DE1912246C

DE1912246C - Synchronous switch with electrodynamic drive

Info

Publication number: DE1912246C
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr Ing Ku s nacht Zurich Kesselring (Schweiz)
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1971-12-09

Description

Gegenstand des Hauptpatentes 1 665 988 ist ein Synchronschalter mit elektrodynamischem Antrieb durch ein vom abzuschaltenden Strom (/",) durchflossenes Solenoid, das mit dem die Abschaltung bewirkenden Kontaktsystem in Reihe liegt. Das Solenoid besteht aus mindestens einer feststehenden Spule und einer beweglichen, gleichsinnig wie letztere durchflossenen Spule; zusätzlich ist eine mit dem Solenoid magnetisch verkettete, in sich kurzgeschlossene feststehende Spule vorgesehen, in der von den Solenoidspulen ein Strom (/.,) induziert wird, der gegenüber dem abzuschaltenden Strom (/,) ungefähr 90° phasenverschoben ist. Ferner sind Mittel vorgesehen, die eine der anziehenden Kraft zwischen den Solenoidspulen entgegenw-.kende Hilfskraft erzeugen.The subject of the main patent 1 665 988 is a synchronous switch with an electrodynamic drive by a current to be switched off (/ ",) flowing through it Solenoid which is in series with the contact system causing the disconnection. The solenoid consists of at least one fixed coil and one movable coil, in the same direction as the latter Kitchen sink; In addition, there is a fixed, short-circuited, magnetically linked to the solenoid Coil provided in which a current (/.,) Is induced by the solenoid coils, the opposite the current to be switched off (/,) is approximately 90 ° out of phase. Furthermore, means are provided that generate an auxiliary force opposing the attractive force between the solenoid coils.

Bei dem Synchronschalter nach dem Hauptpatent bleibt die Vorauslösezeit, d. h. die Zeit zwischen dem Beginn der Kontaktbewegung und dem Nulldurchgang des abzuschaltenden Stromes, auch bei beliebig großen Strömen oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes, der zur Erreichung der Lösrhdistar.z erforderlich ist. Ferner entsteht, falls die synchrone Unterbrechung im Nulldurchgang nicht gelingt, eine steil ansteigende Wiedereinschaltkraft, die eine schnelle Wiedersehließung ('es Kontaktsystems ermöglicht.In the synchronous switch according to the main patent, the pre-release time remains, d. H. the time between Beginning of the contact movement and the zero crossing of the current to be switched off, even with any large currents above a predetermined limit value, which is required to achieve the Lösrhdistar.z is. Furthermore, if the synchronous interruption in the zero crossing does not succeed, a steep one arises increasing reclosing force, which enables quick reclosing ('the contact system.

Nach dem Hauptpatent ist vorgesehen, die Erzeugung der Hilfskraft durch .in vo·-., abzuschaltenden Strom erregtes Magnetsystem auszulösen, das mit einem Anker versehen ist, der im N-illdurchgang des abzuschaltenden Stromes, d. Ii. eine halbe Periode vor dem /11 r Abschaltung angesteuerten Nulldurchgang, abfällt.According to the main patent, the production the auxiliary power through .in vo · -., current to be switched off to trigger the excited magnet system, which an anchor is provided, which is in the N-ill passage of the current to be switched off, d. Ii. half a period before the / 11 r switch-off activated zero crossing, falls off.

Demgegenüber wird der Gegenstand des Hauptpatcnk-s nach der vorliegenden Erfindung dadurch weitergebildet, daß ein vom Strom (/.,) der kurzgeschlossenen Spule erregtes Halteniagnctsystem mit einem Anker vorgesehen ist. der im Maximum des abzuschaltenden Stromes (/,) abfällt und dadurch die Krzeiigung der Hilfskraft auslöst. Dadurch wird erreicht, daß auch niedrige Ströme, die unterhalb des noch synchron unterbrechbaren Nennstromes liegen, i|iiasi-s\nchron abgeschaltet werden. Da nämlich die Frzeugung der in Ausschaltrichtung wirkenden Hilfskraft in jedem Falle erst im Maximum des abzuschaltenden Stromes beginnt, beträgt die Vorauslösezeit auch bei niedrigen Strömen höchstens eine viertel Periode.In contrast, the subject of the main patent further developed according to the present invention that one of the current (/.,) the short-circuited Coil energized Haltiagnctsystem is provided with an armature. the one at the maximum of the current to be switched off (/,) drops and thereby the Shortage of the assistant triggers. This achieves that even low currents that are below the rated current that can still be synchronously interrupted, i | iiasi-synchronously switched off. Because the Generation of the auxiliary working in the disconnection direction in any case only begins at the maximum of the current to be switched off, the pre-release time is a quarter of a period at most, even with low currents.

Die [Erfindung ermöglicht es ferner, die Belastung des Solenoids dadurch herabzusetzen, daß parallel zu dem Solenoid cine oder mehrere I uftspulei; geschaltet sind, deren magnetische Zcitkonstante 1 - l.'R mit der mittleren Zeitkonstantc des Solenoids übereinstimmt. Diese Luftspule!! übernehmen einen Teil des abzuschaltenden Stromes. Dadurch wird zwar der untcii' (iri'ii/wert des Stromes, der noch synchron abgeschaltet werden kann, entsprechend erhöht; das kann jedoch in Kauf genommen werden, da, wie bereits dargelegt, auch Siiöine unterhalb dieses Grenzwertes hei der vorliegenden Ausbildung des Synchronschalter noch quasi-synchron unterbrochen weiden,The invention also makes it possible to reduce the load on the solenoid by having one or more I uftspulei; are connected, whose magnetic time constant 1 - 1.'R coincides with the mean time constant of the solenoid. That air core !! take over part of the current to be switched off. As a result, the untcii '(iri'ii / value of the current that can still be switched off synchronously is increased accordingly; however, this can be accepted because, as already explained, even below this limit value in the present design of the synchronous switch still graze quasi-synchronously interrupted,

