DE1158606B - Actuation device for synchronous switch - Google Patents
Actuation device for synchronous switchInfo
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Classifications
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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Description
Es ist bereits bekannt, Synchronschalter, bei denen die Kontakttrennung kurz vor dem Stromnulldurchgang erfolgt, so zu bauen, daß bei nicht erfolgreicher Unterbrechung des abzuschaltenden Stromes im angesteuerten Stromnulldurchgang oder auch bei Auftreten einer sogenannten Umschlagstörung eine sofortige Wiedereinschaltung zustande kommt, worauf dann mindestens eine weitere Abschaltung kurz vor dem nachfolgenden Stromnulldurchgang eingeleitet wird. Erst durch diese Maßnahme ist der Bau von Synchronschaltern für Mehrphasennetze, in denen unter Umständen durch die verschiedenen Verlagerungen der einzelnen Phasenströme recht komplizierte Steuerprobleme auftreten können, überhaupt möglich geworden. Als Steuermittel wurden unter anderemIt is already known, synchronous switches, in which the contact separation shortly before the current zero crossing takes place to build so that in the event of an unsuccessful interruption of the current to be switched off in the controlled Current zero crossing or, if a so-called transition fault occurs, an immediate one Reconnection comes about, followed by at least one more shutdown shortly before the subsequent current zero crossing is initiated. Only through this measure is the construction of Synchronous switches for multi-phase networks in which, under certain circumstances, the various relocations of the individual phase currents, quite complicated control problems can occur at all become. As a tax means were among other things
ij Auslöser, ij trigger,
atat
Drehspul- oder Gleitspulsysteme vorgeschlagen, womit bereits erfolgreiche Schaltversuche bis zu sehr großen Leistungen durchgeführt werden konnten.Moving coil or sliding coil systems proposed, with which already successful switching attempts up to very great achievements could be carried out.
Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit einer Betätigungseinrichtung für Synchronschalter mit sofortiger Wiedereinschaltung bei nicht erfolgreicher Synchronunterbrechung im angesteuerten Stromnulldurchgang. Sie ist gekennzeichnet durch ein Verriegelungssystem, das den Schalter entgegen einer Ausschaltkraft einerseits durch eine mechanische Sperre und andererseits durch einen Haltemagneten, der von einem vom zu unterbrechenden Strom (Hauptstrom) abhängigen, gegenüber diesem phasenverschobenen Steuerstrom erregt wird, derart in der Einschaltstellung festhält, daß der Haltemagnet bei willkürlicher Lösung der mechanischen Sperre die Verriegelung im Strombereich der Synchronsteuerung noch so lange festhält, bis der Steuerstrom einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet, und weiter gekennzeichnet durch ein elektrodynamisches System, dessen magnetischer Kreis vom Hauptstrom erregt wird und dessen beweglicher Leiter vom Steuerstrom durchflossen ist, so daß bei nicht erfolgreicher Synchronunterbrechung oder bei einer Umschlagstörung das elektrodynamische System in Bruchteilen einer Millisekunde eine Kraft zur Einleitung einer Wiedereinschaltung erzeugt.The invention is also concerned with an actuator for synchronous switch with immediate restart in the event of unsuccessful synchronous interruption in the controlled current zero crossing. It is characterized by a locking system that pushes the switch against a switch-off force on the one hand by a mechanical lock and on the other hand by a holding magnet that is operated by one that depends on the current to be interrupted (main current) and is out of phase with this Control current is excited, so holds in the switched-on position that the holding magnet at arbitrary Solution of the mechanical lock the lock in the current range of the synchronous control no matter what Holds for a long time until the control current falls below a specified minimum value, and continues to be marked by an electrodynamic system whose magnetic circuit is excited by the main current and whose movable conductor is traversed by the control current, so that if the synchronous interruption is unsuccessful or the electrodynamic system in fractions of a millisecond in the event of an envelope fault generates a force to initiate reclosing.
Das Wesen der Erfindung wird zunächst an Hand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert, die eine beispielsweise Ausführungsform der Betätigungseinrichtung für Druckgas-Umlaufschalter mit einem Klinken-Verriegelungssystem zeigen.The essence of the invention will first be explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 4, one example Embodiment of the actuating device for pressurized gas circulation switches with a latch locking system demonstrate.
Fig. 1 stellt einen Schnitt durch den Schalter dar, Betätigungseinrichtung
für SynchronschalterFig. 1 shows a section through the switch, actuating device
for synchronous switch
Anmelder:Applicant:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Dr.-Ing. Fritz Kesseking, Küsnacht, Zürich,Dr.-Ing. Fritz Kesseking, Küsnacht, Zurich,
Ernst Gisiger, Zürich,Ernst Gisiger, Zurich,
und Dipl.-Ing. Lutz Seguin, Aargau (Schweiz),
sind als Erfinder genannt wordenand Dipl.-Ing. Lutz Seguin, Aargau (Switzerland),
have been named as inventors
3030th
Fig. 2 zeigt den Zustand des Steuersystems kurz vor einer Wiedereinschaltung, währendFig. 2 shows the state of the control system shortly before a restart, during
Fig. 3 und 4 zur näheren Beschreibung des elektrodynamischen Systems dienen; inFIGS. 3 and 4 serve to describe the electrodynamic system in more detail; in
Fig. 5 bis 9 sind Oszillogramme bei verschieden großem zu unterbrechendem Hauptstrom wiedergegeben; FIGS. 5 to 9 show oscillograms with the main current to be interrupted of different sizes;
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel.Fig. 10 shows a further embodiment.
