DE2112392C3

DE2112392C3 - Schaltungsanordnung zur Fortzündung eines Lichtbogens mit steilen Nulldurchgängen und verlängertem Stromfluß in Stromunterbrechern

Info

Publication number: DE2112392C3
Application number: DE19712112392
Authority: DE
Inventors: Eckardt v. Dipl.-Ing. 3501 Fuldatal Bonin
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-03-15
Filing date: 1971-03-15
Publication date: 1985-04-18
Also published as: DE2112392A1; DE2112392B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß den Merkmalen des Obsrbef iffes des Patentanspruches.

Eine solche Schaltungsanordnung, die mit einer erhöhten Stromsteilheit im Nulldurchgang arbeitet, ist durch den CIGRE-Bericht Nr. 115 vom Jahre 1966 sowie die GB-PS 9 61 882 bekanntgeworden. Neben dieser Schaltungsanordnung zur Fortzündung eines Hochstromlichtbogens gibt es auch solche, die mit einer erhöhten Steilheit der Wiederkehrspannung im Hoch· Stromkreis arbeiten, um nach einem Überschlag zwischen den Kontakten des Stromunterbrechers einen erneuten Stromdurchfluß zu erzielen (deutsche Patentschrift 10 01 763).

Weiterhin ist in der ASTA-Publication No. 27 vom Januar 1969 eine Prüfschaltung beschrieben, bei der der Reihenschaltung eines Entladewiderstandes R\ und eines Kondensators Q ein zusätzliches /?C-Glied Ri und C₂ parallel zum Kondensator Ci zugeordnet ist (F i g. 9a). Beide Kondensatoren werden parallel aufgeladen und ebenfalls parallel über die Entladungswiderstände in den Hochstromkreis über den Prüfschalter entladen. Dabei wird die steile Front der Entladungskurve durch A₂C₂ bestimmt. Bei dieser Prüfschaltung wird davon ausgegangen, daß die Entladezeit nur durch die Zeitkonstanten aus R und C bestimmt wird. Die Praxis hat gezeigt, daß die Streuinduktivitäten des Prüfkreises ganz wesentlich den Stromanstieg und damit die Entladung beeinflussen. Die Kondensatoren Ci und C₂ müssen die Energie für den Prüfvorgang liefern und entsprechend groß bemessen sein. Zusammen mit der Streuinduktivität des Priifkreises kann deshalb nur eine Schwingung mit relativ kleiner Frequenz und relativ kleiner Amplitude erzeugt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die ohne zusätzliche Kondensatorbatterien auch in Prüfkreisen mit nicht vernachlässigbarer Streuinduktivität einsetzbar ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil der Schaltungsanordnung nach der Erfindung besteht darin, daß der in Reihe mit dem vorgeladenen Kondensator liegende Kondensator zusammen mit der Streuinduktivität des vom "Kondensatorstrom durchflossenen Kreises eine Schwingung er-

to höhter Frequenz hervorruft, die zu einem sprunghaften Anstieg des Stromes führt und damit zu einer noch größeren Steilheit des Stromes beim Nulldurchgang. Wird der Entladewiderstand als spannungsabhängiger Widerstand ausgebildet, kann eine weitere Erhöhung der

Steilheit des Stromimpulses erreicht werden, da mit wachsender Spannung an der Reihenschaltung aus zusätzlichem Kondensator und Widerstand der Widerstand des spannungsabhängigen Widerstandes immer kleiner wird.

Wenn beim Abklingen des Stromes die Spannung am Entladewiderstand sinkt, wird sich dessen Widerstandswert wieder erhöhen und eine Verlängerung der Stromfiußzeit des Impulses zur Folge haben.
Bei Schaltungsanordnungen zur Fortzündung eines

Lichtbogens, bei denen ein Strom dem Hochstrom überlagert wird, muß daher scharf unterschieden werden zwischen:

a) der Grund-Zusatzschaltung zur Erzeugung eines mit dem Hochstrom zu überlagernden Grund-Überlagerungsstromes zwecks Fortzündung des Lichtbogens;

b) der Ergänzungsmaßnahme zu dieser Grund-Zusatzschaltung, die die Stromsteilheit des Grund-

Überlagerungsstromes erhöhen soll.