Mit Vorteil besteh! das die Abschaltung bewirkende KojitaktsvMem aus parallel zueinander geschalteten Spreizkontakten und einem verzöger" öffnenden Abbrcnnkontakl Fm derartiges Kontaktsy.iem ist bean¹· im Talent 1 4¹X) 475 voiaeschiagen wi.·.J-¹Ii; es hat bei geringer Mass·: tί<-r bewe^l·. her. Kontakte ein.· große Slmmtiaj'Jähigkcit im f.csdilos-Bei einer Ausführungsform des Hauptpatentes ist die Reihenschaltung aus dem Solenoid und dem die Abschaltung bewirkenden Kontaktsystem durch ein Hauptkontaktsystem überbrückt, das beim Normalbetrieb des Synchronschalters geschlossen ist. Das Hauptkontaktsystem ist pneumatisch durch einen Kolben angetrieben; zu seiner öffnung ist ein vom abzuschaltenden Strom erregtes Magnetsystem mit einem Anker vorgesehen, der im Nulldurchgang desWith advantage exist! the disconnection causing KojitaktsvMem of parallel-connected Spreizkontakten and a Delay "opening Abbrcnnkontakl Fm is such Kontaktsy.iem bean ¹ · in the Talent 1 4 ¹ X) 475 · wi voiaeschiagen .J- ¹ Ii, and it has at low Mass ·.: tί <-r moving ^ l Synchronous switch is closed

ίο Spornes (Z₁) abfällt und dadurch ein Ventil umschaltet. Durch das Umschalten des Ventils wird der Gasdruck auf einer Seite des Koibens erniedrigt.ίο the spur (Z ₁ ) falls off, thereby switching a valve. Switching the valve lowers the gas pressure on one side of the Koibens.

Bei dem vorliegenden Synchronschalter kommt es darauf an, daß die Kommutierung des Stromes vom Hauptkontaktsystem auf das Solenoid und das Abschalt-Kontaktsystem möglichst schnell erfolgt, damit sich der phasenverschobene Strom (/_ä) noch vor dem Maximum des abzuschaltenden Stromes (J₁) voll ausbilden kann. Gemäß der weiteren Erfindung sind daher bei einem Haiiptkontaktsystem mit einem pneumatischen Antrieb der vorstehend erläuterten Art die Druckverhältnisse so gestaltet, daß durch das Umschalten des Ventils der Gasdruck auf einer Seite des Kolbens erhöht wird. Das Auffüllen eines gegebenen Volumens bis zu einer bestimmten Druckdifferenz erfordert, wie bekannt, nur etwa die halbe Zeit wie die Entleerung des gleichen Volumens; außerdem kann das Volumen auf der Übcrdruckseite des Kolbens in dessen Ausgangslage wesentlich kleiner ge macht werden als das Volumen auf der Niederdruckseite, so daß die Druckerhöhung auf der einen Seite des Kolbens zu einer wesentlich schnelleren öffnung des Hauptkontaktsystcms führt.With the present synchronous switch, it is important that the commutation of the current from the main contact system to the solenoid and the switch-off contact system takes place as quickly as possible so that the phase-shifted current (/ _ä ) is fully developed before the maximum current to be switched off (J ₁ ) can. According to the further invention, therefore, in a half-contact system with a pneumatic drive of the type explained above, the pressure conditions are designed so that the gas pressure on one side of the piston is increased by switching over the valve. Filling a given volume up to a certain pressure difference requires, as is known, only about half the time as emptying the same volume; In addition, the volume on the overpressure side of the piston in its starting position can be made much smaller than the volume on the low pressure side, so that the pressure increase on one side of the piston leads to a much faster opening of the main contact system.

Zur weiteren Beschleunigung der Stromkommutierung vom Haiiptkontaktsystem auf Solenoid und Abschalt-Kontaktsystem ist es ferner von Vorteil, die Kontakte des Hauptkontaktsystcnn als Doppel-Abhebekontaktc auszubilden. Bei einem Abhcbckontakl erfolgt nach Durchlaufen eines geringen Totgange?To further accelerate the current commutation from the shark contact system to the solenoid and switch-off contact system It is also advantageous to use the contacts of the main contact system as double lifting contacts to train. In the case of an Abhcbckontakl after going through a small dead zone?

eine sofortige Kontaktöffnung; außerdem entstehen zwei Lichtbögen, so daß die doppelte Li Jmbogenbrennspannung als Kommutierungsspannung wirkt Die Lichtbogenspannung kann ferner durch magnetische Blasung erhöht werden; dadurch läßt sich erreichen, daß die Lichtbogetispannuiig schnelle! ali der Kontaktabstand ansteigt.an instant contact opening; In addition, two arcs arise, so that double the Li arc voltage acts as commutation voltage. The arc voltage can also be caused by magnetic Bladder increased; in this way it can be achieved that the arcing is quick! ali the contact distance increases.

Die Zeichnung zeigt einen Synchronschalter ah Ausführungsbci.spiel der i:rfindung. In Fig. 1 ist eil Längsschnitt durch den Synchronschalter dargestellt F i g. 2 bis 4 geben Teilschnittc durch den gleicher Schalter wieder; F i g. 5 zeigt ein Diagramm, an Haue dessen die Funktion des Schalters erläutert wird.The drawing shows a synchronous switch ah Ausführungsbci.spiel der i: rfindung. In Fig. 1 is urgent Longitudinal section through the synchronous switch shown F i g. 2 to 4 give partial cuts through the same Switch again; F i g. 5 shows a diagram at Haue whose function of the switch is explained.