In Fig. 1 bedeutet 1 das Löschsystem, bestehend aus dem düsenartigen feststehenden Kontakt 2, der Lichtbogenelektrode 3 und dem Anschluß 4. Der metallene Schieber 5 legt sich gegen die Dichtung 6; er wird durch die Isolierstange 7 betätigt, die mit dem sich um die Achse 8 drehenden Hebel 62 gekuppelt ist. Die Rückführfeder ist mit 65 bezeichnet; 9 ist die Abflußleitung zum Niederdruckbehälter 54.In Fig. 1, 1 means the extinguishing system, consisting of the nozzle-like fixed contact 2, the Arc electrode 3 and the connection 4. The metal slide 5 lies against the seal 6; it is actuated by the insulating rod 7, which is coupled to the lever 62 rotating about the axis 8 is. The return spring is indicated at 65; 9 is the drain line to the low pressure tank 54.
Das Antriebssystem ist mit 10 bezeichnet. Es bedeutet 11 den beweglichen Kontakt und 12 den Hauptleiter. Die Verbindung zwischen dem bewegliehen Kontakt 11 und dem Hauptleiter 12 erfolgt über die Segmente 13, die über eine Ringfeder 14 gegen die Rollen 15 und das obere Ende des Hauptleiters 12 gepreßt werden. Die Betätigungsstange 16 ist am oberen Ende mit dem beweglichen Kontakt 11, am unteren Ende mit dem Kolben 17 fest verbunden; 18 ist die Ausschaltfeder, die auf den ringförmigen Ansatz 19 der Betätigungsstange 16 drückt. Mit 20The drive system is denoted by 10. It means 11 the movable contact and 12 den Executive. The connection between the movable contact 11 and the main conductor 12 takes place via the segments 13, which via an annular spring 14 against the rollers 15 and the upper end of the main conductor 12 are pressed. The operating rod 16 is at the upper end with the movable contact 11, firmly connected at the lower end to the piston 17; 18 is the opening spring on the ring-shaped Approach 19 of the actuating rod 16 presses. At 20
309 767/354309 767/354
ist ein konzentrisch zum'Hauptleiter 12 angeordnetes raum nach dem Löschsystem findet aber praktisch Eisenblechpaket mit mindestens einem Luftspalt be- noch nicht statt, da der bewegliche Kontakt 11 noch zeichnet. Der Zylinder 21, in dem sich der Kolben 17 in Berührung mit dem feststehenden düsenartigen bewegt, weist Entlüftungsöffnungen 22 nach dem Ex- Kontakt 2 steht. Gleichzeitig mit dem Hebel 62 bepansionsraum 23 auf; am unteren Ende des Kolbens 5 wegt sich auch der Hebel 63. Nach Durchlaufen des 17 ist eine Feder 24 (s.Fig. 2) angebracht. Langloches64 wird die Auslösestange 40 nach linksis a concentric to the main conductor 12 arranged space after the extinguishing system but is practical Sheet iron package with at least one air gap has not yet taken place, since the movable contact 11 is still draws. The cylinder 21 in which the piston 17 is in contact with the stationary nozzle-like moves, has ventilation openings 22 after the Ex contact 2 is. Simultaneously with the lever 62 expansion space 23 on; At the lower end of the piston 5, the lever 63 also moves. After passing through the 17 a spring 24 (see Fig. 2) is attached. Langloches64 becomes the trigger rod 40 to the left
Das Steuersystem ist mit 30 bezeichnet. Es be- bewegt und damit die Klinke 37 freigegeben, wodurch deutet 31 den unteren Anschluß, der gut leitend mit der Ausschaltvorgang eingeleitet wird. Hierbei ist der Platte 32 verbundetfist, 34 einen mit dem Hebel vorausgesetzt, daß der Haupt- und damit auch der 35 gekuppelten Ventilteller (s. Fig. 2), der beim Ein- io Steuerstrom so klein sind, daß der Anker 38 des schalten über den Stift^ö (s. Fig. 2) wieder in die in Haltemagneten 39 nicht gegen die Kraft der Druck-Fig. 1 gezeichnete geschlossene Stellung gebracht feder 41 festgehalten wird. Bei größeren Strom, z. B. wird. Die Funktion der" Klinken 36 und 37 des Ver- ab etwa dem doppelten Nennstrom und insbesondere riegelungssystems wird ■ weiter unten noch näher bei Kurzschlußstrom, tritt nun die Synchronsteuerung erläutert. Am Ende der Klinke 37 ist ein leichter 15 in folgender Weise in Funktion: Beim Geben des Magnetanker 38 angebracht; das zugehörige Halte- Ausschaltbefehls wird wiederum die Auslösespule 60 magnetsystem" ist mit 39 bezeichnet. Die Auslösung zu einem beliebigen Zeitpunkt erregt, der Schieber 5 erfolgt über die Auslösestange 40. Auf die Klinke 37 weggezogen und die Auslösestange 40 nach links bedrückt die Feder 41 wegt. Der durch den Hauptleiter 12 fließende zeitlichThe control system is indicated at 30. It moves and thus the pawl 37 is released, whereby 31 indicates the lower connection, which is initiated with the switch-off process, with good conductivity. Here is of the plate 32 is connected, 34 one with the lever provided that the main and thus also the 35 coupled valve disk (see Fig. 2), which are so small with the onio control current that the armature 38 of the switch over the pin ^ ö (see Fig. 2) again in the holding magnet 39 not against the force of the pressure Fig. 1 drawn closed position brought spring 41 is held. For larger currents, e.g. B. will. The function of the "pawls 36 and 37 of the Ver from about twice the nominal current and in particular." interlocking system is ■ further down, even closer to short-circuit current, synchronous control now occurs explained. At the end of the pawl 37 is a light 15 in the following way: When giving the Magnet armature 38 attached; the associated hold / switch-off command in turn becomes the trip coil 60 magnet system "is denoted by 39. The trigger is excited at any point in time, the slide 5 takes place via the release rod 40. Pulled away on the pawl 37 and the release rod 40 pressed to the left the spring 41 moves away. The time flowing through the main conductor 12
