DE3626589A1

DE3626589A1 - Schaltung zur betaetigung eines gleichstrom-schaltungsunterbrechers

Info

Publication number: DE3626589A1
Application number: DE19863626589
Authority: DE
Inventors: Satarou Yamaguchi; Hirohide Hirayama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-08-06
Filing date: 1986-08-06
Publication date: 1987-02-12
Also published as: GB2178901B; GB2178901A; DE3626589C2; GB8619169D0; US4740858A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Betätigung eines Gleichstrom-Schaltungsunterbrechers, insbesondere eine Schal tung zur Betätigung eines Gleichstrom-Schaltungsunterbrechers, um die Unterbrechung dann vorzunehmen, wenn ein zum Schaltungs unterbrecher fließender Strom Null ist.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaues eines herkömmlichen Gleichstrom-Schaltungsunterbrechers, der bei spielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 41-12 533 angegeben ist. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Gleichstromquelle, die an eine Reihen schaltung aus einer Last 2 und einem Schaltungsunterbrecher 3 angeschlossen ist. Ferner ist eine Reihenschaltung aus ei nem Schalter 4, einer Induktivität 5 und einer Energiequelle 6 mit Kondensator, nachstehend auch kurz als Kondensator- Energiequelle bezeichnet, parallel zum Schaltungsunterbre cher 3 geschaltet.

Fig. 2 zeigt eine Stromwellenform eines Stromes, der zum Schaltungsunterbrecher 3 fließt, wenn ein Unterbrechungs vorgang bei der herkömmlichen Anordnung gemäß Fig. 1 durch geführt wird.

Die Wirkungsweise wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 näher erläutert. Es wird angenommen, daß der Schaltungsunterbrecher 3 zu einem Zeitpunkt t 1 geöffnet wird und der Schalter 4 gleichzeitig geschlossen wird. Zu dieser Zeit wird ein zum Schaltungsunterbrecher 3 fließen der Strom Null zu einem Zeitpunkt t 2 im Falle einer negati ven Polarität und zu einem Zeitpunkt t 2′ im Falle einer positiven Polarität, abhängig von der Polarität der Konden sator-Energiequelle 6, und in Abhängigkeit davon zu Beginn unterbrochen. Wenn die Unterbrechung zum Zeitpunkt t 2 oder t 2′ versagt, wird die anfängliche Unterbrechung beim näch sten Zyklus wiederholt, wenn der zum Schaltungsunterbrecher 3 fließende Strom Null wird. Die Induktivität 5 ist vor gesehen, um eine Zeitkonstante zu regulieren, um eine Zeit zu definieren, bis der zur Induktivität 5 fließende Strom Null wird, und zwar von dem Zeitpunkt, wo der Schaltungs unterbrecher 3 geöffnet wird.

Bei einem herkömmlichen Gleichstrom-Schaltungsunterbrecher mit einem derartigen Aufbau kann sich manchmal ein Bogen plasma zwischen den Elektroden des Schaltungsunterbrechers während einer Periode ausbilden, und zwar von dem Zeitpunkt, wo der Schaltungsunterbrecher geöffnet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wo die Unterbrechung stattfindet. Die Elektro den des Schaltungsunterbrechers werden durch das Bogenplasma beschädigt, was ihre Lebensdauer verkürzt. Wenn das Bogenplasma vorhanden ist, so entsteht auch dann, wenn der zum Schaltungsunterbrecher fließende Strom Null ist, das Problem, daß im nächsten Augenblick leicht ein Rück strom in der entgegengesetzten Richtung fließt und die Unterbrechung möglicherweise versagt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung zur Betätigung eines Schaltungsunterbrechers anzugeben, die in der Lage ist, die Erzeugung eines Bogenplasmas zwischen den Elektro den des Schaltungsunterbrechers zu verhindern, um die ver fügbare Periode zu verlängern, die Unterbrechung in wir kungsvoller Weise in einer kurzen Zeit vorzunehmen und mit dem Schaltungsunterbrecher kleiner Kapazität einen großen Strom zu unterbrechen.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 ein Schaltbild einer herkömmlichen Schaltung zur Betätigung eines Gleichstrom-Schaltungsunterbrechers;

Fig. 2 ein Stromwellenform-Diagramm des Schaltungsunter brechers gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltbild einer Schaltung zur Betätigung eines Gleichstrom-Schaltungsunterbrechers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ein Stromwellenform-Diagramm des Schaltungsunter brechers gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ein Schaltbild einer Schaltung zur Betätigung eines Gleichstrom-Schaltungsunterbrechers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 ein Stromwellenform-Diagramm des Schaltungsunter brechers gemäß Fig. 5;

Fig. 7 ein Schaltbild einer Schaltung zur Betätigung eines Gleichstrom-Schaltungsunterbrechers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 ein Schaltbild einer Schaltung zur Betätigung eines Gleichstrom-Schaltungsunterbrechers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 ein Stromwellenform-Diagramm des Schaltungsunter brechers gemäß Fig. 8;

Fig. 10 ein Schaltbild einer Schaltung zur Betätigung eines Gleichstrom-Schaltungsunterbrechers gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung bezeichnen glei che Symbole und Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Auf baus einer ersten Ausführungsform, während Fig. 4 ein Strom wellenform-Diagramm eines derartigen Schaltungsunterbrechers zeigt.