Gemäß Fig. 1 besteht das Gehäuse des Schalter; aus einem zylindrischen Isolicrstoffrolir 5, das ober und unten durch Isolicrsloffplatten fi und 7 gasdich abgeschlossen ist. Der Schalter ist mit Druckgas (ζ. Β Luft oder SF_r.) gefüllt, das sowohl als Löschgas wii als Antriebsgas wirkt; der Hochdruckiaimi ist mi ///>. die Nicdcrdruckräumc sind mit Nl) bezeichnetAccording to Figure 1, there is the housing of the switch; from a cylindrical Isolicrstoffrolir 5, which is sealed above and below by Isolicrsloffplatten fi and 7 gas-tight. The switch is filled with compressed gas (ζ. Β air or SF _r .), Which acts both as an extinguishing gas and as a drive gas; the high pressure aimi is mi ///>. the printing spaces are denoted by N1 )

^fio Die Nicdcrdruckräumc /V/) sind mit dem Hochdruck raum IU) durch einen nicht dargestellten Komprcsso verbunden. Der obere Anschluß des Schalters is mit H der untere mit 9 bezeichnet. ^fi o The lower pressure chambers / V /) are connected to the high pressure chamber IU) by a compression (not shown). The upper connection of the switch is marked with H, the lower one with 9.

Da die Abschaltung bcwiikciulc KontaktsystcnSince the shutdown bcwiikciulc Kontaktsystcn

Ss besteh! aus einem Abbrcnnkoiitakt H). der im Hin schaltzustand an tier düsenforniipcn öffnung 11 an liegt und mit einer elektrisch leitenden Schaltstangi 12 »erblinden ist, und parallel da/11 liegenden SpreizSs exist! from a break-off cycle H). the in the Hin Switching status at tier nozzle shape opening 11 on lies and is blind with an electrically conductive switching rod 12 », and parallel there / 11 lying spread

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kontakten 13. Die Spreizkontakte 13 werden durch Die Druckbcaufschlagung des Differcntialkolbens nicht dargestellte Federn in Richtung des Pfeiles 14 30 wird durch ein Doppelventil 35 gesteuert, dessen gegen eine untere Kontaktplatte 15 gedrückt, die obere im Hochdruckraum liegende öffnung ir.irmaihrerseits durch ein flexibles Metallblech 16 mit der lerweise durch den Ventilteller 36 geschlossen und leitenden Schaltstange 12 elektrisch verbunden ist. 5 dessen unlere im Niederdruekraum liegende öffnung Die Spreizkontakte 13 sind ferner durch Laschen 17 offen ist (Teller37). Das Ventil 35 wird durch ein vom mechanisch mit der Schaltstange 12 derart verbun- abzuschaltenden Strom /, erregtes Magnetsystem 38 eien, daß sie bei Bewegung der Schaltstange nach gesteuert, dessen Anker 39 mit der Ventilstange 40 innen in eine Spreizstellung gebracht werden, die ge- verbunden ist. Am oberen Ende der Ventilstange 40 strichelt angedeutet und mit 13« bezeichnet ist. Der io ist eine Blattfeder 41 befestigt, die durch einen Dreh-Hochdruckraum HD ist gegen den oberen Nieder- hebel 42 von Hand gespannt werden kann,
diuckraum ND im Einschaltzustand des Schalters Die Druckbeaufschlagung des — ebenfalls massedurch die Dichtungsplatte 19 abgeschlossen. Außer- arm ausgeführten — Differeiitialkolbens 25, durch dem ist ein Schieber 18 vorgesehen, der den Hoch- den das "Abschalt-Kontaktsyslem 10, U, 13 betätigt cirirkraum im Ausschaltzustand abschließt. 15 wild, wird durch ein Doppelventil 45 gesteuert. Diecontacts 13. The spreading contacts 13 are controlled by the compression of the differential piston, not shown, springs in the direction of arrow 14, 30 is controlled by a double valve 35, the pressure of which is pressed against a lower contact plate 15 and the upper opening in the high pressure chamber is pressed on its part by a flexible metal sheet 16 which is normally closed by the valve disk 36 and electrically connected to the conductive switching rod 12. 5 whose lower opening, which is located in the low-pressure space, the expansion contacts 13 are also open by tabs 17 (plate 37). The valve 35 is activated by a magnet system 38 that is mechanically connected to the switching rod 12 and is connected in such a way that, when the switching rod moves, its armature 39 is brought into a spread position with the valve rod 40 on the inside. connected is. At the upper end of the valve rod 40 is indicated by dashed lines and denoted by 13 ″. A leaf spring 41 is attached to the io, which can be tensioned by hand against the upper lever 42 through a rotary high-pressure chamber HD,
pressure chamber ND in the switched-on state of the switch. In addition to the poorly designed differential piston 25, through which a slide 18 is provided, which closes the upper end of the "switch-off contact system 10, U, 13 actuated circuit space in the switch-off state. 15", is controlled by a double valve 45. The

Oas beschriebene AbschaU-Kontaktsystem ist bei obere, im Hochdruckraurr. hegende Öffnung des Ven-The described AbaU contact system is at the top, in the high-pressure room. the opening of the

Ncnnalbctrieb des Schalters durch ein Hauptkon- tils 45 ist normalerweise durch einen Teller 46 ver-Actuation of the switch through a main cone 45 is normally provided by a plate 46.