Zur schnellen Wiedereinschaltung dient ein weite- 20 veränderliche Strom bewirkt eine Flußänderung in rer magnetischer Kreis 42, in dessen Luftspalt 43 ■■ dem Magnetsystem 20; zugleich tritt zwischen den (s. Fig. 3) sich der Leiter 44 um den Drehpunkt 45 Punkten A und B ein ohmscher Spannungsabfall auf. bewegt. In der gezeichneten Lage stützt sich das obere Um einen ohmschen Spannungsabfall genügender Ende des Leiters 44 gegen den Hebel 35 ab, wodurch Größe zu erzeugen, ohne den Leiterquerschnitt zu der Ventilteller 34 in der gezeichneten geschlossenen as sehr verkleinern zu müssen, kann es vorteilhaft sein, Stellung festgehalten wird. - den Hauptleiter 12 und den Zylinder 21 aus einemA widely variable current is used for rapid reconnection, causing a change in flux in the magnetic circuit 42, in the air gap 43 of which the magnet system 20; at the same time, between the (see FIG. 3) of the conductor 44 around the pivot point 45 points A and B, an ohmic voltage drop occurs. emotional. In the position shown, the upper end of the conductor 44, which is sufficient for an ohmic voltage drop, rests against the lever 35, thereby creating size without having to reduce the conductor cross-section to the valve disk 34 very much in the closed position shown, it can be advantageous to Position is held. - The main conductor 12 and the cylinder 21 from one
Das Löschsystem 1, das Antriebssystem 10 und Material mit höherem spezifischem Widerstand als das Steuersystem 30 sind in einem zylindrischen Kupfer, z. B. Messing oder Bronze, herzustellen. In Isoliergehäuse 50 untergebracht, das durch die dem geschlossenen Stromkreis, ausgehend von A Deckel 51 und 52 abgeschlossen ist (s. Fig. 1). Durch 30 längs der durch das Haltemagnetsystem 39 führenden drei Distanzrohre 70 aus Isoliermaterial, die gleich- Leitung 59, über den beweglichen Leiter 44 bis zum zeitig Teile von Rohrleitungen 67 bilden, werden die Punkt B und von da zurück über den Zylinder 21 drei Baugruppen 1,10 und 30 gehalten und gegen- und den Hauptleiter 12 bis zum Punkt A wird durch einander verspannt. Der Isolator 53 weist neben der die Flußänderung im Magnetsystem 20 einerseits und Ableitung 9 zum Niederdruckbehälter 54 noch die 35 durch den ohmschen Spannungsabfall vorwiegend im Hochdruckzuleitung 55 auf. Zwischen den Hoch- Hauptleiter 12 andererseits eine resultierende Spandruckbehälter 56 und den Niederdruckbehälter 54 ist nung erzeugt, die durch die genannte Leitungsschleife der Kompressor 57 geschaltet. In dem geerdeten Ge- den Steuerstrom z2 treibt. Dieser Strom erregt den häuse 58 ist das Auslösesystem, bestehend aus der Haltemagneten 39 und bewirkt, daß bei Wegziehen Ausschaltspule 60 und der Einschaltspule 68 nebst 40 der Auslösestange 40 der Synchronschalter zunächst dem Anker 61, untergebracht. Der Anker 61 ist mit nicht sofort seine Ausschaltbewegung beginnt, sondern Hebel 62 über den Mitnehmer 69 mit dem dem erst dann, wenn der Steuerstrom i2 einen vorHebel 63 starr verbunden. Am linken Ende der Aus- gegebenen Mindestwert unterschreitet, wobei der lösestange 40 ist eine Lasche mit dem Langloch 64 Anker 38 unter Einfluß der Feder 41 abfällt und davorgesehen. Das Antriebssystem 10 und das Steuer- 45 mit die Klinke 37 ohne jede Zeitverzögerung freigibt, system 30 stehen immer unter Hochdruck, während Das Wesen der Synchronsteuerung besteht nun darin, das Löschsystem 1 im ein- und ausgeschalteten Zu- daß dieser Mindestwert des Steuerstromes Z2 beispielsstand durch den Schieber 5 gegen den Hochdruck weise etwa 2 Millisekunden vor dem Stromnulldurchabgeschlossen ist. Zusätzlich steht auch der Expan- gang auftritt, was durch passende Wahl der induksionsraum 63 (s. Fig. 2) über die Rohrleitung 67 mit 50 tiven und ohmschen Spannungskomponenten unter dem Niederdruck in Verbindung. Berücksichtigung der Sättigungserscheinungen imThe extinguishing system 1, the drive system 10 and material with a higher specific resistance than the control system 30 are in a cylindrical copper, e.g. B. brass or bronze to produce. Housed in insulating housing 50, which is completed by the closed circuit, starting from A cover 51 and 52 (see Fig. 1). Through 30 along the three spacer tubes 70 made of insulating material leading through the holding magnet system 39, the same line 59, via the movable conductor 44 up to and including parts of the pipelines 67, the point B and from there back via the cylinder 21 are three subassemblies 1 , 10 and 30 held and opposite and the main conductor 12 to point A is braced by each other. In addition to the change in flux in the magnet system 20 on the one hand and the discharge line 9 to the low-pressure container 54, the insulator 53 also has the 35 due to the ohmic voltage drop, mainly in the high-pressure feed line 55. Between the high main conductor 12, on the other hand, a resulting chip pressure vessel 56 and the low pressure vessel 54 voltage is generated, which is connected by the said line loop of the compressor 57. The control current z 2 drives in the earthed Ge. This current excites the housing 58. The release system, consisting of the holding magnets 39, causes the armature 61 to be accommodated when the opening coil 60 and the closing coil 68 are withdrawn, along with 40 of the trip rod 40 of the synchronous switch. The armature 