In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 7 eine Gleichstrom versorgung, die über eine Reihenschaltung aus einem Schal tungsunterbrecher 8 und einer Diode 11 an eine Lastspule 13 angeschlossen ist. Eine Reihenschaltung aus einer Konden sator-Energiequelle 9 und einem Schalter 10 und einem Kommutierungswiderstand 12 sind parallel zu der Reihen schaltung aus dem Schaltungsunterbrecher 8 und der Diode 11 geschaltet. Ein Schalter 14 ist parallel zu der Gleich stromversorgung 7 geschaltet, und ein Strommeßfühler oder Stromdetektor 15 ist bezüglich der Reihenschaltung aus Schaltungsunterbrecher 8 und Diode 11 vorgesehen. Eine Induktivität 16 ist, falls erforderlich, in die Reihen schaltung aus der Kondensator-Energiequelle 9 und dem Schalter 10 eingesetzt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gemäß der Erfindung näher erläutert. Die Gleichstromversorgung 7 wird zuerst betätigt, um den zur Lastspule 13 fließenden Strom auf einen konstanten Wert I 1 ansteigen zu lassen. Zu dieser Zeit sind der zur Lastspule 13 fließende Strom und der zum Schaltungsunterbrecher 8 fließende Strom einander im wesent lichen gleich. Sobald eine vorgegebene Energie durch die sen Strom in der Lastspule 13 gehalten wird, wird der Schalter 14 geschlossen, und der zur Lastspule 13 fließende Strom wird vom Schalter 14 umgeleitet, und die Stromversor gung 7 wird von der Schaltung abgetrennt. Dann wird der Schalter 10 zu einem Zeitpunkt t 3 geschlossen, und ein Ein schaltstrom I 2 beginnt von der Kondensator-Energiequelle 9 zum Schaltungsunterbrecher 8 entgegengesetzt zum Strom I 1 zu fließen. Somit wird die Differenz zwischen den Strömen I 1 und I 2 auf Null gesetzt, und die Stromänderungsrate zu diesem Zeitpunkt wird auf einen Wert gesetzt, den die Diode 11 aushalten kann, welche in Reihe mit dem Schaltungsunter brecher 8 geschaltet ist, und die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten t 4 und t 3 ist im allgemeinen extrem kurz. Die Tatsache, daß der zum Schaltungsunterbrecher 8 flies sende Strom zu Null wird, wird von dem Stromdetektor 15 zum Zeitpunkt t 4 festgestellt, und ein Öffnungssteuersignal wird von einer Steuerschaltung 17 an den Schaltungsunter brecher 8 angelegt, und der Schaltungsunterbrecher 8 wird zu einem Zeitpunkt t 5 geöffnet. Da zu diesem Zeitpunkt kein Strom zum Schaltungsunterbrecher 8 fließt, wird kein Bogenplasma zwischen den Elektroden erzeugt. Die Entladung von der Kondensator-Energiequelle 9 ist zu einem Zeitpunkt t 6 beendet, obwohl eine Spannung in gewissem Grade zwischen den Elektroden des Schaltungsunterbrechers erzeugt wird; der Abstand zwischen den Elektroden des Schaltungsunter brechers 8 nimmt bis zu diesem Zeitpunkt zu, und es ent steht kein Bogenplasma, so daß eine Unterbrechung in einem ausreichenden Maße durchgeführt werden kann. Somit kann der Schaltungsunterbrecher kleiner Kapazität in sicherer und wirkungsvoller Weise unterbrochen bzw. geöffnet werden, indem man die Zeitspanne vergrößert, während der der zum Schaltungsunterbrecher 8 fließende Strom Null ist.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform handelt es sich um einen Fall, wo eine Lastspule verwendet wird. Die Erfin dung ist jedoch nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise können die gleichen Vorteile auch in einem Falle erzielt werden, wo ein Lastwiderstand verwendet wird. Weiterhin kann eine Induktivität 16 in Reihe mit der Kondensator-Energiequelle 9 und dem Schal ter 10 vorgesehen sein, wie es gestrichelt in Fig. 3 dar gestellt ist, wenn es erforderlich ist, eine Zeitkonstante bezüglich der Fließzeit des Stromes zu regulieren, der von der Kondensator-Energiequelle 9 fließt.