Im Ausgangspunkt der Erfindung besteht die Grund-Zusatzschaltung nach a) in bekannter Weise aus der Reihenschaltung des vorgeladenen Kondensators und des Entladewiderstandes und erzeugt einen Strom, der die Form einer gedämpften Kondensatorentladung aufweist; weder die Amplitude noch der Differentialquotient des Stromes ändern ihr Vorzeichen, d. h. der Strom schwingt nicht. Diesem kontinuierlich, d. h. aperiodisch

abklingenden Grund-Überlagerungsstrom wird durch die Maßnahme entsprechend b), d. h. durch die zum Entladewiderstand parallel geschaltete Reihenschaltung aus einem zusätzlichen Kondensator und Widerstand, zusätzlich ein Hilfsstrom überlagert, der seinerseits ein Schwingstrom ist. Es werden somit drei Ströme überlagert, nämlich der Hochstrom, der Grund-Überlagerungsstrom und der Hilfs-Schwingstrom.

Es ist aus der DE-OS 16 16 035 bekannt, für die Maßnahme nach a) einen LC-Kreis, bestehend aus dem Kondensator 20 und der Induktivität 17, in Verbindung mit zahlreichen anderen Komponenten vorzusehen. Diese bekannte Grund-Zusatzschaltuug erzeugt im Gegensatz zu der Grund-Zusalzschaltung, von der die Erfindung ausgeht, einen Schwingstrom, d.h. einen Grund-

Überlagerungsstrom, der sowohl im Differentialquotienten als auch in der Amplitude sein Vorzeichen ändert. Dieser Schwingstrom wird zudem dem Hochstrom in gleicher Richtung überlagert, wodurch es im Vergleich zum Nulldurchgang des Hochstromes zu einem späteren Nulldurchgang kommt. Bei der Schaltung nach der Erfindung wird dagegen der Entladestrom dem Hochstrom entgegengerichtet überlagert, d. h. es kommt dann zu einem vorzeitigen Nulldurchgang.

I ³

i| Die DE-OS 1616 035 geht daher von einer anderen dadurch bedingter erhöhter Steilheit des Stromflusses

fj Gattung als die Erfindung aus. hervorgerufen wird, wie die Kurvenfonn i"_k in F i g.

Il Die Maßnahme nach b) -Erhöhung der Stromsteil- erkennen läßt

Il heit-, die allein mit der beanspruchten Erfindung nach Ein zu starkes Oberschwingen des Stromes wird

|| Aufgabe und Lösung zu vergleichen ist besteht im vor- 5 durch den Widerstand Rd gedämpft Auf diese Weise

'% stehenden bekannten Fall in der Erhöhung der Steilheit läßt sich die Fortzündung des Hochstromlichtbogens

M des Schwingstromes (Grund-Überlagerungsstrom) im über den Nulldurchgang noch leichter bewirken als oh-

fi Nulldurchgang gegenüber der Steilheit des Hochstro- ne diese zusätzliche Parallelschaltung.

If mes im Nulldurchgang, indem das Produkt aus Kreisfre- Führt man den Entladewiderstand Re als spannungs-

jfi quenz und Amplitude des Schwingstromes größer ge- ίο abhängigen Widerstand aus, so bedingt dies, wie bereits

Jt macht wird als das Produkt aus Kreisfrequenz und Am- erwähnt eine längere Aufrechterhaltung des Kondensa-

fplitude des Hochstromes. Im Fall der Erfindung ist eine torstromes, was besonders für solche Schaltfälle wichtig derartige Maßnahme nicht vorgesehen bzw. kann auch ist bei denen der Hochstrom nur einen Bruchteil eines gf nicht vorgesehen werden, da der Grund-Oberlage- üblichen Kurzschlußstromes beträgt wie z. B. bei der ll rungsstrom bei der Grund-Zifsatzschaltung, von der die 15 Prüfung eines Schalters unter Phasenopposition.

f Erfindung ausgeht kein Schwingstrom ist Es wird viel- Die zusätzlichen Schaltelemente Cn und Rp lassen

, mehr dem kontinuierlich abklingenden Grund-Oberla- auch eine wesentlich größere Streuinduktivität des •f gerungsstrom ein Hilfs-Schwingstrom überlagert, der Kreises zu, in dem der überlagerte Strom fließen solL R die Anfangssteilheit des Grund-Oberlagerungsstromes Dadurch wird es möglich, die Fortzündungsanordnung V? erhöht 20 als solche in einer Anlage fest zu Lütallieren. Bisher