61 does not begin its disconnection movement immediately, but lever 62 via the driver 69 with which only when the control current i 2 is rigidly connected to a prior lever 63. At the left end, the output falls below the minimum value, the release rod 40 being a tab with the elongated hole 64 armature 38 falling under the influence of the spring 41 and being positioned in front of it. The drive system 10 and the control 45 with the pawl 37 released without any time delay, system 30 are always under high pressure, while the essence of the synchronous control now consists in the extinguishing system 1 switched on and off, that this minimum value of the control current Z 2 example stand is closed by the slide 5 against the high pressure about 2 milliseconds before the current zero. In addition, there is also the expansion, which through a suitable selection of the induction chamber 63 (see FIG. 2) is connected via the pipeline 67 with 50 tive and ohmic voltage components under the low pressure. Consideration of the saturation phenomena in
Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß den Magnetsystem 20 erreichbar ist (s. hierzu Beschrei-Fig. 1 bis 4 ist folgende: Im eingeschalteten Zustand bung an Hand der Fig. 5 bis 9). Sofern im Nulldurchfließt der Strom vom Anschluß 4 zum Hauptkon- gang des Hauptstromes die Unterbrechung zustande takt 2, von hier zum beweglichen Kontakt 11 und 55 kommt, bleibt der Schalter in der Ausschaltstellung dann über die Kontaktsegmente 13 zum Hauptleiter stehen (vgl. Fig. 2). Die Feder 24 drückt zwar auf den 12, von da über die Wände des Zylinders 21 und des Ventilteller 34; dieser ist aber über den Hebel 35 und Expansionsraumes 23 und über den Deckel 32 zum den beweglichen Leiter 44 verriegelt, so daß das Anschluß 31. Der Schalter wird durch die Klinken Ventil sich nicht öffnen kann. Unter dem Einfluß der 36, 37 und die Auslösestange 40 in der eingeschalte- 60 Druckfeder 65 (s. Fig. 1) bewegen sich sowohl der ten Stellung gehalten. Soll der Schalter ausgeschaltet Schieber 5 als auch die Auslösestange 40 in einer werden, so wird zunächst die Spule 60 impulsartig, vorgegebenen Zeit von beispielsweise drei Halbwellen z. B. durch Entladung eines Kondensators, erregt. wieder in die gezeichnete Stellung zurück. Dies kann Dies hat zur Folge, daß der Magnetanker 61 nach dadurch erreicht werden, daß die bewegten Massen unten bewegt wird, worauf sich der Hebel 62 um die 65 und die Feder 65 entsprechend aufeinander abge-Welle 8 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Dies bewirkt, stimmt werden.The mode of operation of the arrangement according to the magnet system 20 can be achieved (see description in FIG. 1 to 4 is the following: In the switched-on state, exercise on the basis of FIGS. 5 to 9). Provided that it flows through zero the current from connection 4 to the main conguration of the main current brings about the interruption cycle 2, from here to the movable contact 11 and 55, the switch remains in the off position then stand via the contact segments 13 to the main conductor (see. Fig. 2). The spring 24 presses on the 12, from there over the walls of the cylinder 21 and the valve disk 34; but this is via the lever 35 and Expansion chamber 23 and locked via the cover 32 to the movable conductor 44, so that the Connection 31. The switch is prevented by the latch valve from opening. Under the influence of 36, 37 and the trigger rod 40 in the switched-on 60 compression spring 65 (see Fig. 1) move both the held position. If the switch is switched off slide 5 and the trigger rod 40 in one are, the coil 60 is first pulse-like, predetermined time of, for example, three half-waves z. B. by discharging a capacitor, excited. back to the position shown. This can This has the consequence that the armature 61 can be reached by the fact that the moving masses is moved down, whereupon the lever 62 about the 65 and the spring 65 corresponding to each other down-shaft 8 rotates counterclockwise. This causes it to be true.
daß der Schieber 5 über die Isolierstange 7 nach links Soll von Hand eingeschaltet werden, so wird entbewegt wird. Eine Ausströmung vom Hochdruck- weder in der eingezeichneten Pfeilrichtung auf dasthat the slide 5 over the insulating rod 7 to the left Should be switched on by hand, it is moved will. An outflow from the high pressure neither in the direction of the arrow on the
5 65 6
linke Ende der Auslösestange 40 gedrückt oder die den ist, denn nur so ist eine Entlüftung in Zeiten von
Einschaltspule 68 erregt, so daß der Anker 61 nach etwa einer Millisekunde möglich,
oben gezogen wird. Dabei wird die Feder 69 a des Bei einer Umschlagstörung wird in genau gleicherleft end of the release rod 40 pressed or that is, because only in this way is a vent in times of closing coil 68 excited, so that the armature 61 is possible after about a millisecond,
is pulled up. The spring 69 a of the case of an envelope fault is exactly the same
Mitnehmers 69 zusammengedrückt, so daß der Hebel Weise das bewegliche Leitersystem 44 mit großer
62 in Ruhe bleibt. Durch die Bewegung der Auslöse- 5 Kraft nach rechts bewegt, worauf die sofortige
stange 40 nach rechts wird der Leiter 44 aus der ge- Wiedereinschaltung erfolgt. Kurz vor dem nächsten
zeichneten Lage nach rechts geschwenkt (s. insbeson- Nulldurchgang spielt sich dann die synchrone Abdere
Fig. 2), worauf der Hebel 35 freigegeben wird schaltung in der bereits geschilderten Weise ab.