In der beschriebenen Weise enthält die Schaltung zur Betä tigung des Gleichstrom-Schaltungsunterbrechers gemäß die ser Ausführungsform eine Reihenschaltung aus dem Schaltungs unterbrecher und der Diode zwischen der Gleichstromversor gung und der Last, und die Reihenschaltung aus Kondensator- Energiequelle und dem Schalter ist parallel zu der erst genannten Reihenschaltung vorgesehen. Wenn somit der Schal ter geschlossen wird, wird der zum Schaltungsunterbrecher fließende Strom zu Null durch den von der Kondensator- Energiequelle fließenden Strom, und die Unterbrechung wird während der Periode durchgeführt, wo der Strom Null ist. Somit wird kein Bogenplasma zwischen den Elektroden des Schaltungsunterbrechers erzeugt, die verfügbare Zeitspanne kann vergrößert werden, um die Unterbrechung in einer kur zen Zeit wirksam durchzuführen, und mit dem Schaltungs unterbrecher kleiner Kapazität kann ein großer Strom unter brochen werden.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von der vorherigen Ausführungsform gemäß Fig. 3 dadurch, daß ein Widerstand 12 in eine Entladungsschaltung einer Konden sator-Energiequelle 9 eingesetzt ist und ein Spannungs detektor 18 und ein Bypass-Schalter 19 parallel zu der Kondensator-Energiequelle 9 geschaltet sind. Der Spannungs detektor 18 ist vorgesehen, um das Öffnen oder Schließen des Bypass-Schalters 19 zu steuern. Die anderen Baugruppen und Komponenten sind die gleichen wie in Fig. 3, so daß ihre Beschreibung hier entbehrlich erscheint und auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird die Wirkungsweise der Aus führungsform gemäß Fig. 5 näher erläutert. Die Gleichstrom versorgung 7 wird zuerst an die Lastspule 13 angeschlossen, um einen Strom zur Lastspule 13 fließen zu lassen und da durch die Lastspule 13 zu erregen. Wenn die Spannung der Gleichstromversorgung 7 reduziert wird, sobald der zur Lastspule 13 fließende Strom einen vorgegebenen konstanten Wert I 1 erreicht hat, fließt ein konstanter Strom in einem Bereich der Zeitkonstanten, die durch die Schaltung vor gegeben ist, welche die Diode 11, den Schaltungsunter brecher 8, die Last 13 und den Schalter 14 aufweist, und zwar durch die Betätigung der Umleitungsdiode oder des Schalters 14, und die Gleichstromversorgung 7 wird von der Lastspule 13 abgetrennt. Der zur Lastspule 13 fließende Strom ist gleich dem Strom I 1, der zu dieser Zeit zum Schaltungsunterbrecher 8 fließt, so daß die Energie in der Lastspule 13 gespeichert wird.

Dann wird der zweite Schalter 10 durch einen von außen gegebenen Befehl zu einem Zeitpunkt t 3 geschlossen, wenn eine Schwierigkeit auftritt, und ein Strom I 2 fließt von der Kondensator-Energiequelle 9 durch den Widerstand 12 zum Schaltungsunterbrecher 8. Die Richtung des Stromes I 2 ist entgegengesetzt zum Strom I 1, der zum Schaltungsunter brecher 8 fließt, mit dem Ergebnis, daß alle Schaltungs unterbrecherströme (I 1-I 2) vom Zeitpunkt t 3 an abzuneh men beginnen und zu einem Zeitpunkt t 4 zu Null werden.

In Fig. 6 bezeichnet eine strichpunktierte Linie eine Strom wellenform, wenn die Diode 11 nicht in Reihe mit dem Schal tungsunterbrecher 8 eingesetzt ist und der Schaltungsunter brecher 8 geschlossen bleibt, der Strom einen negativen Wert vom Zeitpunkt t 4 bis zum Zeitpunkt t 5 annimmt und zum Zeitpunkt t 5 wieder zu Null wird; wenn aber die Diode 11 eingesetzt ist, ist die Stromwellenform durch eine aus gezogene Linie angegeben, wobei der Unterbrechungsstrom nicht invertiert wird wie bei der strichpunktierten Ketten linie, sondern ein Strom mit dem Wert Null über eine Perio de (T) bleibt, die durch die Zeitkonstante der Lade/Entlade- Schaltung der Kondensator-Energiequelle 9 bestimmt ist. Dieser Stromwert Null wird von dem Stromdetektor 15 ab getastet, und eine Steuerschaltung 17 gibt den Befehl zum Öffnen des Schaltungsunterbrechers 8. Da somit kein Strom zum Schaltungsunterbrecher 8 während dieser Periode T fließt, wird auch dann, wenn der Schaltungsunterbrecher 8 geöffnet wird, kein Bogenplasma zwischen den Elektroden des Schaltungsunterbrechers erzeugt. Da das Intervall bzw. der Abstand zwischen den Elektroden des Schaltungsunter brechers größer wird, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden des Schaltungsunterbrechers 8 erzeugt wird, um auf diese Weise eine vollständige Unterbrechung vorzu nehmen, kann ein Bogenplasma eliminiert werden, und der Schaltungsunterbrecher 8 kann eine hohe Isolierspannung haben. Bis hier ist die Wirkungsweise die gleiche wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3.