β Die Schaltung nach der vorgenannten DE-OS hat den waren fahrbare Fortzündungsanordnungen üblich, die SJ wesentlichen Nachteil, daß die Anzahl der benötigten am Prüfschalter aufgestellt wurden, um die Streuinduk-•f? Elemente zur Erzeugung des Grund-Überlagerungs- tivität zu verkleinern. Für die Schaltungsanordnung las-[v stromes mit großer Steilheit im Nulldurchgang wesent- sen sich daher die in jedem Prüffeld vorhandenen Ein-H lieh größer ist Insbesondere sind zusätzliche Schalter 25 Schwingkondensatoren benutzen, so daß eine zusätzli- ]i notwendig, die in komplizierter Weise gesteuert werden ehe Kondensatorbatterie eingespart wird. Darin liegt i'i müssen. Dadurch, daß der Grund-Überlagerungsstrom ein großer Vorteil der Erfindung.

'< auch durch einen Transformator fließt ist zudem nur

Ψ. eine begrenzte Stromsteilheit (di/dt) möglich, ansonsten Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ψ am Transformator eine unzulässig hohe Spannung entstehen würde.

' Durch die hohen im Kreis vorhandenen Induktivitä-

)·' ten muß die Frequenzerhöhung durch eine Minderung der Kondensator-Kapazität bewirkt werden, was den

zur Verfügung stehenden Überlagerungsimpuls vermin-

In der Zeichnung sind in

F i g. 1 die bekannte Schaltungsanordnung mit der

Zusatzeinrichtung nach der Erfindung und in F i g. 2 ein Stromdiagramm dargestellt.

Nach Fig. 1 besteht der Hochstromkreis aus einem

Generator C, einer Induktivität L, einem Draufschalter DS, einem Hilfsschalter HS und einem Prüfschalter PS.

An dem Prüfschalter liegt ferner der nicht weiter dargestellte Hochspannungskreis, der eine Prüfspannung als Wiederkehrspannung liefert. Zur Fortzündung des Hochstromlichtbogens ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die einen Kondensator Ceund einen Widerstand Re enthält. Der Kondensator C_E wird durch eine Gleichspannungsquelle nach Schließen eines Schalters 5' aufgeladen und kurz vor dem Nulldurchgang des Hochstromes /* (F i g. 2) entladen. Die Entladung wird über eine Funkenstrecke F von einem Steuergerät ST kurz vor dem Nulldurchgang des Stromes eingeleitet.

Kurz darauf wird die Funkenstrecke F von dem Schalter S überbrückt. Aus dem Kondensator Q fließt dem Hochstrom entgegen kurzzeitig ein starker Strom, der zu einem vorzeitigen Nulldurchgang des Stromes 4 und nachfolgendem Stromfluß führt, dessen Dauer durch den Entladewiderstand Re bestimmt wird. In F i g. 2 ist dieser Vorgang durch die teilweise gestrichelte Linie i\ dargestellt.

Der Widerstand Re ist nun durch eine Reihenschaltung aus dem Kondensator Ch und dem Widerstand Rp überbrückt. Die Parallelschaltung führt dazu, daß der 6j Entladestrom des Kondei ,sators Ce zunächst über den Kondensator Ch und den Widerstand Rd fließt und hierdurch ein Schwingvorgang mit erhöhter Frequenz und

Claims

Patentanspruch:

Schaltungsanordnung zur Fortzündung des Lichtbogens mit steilen Nußdurchgängen und verlängertem Stromfluß in Stromunterbrechern, insbesondere Hochspannungs-Leistungsschaltem, in einer synthetischen Prüfschaltung mit durch den Prüfaufbau bedingten Streuinduktivitäten, in der durch Oberlagerung eines dem Hochstrom entgegengerichteten Stromes aus einem vorgeladenen Kondensator mit dem gegen Null gehenden Hochstrom ein vorzeitiges steiles Durchnullgehen des Hochstromes mit nachfolgendem Stromfluß eintritt, der durch einen mit dem Kondensator in Reihe liegenden Entladewiderstand über einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten wird, wobei ein zusätzliches ÄC-Glied vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Kondensator (Ch) und der zusätzliche Widerstand (Sd) als Reihenschaltung dem Entladewiderstand (R_E) parallelgeschaltet sind, wobei der zusätzliche Kondensator (Ch) zusammen mit der Streuinduktivität des vom Kondensatorstrom durchflossenen Kreises eine Schwingung erhöhter Frequenz bewirkt, und daß der Erstladewiderstand (R_E) ein spannungsabhängiger Widerstand ist, der mit wachsender Spannung kleiner wird.