DE462600C

DE462600C - Einrichtung zur Vermeidung von UEberspannungen beim OEffnen eines Induktivitaeten enthaltenden Gleichstromkreises

Info

Publication number: DE462600C
Application number: DEA48194D
Authority: DE
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1926-07-03
Filing date: 1926-07-04
Publication date: 1928-07-14

Description

Einrichtung zur Vermeidung von Überspannungen beim Öffnen eines Induktivitäten enthaltenden Gleichstromkreises Beim öffnen eines Induktivitäten enthaltenden Gleichstromkreises treten infolge der heim Unterbrechen des Gleichstromes frei werdenden magnetischen Energie Überspannungen auf, die an den Polen der Unterbrechungsstelle als zusätzliche Spannungen zur Wirkung kommen und dadurch die Abschaltleistung erhöhen und die Lichtbogenlänge vergrößern. In Abb. i ist ein Stromkreis veranschaulicht, welcher an die Gleichstromklemmen -j- und - angeschlossen ist und welcher die Selbstinduktion L und den Schalter S enthält. Der die Selbstinduktion L durchfließende Gleichstrom erzeugt in ihr ein Gleichstromfeld, welches beim Öffnen des Schalters S in sehr kurzer Zeit auf Null abklingt. Der steile Abfall des Feldes ruft aber eine große Spannung hervor, welche den Strom zu erhalten strebt und demnach der Netzspannung gleichgerichtet ist. Der am Schalter sich bildende Lichtbogen wird also von der Summe der beiden Spannungen erzeugt und unterhalten.
Abb. a zeigt den "erlauf der Spannungs-und Stromkurve während des Abschaltvorganges. Der Abschaltmoment ist mit ta bezeichnet. Vor diesem Zeitpunkt sei der Schalter S geschlossen. Die Netzspannung ist mit E, der Strom mit I bezeichnet. Die Spannung an den Klemmen des geschlossenen Schalters S und an der (widerstandsfrei angenommenen) Drosselspule L ist zunächst gleich Null. Wird zur Zeit t. der Schalter geöffnet, dann sei der Stromabfall durch den Verlauf der (ausgezogenen) J-Kurve dargestellt. An der Drosselspule entsteht nun die Spannung EL, welche sich mit der Netzspannung E zu der an den Hörnern des Schalters S auftretenden Spannung ES - E -f- EL addiert. Man erkennt, daß die Spannungserhöhung sehr groß sein kann und daß sich aus diesem Grunde besonders beim Vorhandensein großer Induktivitäten Schwierigkeiten für den Bau und Betrieb großer Gleichstromschalter ergeben können.
Diese Schwierigkeiten und Nachteile lassen sich aber vermeiden, wenn man den Spannungsanstieg an den Klemmen der Induktiv itäten dadurch unterbindet, daß man ihre magnetische Energie, wie es bereits bekannt ist, einem Energieverbraucher (Ohmschen Widerstand) zuführt. Dieser Energieverbraucher wird gemäß der Erfindung so angeordnet, daß sein Stromkreis sich während des Abschaltvorganges selbsttätig auf rein elektrischem Wege schließt und wieder öffnet. Dies kann durch den Schalterlichtbogen selbst erreicht werden, wenn er bei seiner Wanderung an den Schalterhörnern einen den Energieverbraucher enthaltenden Nebenschlußkreis schließt, indem er auf ein zusätzlich angebrachtes Horn übergeht. Es ist demgemäß Gegenstand der Erfindung eünie Einrichtung zur Vermeidung von Überspannungen beim Öffnen eines Induktivitäten enthaltenden Gleichstromkreises mittels eines Hörnerschalters, bei welcher parallel zur Induktivität ein Energieverbraucher derart geschaltet ist, daß das eine Ende des Energieverbrauchers mit dem einen Ende der Induktivität direkt, das andere Ende des Energieverbrauchers mit dem anderen Ende der Induktivität jedoch über einen Lichtbogenweg verbunden ist, welcher durch den Luftabstand zwischen dem mit der Induktivität verbundenen Horn des Schalters und einem diesem Horn nahen, mit dem freien Ende des Energieverbrauchers verbundenen Zusatzhorn gebildet ist.