νί tsvstem überbrückt, das aus zwei glockenförmigen, schlossen, während die untere öffnung (Teller 47)νί tsvstem bridged, consisting of two bell-shaped, closed, while the lower opening (plate 47)

;..Mcn Kontaktstücken 20 und 21 und mehreren be- normalerweise offen ist. Der obere Teller 46 ist über; .. Mcn contact pieces 20 and 21 and several be normally open. The top plate 46 is over

μ glichen Doppel-Abhebekontaktstücken 22 und ?.3 20 einen Drehhebel 48 und eine Zugdruckfeder 49 mitμ were like double lifting contact pieces 22 and? .3 20 with a rotary lever 48 and a tension spring 49

(I. Fig. 2) besteht. Beim Normalbetrieb des Schal- der Schaltstange 32 des Hauptkontaktsystems ver-(I. Fig. 2) consists. During normal operation of the switch rod 32 of the main contact system

(.!- fließt demnach der Strom Z₁ über den oberen An- bunden. Die Feder 39 wirkt in der gezeichneten Stel-(.! - accordingly the current Z _{1 flows} through the upper connections. The spring 39 acts in the position shown

SL-: iuß 8, die Kontaktstücke 20, 22, 23 und 21 zum hing als Druckfeder, wodurch am Ventilteller 46 eineSL-: iuss 8, the contact pieces 20, 22, 23 and 21 to hang as a compression spring, whereby a

in-.crcn Anschluß 9. zusätzliche Dichtungskraft erzeugt und die Möglich-in -.crcn connection 9. additional sealing force is generated and the possibility

■'um Antrieb des Kontaktsystems 10, 11, 13 über 25 keit geschaffen wird, den Hochdruckraum HD mit■ 'to drive the contact system 10, 11, 13 is created over 25 speed, the high pressure space HD with

du Schaltstange 12 ist einerseits ein Differentialkol- Druckgas zu füllen. Die Schaltstange 50 des Doppel-du shift rod 12 is on the one hand to fill a differential piston pressure gas. The shift rod 50 of the double

I ·:. 25. andererseits ein vom abzuschaltenden Strom ventils 45 ist ferner über einen Drehhebel 51 mit demI · :. 25. On the other hand, a valve 45 from the current to be switched off is also via a rotary lever 51 with the

(lii.chllossenes Solenoid vorgesehen. Das Solenoid Anker 53 eines Magnetsystems 52 verbunden. Das(Closed solenoid provided. The solenoid armature 53 of a magnet system 52 connected. The

Ie !ein aus einer mit der Schaltstange 12 verbünde- Magnetsystem 52 umgibt einen oder mehrere LeiterA magnet system 52 connected to a switching rod 12 surrounds one or more conductors

1.c: 1 beweglichen Spule 0 und einer feststehenden 30 la, die mit der Wicklung der kurzgeschlossenen fest-1.c: 1 movable coil 0 and a fixed 30 la, which is connected to the winding of the short-circuited fixed

Sp-.'le 1. Zusätzlich ist eine feststehende, in sich kurz- stehenden Spule 2 in nicht dargestellter Weise inSp -. 'Le 1. In addition, a stationary, in itself short spool 2 is shown in a manner not shown in

pi'schlossene Spule 2 \orgesehen. Der ohmsehe Wi- Reihe geschaltet sind. Das Doppcl ventil 45 ist überpi'closed coil 2 \ provided. The ohmic Wi series are connected. The Doppcl valve 45 is over

(!erstand der Spule 2 ist mindestens dreimal so groß die Rohrleitung 54 mit dem Raum oberhalb des Dif-(! The result of coil 2 is at least three times as large as the pipe 54 with the space above the dif-

i^o ihr induktiver Widerstand, so daß der in ihr in- ferentialkolbens 25 verbunden.i ^ o its inductive resistance, so that the inferential piston 25 connected in it.

tiu/ierte Strom/., gegenüber /, um etwa 90" phasen- 35 Zur Steuerung des Schiebers 18 ist ein weiterer \i/rschoben ist. Die Spulen 0 und 1 liegen gleichsinnig Differentialkolbcn 56 vorgesehen, der über eine aus in Reihe; sie sind über nicht dargestellte, soweit er- Isolierstoff bestehende Rohrleitung 57 mit dem Raum (orderlich flexible Leitungen einerseits mit dem metal- oberhalb des Differeiitialkolbens 25 verbunden ist; lischen Zylinder 26 des Kolbens 25, andererseits mit der Schieber 18 wird daher ebenfalls durch das Doptier Kontaktplatte 15 oder di.T leitenden Schaltstange 40 pelventil 45 gesteuert.tiu / iert Strom /., opposite /, by about 90 "phase 35 To control the slide 18 is another \ i / rshifted. The coils 0 and 1 are in the same direction differential piston 56 is provided, which is connected via a series; they are connected to the space (or flexible lines on the one hand with the metallic cylinder 26 of the piston 25, on the other hand with the slide 18, on the other hand with the Doptier contact plate 15 or di.T conductive switching rod 40 pelventil 45 controlled.

12 verbunden. Nach Öffnung des Hauptkontakt- Die Wirkungsweise des Schalters ist folgende: Soll12 connected. After opening the main contact, the switch works as follows: Desired

systems fließt also der Strom r, vom oberen An- abgeschaltet werden, so wird der Drehhebcl 42 nachsystems, the current r flows, if switched off from the top on, the rotary lever 42 will move

IlIiIuB 8 über die Spreizkontakte 13, die Spulen 0 unten gedrückt. Dadurch wird die Blattfeder 41 ge-IlIiIuB 8 via the expansion contacts 13, the coils 0 pressed down. As a result, the leaf spring 41 is

iind 1 und den Zylinder 26 zum linieren Anschluß 9. spannt; das Doppelventil 35 kann jedoch seine Stel-iind 1 and the cylinder 26 to the line connection 9. tensioned; the double valve 35 can, however, its position