Wenn andererseits die Unterbrechung durch den Unterbre chungsbefehl von der Steuerschaltung 17 gestartet wird, hat die Kondensator-Energiequelle 9 die Tendenz, in um gekehrter Richtung geladen zu werden, und zwar durch den Widerstand 12, die Last 13, den Schalter 14 und den zwei ten Schalter 10 und, falls erforderlich, die Induktivität 16; eine vollständige Unterbrechung kann aber durchgeführt werden, indem man die Spannung Null oder die umgekehrte Spannung der Kondensator-Energiequelle 9 über den Span nungsdetektor 18 mißt, den Umleitungsschalter 19 durch Anlegen des Steuersignals an den Umleitungsschalter 19 schließt, bevor eine große umgekehrte Spannung erzeugt wird, die Kondensator-Energiequelle 9 kurzschließt, um ihre ent gegengesetzte Aufladung zu vermeiden, und den Strom durch den Unterbrechungswiderstand 12 dämpft.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform handelt es sich um einen Fall, wo eine Spule als Last verwendet wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Ausführungs form beschränkt. Beispielsweise können die gleichen Vor teile auch erzielt werden, wenn ein Lastwiderstand verwen det wird. In diesem Falle ist jedoch dann der Widerstand 12 nicht erforderlich. Ferner kann die Induktivität 16 ent fallen, um die Zeitkonstante zu regulieren.

Da der Schaltungsunterbrecher 8 im allgemeinen eine mecha nische Bewegung der Elektroden vornimmt, so kann dann, wenn es eine vorgegebene Zeit dauert, bis von der Eingabe eines Öffnungssignals der Öffnungszustand erreicht wird, ein Öffnungssignal separat von der Stromabtastung vorher ein gegeben werden. Mit anderen Worten, das Öffnungssignal wird zuerst an den Schaltungsunterbrecher 8 in Abhängigkeit von dem Auftreten einer Schwierigkeit angelegt, und der zweite Schalter 10 kann früher geöffnet werden, und zwar um eine Zeit, die der Periode vom Zeitpunkt t 3 bis zum Zeitpunkt t 4 beim oben beschriebenen Zeitablauf entspricht. In die sem Falle ist der Strommeßfühler 15 nicht erforderlich. Der zweite Schalter 10 erhält außerdem den Befehl, früh zu arbeiten, wenn der zweite Schalter 10 für eine vorgegebene Verzögerungsoperation erforderlich ist.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Unterschiede zu der Ausführungsform gemäß Fig. 3 beste hen darin, daß ein Umkehrspannungs-Detektor 18 parallel zu einer Kondensator-Energiequelle 9 geschaltet ist und eine Reihenschaltung aus einem Entladungsstartschalter 19 und einem Entladungswiderstand 20 daran angeschlossen ist. Der Detektor 18 stellt fest, wenn die Kondensator-Energiequelle 9 mit einer entgegengesetzten Spannung oder Umkehrspannung übermäßig geladen wird und legt ein Entladungssteuersignal an den Schalter 19 an, um den Schalter 19 zu öffnen oder zu schließen. Die anderen Baugruppen und Komponenten sind die gleichen wie bei der Ausführungsform in Fig. 3, so daß ihre Beschreibung entbehrlich erscheint und auf die vor stehenden Ausführungen Bezug genommen wird.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform wird nachstehend erläutert. Da das Wellenformdiagramm der Ausführungsform gemäß Fig. 7 im wesentlichen das gleiche ist wie in Fig. 6 wird auf diese Fig. 6 Bezug genommen.

Die Gleichstromversorgung 7 wird zuerst an die Lastspule 13 angeschlossen, um einen Strom zu der Lastspule 13 flies sen zu lassen, so daß die Lastspule 13 erregt wird. Wenn die Spannung der Stromversorgung 7 abnimmt, sobald der zur Lastspule 13 fließende Strom einen vorgegebenen konstanten Strom I 1 erreicht hat, fließt ein konstanter Strom in dem Bereich der Zeitkonstanten, die durch die Schaltung vor gegeben ist, welche die Diode 11, den Schaltungsunterbre cher 8, die Last 13 und den Schalter 14 aufweist, und zwar durch die Betätigung der Umleitungsdiode oder des Schal ters 14, und die Stromversorgung 7 wird von der Lastspule 13 abgetrennt. Der zur Lastspule 13 fließende Strom ist gleich dem Strom I 1, der zu dieser Zeit zum Schaltungs unterbrecher 8 fließt, so daß dadurch Energie in der Last spule 13 gespeichert wird.

