DE1248133B - Wechselstromleistungsschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES Mi9Wt PATENTAMT Deutsche Kl.: 21 c - 35/07

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1248 133

Aktenzeichen: S 101778 VIII d/21 c

^ 248 133 Anmeldetag: 1.Februar 1966

Auslegetag: 24. August 1967

Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Wechselstromleistungsschalter mit einem parallel zum Schalter liegenden Nebenweg, der ein Ventil enthält, wobei in diesem Nebenweg, beispielsweise durch die Anordnung eines gescherten Wandlers, kurz vor dem Nulldurchgang des über den Schalter fließenden Stromes eine Spannung erzeugt wird, die bis mindestens zum Nulldurchgang dieses Stromes besteht und durch den Nebenweg einen Strom treibt, der die gleiche Richtung besitzt wie der abnehmende Strom im Schalter. Wie in dem Hauptpatent erwähnt, wird durch die Verwendung dieses Nebenweges erreicht, daß die Wirksamkeit des Ventils, das parallel zum Schalter liegt, verbessert wird. Zum Beispiel können durch Einfügung dieser Zusatzspannung solche Ventile auch wirksam bei Schaltern mit einer Bogenspannung verwendet werden, die kleiner ist als die Brennspannung bzw. Schwellspannung des Ventils (Quecksilberdampfgleichrichter bzw. Halbleitergleichrichter), wodurch das Ausschaltvermögen der Schalter verbessert wird.

Man kann die Anordnung nach dem Hauptpatent aber auch bei Schaltern mit Vorteil anwenden, z.B. bei Ölschaltern, bei denen eine hohe Lichtbogenspannung entsteht, die größer als die Brennspannung bzw. Schwellspaniiung des Ventils ist. Man kann jetzt die Einwirkung des Löschmittels auf den Lichtbogen vermindern. Man erhält dadurch einen Schalter mit geringerer Brennspannung und Lichtbogenleistung, was eine wesentliche Verbilligung bedeutet, ohne daß das Ausschaltvermögen verringert wird. Man kann aber auch die hohe Brennspannung lassen, weil man durch die Zusatzspannung erreicht, daß in der Umgebung des Nulldurchganges die Kommutierung vom Schalter auf den Nebenweg begünstigt wird, wodurch das Ausschaltvermögen erhöht wird.

Wie im Hauptpatent beschrieben, ist es vorteilhaft, in Reihe mit dem Ventil einen Kondensator zu schalten, wodurch die Steilheit, mit der der Strom gegen Null geht, herabgesetzt wird, was dazu beiträgt, das Ausschaltvermögen des Schalters weiter zu erhöhen. Wie im Hauptpatent beschrieben, können zwei solche Schaltstrecken mit ihren Nebenwegen vorgesehen werden, um eine Wirksamkeit in beiden Stromrichtungen zu gewährleisten.

Bei einer Schalteinrichtung nach der Erfindung kann man nur mit einem einzigen Leistungsschalter auskommen und trotzdem die Wirksamkeit in beiden Stromrichtungen erzielen. Dies geschieht dadurch, daß gemäß der Erfindung zwei Nebenwege mit Ventil und in Reihe geschaltetem Kondensator mit Entladewiderstand parallel zum Schalter geschaltet sind, und Wechselstromleistungsschalter
Zusatz zum Patent: 1 227 537

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dr. rer. nat. Johannes Wegener, Berlin

zwar so, daß die Ventile entgegengesetzte Durchlaßrichtung besitzen. Der eine Nebenweg wirkt dann in der einen, der andere in der anderen Stromrichtung.

Eine weitere Vereinfachung läßt sich erreichen, wenn die Reihenschaltung aus Ventil und Kondensator unmittelbar parallel zu einer Reihenschaltung aus einem Ventil entgegengesetzter Durchlaßrichtung und einem Kondensator geschaltet wird und in eine der beiden Verbindungsleitungen der so gebildeten Parallelschaltung zu dem Schalter die Spannung induziert wird.

Man kann jedem der beiden Kondensatoren einen Entladewiderstand zuordnen. Vorteilhaft wird jedoch nur ein einziger Entladewiderstand für beide Kondensatoren verwendet, der zwischen der einen Klemme des Kondensators, die mit dem einen Ventil verbunden ist, und der einen Klemme des anderen Kondensators, die mit dem anderen Ventil verbunden ist, liegt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In F i g. 1 ist mit 1 der Leistungsschalter bezeichnet, ein gescherter Wandler trägt das Bezugszeichen 2. Unter einem gescherten Wandler ist hierbei ein Wandler zu verstehen, dessen Eisenkern einen kleinen Luftspalt aufweist und der bereits bei geringen Strömen gesättigt ist. Seine idealisierte Magnetisierungskennlinie ist im Hauptpatent in Fig. 2 dargestellt. Der gescherte Wandler besitzt eine Primärwicklung 3, die im Zug der abzuschaltenden Leitung liegt, und zwei Sekundärwicklungen 4 und 4'. Die Reihenschaltung aus der einen Sekundärwicklung 4 mit dem Ventil 5 und dem Kondensator 11 liegt parallel zum Schalter 1. Die Reihenschaltung aus der anderen Sekundärwicklung 4'. dem

709 638/400

Claims (1)