und sich das Ventil 34 unter dem Einfluß der Feder Im nachfolgenden wird noch kurz das Wesen derDriver 69 compressed so that the lever way the movable ladder system 44 with large 62 remains at rest. Moving the triggering force to the right, whereupon the immediate rod 40 to the right, the conductor 44 is disengaged from being switched on again. Swiveled to the right shortly before the next position drawn (see in particular zero crossing then plays the synchronous Abdere Fig. 2), whereupon the lever 35 is released circuit in the manner already described.
and the valve 34 is under the influence of the spring
24 öffnet. Damit strömt das unter Hochdruck stehende io Synchronsteuerung über den gesamten Strombereich Gas sofort in den Zylinder 21 ein, worauf durch den von etwa dem doppelten Nennstrom bis zum höch-Kolben 17 und die Betätigungsstange 16 das beweg- sten Kurzschlußstrom erläutert. Hierbei ist zu unterliche Schaltstück 11 in die Einschaltstellung über- scheiden zwischen einem Magnetsystem 20, dessen geführt wird. Durch den in der Betätigungsstange 16 Luftspalte so reichlich bemessen sind, daß praktisch befestigten Stift 66 wird das Ventil 34 kurz vor Er- 15 keine Sättigung auftritt, und einer Anordnung, bei reichen der Einschaltstellung wieder geschlossen. der die Sättigungserscheinungen in diesem Magnet-24 opens. This means that the high pressure io synchronous control flows over the entire current range Gas immediately into the cylinder 21, whereupon by about twice the nominal current up to the maximum piston 17 and the actuating rod 16 explain the moving short-circuit current. This is too low Switching piece 11 in the switched-on position differ between a magnet system 20 whose to be led. The air gaps in the actuating rod 16 are so generously dimensioned that practical attached pin 66, the valve 34 will shortly before saturation does not occur, and an arrangement at reach the switch-on position closed again. the saturation phenomena in this magnetic
Nach Beendigung des Einschaltvorganges wird die system bewußt ausgenutzt werden.
Stange 40 durch die Federn 44 a und 46 wieder in die In Fig. 5 wird zunächst der erste Fall des praktischAfter the switch-on process has ended, the system will be consciously exploited.
Rod 40 through the springs 44 a and 46 back into the In Fig. 5, the first case of the practical
in Fig. 1 dargestellte Stellung geschoben. In der in ungesättigten Magnetsystems 20 besprochen. Es be-Fig. 1 dargestellten Endlage stützt sich die Stange 40 20 deutet z"2' die der induktiven Spannungskomponente über den Hebel 63, den Mitnehmer 69, der in dieser entsprechende Stromkomponente, /2" die dem ohm-Richtung eine starre Verbindung bildet, und den sehen Spannungsabfall insbesondere im Leiter 12 entHebel 62 gegen die Druckfeder 65 ab, deren Wirkung sprechende Stromkomponente des Steuerstromes, die der Federn 44 a und 46 überwiegt. unter der Annahme, daß primär etwa der doppelteposition shown in Fig. 1 pushed. Discussed in the in unsaturated magnet system 20. It be-Fig. End position shown 1, the rod supports 40 20 indicated z "2 '2 of the inductive voltage component via the lever 63, the driver 69, the corresponding in this current component /" which forms the ohm-direction a rigid connection, and the see voltage drop especially in the conductor 12 ent lever 62 against the compression spring 65, the effect of which is the speaking current component of the control current that of the springs 44 a and 46 predominates. assuming that primarily about twice as much
Sollte aus irgendwelchen Gründen die Löschung 25 Nennstrom fließt. Die Summe dieser beiden Kompoim
Stromnulldurchgang nicht zustande kommen oder nenten ergibt den Steuerstrom z2 mit der Steilheit tg a
während des Abschaltens kleiner Ströme eine söge- in seinem Nulldurchgang. Gestrichelt ist der zeitliche
nannte Umschlagstörung auftreten, so wird der be- Verlauf der entsprechenden Ströme bei zehnfachem
wegliche Leiter 44 unter dem Einfluß der hohen Nennstrom eingetragen, wobei die zugehörigen Be-Luftspaltinduktion
im Magnetsystem 42 (s. Fig. 3) 30 zeichnungen zur Unterscheidung in Klammern gesetzt
mit großer Kraft im Uhrzeigersinn gedreht und da- sind. Aus Fig. 5 geht hervor, daß tg(a) = 5 · tga ist.