Dann wird der zweite Schalter 10 durch einen Steuerbefehl von außen zu einem Zeitpunkt t 3 geschlossen, wenn irgend eine Schwierigkeit auftritt, und es fließt ein Strom I 2 von der Kondensator-Energiequelle 9 zum Schaltungsunter brecher 8. Die Richtung des Strom I 2 ist entgegengesetzt zum Strom I 1, der zum Schaltungsunterbrecher 8 fließt, mit dem Ergebnis, daß sämtliche Schaltungsunterbrecherströme (I 1-I 2) vom Zeitpunkt t 3 an abzunehmen beginnen und zu einem Zeitpunkt t 4 zu Null werden.

In Fig. 6 bezeichnet eine strichpunktierte Kettenlinie eine Stromwellenform, wenn die Diode 11 nicht in Reihe mit dem Schaltungsunterbrecher 8 eingesetzt ist und der Schaltungs unterbrecher 8 geschlossen bleibt; der Strom nimmt einen negativen Wert vom Zeitpunkt t 4 bis zu einem Zeitpunkt t 5 an und wird wieder zu Null zum Zeitpunkt t 5. Wenn aber die Diode 11 eingesetzt ist, wird der Unterbrechungsstrom nicht invertiert, wie es mit der strichpunktierten Kettenlinie angedeutet ist, sondern bleibt ein Strom mit dem Wert Null über eine Periode (T), die durch die Zeitkonstante der Lade/Entlade-Schaltung der Kondensator-Energiequelle 9 bestimmt ist. Dieser Strom mit dem Wert Null wird von dem Strommeßfühler 15 gemessen, und eine Steuerschaltung 17 gibt dem Schaltungsunterbrecher 8 den Befehl zum Öffnen.

Da somit kein Strom während dieser Periode T zum Schaltungs unterbrecher 8 fließt, wird auch dann, wenn der Schaltungs unterbrecher 8 geöffnet wird, kein Bogenplasma zwischen den Elektroden des Schaltungsunterbrechers erzeugt. Da der Ab stand zwischen den Elektroden des Schaltungsunterbrechers zunimmt, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden des Schaltungsunterbrechers 8 erzeugt wird, indem man auf diese Weise eine vollständige Unterbrechung vornimmt, kann ein Bogenplasma eliminiert werden, und der Schaltungsunter brecher 8 kann eine hohe Isolierstehspannung haben. Die Wirkungsweise ist bisher die gleiche wie bei der Ausfüh rungsform gemäß Fig. 3.

Wenn andererseits die Unterbrechung durch einen Unterbre chungsbefehl von der Steuerschaltung 17 gestartet wird, wird die Kondensator-Energiequelle 9 in entgegengesetzter Richtung geladen, und zwar durch den Widerstand 12, die Last 13, den Schalter 14, den zweiten Schalter 10 und die Induktivität 16; wenn aber die entgegengesetzte Spannung der Kondensator-Energiequelle 9 über einen vorgegebenen Wert hinaus zu groß wird, kann eine vollständige Unter brechung durchgeführt werden, indem man die entgegengesetzte Spannung der Kondensator-Energiequelle 9 mit dem Umkehrspannungs-Detektor 18 mißt, den Entladungsschalter 19 durch Weiterleitung des Entladungssteuersignals an den Entladungsschalter 19 schließt, bevor eine große Umkehr spannung erzeugt wird, den Entladungswiderstand 20 paral lel zur Kondensator-Energiequelle 9 schaltet, um eine Ent ladungsstrecke zu bilden, so daß die Kondensator-Energie quelle 9 nicht übermäßig in entgegengesetzter Richtung geladen wird, und den Strom durch den Unterbrechungswider stand 12 schwächt.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform handelt es sich um einen Fall, wo eine Spule als Last verwendet wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Ausführungs form beschränkt. Beispielsweise können die gleichen Vor teile auch erzielt werden, wenn ein Lastwiderstand verwen det wird. In diesem Falle wird jedoch der Widerstand 12 überflüssig. Weiterhin kann die Induktivität 16 weggelas sen werden, um die Zeitkonstante zu regulieren, da die Floating-Induktivität normalerweise vorhanden ist.

Da beim Schaltungsunterbrecher 8 im allgemeinen eine mecha nische Bewegung der Elektroden erfolgt, kann dann, wenn es eine vorgegebene Zeit erfordert, bis von der Eingabe eines Öffnungssignals der Öffnungszustand erreicht wird, ein Öffnungssignal vorher separat von der Stromabtastung an gelegt werden. Mit anderen Worten, das Öffnungssignal wird zuerst an den Schaltungsunterbrecher 8 in Abhängigkeit von dem Auftreten einer Schwierigkeit angelegt, und der Schal ter 10 kann früher geöffnet werden, und zwar um eine Zeit, die der Periode vom Zeitpunkt t 3 bis zum Zeitpunkt t 4 der erwähnten vorgegebenen Zeit entspricht. In diesem Falle ist der Strommeßfühler 15 nicht erforderlich. Der Schalter 10 kann außerdem so beaufschlagt werden, daß er früh arbeitet, wenn der Schalter 10 für eine vorgegebene Verzögerungs operation erforderlich ist.

Fig. 8 zeigt eine modifizierte Ausführungsform gemäß der Erfindung. In Fig. 8 sind die Unterschiede zur Ausführungsform gemäß Fig. 3 die, daß eine sättigbare Dros sel 21 in Reihe mit der Reihenschaltung aus dem Schaltungs unterbrecher 8 und der Diode 11 eingesetzt ist. Die anderen Baugruppen und Komponenten sind die gleichen wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3, so daß ihre Beschreibung hier entbehrlich erscheint und auf obige Ausführungen Bezug genommen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird die Ausführungsform gemäß Fig. 8 näher erläutert. Zunächst wird die Gleichstromver sorgung 7 an die Lastspule 13 angeschlossen, um einen Strom zu der Lastspule 13 fließen zu lassen, so daß die Lastspule 13 erregt wird. Wenn die Spannung der Stromversorgung 7 ab fällt, sobald der zur Lastspule 13 fließende Strom einen vorgegebenen konstanten Wert I 1 erreicht, fließt ein kon stanter Strom in einem Bereich der Zeitkonstante, die durch den Kreis vorgegeben ist, welcher die Diode 11, den Schal tungsunterbrecher 8, die Last 13 und den Schalter 14 ent hält, und zwar durch die Betätigung der Umleitungsdiode oder des Schalters 14, und die Stromversorgung 7 wird von der Lastspule 13 abgetrennt. Der zur Lastspule 13 fließende Strom ist gleich dem Strom I 1, der zu dieser Zeit zum Schal tungsunterbrecher 8 fließt, so daß die Energie in der Last spule 13 gespeichert wird.

Dann wird der zweite Schalter 10 durch einen Steuerbefehl von außen zu einem Zeitpunkt t 3 geschlossen, wenn ein Prob lem auftritt, und ein Strom I 2 fließt von der Kondensator- Energiequelle 9 zum Schaltungsunterbrecher 8. Die Richtung des Stromes I 2 ist entgegengesetzt zum Strom I 1, der zum Schaltungsunterbrecher 8 fließt, mit dem Ergebnis, daß sämtliche Schaltungsunterbrecherströme (I 1-I 2) beginnen, vom Zeitpunkt t 3 an abzunehmen und zu einem Zeitpunkt t 4 zu Null werden; wenn man aber einen Zeitpunkt erreicht, wo der Strom des Schaltungsunterbrechers ungefähr Null wird, das heißt, zu einem Zeitpunkt t 4, wenn die sättigbare Drossel 21 ihren Sättigungszustand verläßt, nimmt die Induktivität der Drossel 21 zu. Somit nimmt die Stromänderungsrate ab, und die Differenz zwischen den Strö men I 1 und I 2 wird zu einem Zeitpunkt t 5 zu Null. Ferner ist die Entladung von der Kondensator-Energiequelle 9 been det, und es wird eine Spannung in gewissem Grade zwischen den Elektroden des Schaltungsunterbrechers 8 erzeugt.

Wie sich aus Fig. 9 entnehmen läßt, wird die Periode oder der Zeitraum vom Zeitpunkt t 4 bis zum Zeitpunkt t 6, in welchem der Schaltungsunterbrecherstrom als Null betrach tet wird, sehr wesentlich vergrößert, wenn man es mit dem Zeitraum von dem Zeitpunkt t 5 an vergleicht, wenn der Schaltungsunterbrecherstrom zu Null wird, bis zu dem Zeit punkt der Entladungsbeendigung t 6 der Kondensator-Energie quelle 9.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Schal tungsunterbrecherstrom von dem Strommeßfühler 15 während des Zeitraumes abgetastet, während dessen der Schaltungs unterbrecherstrom Null ist oder im wesentlichen als Null betrachtet wird; der Schaltungsunterbrecher 8 wird mit einem Steuersignal von der Steuerschaltung 17 geöffnet, und es wird kein Bogenplasma erzeugt oder zumindest wird dann, wenn es dennoch auftreten sollte, die Unterbrechung in einem Zustand durchgeführt, wo das Bogenplasma noch sehr klein ist.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 10 ist zusätzlich zu der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 8 ein Spannungsdetektor 18 parallel zu der Kondensa tor-Energiequelle 9 geschaltet und liegt außerdem parallel zu einem Entladungsstartschalter 19 sowie einem Entladungs widerstand 20. Der Spannungsdetektor 18 mißt übermäßige Umkehrspannungen über einen vorgegebenen Wert der Konden sator-Energiequelle 9 und erzeugt ein Entladungssteuersig nal zur Beaufschlagung des Schalters 19, um diesen in Ab hängigkeit von dem Umstand zu schließen, daß die Umkehr spannung einen vorgegebenen Extremwert erreicht.

Die Wirkungsweise der Schaltung zur Betätigung des Gleich strom-Schaltungsunterbrechers gemäß Fig. 10 wird nachste hend erläutert. Der Übergangsstrom I 2 von der Kondensator- Energiequelle 9 fließt durch die Induktivität 16, den Kommu tierungswiderstand 12, die Lastspule 13 und den Umleitungs schalter 14 auch nachdem der Schaltungsunterbrecher arbeitet. Nachdem die Entladung beendet ist, beginnt somit die Konden sator-Energiequelle 9 sich in entgegengesetzter Richtung aufzuladen, und wenn der Schaltungsunterbrecher betätigt ist, beginnt die entgegengesetzte Ladung. Dann stellt der Detektor 18 den vorgegebenen Extremwert fest, um einen Schließsteuerbefehl abzugeben und den Entladungswiderstand 20 parallel zu der Kondensator-Energiequelle 9 anzuschlies sen. Somit wird eine vollständige Unterbrechung zusammen mit dem Widerstand 12 durchgeführt und verhindert, daß eine nicht erforderliche übermäßige Spannung in entgegengesetz ter Richtung angelegt wird.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform handelt es sich um einen Fall, wo eine Spule als Last verwendet wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Ausführungs form beschränkt. Beispielsweise können die gleichen Vor teile auch dann erzielt werden, wenn ein Lastwiderstand verwendet wird. In diesem Falle wird jedoch der Widerstand 12 überflüssig. Weiterhin kann die Induktivität 16 weg gelassen werden, um die Zeitkonstante zu regulieren, da die Floating-Induktivität normalerweise vorhanden ist.

Da weiterhin der Schaltungsunterbrecher 8 im allgemeinen mit einer mechanischen Bewegung der Elektroden arbeitet, kann dann, wenn es eine vorgegebene Zeit erfordert, bis vom Anlegen eines Öffnungssignals der Öffnungszustand er reicht wird, ein Öffnungssignal vorher unabhängig von der Stromabtastung angelegt werden. Mit anderen Worten, das Öffnungssignal wird zuerst an den Schaltungsunterbrecher 8 in Abhängigkeit von dem Auftreten eines Problems angelegt, und der zweite Schalter 10 kann um einen Zeitraum früher geöffnet werden, der dem Zeitraum von dem Zeitpunkt t 3 bis zum Zeitpunkt t 4 der beschriebenen vorgegebenen Zeit ent spricht. In diesem Falle ist der Strommeßfühler 15 nicht erforderlich. Der zweite Schalter 10 kann auch so beauf schlagt werden, daß er früh arbeitet, wenn der zweite Schal ter 10 für eine vorgegebene Verzögerungsoperation erforder lich ist.

Wie oben erwähnt, enthält die Schaltung zur Betätigung des Gleichstrom-Schaltungsunterbrechers gemäß der Ausführungs form nach Fig. 8 eine sättigbare Drossel, die in die Reihen schaltung aus dem Schaltungsunterbrecher und der Diode zwi schen die Gleichstromversorgung und die Last eingesetzt ist. Somit wird die Stromänderungsrate klein in der Nähe des Null-Wertes des Stromes durch die sättigbare Drossel, was die Periode des Stromes mit Wert Null wesentlich verlängert. Wenn somit die Unterbrechung während dieses Zeitraumes durchgeführt wird, kann die Unterbrechung in wirkungsvol ler Weise in einer kurzen Zeit erfolgen, und es kann ein großer Strom mit dem Schaltungsunterbrecher kleiner Kapa zität unterbrochen werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 beginnt nach der Betätigung des Schaltungsunterbrechers eine umgekehrte Aufladung der Kondensator-Energiequelle, wobei dann eine übermäßig große Umkehrspannung abgetastet wird, um den Entladungsstartschalter zu schließen. Da somit eine Ent ladungsstrecke parallel zu der Kondensator-Energiequelle vorgesehen ist, kann sie verhindern, daß die Kondensator- Energiequelle übermäßig geladen wird, so daß eine Beschä digung der Kondensator-Energiequelle verhindert und der Unterbrechungsbetrieb unterstützt werden.

