DE1272418B - Circuit arrangement for electrical switches - Google Patents
Circuit arrangement for electrical switchesInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
HOIhHOIh
Deutsche Kl.: 21c-35/07German class: 21c-35/07
Nummer: 1272418Number: 1272418
Aktenzeichen: P 12 72 418.4-34 (K 58538)File number: P 12 72 418.4-34 (K 58538)
Anmeldetag: 24. Februar 1966 Filing date: February 24, 1966
Auslegetag: 11. Juli 1968Opening day: July 11, 1968
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung an elektrischen Schaltern mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Schaltlichtbogens, insbesondere für Strombegrenzungsschalter in Hochspannungs-, vorzugsweise Gleichstromanlagen, bei der parallel zu dem Schalter ein zweckmäßig stromabhängiger Widerstand, ein Kondensator sowie eine Funkenstrecke vorgesehen sind.The invention relates to a circuit arrangement for limiting the voltage on electrical switches with a device for generating a switching arc, in particular for current limiting switches in high-voltage, preferably direct-current systems, in which one is parallel to the switch expedient current-dependent resistor, a capacitor and a spark gap are provided.
Es ist bekannt, daß die Ausschaltung von Gleichstrom-Hochspannungskreisen erhebliche Schwierigkeiteri mit sich bringt, da der Strom mangels des natürlichen Nulldurchganges durch besondere Maßnahmen auf den Wert Null gebracht werden muß. Mit der Größe der in dem abzuschaltenden Gleichstromkreis befindlichen Induktivitäten erhöhen sich die Schwierigkeiten, da die in den Induktivitäten gespeicherte magnetische Energie während des Ausschaltens aufgezehrt werden muß.It is known that the elimination of direct current high voltage circuits Significant difficulties with it, since the current due to lack of the natural zero crossing by special measures must be brought to the value zero. With the size of the DC circuit to be switched off located inductors increase the difficulty, since the stored in the inductors magnetic energy must be consumed while switching off.
Die Entwicklung von Schalteinrichtungen für Gleichstrom-Hochspannungsanlagen ist zur Über- so windung der beschriebenen Schwierigkeiten zwei verschiedene Wege gegangen. In dem einen Falle hat man versucht, durch die einleitend genannte Schaltungsanordnung unter Verwendung entsprechend bemessener Kapazitäten bzw. Kondensatoren ein bei der Ausschaltung als Schwingkreis arbeitendes System zu schaffen, dessen Strom durch Null geht, so daß man einen Wechselstromschalter auch für den Gleichstromkreis verwenden kann. Bei dieser Anordnung, die in der deutschen Patentanmeldung B 7741 VIIIb/ 21c beschrieben ist, wird parallel zu dem Schalter der Kondensator angeordnet, und parallel hierzu liegt der Widerstand in Reihe mit einem Schalter für die Ausschaltung des Restgleichstromes. Dabei wird empfohlen, zur Erleichterung des Stromüberganges auf den Parallelpfad dem Widerstand und/oder dem Kondensator eine steuerbare Schalteinrichtung vorzuschalten. The development of switching devices for direct current high-voltage systems is about so overcoming the difficulties described went two different ways. In one case it has attempts are made to use the circuit arrangement mentioned in the introduction using appropriately sized Capacitors or capacitors to a system that works as a resonant circuit when it is switched off create whose current goes through zero, so that you can also use an AC switch for the DC circuit can use. With this arrangement, which is described in German patent application B 7741 VIIIb / 21c is described, the capacitor is arranged in parallel with the switch, and is parallel to it the resistor in series with a switch for switching off the residual direct current. It will recommended to facilitate the current transfer to the parallel path to the resistor and / or the A controllable switching device to be connected upstream of the capacitor.
Eine andere bekannte Schaltungsanordnung dieser Art sieht parallel zum Kondensator noch eine Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand und einer Funkenstrecke mit Lichtbogenlöschvorrichtung vor, durch die am Kondensator auftretende gefährliche Überspannungen auf einen einstellbaren zulässigen Wert herabgesetzt werden.Another known circuit arrangement of this type provides a series connection in parallel with the capacitor consisting of an ohmic resistor and a spark gap with an arc extinguishing device, due to the dangerous overvoltages occurring at the capacitor to an adjustable permissible Value can be reduced.