durch in gleicher Weise wie bei der Handeinschaltung Durch diese hohe Steilheit des Steuerstromes (z"2) wird
der Ventilteller 34 freigegeben. Hierbei ist es von gro- das Abfallen des Ankers 38 im Haltemagneten 39 geßer
Bedeutung, daß im Luftspalt 43 (s. Fig. 3 und 4) fährdet. Man kann diesen Mangel durch Anordnung
schon ab etwa dem doppelten Nennstrom eine maxi- 35 einer sogenannten Stufendrossel im Stromkreis des
male Induktion B0 von mindestens 15 000 Gauß vor- Steuerstromes vermeiden, was aber zusätzlichen Aufhanden
ist und der Steuerstrom i2 zugleich einen wand erfordert. Nachteilig wirken sich ferner auch
hohen Wert aufweist (s. Fig. 4). Dies ergibt dann ge- die großen Abmessungen des Magnetsystems 20 aus,
maß der Formel F = I-B0- L2, wobei / die aktive da bei den erheblichen Luftspalten zur Erzeugung
Länge des Leiter 44 bedeutet, eine sehr hohe Kraft F 40 einer ausreichend großen Flußänderung ein großer
und damit eine Freigabe des Ventiltellers 34 in Bruch- Eisenquerschnitt erforderlich ist.
teilen einer Millisekunde. Der Ventilteller 34 kann An Hand der Fig. 6 bis 9 soll nun das VerhaltenShould for some reason the extinction 25 rated current flows. The sum of these two components in the current zero crossing does not come about or does not result in the control current z 2 with the steepness tg a during the switching off of small currents, as in its zero crossing. The changeover disturbance mentioned over time is shown in dashed lines, so the course of the corresponding currents with tenfold movable conductors 44 under the influence of the high rated current is entered, with the associated air gap induction in the magnet system 42 (see FIG. 3) 30 drawings for differentiation Put in brackets turned clockwise with great force and are there. It can be seen from Fig. 5 that tg (a) = 5 * tga. by in the same way (z "2) as in the manual closing of this high steepness of the control current of the valve disc 34 is released. It is of GRO the fall of the armature 38 Gesser in the holding magnet 39 meaning that in the air gap 43 (see Fig. 3 and 4). You can avoid this deficiency by arranging a so-called step choke in the circuit of the male induction B 0 of at least 15,000 Gauss before control current from about twice the nominal current, but this is an additional expense and the Control current i 2 at the same time requires a wall. A high value also have a disadvantageous effect (see FIG. 4). This then results in the large dimensions of the magnet system 20, measured by the formula F = IB 0 - L 2 , where / the active one, because with the considerable air gaps for generating the length of the conductor 44, means a very high force F 40, a sufficiently large change in flow, a large one and thus a release of the valve disk 34 in broken iron cross-section t is required.
divide a millisecond. The behavior of the valve disk 34 should now be based on FIGS. 6 to 9
sich nach Freigabe infolge der Kompression des der Synchronsteuerung bei sich sättigendem Magnet-Gases unterhalb des Kolbens 17 (durch Punkte ange- sytem 20 untersucht werden. Dabei ist vorausgesetzt, deutet), unter Umständen noch unterstützt durch die 45 daß der Hauptstrom Z1 mit der dargestellten HaIb-Einwirkung der Feder 24, nach unten bewegen, wo- welle beginnt und daß die Zeitkonstante LJR2 des rauf in der geschilderten Weise die sofortige Wieder- Steuerstromkreises, die für den Einschwingvorgang einschaltung entgegen der Feder 18 (s. Fig. 1) in 1 bis des Steuerstromes Z2 maßgebend ist, klein ist gegen 2 Millisekunden zustande kommt. die Dauer der Halbwelle. Fig. 6 entspricht wiederafter release due to the compression of the synchronous control with saturating magnet gas below the piston 17 (to be examined by points system 20. It is assumed that indicates), possibly supported by the 45 that the main flow Z 1 with the half-action of the spring 24 shown, move downwards, where wave begins and that the time constant LJR 2 of the up in the manner described, the immediate re-control circuit that switches on for the transient process against the spring 18 (see Fig. 1) in 1 until the control current Z 2 is decisive, small is about 2 milliseconds comes about. the duration of the half-wave. 6 corresponds again
Unmittelbar nach Wiedereinschaltung kehrt die 50 etwa dem doppelten Nennstrom. Die Bezeichnungen Klinke 36 unter der Wirkung der Zugfeder 36 a in die für die Ströme entsprechen denen in Fig. 5. Die in Fig. 1 dargestellte Lage zurück. Unter dem Einfluß Stromsteilheit des Steuerstromes z2 ist gering, sein des vom weiterfließenden Hauptstrom erzeugten gro- Nulldurchgang liegt relativ weit vor dem Nulldurchßen Steuerstromes L2 wird dann auch der Anker 38 gang von Z1, im vorliegenden Fall etwa 3 Millisekun- und damit die Klinke 37 vom Magnetsystem 39 wie- 55 den. Fig. 7 entspricht den Verhältnissen bei vierder angezogen. Außerdem kehrt auch der Leiter 44 fächern Nennstrom, wobei sich bereits geringfügige unter der Wirkung der Druckfeder 44 α in die gezeich- Sättigungserscheinungen bemerkbar machen, indem nete Lage zurück, so daß vor dem nächsten Null- die Flußkurve etwas abgeflacht wird, was in einer durchgang der Schalter wieder für eine synchrone Ab- leichten Deformation der induktiven Komponente i2' schaltung bereitsteht. 