Claims

1. Schaltung zur Betätigung eines Gleichstrom-Schaltungsunter brechers, gekennzeichnet durch

- einen Gleichstrom-Schaltungsunterbrecher (8), der zwischen einer Gleichstromversorgung (7) und einer Last (13) vor gesehen ist,
- eine Diode (11), die in Reihe mit dem Schaltungsunter brecher (8) geschaltet ist, und
- eine Reihenschaltung aus einer Kondensator-Energie quelle (9) und einem Schalter (10), die parallel mit einer Reihenschaltung aus dem Schaltungsunterbrecher (8) und der Diode (11) geschaltet ist,
- wobei ein zum Gleichstrom-Schaltungsunterbrecher (8) fließender Strom auf Null gesetzt wird durch einen Strom, der von der Kondensator-Energiequelle (9) fließt, wenn der Schalter (10) geschlossen wird, und der Gleichstrom-Schaltungsunterbrecher (8) so betätigt wird, daß er innerhalb eines Zeitraumes, wo dieser Strom Null ist, unterbrochen wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (17) zur Erzeugung eines Öffnungs befehls für den Schaltungsunterbrecher (8) durch Mes sung des Umstandes, daß ein zum Gleichstrom-Schaltungs unterbrecher (8) fließender Strom Null wird, und
- eine Einrichtung (15, 18, 19) zum Kurzschließen der Kondensator-Energiequelle (9) durch Messen der Umkehr spannung der Kondensator-Energiequelle (9).

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (17) zur Erzeugung des Öffnungs befehls einen Strommeßfühler (15) zur Messung des Schal tungsunterbrecherstromes sowie eine Steuerschaltung (17) aufweist, um ein Öffnungssteuersignal an den Schaltungs unterbrecher (8) abzugeben, wenn der Meßfühler (15) ei nen Schaltungsunterbrecherstrom mit Wert Null mißt.

4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußeinrichtung (18, 19) parallel zur Kon densator-Energiequelle (9) geschaltet ist, und einen Spannungsdetektor (18) zur Erzeugung eines Kurzschluß steuersignals für die Kondensator-Energiequelle (9), wenn die Umkehrspannung festgestellt wird, sowie einen Umleitungsschalter (19) aufweist, der parallel zu der Kondensator-Energiequelle (9) geschaltet ist und von dem Kurzschlußsteuersignal geschlossen wird.

5. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (15, 17) zur Erzeugung eines Öffnungs befehls für den Schaltungsunterbrecher (8) durch Mes sung des Umstandes, daß ein zum Gleichstrom-Schaltungs unterbrecher (8) fließender Strom Null wird, und
- eine Einrichtung (18, 19) zur Bildung einer Entladungs strecke für die Kondensator-Energiequelle (9) durch Messung einer übermäßig großen Umkehrspannung über ei nen vorgegebenen Wert der Kondensator-Energiequelle (9).

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (15, 17) zur Erzeugung des Öffnungs befehls einen Strommeßfühler (15) zur Messung des Schal tungsunterbrecherstromes sowie eine Steuerschaltung (17) aufweist, um ein Öffnungsbefehlssignal an den Schaltungs unterbrecher (8) abzugeben, wenn der Meßfühler (15) ei nen Schaltungsunterbrecherstrom mit Wert Null mißt.

7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (18, 19) zur Bildung einer Entladungs strecke parallel zur Kondensator-Energiequelle (9) geschal tet ist und folgende Baugruppen aufweist:
einen Umkehrspannungsdetektor (18) zur Erzeugung eines Entladungssteuersignals für die Kondensator-Energie quelle (9), wenn eine übermäßig große Umkehrspannung gemessen wird, und eine Reihenschaltung aus einem Ent ladungsstartschalter (19) und einem Entladungswider stand (20), die parallel zur Kondensator-Energiequelle (9) geschaltet sind, wobei der Entladungsstartschalter (19) durch das Entladungssteuersignal geschlossen wird.

8. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (15, 17) zur Abgabe eines Befehls zum Öffnen des Schaltungsunterbrechers (8) durch Mes sen des Umstandes, daß ein zum Schaltungsunterbrecher (8) fließender Strom im wesentlichen Null wird.

9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (15, 17) zur Abgabe des Steuer befehls einen Strommeßfühler (15) zum Messen des Schal tungsunterbrecherstromes sowie eine Steuerschaltung (17) aufweist, um ein Öffnungssteuersignal für den Schaltungsunterbrecher (8) abzugeben, wenn der Meß fühler (15) einen Schaltungsunterbrecherstrom mit Wert Null mißt.

10. Schaltung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch

- einen Gleichrichter (11) und eine sättigbare Drossel (21), die in Reihe mit dem Gleichstrom-Schaltungs unterbrecher (8) geschaltet sind,
- eine Reihenschaltung aus zumindest einer Kondensator- Energiequelle (9) und einem Schalter (10), die paral lel zu der Reihenschaltung aus dem Schaltungsunter brecher (8) und dem Gleichrichter (11) geschaltet sind,
- eine Einrichtung (15, 17) zur Erzeugung eines Öffnungs befehls für den Schaltungsunterbrecher (8) durch Mes sung des Umstandes, daß ein zum Gleichstrom-Schaltungs unterbrecher (8) fließender Strom zu Null wird, und
- eine Einrichtung (18) zur Erzeugung einer Entladungs strecke für die Kondensator-Energiequelle (9) durch Messen einer übermäßig großen Umkehrladespannung über einen vorgegebenen Wert der Kondensator-Energiequelle (9) hinaus.