Parallcl zu dem Solenoid 0, 1 können eine oder 45 lung in der Regel noch nicht ändern, da der AnkerParallel to the solenoid 0, 1, one or 45 ment can usually not yet change because the armature

mehrere Luftspulen geschaltet sein, deren magne- 39 durch das vom abzuschaltenden Strom /, erregteseveral air coils can be connected, the magnet 39 of which is excited by the current /, which is to be switched off

tische Zeitkonstante IJR mit der mittleren Zeitkon- Magnetsystem'38 festgehalten ist. Erst wenn dertable time constant IJR with the mean Zeitkon- Magnetsystem'38 is recorded. Only when the

staute des Solenoids übereinstimmt. E:inc derartige Strom /, sich seinem Nulldurchgang nähert, kann derstowed the solenoid matches. E: inc such current /, approaching its zero crossing, the can

Luftspule ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet und Anker 39 abfallen, so daß sich die Ventilstange 40Air-core coil is indicated by dashed lines in FIG. 1 and armature 39 fall off, so that valve rod 40

mit 3 bezeichnet. Bei Bestimmung der »mittleren 50 nach oben bewegt. Damit hebt sich der Ventiltellerlabeled 3. When determining the »middle 50 moved up. This lifts the valve disc

Zeitkonstante« des Solenoids ist zn bcrücksichligen, 36 ab und legt sich der Ventilteller 37 an, so d;iPThe time constant of the solenoid is to be considered, 36, and the valve disk 37 rests against it, so d; iP

daß sich die Selbstinduktivität des Solenoids bei der Hochdruckgas in den Raum oberhalb des Di fieren-that the self-inductance of the solenoid with the high pressure gas in the space above the di fieren-

Ikwegung der Spule 0 etwas ändert. Die Luftspule)! 3 tialkolbens 30 einströmt. Der Differentialkolbcn 30The movement of the coil 0 changes slightly. The air coil)! 3 tialkolbens 30 flows in. The differential piston 30

haben den Vorteil, daß sie einen Teil des abzuschal- bewegt sich dann nach unteji, so daß die beweglichenhave the advantage that they part of the dismantling then moves to unteji, so that the movable

teriden Stromes /,, z. B. die Hälfte, übernehmen und 55 Kontaktstücke 22 und 23 des Häupikontaktsystcmsteriden Stromes / ,, z. B. half, take over and 55 contact pieces 22 and 23 of the Häupikontaktsystcms

dadurch das Solenoid 0, 1 entlasten. von den festen Kontaktstiicken 20 und 21 abgehobenthereby relieve the solenoid 0, 1. lifted from the fixed contact pieces 20 and 21

Das Hauptkontaktsystem wird durch einen Diffe- werden und der Strom /', unmittelbar nach dem NuII-The main contact system will be differentiated and the current / ', immediately after the NuII-

lentialkolben 30 angetrieben. Zur F.rzielung einer durchgang uvi das Solenoid 0, 1 und die Sprcizkon-Lential piston 30 driven. To achieve a passage uvi the solenoid 0, 1 and the Sprcizkon-

schnellcn Öffnung des Hauptkontaktsystems ist der takte 13 kommtitiert wird. Gleichzeitig wird durchQuick opening of the main contact system is the clock 13 is assigned. At the same time is through

Diffcrentialkolben 10 massearm ausgeführt; er be- 60 den Hebel 48 die Feder 49, die mit der VentilstangeDifferential piston 10 made of low mass; He loads the lever 48 the spring 49, which with the valve rod

steht aus Isoliermaterial von geringem spezifischem 50 des Doppelventils 45 verbunden ist, in Zugrich-is made of insulating material of low specific 50 of the double valve 45 is connected, in Zugrich-

Ocwicht, und sein unterer Ansatz ist ausgebohrt. Die hing gespannt. Das Ventil 45 kann jedoch zunächstOcwicht, and its base is drilled out. It hung taut. However, the valve 45 can initially

Kontaktstücke 22 i;r.d 23 (s. Fig. 2 und 3) werden seine Stellung noch nicht ändern, da die VentilstangeContact pieces 22 i; r.d 23 (see Figs. 2 and 3) will not yet change its position, since the valve rod

durch Drehhcbel 31 betätigt, die bei Beaufschlagung 50 durch den Anker 53 des Magnetsystems 52 nochactuated by rotary lever 31, which when acted upon 50 by the armature 53 of the magnet system 52 still

Ic«; DifTcH-niialkoibens 30 durch eine Schaltstange 65 festgehalten wird. Der Strom i.,, der im Leiter Io Ic «; DifTcH-niialkoibens 30 is held by a switching rod 65. The current i. ,, that in the conductor Io

32 mitgenommen werden. Die Ausbildung der beweg- fließt, ist gegenüber dem abzuschaltenden Strom/, 32 can be taken. The formation of the moving-flows is compared to the current to be switched off /,

liehen Kontaktslücke 22 und 23 des Hauptkontakt- um etwa 90° phasenverschoben; er geht also erstborrowed contact gap 22 and 23 of the main contact phase shifted by about 90 °; so he's going first

systems wird im einzelnen snäter cläutcrt. dann durch Null, wenn der abzuschaltende Strom /,systems will be clarified in detail. then through zero if the current to be switched off /,

sein Maximum erreicht. In diesem Zeitpunkt fällt der Zeit /„„ vor dem Stromnulldurchgang C₂ von Z₁ durch Anker 53 ab und gibt das Doppelventil 45 frei; das Null.reached its maximum. At this point in time, the time / "" falls before the current zero crossing C ₂ of Z ₁ through armature 53 and releases the double valve 45; the zero.

