DE1224806B

DE1224806B - Wechselstromschalteinrichtung

Info

Publication number: DE1224806B
Application number: DEL48672A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing August Hochrainer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-08-31
Filing date: 1964-08-31
Publication date: 1966-09-15

Description

Wechselstromschalteinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Wechselstromschalteinrichtung für hohe Ströme mit einem Vakuumschalter. Zum Unterschied zu den bekannten Vakuumschaltern, die nur auf Grund besonderer Maßnahmen sehr hohe Ströme unterbrechen können, ist erfindungsgemäß als Vakuumschalter ein solcher vorgesehen, dessen Kontaktmaterial und Vakuum nicht zur Unterbrechung hoher Ströme geeignet ist. wobei dieser Vakuumschalter in an sich bekannter Weise durch einen Halbleiter überbrückt ist.
Die Erfindung umgeht damit die Schwierigkeiten, die sich bei derEntwicklung vonVakuumschaltern fürhohe Ausschaltleistungen ergeben, bei denen Kontaktmaterialien von hoher Verschweißfestigkeit mit einer bestimmten Metalldampfabsonderung, die nicht zu hoch, aber auch nicht zu niedrig sein darf, und von großer mechanischer Festigkeit bei hohen Kontaktdrücken sowie außerdem ein sehr hohes Vakuum erforderlich sind. Durch die überbrückung eines Vakuumschalters mit kleinerer Schaltleistung durch einen Halbleiter kann man diesen Schalter so auslegen, daß er einen hohen Dauerstrom führen kann, ohne daß seine Schaltkontakte für die Unterbrechung dieses Stromes geeignet zu sein brauchen. Für die Spannungstrennung ist auch kein besonders hohes Vakuum notwendig, da es nicht durch einen auftretenden Lichtbogen nachteilig beeinfiußt wird. Der Aufwand, den der Vakuumschalter in der erfindungsgemäßen Einrichtung erfordert, fällt daher nicht ins Gewicht.
Gegenüber einem bekannten im Vakuum arbeitenden Synchronschalter hat die Schalteinrichtung nach der Erfindung den Vorteil, daß sie infolge ihrer Robustheit hohe Ströme führen kann, was bei dem bekannten Synchronschalter nicht der Fall ist, da hier bei einer verzögerten Trennung der Kontakte durch ein infolge der hohen Ströme herbeigeführtes mehr oder weniger starkes Verschweißen der Kontakte die Synchronausschaltung gefährdet ist. Beim Schalter nach der Erfindung kommt es dagegen auf einen so genauen Zeitpunkt der Öffnung der Kontakte nicht an, weil der Schalter ohnehin nur in der Zeit geöffnet wird, in der der Halbleiter stromleitend ist.
Andererseits vermag die Wechselstromschalteinrichtung nach der Erfindung in kürzerer Zeit einen Stromkreis zu unterbrechen als andere bekannte Schaltstrecken, z. B. Trennschalter, die ebenfalls durch Halbleiter überbrückt sind, weil sie den für die Spannungsisolierung notwendigen Abstand der Schaltkontakte schneller erreicht. Bei den üblichen Trennschaltern bestehen große Schwierigkeiten, dieden Trennabstand innerhalb einer Halbwelle herzustellen. Es bedarf hierfür sehr aufwendiger Antriebe. Bei einem als Spannungstrenner ausgebildeten Vakuumschalter hingegen beträgt der Schalthub je nach der Spannung nur einen Bruchteil von dem, den man bei in freier Luft schaltenden Trennschaltern benötigt.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Vakuumschalter so ausgebildet ist, daß er erst kurz vor dem Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stromes den Parallelzweig öffnet. Dadurch ist es möglich, Halbleiter zu verwenden, die nur für kurze Zeit einen bereits geschwächten Strom zu führen brauchen. Da Starkstromhalbleiter verhältnismäßig teuer sind, bedeutet diese Ausführungsform der Erfindung eine wesentliche Verringerung der Kosten der Wechselstromschalteinrichtung. Außerdem werden die Halbleiterelemente auch nicht so stark beansprucht.
Um auch für die notwendigen in Reihe mit den Halbleitern liegenden Trenner eine sehr kurze Eigenzeit für ihre Betätigung zu erhalten, ist es ferner zweckmäßig, diese Trenner ebenfalls als Vakuumschalter auszubilden. Da diese Vakuumschalter weit geringere Abmessungen aufweisen als die üblichen Lufttrennschalter, erhält die Wechselstromschalteinrichtung in ihrer Gesamtheit ebenfalls nur geringe baulichen Abmessungen.
Die Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung mit den erfindungsgemäßen Schaltern.
Ein Halbleiterelement 1 ist durch einen als Vakuumschalter ausgebildeten Spannungstrenner 2 überbrückt. In Reihe mit dieser Parallelschaltung liegt ein weiterer als Spannungstrenner ausgebildeter Vakuumschalter 3.
Der Vakuumschalter 2 wird beim Stromfluß über das Halbleiterelement 1 lichtbogenfrei geöffnet. Zweckmäßig erfolgt dies erst kurz vor dem Nulldurchgang des Wechselstromes. Während der Sperrzeit des Halbleiterelements 1 wird dann der Vakuumschalter 3 geöffnet, für dessen Betätigung jedoch die Dauer einer Halbwelle nicht zu unterschritten werden braucht. Ein erneuter Stromfuß ist dann nach der Öffnung des Vakuumschalters 3 nicht mehr möglich.

Claims

Patentansprüche: 1. Wechselstromschalteinrichtung für hohe Ströme mit einem Vakuumschalter, dadurch gekennzeichnet, daß als Vakuumschalter ein solcher vorgesehen ist, dessen Kontaktmaterial und Vakuum nicht zur Unterbrechung hoher Ströme geeignet ist, und daß dieser Vakuumschalter in an sich bekannter Weise durch einen Halbleiter überbrückt ist.
2. Wechselstromschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumschalter so gesteuert ist, daß er erst kurz vor dem Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stromes den Parallelzweig zum Halbleiterzweig öffnet.
3. Wechselstromschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als der in Reihe .mit den beiden zueinander parallelen Zweigen von Vakuumschalter und Halbleiter liegende Trenner ebenfalls ein Vakuumschalter verwendet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 607 651.