuges dient, der in Reihenschaltung einen im Kreis des Stromes (i) liegenden ohmschen Widerstand, eine Sekundärwicklung eines primär ebenfalls im Stromkreis (i) liegenden Lufttransformators und einen Kondensator mit exponentiell veränderlicher Ladungsmenge enthält.

12. Steuergerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Zeit von jedem Nulldurchgang des Stromes bis zum darauffolgenden Zeitpunkt (t_s), in dem der Strom seinen Scheitelwert erreicht, mißt und die das Synchronkommando durch ein Signal sperrt (freigibt), falls die gemessene Zeit kleiner (größer) ist als die Voreilzeit (t_v).

13. Steuergerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zeitmessung ein Kondensator mit etwa konstantem Strom über zwei in Reihe geschaltete elektronische Schalteinrichtungen gespeist ist, von denen die eine bei positivem (negativem) (i), die andere bei positivem (negativem) [i') leitfähig und im übrigen gesperrt ist.

14. Steuergerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalteinrichtungen Transistoren dienen, deren Steuerstrecken an einen im Stromkreis (i) liegenden Widerstand bzw. an eine Sekundärwicklung eines im gleichen Stromkreis liegenden Lufttransformators angeschlossen sind.

15. Steuergerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Ladekreis des Kondensators eine elektronische Schalteinrichtung, vorzugsweise ein Transistor, liegt, die normalerweise gesperrt ist, und daß Mittel vorgesehen sind, diese Sperrung durch ein Asynchronkommando zur Auslösung des Schalters aufzuheben.

16. Steuergerät nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Kippkreis, der seinen Zustand ändert und dadurch ein Freigabesignal auslöst, falls die Spannung des Zeitmeßkondensators einen vorgegebenen Betrag überschreitet.

17. Steuergerät nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Aufbau des Kippkreises aus miteinander gekoppelten Transistoren.

18. Steuergerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippkreis normalerweise durch eine Vorspannung in demjenigen Zustand festgehalten ist, in dem er kein Signal auslöst, und daß Mittel vorgesehen sind, diese Vorspannung durch ein Asynchronkommando zur Auslösung des Schalters aufzuheben.

19. Steuergerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß aus der voreilenden Hilfsgröße rechteckförmige Spannungsimpulse (bzw. entsprechende Stromimpulse) abgeleitet sind, die beim Nulldurchgang der Hilfsgröße beginnen und deren Betrag erst dann zur Auslösung des Schalters ausreicht,

wenn sie einem Freigabesignal gleicher Richtung der Zeitmeßeinrichtung überlagert sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 767 745, 877 925; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 017 247.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen