DE1806339A1 - Anordnung zur strombegrenzenden Ausschaltung von Gleich- und Wechselstroemen - Google Patents

Description

• "Anordnung zur s trcmbegrenzenden Ausschal -tung von Gleich- und Wechselströmen" Die Erfindung bezieht; sich auf eine Anordnung zur strombegrenzenden Ausschaltung von Gleich- und Wechaelströmen, bei der einem Kommutierungsschalter ein ungeladener Kondensator parallel liegt. Solche Schalteranordnungen werden vorzugsweise bei Wechselströmen für strombegrenzende Kurzschlußabschaltungen verwendet, während sie bei Gleichströmen zur Unterbrechung von Betriebsströmen dienen.
• Anordnungen zur strombegrenzenden Ausschaltung sind bereits in mehreren Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise werden in einem Lichtbogenschalter fbr Glelch- und Wechselstrom hohe Gegenspannungen erzeugt oder bei einem reinen Gleichstromschalter ein vorgeladener, paxallel liegender Kondensator auf eine Schaltstrecke geschaltet, wobei infolge einer StromUberlagerung ein Stromnulldurchgang entsteht, in dem die Schaltstrecke löschen kann Die magretische hergie des Kreises muß dabei anschließend vondem Kondensator aufgenommen werden, der deswegen sehr groß sein muß und damit auch hohe Kosten verursacht.
• Andererseits sind für Gleich- und Wechselstrom Anordnungen bekannt, bei denen ein ungeladener Kondensator auf eine Schaltstrecke geschaltet wird, deren Spannung aber dabei genügend hoch sein muß, damit der Strom auf den Kondensator bei gegebener Größe kommutieren kann. Dieser Strom ruft dann eine steil ansteigende ladespannung am Kondensator hervor, die mit Hilfe eines z.B. spannungssbhängigen Parallelwiderstandes auf eine zulässige Höhe begrenzt wird. Der Widerstand nimmt dabei so viel Energie auf daß der Strom auf einen niedrigen Wert begrenzt wird, der dann durch eine weitere in Reihe liegende Schaltstrecke, die z.B. bei Wechselstrom den nächsten natürlichen Stromnulldurchgang ausnutzt, unterbrochen wird.
• Bei Gleichatrom Jedoch muß dieser Schalter noch eine recht hohe Lichtbogenspannung aufbringen, um den endgültigen Nulldurchgang zu erzwingen. Würde ein solcher Schalter nicht vorgesehen werden, ao könnte der Strom nur auf einen Wert; be grenzt werden, der sich entsprechend dem Widerstand einstellt.
• Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, den Kurzschlußstrom mit Hilfe eines Kondensators auf eine Strombegrenzungsdrossel zu kommutieren, wobei sich wiederum ein strom entsprechend der Drosselgröße einstellt. Um dabei die Einschwingvorgänge in der Parallelschaltung der Drossel und des Kondensators zu dämpfen, wird ein hochohmiger Parallelwiderstand an der Drossel vorgesehen.
• Die Erfindung, die ebenfalls von einem Kommutierungsschalter mit einem parallel liegenden, ungeladenen Kondensator ausgeht, ist nun dadurch gekenazeichnat, daß dem Kondensator eine Drossel parallel geschaltet Lst und beide Schaltungselemente so bemessen sind, daß der Strom in einem in Reihe mit der Parallelschaltung liegenden schnell schließenden und wieder öffnenden Schalter nach der ommutierung einen Nulldurchgang erreicht. Zu einem Stromnulliurchgang kommt es, weil die Drossei während des Einschwingvorganges infolge der sich am Kondensator einstellenden Ladespannung gezwungen wird, Energie aufzunehmen. Zweckmäßigerweise ist dabei nach Erreichen des Stromnulldurchganges in dem sich schnell schließenden und wieder öffnenden Schalter mit Hilfe eines weiteren Schalters ein Dämpfungswiderstand parallel zu dem. Kondensator-Drosselglied einschaltbar. Eine solche Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß der Kondensator nicht eo groß zu sein braucht und die Spannung an ihm nicht so hoch wird, wie bei der bekannten Schaltungaanordnung mit einer Stromüberlagerung, da die Drossel den größeren Teil der ergie aufnimmt. Die Spannung an diesem Kondensator-Drosselglied kann beliebig schnell anwachsen, sofern es die elektrische Festigkeit der übrigen Schaltungselemente erlaubt. Damit kann die von der Stromquelle nachgeliefert. Arbeit klein gehalten werden und die Schaltarbeit, die in diesem Paralslglied gespeichert werden muß, verringert sich dadurch auch. Wegen der nur kurzzeitigen Belastung der Drossel darf diese relativ schwach und kostensparend ausgelegt sein. Die Schaltarbeit, die in den Kondensator in Form von elektrischer Energie und in der Drossel von magnetischer Energie gespeichert ist, kann anschließend in einem Dämpfungsvorgang in Wärme umgewandelt werden. Dieser Vorgang wird, wie bereits erwähnt, mit Hilfe des parallel geschalteten Dämpfungswiderstandes beschleunigt.
• Da die mechanische Ausbildung eines sich schnell schließenden und wieder öfftenden Schalters sehr schwierig ist, kann dieser Schalter auch als Thyristor bzw. als Antiparallelsohaltung von Thyristoren ausgebildet sein, dem bzw. der nur ein Steuerimpuls zugeführt und sofort wieder weggenommen wird. Andererseits ist es aber auch möglich, den Schalter so auesubilden, daß er in einen Einschalter und einen Ausschalter aufgeteilt ist.
• Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung.
• In Fig. t ist mit S1 der Kommutierungsschalter und mit der das Kondensator-Drosselglied CL einschaltende und wieder ausschaltende Schalter bezeichnet. Nachdem S1 geöffnet hat und eine ausreichende Kommutierungsspannung erzeugt leitet S2 durch Zuschalten den Kommutierungsvorgang ein; S1 kann unterbrechen, wenn der Strom vollkommen auf das CL-Glied kommutiert ist. Während des Einschwingvorganges der Kommutierung erreicht der Strom in S2 auch einen Nulldurchgang, so daß nun der Strom endgtiltig unterbrochen werden kann.
• Fig. 2 zeigt eine Schaltung, in der zur schnelleren Dämpfung des kommutierten Stromes ein Schalter 84 einen Dämpfungswiderstand R einschaltet. Ferner ist in dieser Figur gezeigt, daß der Schalter ß2 in einen Einschalter S'2 und einen ilus-Schalter 85 aufgeteilt ist.
• Fig. 3 zeigt nun, daß der Schalter S3 wahlweise in den Parallelzweig oder in den Hauptzweig in Reihe mit dem Schalter 81 und dem Parallelzweig gelegt werden kann, wobei dieser Schalter 53 auch al Teilschaltstrecke eines Schalters mit mehreren in Reihe liegenden Schaltstrecken ausgebildet sein kann, dessen andere Teilschaltstrecken entweder den Kommutierungsschalter bilden oder unmittelbar in Reihe mit dem Kommutierungsschalter S1 liegen und hier z.B. als synchron mit diesem Schalter schaltende Vakuumschaltstrecken zur Erhöhung der wiederkehrenden Spannungsfestigkeit dienen An Stelle der in Fig. 2 gezeigten Einzelschaltelemente S1 zur Kommutierungsspannungserzeugung, S'2 zum Einleiten des Kommutierungsvorgangs und 53 zum Unterbrechen des begrenzten Stromes im Nulldurchgang kann auch eine enge räumliche Kombination mit Vorteil verwendet werden. Die aus dem Schaltelement S1 zum Zwecke der Erzeugung der hohen Lichtbogenspannung abgezogene Energie wird zum Triggern des Zuschaltelements verwendet. S'2 kann dabei als triggerbare Funkenstrecke ausgeführt werden. Durch eine räumliche Anordnung dieser Schaltelemente zueinander kann man auch eine seitliche Zuordnung der Schaltvorgänge erreichen, wenn man z.B. an die begrenzte Ausbreitungsgeschwindigkeit eines aus S1 austretenden Plasmas denkt.
• 4 Seiten Beschreibung 1 Bl. Zeichng.
• 9 Patentansprüche