Diese Schaltungsanordnungen haben jedoch den Nachteil, daß bei hohen Strömen in dem auszuschaltenden Stromkreis entsprechend große Kondensatoren erforderlich werden, so daß der Aufwand hierfür sehr groß ist. In jedem praktischen Fall wird nämlich der »Restgleichstrom« noch immer so groß sein, daß seine Unterbrechung ähnliche Schwierigkeiten be-Schaltungsanordnung für elektrische SchalterHowever, these circuit arrangements have the disadvantage that at high currents in the to be switched off Circuit correspondingly large capacitors are required, so that the effort for this is very big. In every practical case the "residual direct current" will still be so great that its interruption similar difficulties be-circuit arrangement for electrical switches
Anmelder:Applicant:
Dr.-Ing. Dieter Kind,Dr.-Ing. Dieter Kind,
3300 Braunschweig, Pockelsstr. 43300 Braunschweig, Pockelsstr. 4th
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr.-Ing. Dieter Kind,Dr.-Ing. Dieter Kind,
Dr.-Ing. Erwin Marx, 3300 Braunschweig;Dr.-Ing. Erwin Marx, 3300 Braunschweig;
Dr.-Ing. Jürgen Salge, 3321 Salzgitter-OsterlindeDr.-Ing. Jürgen Salge, 3321 Salzgitter-Osterlinde
reitet wie die Unterbrechung des Hauptstromes. Eine praktische Bedeutung haben diese bekannten Schaltungsanordnungen nicht erlangt.rides like the interruption of the main stream. These known circuit arrangements are of practical importance not obtained.
Bei dem anderen Weg hat man Schalter entwickelt, die eine hohe Lichtbogenspannung möglichst schnell erzeugen und aufrechterhalten, so daß hierdurch der Strom zu Null erzwungen wird, wobei die Dauer der Ausschaltung abhängt von der Höhe der Lichtbogenspannung, der Höhe des auszuschaltenden Stromes und den Induktivitäten im abzuschaltenden Stromkreis. Bei diesen Schaltern, die gemäß neueren Vorschlägen als Flüssigkeitsschalter mit engen Spalträumen für den Lichtbogen und quer zur Längsachse des Lichtbogens über dessen ganzer Länge wirksamer Löschströmung ausgeführt werden, ergibt sich zwangläufig eine Löschspitze der Lichtbogenspannung, die im wesentlichen bestimmt wird von der Induktivität des Stromkreises und der zeitlichen Änderung des Stromes, wobei die Löchspitze um so höher ist, je intensiver die Löschmitteleinwirkung auf den Lichtbogen erfolgt. Wenn die zur raschen Stromunterbrechung erforderliche hohe Löschmittelströmung zu einer hohen Löschspitze führt, so bedingt dies die Verwendung von Schaltern mit hoher Schaltleistung, ohne daß diese Schaltleistung aber voll ausgenutzt werden kann.In the other way, switches have been developed that generate a high arc voltage as quickly as possible generate and maintain, so that the current is thereby forced to zero, the duration of the Switching off depends on the level of the arc voltage, the level of the current to be switched off and the inductances in the circuit to be switched off. With these switches, according to recent proposals as a liquid switch with narrow gaps for the arc and at right angles to the longitudinal axis of the arc are executed over the entire length of the effective extinguishing flow, this inevitably results an extinguishing peak of the arc voltage, which is essentially determined by the inductance of the circuit and the change in the current over time, the tip of the hole being higher, depending the action of the extinguishing agent on the arc is more intense. When the rapid power interruption required high extinguishing agent flow leads to a high extinguishing peak, this causes the Use of switches with a high switching capacity, but without this switching capacity being fully utilized can be.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, durch die sowohl eine sehr schnelle Begrenzung des auszuschaltenden Stromes als auch ein Stromnullwerden ohne hohe Löschspitze ermöglicht wird.The invention is based on the object of creating a circuit arrangement through which both a very fast limitation of the current to be switched off as well as a current zero without high Extinguishing tip is enabled.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der einleitend genannten, jedoch einem anderen Zweck dienenden Anordnung aus und kennzeichnet sich dadurch, daß zur Begrenzung der Spannung am Schalter der Parallelkreis aus einer Reihenschaltung des Widerstandes, des Kondensators und der Funkenstrecke besteht.To solve this problem, the invention is based on the one mentioned in the introduction, but a different one Purpose-serving arrangement and is characterized by the fact that to limit the voltage on Switch the parallel circuit from a series connection of the resistor, the capacitor and the spark gap consists.
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Durch diese neue Anordnung wird durch entsprechende Einstellung der Ansprechspannung der Funkenstrecke mit Überschreiten der Lichtbogenspannung über den zulässigen Wert der Strom auf den Parallelpfad kommutiert und damit der Schalterstrom zu Null und seine Spannung auf die am Parallelkreis durch dessen Daten bestimmte Spannung gebracht. Da nur ein Strom geringer Größe auf den Parallelkreis zu kommutieren ist, sind Widerstand und Kondensator im Vergleich zu den bekannten Anordnungen nur sehr gering bemessen.With this new arrangement, the response voltage of the spark gap is adjusted accordingly when the arc voltage exceeds the permissible value, the current on the The parallel path commutates and thus the switch current to zero and its voltage to that on the parallel circuit brought certain tension by its data. Since only a stream of small size on the Parallel circuit is to commutate, resistor and capacitor are compared to the well-known Arrangements dimensioned only very small.
Durch die Reihenschaltung des Widerstandes mit dem Kondensator kann kein Restgleichstrom im Parallelpfad zum Schalter aufrechterhalten bleiben und somit auch der sonst notwendige Schalter im Parallelpfad entfallen.Because the resistor is connected in series with the capacitor, there can be no residual direct current in the parallel path to the switch are maintained and thus also the otherwise necessary switch in the parallel path omitted.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung unterscheidet sich damit wesentlich von einer bekannten Einrichtung zur Lichtbogenunterdrückung an Schaltkontakten, insbesondere von Hochspannungsschaltern, bei der parallel zu den Schaltkontakten eine in einem Schwingkreis liegende Löschfunkenstrecke angeschlossen ist. Die Löschfunkenstrecke soll bei Überspannungen im abzuschaltenden Stromkreis ansprechen und dadurch im Schwingkreis den Schwingungsvorgang einleiten, der dann zur Vernichtung der magnetischen Energie im abzuschaltenden Stromkreis führt und auf diese Weise das Auftreten eines Lichtbogens am Hochspannungsschalter verhindert. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist aber im Gegensatz hierzu gerade das Auftreten eines Lichtbogens mit sehr hoher Lichtbogenspannung notwendig, um den Strom auf den Parallelpfad zu kommutieren. Die Schalterspannung wird dabei durch den zum Schalter parallelliegenden Reihenkreis aus Kondensator, Widerstand und Funkenstrecke auf einen zulässigen Wert begrenzt.The circuit arrangement according to the invention thus differs significantly from a known one Device for arc suppression on switching contacts, in particular on high-voltage switches, in which a quenching spark gap located in an oscillating circuit is connected in parallel to the switching contacts is. The quenching spark gap should respond in the event of overvoltages in the circuit to be switched off and thereby initiate the oscillation process in the oscillating circuit, which then leads to destruction of the magnetic energy in the circuit to be switched off and in this way the occurrence of a Prevents arcing at the high-voltage switch. In the circuit arrangement according to the invention but in contrast to this, the occurrence of an arc with a very high arc voltage is necessary, to commutate the current on the parallel path. The switch voltage is thereby through the series circuit of capacitor, resistor and spark gap lying parallel to the switch limits a permissible value.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ansprechspannung der Funkenstrecke auf die höchstzulässige Spannung am Schaltgerät einstellbar und der Widerstand so bemessen ist, daß der an ihm auftretende Spannungsabfall beim Ansprechen der Funkenstrecke, d.h. bei der Kommutierung des Stromes auf den Parallelkreis unterhalb der höchstzulässigen Spannung am Schalter verbleibt. According to a further feature of the invention it is provided that the response voltage of the spark gap adjustable to the maximum permissible voltage on the switching device and the resistance is dimensioned in such a way that that the voltage drop occurring on it when the spark gap responds, i.e. during commutation of the current on the parallel circuit remains below the maximum permissible voltage at the switch.
Die Kapazität des Kondensators ist zweckmäßig in Abhängigkeit von der Größe des mit einem in Reihe liegenden Widerstandes des Parallelkreises so zu bemessen, daß bei Unterbrechung des durch den Parallelkreis fließenden Reststromes die Spannung an diesem Kreis unterhalb der höchstzulässigen Spannung am Schalter verbleibt.The capacitance of the capacitor is appropriate depending on the size of the one in series lying resistance of the parallel circuit to be dimensioned so that when the through the parallel circuit is interrupted residual current flowing, the voltage on this circuit is below the maximum permissible voltage remains at the counter.
Es muß, mit anderen Worten, die am Schaltgerät auftretende Spannung ks, bestimmt durch die Gleichung In other words, the voltage k s occurring at the switching device must be determined by the equation
= i-R(i) + —= i-R (i) + -
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unterhalb des höchstzulässigen Wertes bleiben, wobei in der Gleichung mit i der Strom im Parallelkreis nach der erfolgten Kommutierung bezeichnet ist.remain below the maximum permissible value, with i in the equation denoting the current in the parallel circuit after the commutation has taken place.
Da der Widerstand die höchste Spannung im Augenblick der Kommutierung des Stromes vom Schalter auf den Parallelkreis bestimmt, ist für seine Bemessung die Größe der Kapazität nicht von Einfluß. Dagegen ist bei der Bemessung des Kondensators die günstige Wirkung des Widerstandes zu berücksichtigen. Since the resistance has the highest voltage at the moment of commutation of the current from the If the switch is intended for the parallel circuit, the size of the capacitance has no influence on its dimensioning. On the other hand, when dimensioning the capacitor, the beneficial effect of the resistor must be taken into account.
In der Zeichnung ist in schematischer Form als Schaltbild die neue Anordnung wiedergegeben zusammen mit einem zugehörigen Diagramm über den beispielsweisen Verlauf der Ströme und Spannungen entsprechend der oben aufgeführten Gleichung.In the drawing, the new arrangement is shown together in schematic form as a circuit diagram with an associated diagram showing the course of the currents and voltages, for example according to the above equation.
In dem Schaltbild ist mit S der Schalter bezeichnet, welcher im Hauptstrompfad H angeordnet ist. Parallel zum Schalter liegen in Reihe angeordnet eine Kapazität C sowie ein Widerstand R und die Funkenstrecke F, deren Ansprechspannung einstellbar ist.The switch, which is arranged in the main current path H , is denoted by S in the circuit diagram. A capacitance C, a resistor R and the spark gap F, the response voltage of which is adjustable, are arranged in series parallel to the switch.
Das zugehörige Diagramm gibt den jeweiligen Strom- und Spannungsverlauf vom Augenblick des Ansprechens der Funkenstrecke F zum Zeitpunkt t0 wieder, wobei die einzelnen Verläufe durch entsprechende Indizes der in der Schaltung wiedergegebenen Elemente bzw. Hinweise aus obengenannter Gleichung gekennzeichnet sind.The associated diagram shows the respective current and voltage curve from the moment the spark gap F responds at time t 0 , the individual curves being identified by corresponding indices of the elements shown in the circuit or information from the above equation.
Die neue Schaltungsanordnung ist nicht nur für Gleichstromschalter, insbesondere Schnellschalter, geeignet, sondern kann auch für Schnellschalter, d. h. Strombegrenzungsschalter in Wechselstromkreisen Anwendung finden. Wenngleich auch die bevorzugte Verwendung in Gleichstrom-Hochspannungskreisen erfolgt, so treten doch bei Schnellabschaltungen in Wechselstromkreisen, also Abschaltungen in der ersten Halbwelle unter gleichzeitiger Begrenzung des Kurzschlußstromes ähnliche Verhältnisse auf wie in Gleichstromkreisen.The new circuit arrangement is not only for DC switches, especially high-speed switches, suitable, but can also be used for quick switches, i.e. H. Current limit switches in AC circuits Find application. Although also the preferred use in DC high voltage circuits occurs, then with rapid shutdowns in AC circuits, that is, shutdowns in the first half-wave with simultaneous limitation of the short-circuit current to similar conditions as in DC circuits.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19661272418 DE1272418B (en) | 1966-02-24 | 1966-02-24 | Circuit arrangement for electrical switches |
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DEK0058538 | 1966-02-24 | ||
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1272418B true DE1272418B (en) | 1968-07-11 |
Family
ID=25751547
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1272418B (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE521636C (en) * | 1928-12-21 | 1931-03-25 | Lorenz Akt Ges C | Device for arc suppression on switching contacts |
-
1966
- 1966-02-24 DE DE19661272418 patent/DE1272418B/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE521636C (en) * | 1928-12-21 | 1931-03-25 | Lorenz Akt Ges C | Device for arc suppression on switching contacts |
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