Ventil 45 öllnet sich damit zum Hochdruckraum, so Im Zeitpunkt t_m, in dem der Strom Z₁ sein MaximumValve 45 thus opens up to the high pressure chamber, so at time t _m at which the current Z _{1 is at} its maximum

, daß über die Rohrleitung 54 Druckgas auf die Ober- erreicht und der Strom Z₂ durch Null geht, beginntthat through the pipeline 54 pressurized gas reaches the upper and the current Z ₂ goes through zero, begins

scite des DifTerentialkolbens 25 gelangt. 5 durch Beaufschlagung des Differentialkolbens 25 derscite of the differential piston 25 arrives. 5 by acting on the differential piston 25 of the

Durch die Beaufschlagung des Diffcrentialkolbens Aufbau einer Ausschaltkraft K, die der Kraft F_r ent-By acting on the differential piston, a switch-off force K builds up, which corresponds to the force F _r

* 23 wird eine auf das Abschalt-Kontaktsystem 10,13 gegengerichtet ist. Die Summe aus F, und K wird im* 23 one is directed against the switch-off contact system 10.13. The sum of F, and K is im

^fc einwirkende Ausschaltkraft aufgebaut, diese Aus- Punkt P gleich Null. Die Zeit zwischen O₂ und P ist ^{fc active} breaking force built up, this off point P equal to zero. The time between O ₂ and P is

^e schaltkraft kann sich jedoch zunächst noch nicht aus- als Vorauslösezeit t_v bezeichnet. Vom Zeitpunkt /„ ^{However, e} switching force cannot initially be referred to as pre-release time t _v . From the time / "

^s wirken, da ihr eine durch das Solenoid 0, 1 mit der io ab bewegt sich die bewegliche Spule 0 nach unten. ^s act because your one by the solenoid 0, 1 with the io moves the moving coil 0 downwards.

^r zusätzlichen Spule 2 erzeugte Haltekraft entgegen- Die entsprechende Antriebsenergie ist durch die ^r additional coil 2 generated holding force counter- The corresponding drive energy is through the

^s steht. Erst wenn die ansteigende Druckkraft des Dif- schraffierte Fläche in Fig. 5 dargestellt. ^s stands. Only when the increasing pressure force of the hatched area is shown in FIG.

^s ferentialkolbens 25 größer wird als die abfallende Nach dem Stromnulldurchgang O₂ steigt, falls der ^s differential piston 25 is greater than the falling after the current zero crossing O ₂ increases if the

^c Haltekraft des Solenoids, kann sich die Schaltstange Strom Z₁ nicht unterbrochen wurde, die resultierende ^c holding force of the solenoid, the shift rod current Z _{1 was} not interrupted, the resulting

^s 12 nach unten bewegen. 15 Kraft F, annähernd geradlinig und sehr steil an. So- ^{Move s} 12 down. 15 Force F, almost straight and very steep. So-

^£ ' Mit dieser Bewegung der Schaltstange 12 werden bald sie den WertK erreicht (Zeitpunktr^.setztderBe- ^£ 'With this movement of the shift rod 12 they will soon be the WertK reached (Zeitpunktr ^ .setztderBe-

die Spreizkontakte 13 in die gestrichelt angedeutete schleunigungsvorgang für die Wiedereinschaltung ein.the spreading contacts 13 in the acceleration process indicated by dashed lines for reclosing.

Stellung nach außen geschwenkt; gleichzeitig wird die Aus Fig. 5 ergibt sich, daß die Vorauslösezeit/_v Position swiveled outwards; At the same time, it follows from FIG. 5 that the pre-release time / _v

Dichtungsplatte 19 von der Düse 11 abgehoben. Nach auch bei beliebig großem Strom Z₁ stets größer bleibt Durchlaufen eines kleinen Totganges bewegt sich der ao als die zur Erreichung der Löschdistanz erforderliche Abbrennkontakt 10 nach unten, wobei zwischen ihm Mindest-Vorauslösezeit f_v0.Sealing plate 19 lifted from nozzle 11. After passing through a small backlash, even with current Z _{1 of} any size, the ao moves downward as the burn-off contact 10 required to achieve the extinguishing distance, with a minimum pre-release time f _v0 between it.

und der Düse 11 ein Lichtbogen gezogen wird. Dieser Andererseits erkennt man aus Fig. 5, daß bei derand the nozzle 11 is drawn an arc. This on the other hand can be seen from Fig. 5 that in the

Lichtbogen wird im Nulldurchgang durch das Druck- Abschaltung sehr kleiner Ströme, bei denen die vom gas, das durch die Düse 11 strömt, gelöscht. Solenoid ausgeübte Haltekraft F, kleiner bleibt alsArc is in the zero crossing by the pressure cut-off very small currents, with which the vom gas flowing through the nozzle 11 is extinguished. Solenoid holding force F, remains less than

Sollte unter ungünstigen Umständen eine synchrone 45 der Endwert der Ausschaltkraft K, die Ausschaltbe-Abschaltung nicht gelingen, so entsteht zwischen den wegung frühestens im Zeitpunkt t_m, d. h. höchstens Spulen 0 und 1 des Solenoids eine hohe Wiederein- eine viertel Periode vor dem Nulldurchgang O₂, einschaltkraft, so daß das Kontaktsystem 10, 11, 13 so- setzen kann, da die Ausschaltkraft K erst in diesem fort wieder geschlossen wird. Der Schalter führt dann Zeitpunkt zu entstehen beginnt. Die Abschaltung verim nächsten Nulldurchgang einen weiteren Schaltver- 30 läuft also auch in diesen Fällen quasi-synchron.
such durch. Die F i g. 2 und 3 zeigen Einzelheiten des Haupt-If, under unfavorable circumstances, a synchronous 45 - the final value of the switch-off force K, the switch-off switch-off does not succeed, a high recovery period occurs between the movements at the time t _m at the earliest, ie at most coils 0 and 1 of the solenoid, a quarter period before the zero crossing O ₂ , switch-on force, so that the contact system 10, 11, 13 can start because the switch-off force K is only closed again at this point. The switch leads then point in time to arise. The shutdown in the next zero crossing thus runs quasi-synchronously in these cases as well.
search through. The F i g. 2 and 3 show details of the main