60 des Steuerstromes zum Ausdruck kommt. Beim zehnin der Einschaltstellung gemäß Fig. 1 erfolgt über fachen Nennstrom gemäß Fig. 8 herrscht bereits die öffnungen 22 eine sofortige Entlüftung des Zylin- starke Sättigung. Die Steilheit des Stromes Z2' in der ders 21 zunächst in den Expansionsraum 23, der über Umgebung seines Nulldurchganges ist sogar geringer die Leitung 67 (s. Fig. 2) mit der Niederdruckseite als bei vierfachem Nennstrom entsprechend Fig. 7, verbunden ist. Für die schnelle Entlüftung ist es be- 65 während die Steilheit des Steuerstromes z2 = z/ + L2" deutsam, daß der Expansionsraum 23 mit dem Ar- bei seinem Nulldurchgang, gekennzeichnet durch die beitszylinder 21 unmittelbar über denkbar kurze Lei- Vorsteuerzeit tv, nur wenig zugenommen hat. Man tungen, nämlich lediglich die Öffnungen 22, verbun- erkennt somit, daß es durch Ausnutzung der Sätti-Immediately after being switched on again, the 50 returns about twice the nominal current. The designations pawl 36 under the action of the tension spring 36 a in the for the currents correspond to those in Fig. 5. The position shown in Fig. 1 back. Under the influence of current rise of the control current z 2 is low, be of GRO zero crossing produced by further flowing main stream is relatively far in front of the Nulldurchßen control current L 2 and the anchor 38 is then transition from Z 1, in this case about 3 milliseconds, and thus the Ratchet 37 from magnet system 39 again. Fig. 7 corresponds to the situation with four of the attracted. In addition, the conductor 44 folds the nominal current, whereby already slight saturation phenomena are noticeable under the action of the compression spring 44 α in the nete position, so that before the next zero the flow curve is somewhat flattened, which in one pass the switch is ready again for a synchronous slight deformation of the inductive component i 2 'circuit. 60 of the control current is expressed. At ten in the switched-on position according to FIG. 1, the openings 22 already have an immediate venting of the cylinder - strong saturation takes place over times the nominal current according to FIG. 8. The steepness of the current Z 2 'in the ders 21 initially into the expansion space 23, which is even lower than the line 67 (see FIG. 2) with the low-pressure side than at four times the nominal current according to FIG. 7, connected to the vicinity of its zero crossing. For the rapid venting it is sawn 65 while the steepness of the control current z 2 = z / + L 2 "deutsam that the expansion space 23 to the working at its zero crossing, characterized by the beitszylinder 21 immediately above conceivable short conduction pilot time t v , has increased only slightly. It is thus possible to connect connections, namely only the openings 22, that by utilizing the saturation
gung des Magnetsystems 20 gelingt, die maximale Steilheit des Steuerstromes so zu beeinflussen, daß sie einen vorgegebenen Höchstwert nicht überschreitet. In Fig. 9 ist schließlich noch das Verhalten der Synchronsteuerung bei Abschaltung einer stark verkürzten Halbwelle dargestellt. Infolge der relativ hohen Frequenz eines sinusförmigen Ersatzstromes für die kleine Stromhalbwelle ist auch die Steilheit der induktiven Komponente^' hoch, während die ohmsche Komponente unabhängig von dieser Ersatzfrequenz ist. Der Nulldurchgang des Steuerstromes Z2 liegt ganz kurz hinter dem Maximum des Primärstromes Z1, so daß auch in diesem Fall noch eine ausreichende Vorsteuerzeit tv für eine Synchronauslösung zur Verfugung steht. Damit sich der Steuerstrom z2 möglichst schnell auf seinen stationären Wert einstellt, ist es nötig, daß die magnetische Zeitkonstante L2[R2 höchstens 2 Millisekunden beträgt. L2 bedeutet die gesamte Selbstinduktivität des Sekundärkreises einschließlich der Induktivität des Haltemagneten 39 und des elektrodynamischen Systems 42/43; R2 ist der zugehörige Widerstand. Man erkennt, daß es zweckmäßig ist, das Verriegelungssystem 36/37 mit großer Übersetzung auszuführen, damit die Abmessungen des Haltemagneten 39 und damit auch des Magnetsystems 20 klein werden. Diese kleinen Abmessungen ergeben wiederum eine kleine Selbstinduktivität L2, die sich bei Sättigung noch weiter verringert.supply of the magnet system 20 succeeds in influencing the maximum steepness of the control current so that it does not exceed a predetermined maximum value. Finally, FIG. 9 also shows the behavior of the synchronous control when a greatly shortened half-wave is switched off. As a result of the relatively high frequency of a sinusoidal substitute current for the small current half-wave, the steepness of the inductive component ^ 'is also high, while the ohmic component is independent of this substitute frequency. The zero crossing of the control current Z 2 lies very shortly after the maximum of the primary current Z 1 , so that in this case too there is still a sufficient pre-control time t v available for synchronous triggering. So that the control current z 2 adjusts itself as quickly as possible to its stationary value, it is necessary that the magnetic time constant L 2 [R 2 is at most 2 milliseconds. L 2 means the total self-inductance of the secondary circuit including the inductance of the holding magnet 39 and the electrodynamic system 42/43; R 2 is the associated resistor. It can be seen that it is expedient to implement the locking system 36/37 with a large translation so that the dimensions of the holding magnet 39 and thus also of the magnet system 20 are small. These small dimensions in turn result in a small self-inductance L 2 , which decreases even further when saturated.
Die Ausnutzung der Sättigung im Magnetsystem 20 ergibt zunächst folgende Vorteile: Das Magnetsystem 20 kann mit kleineren Luftspalten und daher kleinerem Eisenvolumen ausgeführt werden und ergibt trotzdem beispielsweise ab doppeltem Nennstrom eine genügend große induktive Komponente /2' die ohmsche Komponente i2" und dementsprechend der ohmsche Spannungsabfall im Hauptleiter 12 können kleiner gehalten werden. Dies ist für die Erwärmung und die Kurzschlußfestigkeit des Hauptleiters von Bedeutung. Verkürzte Stromhalbwellen lassen sich ferner mit ausreichend großer Vorsteuerzeit erfassen.The utilization of the saturation in the magnet system 20 initially results in the following advantages: The magnet system 20 can be designed with smaller air gaps and therefore a smaller iron volume and still produces a sufficiently large inductive component / 2 ', the ohmic component i 2 " and, accordingly, the ohmic component, for example from twice the nominal current The voltage drop in the main conductor 12 can be kept smaller, which is important for the heating and short-circuit resistance of the main conductor.