Ventil 5' und dem Kondensator 11' liegt ebenfalls parallel zum Schalter 1. Die beiden Ventile 5 und 5' besitzen entgegengesetzte Durchlaßrichtung. Zwischen der oberen Klemme der Kondensatoren 11 und 11' liegt ein Entladewiderstand 20. Die Wirkungsweise ist folgende: Wird der Schalter 1 geöffnet, so entsteht zwischen den Kontakten des Schalters ein Lichtbogen. Je nach der Höhe und Richtung der Lichtbogenspannung kann über einen der Nebenwege ein Strom getrieben werden. Dies ist aber unwesentlich. Entscheidend ist, daß, wenn sich der Leitungsstrom dem Nullwert nähert, der Wandler 2 ummagnetisiert wird, so daß in der Wicklung 4 und 4' eine Spannung entsteht. Es sei angenommen, daß die Stromrichtung so ist und die Spannung der Wicklung 4 eine solche Polarität hat, daß ein Strom über den Gleichrichter 5 und den Kondensator 11 getrieben wird. Dadurch wird nunmehr in wirksamer Weise die Kommutierung des Stromes vom Schalter in den genannten Nebenweg bewirkt, so daß dadurch die Löschfähigkeit des Schalters erhöht wird. Wenn der Strom im Schalter Null geworden ist, fließt lediglich über den Nebenweg noch der Leitungsstrom, bis dieser Null geworden ist. Haben die Schaltkontakte des Schalters dabei eine Entfernung erreicht, daß keine Wiederzündung erfolgt, so ist der Ausschaltvorgang beendet. Erfolgt eine Wiederzündung, so fließt der Strom erneut über den Schalter 1, und am Ende der nächsten Stromhalbwelle wird der Nebenweg mit der Wicklung 4', dem VentilS' und dem Kondensator 11" wirksam. Wenn keine Wiederzündung erfolgt, ist der Ausschaltvorgang beendet. Um die Entladung der Kondensatoren zu bewirken, könnte man ohmsche Widerstände parallel zu den Kondensatoren 11 bzw. 11" schalten. Das hätte zur Folge, daß nach dem Öffnen des Schalters 1 ein ohmscher Strom über die Nebenwege fließen würde. Dieser könnte jedoch mit einem verhältnismäßig kleinen Reststromschalter unterbrochen werden. Verwendet man jedoch nur einen einzigen Entladewiderstand 20, der so geschaltet ist, wie in der Figur dargestellt, so fließen im wesentlichen kapazitive Ströme in Höhe des Reststromes der Ventile 5 bzw. 5', die durch die üblichen Trennschalter abgeschaltet werden können. Dieser Entladewiderstand hat zur Folge, daß eine Restladung auf dem Kondensator bleibt. Doch hat diese ein solches Potential, daß die Wirksamkeit der Schaltung nicht gestört wird. Da die unteren Enden der Wicklungen 4 und 4' immer das gleiche Potential besitzen, kann man auch die unteren Enden miteinander verbinden und dann eine der beiden Sekundärwicklungen weglassen, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Soweit die Teile mit denen der F i g. 1 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen gewählt. In F i g. 2 liegt das Ventil 5 in Reihe mit dem Kondensator 11 unmittelbar parallel zur Reihenschaltung aus Ventil 5' und Kondensator 11". In der oberen Zuleitung dieser Parallelschaltung zum Schalter liegt die Sekundärwicklung 4 des gescherten Wandlers 2. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie die Wirkungsweise nach Fig. 1. In der einen Stromhalbwelle wirkt die Wicklung 4 zusammen mit dem Ventil 5 und dem Kondensator 11, in der anderen Stromhalbwelle mit dem Ventil 5' und dem Kondensator 11" zur Verbesserung der Kommutierung. Wie in dem Hauptpatent erwähnt, braucht man die Spannung in dem Nebenweg, die kurz vor dem Nulldurchgang des abzuschaltenden Stromes beginnt und ίο mindestens bis zum Nulldurchgang des Stromes im Schalter wirksam bleibt, nicht durch einen gescherten Wandler zu erzeugen. Man kann sie auch in anderer Weise herstellen. Beispielsweise kann man in Reihe mit dem Schalter eine Drosselspule und einen ohmsehen Widerstand und parallel zu dieser Schaltung die Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand und der Primärwicklung eines Sättigungswandlers legen, dessen Sekundärwicklung dann der Wicklung 4 entspricht (vgl. F i g. 8 des Hauptpatentes). Es ist nicht erforderlich, daß die Nebenwege immer parallel zum Schalter liegen, sondern es genügt, sie erst kurz vor dem Ausschaltvorgang einzuschalten. Hierzu kann man einen Schalter 13 in einer der Zuleitungen verwenden (vgl. F i g. 2), der kurz vor dem Ausschaltvorgang geschlossen und nach beendetem Ausschaltvorgang geöffnet wird. Patentansprüche:

1. Wechselstromleistungsschalter mit einem parallel zum Schalter liegenden Nebenweg, der ein Ventil in Reihe mit einem Kondensator und einem Entladewiderstand enthält und in dem kurz vor dem Nulldurchgang des Stromes im Schalter eine Spannung erzeugt wird, die mindestens bis zum Nulldurchgang dieses Stromes besteht und die durch den Nebenweg einen Strom treibt, der die gleiche Richtung besitzt wie der abnehmende Strom im Schalter nach Patent 1227 537, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Schalter zwei solche Nebenwege geschaltet sind, derart, daß die Ventile in den beiden Nebenwegen entgegengesetzte Durchlaßrichtung besitzen.

2. Wechselstromleistungsschalter nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung aus einem Ventil und Kondensator unmittelbar parallel zu einer Reihenschaltung aus einem Ventil entgegengesetzter Durchlaßrichtung in Reihe mit einem Kondensator geschaltet ist und daß in die eine der beiden Zuführungen von dieser Parallelschaltung zum Schalter die Spannung induziert wird.

3. Wechselstromleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der einen Klemme des einen Kondensators, die mit dem Ventil verbunden ist, und der einen Klemme des anderen Kondensators, die mit dem anderen Ventil verbunden ist, ein ohmscher Widerstand liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 638/400 8.67 © Bundesdruckerei Berlin