Ist die endgültige Abschaltung vollzogen, so be- kontaktsystems, wobei F i g. 2 einen Horizontalschnitt wegt sich der Schieber 18 unter dem Einfluß des Dif- längs der Linie H-II in F i g. 1 und F i g. 3 einen Verferentialkolbens 56 nach rechts in die Schließstellung. tikalschnitt längs der Linie III-III in F i g. 2 darstellt. Die erforderliche Verzögerung gegenüber dem Schalt- 35 Gemäß F i g. 2 weist das Hauptkontaktsystem ach! Vorgang — unter Berücksichtigung einer eventuellen bewegliche Kontaktstücke auf, und zwar sechs gut Schnellwiedereinschaltung und darauffolgender zwei- leitende, aus Kupfer bestehende Kontaktstücke 22 ter Synchronabschaltung — kann durch den Quer- und zwei Kommutierungskontaktstücke 23, die aus schnitt der Rohrleitung 57 beeinflußt werden. abbrennfestem Material, z. B.Wolfram —Kupfer, be-If the final shutdown has taken place, so bekontaktsystems, where F i g. 2 a horizontal section the slide 18 moves under the influence of the difference along the line H-II in FIG. 1 and F i g. 3 a reference piston 56 to the right into the closed position. tical section along the line III-III in F i g. 2 represents. The required delay compared to the switching 35 According to FIG. 2 shows the main contact system alas! Process - taking into account any movable contact pieces, namely six good Rapid reclosing and subsequent two-conductor contact pieces 22 made of copper ter synchronous disconnection - can by the cross and two commutation contact pieces 23, which are made from Section of the pipeline 57 can be influenced. burn-off material, e.g. B. tungsten - copper,

An Hand von Fig. 5 soll der Zeitverlauf der 40 stehen. Die Kontaktstücke 22 werden durch Dreh-Ströme und Kräfte beim Ausschaltvorgang im einzel- hebel 31 (vgl. Fig. 1), die Kontaktstücke 23 durch nen erläutert werden. Drehhebel 31 α (vgl. Fig. 3) angetrieben. Wie einThe time course of 40 should be based on FIG. 5. The contact pieces 22 are made by rotating currents and forces during the disconnection process in the single lever 31 (see FIG. 1), the contact pieces 23 through should be explained. Rotary lever 31 α (see. Fig. 3) driven. As a

Im Nulldurchgang O₁ des Stromes Z₁ werden die Vergleich der F i g. 1 und 3 zeigt, haben die Dreh-Hauptkontakte 20, 22, 23, 21 geöffnet. Sofort danach hebel 31a beim Absenken der Schaltstange 32 einer wird der Strom Z₁ auf das Solenoid 0,1 kommutiert. 45 größeren Totgang als die Drehhebel 31, so ifaß die Da der Strom Z₁ die Spulen 0 und 1 gleichsinnig Kontaktstücke 23 etwas später von den festen Kondurchfließt, entsteht eine anziehende Kraft F₁₀, die taktstücken 20 und 21 abgehoben werden als die Konproportional Z₁ ² ist. Durch das Spulensystem 0,1 wird taktstücke 22. Ferner sind die Kommutierungskonferner ein magnetischer Fluß Φ₁₂ erzeugt, der die taktstücke 23, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, mill Spule 2 durchsetzt und dort eine EMK e₂ erzeugt. 50 Lichtbogenhörnern 23 α versehen. Beim Abheben dei Bei der angegebenen Bemessung der Spule 2 (ohm- Kommutierungskontaktstücke 23 bilden sich zwei scher Widerstand R₂ mindestens dreimal so groß wie Lichtbogen, die durch magnetische Blaswirkung entder induktive Widerstand ω L₂) ist der Strom Z₂ an- lang den Hörnern 23 a nach oben bzw. unten getrienähernd in Phase mit der EMKe₂ und weist somit ben und verlängert werden. Dadurch entsteht eine gegenüber Z₁ eine Phasenverschiebung von etwa 90° 55 hohe Kommutierungsspannung, so daß der abzuauf. Die Kraft zwischen der feststehenden Spule 2 schaltende Strom Z₁ in kürzester Zeit auf die innere und der beweglichen Spule 0 ist proportional dem Strombahn des Schalters, d. h. das Solenoid 0,1 und Produkt Z₁ · Z₂, da infolge der Reihenschaltung Z₀ = Z₁ die Spreizkontakte 13, kommutiert wird,
ist. Daraus ergibt sich für die Kraft F₂₀, die zwischen Um zu vermeiden, daß die festen KontaktstückeIn the zero crossing O _{1 of} the current Z ₁ , the comparison of the F i g. 1 and 3 shows, the main rotary contacts 20, 22, 23, 21 have opened. Immediately thereafter, lever 31a when lowering the shift rod 32, the current Z _{1 is} commutated to the solenoid 0.1. 45 greater backlash than the rotary lever 31, so ifaß the Since the current Z ₁ flows through the coils 0 and 1 in the same direction contact pieces 23 a little later from the fixed conduits, an attractive force F ₁₀ arises, the contact pieces 20 and 21 are lifted off than the proportional Z ₁ ² is. By the coil system 0.1 is clock pieces 22. Furthermore, the commutation converters are _{generated a magnetic flux Φ 12} , which the clock pieces 23, as shown in FIG. 3 it can be seen, mill coil 2 passes through and an EMF e _{2 is} generated there. 50 arcing horns 23 α provided. When lifting the coil 2 (ohmic commutation contact pieces 23, two shear resistances R _{2 form} at least three times as large as arcs, the magnetic blowing effect or inductive resistance ω L ₂ ) is the current Z ₂ at the horns 23 a upwards or downwards gear nearly in phase with the EMKe ₂ and thus has ben and extended. This results in a phase shift of approximately 90 ° 55 high commutation voltage _{compared to Z 1, so that the.} The force between the fixed coil 2 switching current Z ₁ in the shortest possible time on the inner and the movable coil 0 is proportional to the current path of the switch, ie the solenoid 0.1 and product Z ₁ · Z ₂ , because as a result of the series connection Z ₀ = Z ₁ the spreading contacts 13, is commutated,
is. This results in the force F ₂₀ , which between In order to avoid the fixed contact pieces