Claims (9)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Anordnung zur strobegrenzenden Ausschaltung von Gleich-und Wechselströmen, bei der einem Kommutierungsschalter ein ungeladener kondensator parallel liegt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (C) eine Drossel (L) parallel geschaltet ist und beide Schaltungselemente so bemessen sind, daß der Strom durch einen in Reihe mit der Parallelschaltung liegenden, schnell schließenden und wieder Öffnenden Schalter (S2) nach der Kommutierung einen Nulldurchgang erreicht.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen des Stromnulldurchganges im Schalter (S2) mit Hilfe eines weiteren Schalters (S4) ein Dämpfungswiderstand (R) parallel zu dem Kondensator-Drosselglied (C,L) einschaltbar ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S2) als Thyristor bzw. als eine Antiparallelschaltung von Thyristoren ausgebildet ist.
4. 4. Anordniang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Schalters (S2) auf einen Einschalter (S'2) und einen Ausschalter (S3) aufgeteilt ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S3) ein Halbleiter-Schaltelement ist 64 Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S3) in Reihe mit dem Kommutierungsschalter und und der Parallelschaltung aus Kondensator (C) und Drossel (L) liegt und als Teilschaltstrecke eines Schalters mit mehreren in Reihe liegenden Schaltstrecken ausgebildet ist, dessen andere Teilschaltstrecken entweder den Kommutierungsschalter bilden oder unmittelbar in Reihe mit dem Kommutierungsschalter (S1) liegen und hier z.B.
6. als synchron mit diesem Schalter schaltende Vakuumschaltstrecken zur Erhöhung der wiederkehrenden Spannungsfestigkeit dienen.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gokennreichnet, daß der Schalter (S2) eine getriggerte Funkenstrecke i8tJ
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (82) eine Funkenstrecke im Schalter ist, die durch den hocherhitzten, in die Schalter erzeigten Gasstrahl getriggert wird.
9. 9. Anordnung Moh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschaltungenblick durch die räumliche Stellung der Funkenstrecke (S'2) zum Schalter (S1) auf einen günstigen Triggerzeitpunkt einstellbar ist.