Nachteilig erscheint zunächst der Umstand, daß die Vorsteuerzeit bei mäßigen Überströmen größer ist als beim vollen Kurzschlußstrom. Da jedoch die Schaltarbeit bei einer Vorsteuerzeit von etwa 1,5 MiUi-Sekunden bei vollem Kurzschlußstrom nur etwa 1%> derjenigen von asynchron betätigten Schaltern gleicher Schaltleistung beträgt und nach den Fig. 6 bis 8 die Schaltarbeit mit geringerem Primärstrom trotz großer Vorauslösezeit kaum zunimmt, ist dieser Umstand praktisch belanglos.The fact that the pre-control time is greater than in the case of moderate overcurrents initially appears to be disadvantageous at full short-circuit current. However, since the switching work with a pre-control time of about 1.5 MiUi-seconds at full short-circuit current only about 1%> that of asynchronously actuated switches the same Switching power is and according to FIGS. 6 to 8 the switching work with a lower primary current despite large pre-release time hardly increases, this fact is practically irrelevant.
An Stelle des. Verriegelungssystems mit Klinken gemäß den Fig. 1 und 2 können auch beliebige andere Verriegelungen, wie Kniehebel, halbe Welle u. dgl. zur Anwendung gelangen.Instead of the locking system with pawls according to FIGS. 1 and 2, any other can also be used Locks such as toggle levers, half shafts and the like are used.
Eine annähernd konstante Vorauslösezeit trotz Sättigung des Magnetsystems 20 kann man dadurch erreichen, daß auch die ohmsche Komponente Z2" des Steuerstromes mit zunehmendem Primärstrom weniger als linear ansteigt. Insbesondere bei Schaltern für große Nennstromstärke können ferner unter Umständen die ohmschen Verluste im Hauptleiter thermisch nicht mehr ohne zusätzliche Hilfsmittel beherrscht werden. Da es für die Vorsteuerung neben dem von der induktiven Komponente^' erzeugten Flußanteil lediglich notwendig ist, einen zweiten mit dem Strom Z1 synchronen Flußanteil im Haltemagneten 39 zu erzeugen, können geringere ohmsche Verluste im Hauptleiter und eine konstante Vorauslösezeit beispielsweise durch einen mit dem Haltemagneten magnetisch leitend verbundenen, jedoch vom Hauptstrom erregten Magnetkreis erreicht werden, der sich bei größerem Hauptstrom ebenfalls sättigt. Die ohmsche Komponente im Steuerstrom z2 kann dann verringert oder ganz weggelassen werden.An approximately constant pre-release time despite saturation of the magnet system 20 can be achieved by the ohmic component Z 2 "of the control current increasing less than linearly with increasing primary current Since it is only necessary for the pilot control in addition to the flux component generated by the inductive component ^ 'to generate a second flux component synchronous with the current Z 1 in the holding magnet 39, lower ohmic losses in the main conductor and a constant pre-release time for example, by a magnetic circuit connected to the holding magnet in a magnetically conductive manner, but excited by the main current, which also saturates with a larger main current.The ohmic component in the control current z 2 can then be reduced or omitted entirely.
In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel hierfür dargestellt. Soweit die Teile mit denen der Fig. 2 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen gewählt. Der Haltemagnet 39 wird durch den Strom im Leiter erregt, der einen Teilfluß über den Anker 38 erzeugt, der um etwa 90° gegenüber dem Hauptstrom nacheilt. Der Leiter 59 umschlingt im Gegensatz zu Fig. 2 den Magnetkreis 20, der vom Hauptstrom Z1 über den Leiter 16 erregt wird. Der zweite Teil des Flusses über den Anker 38, der mit dem Hauptstrom Z1 synchron ist, wird durch den Magnetkreis 71 erzeugt, der vom Hauptstrom erregt wird (Leiter 16). Dieser Magnetkreis ist, wie die Figur zeigt, magnetisch leitend mit dem Haltemagnetkreis 39 verbunden, so daß ein Teil seines Flusses über den Anker 38 verläuft. Die beiden Teilflüsse über den Anker 38 wirken in ähnlicher Weise zusammen wie die induktive Komponente Z2' und die ohmsche Komponente z'2" in Fig. 9.An exemplary embodiment for this is shown in FIG. Insofar as the parts correspond to those in FIG. 2, the same reference numerals have been chosen. The holding magnet 39 is excited by the current in the conductor, which generates a partial flow via the armature 38 which lags behind the main current by about 90 °. In contrast to FIG. 2, the conductor 59 wraps around the magnetic circuit 20, which is excited by the main current Z 1 via the conductor 16. The second part of the flow via the armature 38, which is synchronous with the main current Z 1 , is generated by the magnetic circuit 71 which is excited by the main current (conductor 16). As the figure shows, this magnetic circuit is connected in a magnetically conductive manner to the holding magnetic circuit 39, so that part of its flux runs over the armature 38. The two partial flows via the armature 38 interact in a similar way to the inductive component Z 2 'and the ohmic component z' 2 "in FIG. 9.
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