den Spulen 2 und 0 wirkt, unter den getroffenen An- 60 20 und 21 des Hauptkontaktkystems zusätzliche Kurznahmen ein Verlauf, wie er ebenfalls in Fig. 5 dar- schlußwindungen für das Solenoid0,1 bilden, kanr gestellt ist. Man erkennt, daß die Kraft F_2C die dop- man diese Kontaktstücke in Segmente aufteilen, die pelte Netzkreisfrequenz 2 ω aufweist. Während ihrer durch isolierende Klebschichten wieder miteinandei ersten Halbwelle wirkt die Kraft F₂₀ abstoßend und vereinigt sind. Dies ist für das untere Kontaktstück damit im gleichen Sinne wie F₁₀, während in der 65 21 in F i g. 2 dargestellt, wobei die Klebschichten mil zweiten Halbwelle F₂₀ die Kraft F₁₀ entgegengerich- 21 α bezeichnet sind.acts on the coils 2 and 0, under the connections 60, 20 and 21 of the main contact system, additional abbreviations, a course as can also be shown in FIG. It can be seen that the force F _2C, the double-split to these contact pieces into segments pelte network angular frequency ω 2 has. During their first half-wave through insulating adhesive layers, the force F ₂₀ acts repulsively and is united. For the lower contact piece, this is in the same sense as F ₁₀ , while in FIG. 65 21 in FIG. 2, the adhesive layers with the second half-wave F ₂₀ denoting the force F ₁₀ opposing 21 α .

tet ist. Die Addition der beiden Teilkräfte F₁₀ und In F i g. 4 ist eine Draufsicht auf das Magnet-is tet. The addition of the two partial forces F ₁₀ and In F i g. 4 is a top view of the magnet

F₂₀ ergibt die resultierende Kraft F_r. Sie geht zur system 38 dargestellt, das zur Steuerung des Ventil!F ₂₀ gives the resulting force F _r . She goes to the system 38 shown that controls the valve!

dient (Schnittlinie IV-IV in Fig. 1). Das Magnetsystem 38 ist ein unvollständiger Magnetkreis, der lediglich aus den Polschuhen 38a und 38ft besteh., die die — im übrigen in Luft verlaufenden — magnetischen Feldlinien des im zylindrischen Anschlußleiter 9 fließenden Stromes ι, aufnehmen. Auf den Polschuhen 38 a und 386 liegt der Anker 39. Die auf den Anker 39 wirkende Haltekraft kann, falls erforderlich, durch eine magnetische Abschirmung 38c vermindert werden, die einen Teil des vom Strom ί, ίο erzeugten Flusses am Anker 39 vorbeiführt.serves (section line IV-IV in Fig. 1). The magnet system 38 is an incomplete magnetic circuit, which consists only of the pole pieces 38a and 38ft. Which absorb the magnetic field lines of the current ι flowing in the cylindrical connecting conductor 9, which otherwise run in air. The armature 39 lies on the pole pieces 38 a and 386. The holding force acting on the armature 39 can, if necessary, be reduced by a magnetic shield 38 c , which guides part of the flux generated by the current ί, ίο past the armature 39.

Claims

Patent claims:

1.Synchronous switch with electrodynamic drive through a solenoid through which the current to be switched off (Z ₁ ) flows and is in series with the contact system causing the switch-off, consisting of at least one fixed coil and a movable coil through which the latter flows in the same direction, with an additional one with the Solenoid magnetically linked, short-circuited fixed coil is provided, in which a Strc η (Z ₂ ) is induced by the solenoid coils, which is approximately 90 ° out of phase with the current to be switched off (/,), and means are also provided which generate an auxiliary force counteracting the attractive force between the solenoid coils, according to patent 1665 988, characterized by a _{holding magnet system (52) excited by the current (Z 2} ) of the short-circuited coil (2) with an armature (53), which is at the maximum of the to be switched off current (Z ₁ ) drops and thereby triggers the generation of the auxiliary power.

2. Synchronous switch according to claim 1, characterized in that one or more lift coils (3) are connected in parallel with the solenoid, the magnetic time constant r = LIR of which coincides with the mean time constant of the solenoid (0, 1).

3. Synchronous switch according to claim 1, characterized in that the disconnection effecting Contact system made up of expanding contacts (13) connected in parallel to one another and one delayed breaking contact (10) exists.

4. Synchronous switch according to claim 1 mil one the series circuit of the solenoid and the disconnection causing the bridging main contact system, which is pneumatically driven by a piston. whereby a magnet system with an armature, which is excited by the current to be switched off, is provided for opening the main contact system, which _{drops at the zero crossing of the current (Z 1} ) and thereby switches a valve, characterized in that the gas pressure on one side by switching the valve (35) of the piston (30) is increased.

5. Synchronous switch according to claim 4, characterized in that the contacts of the Main contact system are designed as double lifting contacts (22, 23).

6. Synchronous switch according to claim 4, characterized in that the main contact system from contacts connected in parallel with a low contact resistance (22) and delayed opening commutation contacts (23) with generated by magnetic blowing high arc voltage.

1 sheet of drawings