In dem Ausführungsbeispiel der Abb.3 wird als Energieverbraucher ein Ohmscher Widerstand W verwendet. L bedeutet die Induktivität, S den Schalter mit den Haupthörnern Hl und HZ und dem Zusatzhorn H3. Der Ohmsche Widerstand W wird durch Zünden des Abschaltlichtbogens mit den Enden der Induktivität verbunden, und so kann der durch die Selbstinduktion erzeugte Strom sich über den genannten Widerstand schließen und in bekannter Weise abklingen, ohne daß eine schädliche Überspannung entsteht. Unter Umständen kann der sich zwischen Schalterhorn und Zusatzhorn bildende Lichtbogen selbst als Parallelwiderstand ausreichen, besonders wenn sein Widerstand durch passende Wahl des Luftabstandes zwischen Zusatz- und Haupthorn entsprechend gewählt ist. In diesem Falle würde das Zusatzhorn unmittelbar mit der betreffenden Klemme der Induktivität zu verbinden sein. Das Abklingen des Stromes bzw. das Verschwinden des Feldes der Induktivität vom Zeitpunkt t" an (Abb. 2) kann dadurch begünstigt werden, daß der Abstand des Zusatzhornes vom Haupthorn sich allmählich verjüngt, wodurch sich erreichen läßt, daß die Überspannung sehr gering und daher unschädlich wird. Der abnehmende Strom verläuft dabei von der Zeit t" bis tb annähernd in einer (punktierten) Geraden J', während die Spannung an der Selbstinduktion L dementsprechend zunächst annähernd konstant bleibt und sich dann allmählich dem Nullwert nähert, wie es die punktierte Kurve E'L zeigt. Die Kurve E's, welche die Spannung zwischen den Schalterhörnern darstellt, setzt sich nunmehr aus der Netzspannung E und der Spannung E'L arithmetisch zusammen, E'S = E + EL, und man erkennt, daß die Überspannung bedeutend geringer geworden ist. Soll die Überspannung nicht vermieden, sondern nur begrenzt werden, dann ist der Abstand zwischen Schalterhorn und Zusatzhorn so groß zu wählen, da3 der Parallelwiderstand erst kurz vor der völligen Stromunterbrechung des Schalters eingeschaltet wird. Bei kleineren Abschaltleistungen wird dann das Zusatzhorn gar nicht ansprechen, sondern nur bei großen Strömen (z. B. Kurzschlüssen).
Die beschriebene Einrichtung eignet sich besonders zur Abtrennung großer Gleichstromnetze (z. B. Bahnnetze), bei denen verschiedene Stromquellen in Parallelbetrieb arbeiten. In den Unterstationen, in welchen sich mehrere Maschinenschalter befinden, braucht dann nicht jeder mit einem Parallelwiderstand versehen zu sein, sondern es genügt - wie in Abb. ¢ dargestellt - ein einziger, den verschiedenen Schaltern S, Sz, S3 gemeinsamer Widerstand W. Der in Abb. q. eingezeichnete Schalter S4 dient zur Ausschaltung des den Widerstand W enthaltenden Stromkreises für den Fall, daß am Schalterhorn ein Lichtbogen stehenblevbt, was eintreten kann, wenn z. B. im Parallelbetrieb nicht sämtliche Maschinen gleichzeitig abgeschaltet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Einrichtung zur Vermeidung von Überspannungen beim Öffnen eines Induktivitäten enthaltenden Gleichstromkreises mittels eines Hörnerschalters, bei der parallel zur Induktivität ein Energieverbraucher (Ohmscher Widerstand:) geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Energieverbrauchers mit dem einen Ende der Induktivität direkt, dass andere Ende des Energieverbrauchers mit dem anderen Ende der Induktivität jedoch über einen Lichtbogenweg verbunden ist, welcher durch den Luftabstand zwischen dem mit der Induktivität verbundenen Horn des Schalters und einem diesem Horn nahen, mit dem freien Ende des Energierverbrau;-chers verbundenen Zusatzhorn gebildet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein verschiedener parallel liegender, einzeln abschaltbarer Induktivitäten für alle Schalter ein einziger, gemeinsamer Parallelwiderstand verwendet wird, an dessen einem Ende die Zusatzhörner der Schalter parallel angeschlossen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftabstand zwischen Zusatzharn und entsprechendem Schalterhorn sich nach dem Hornende zu verjüngt. d. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem parallel zur Induktiv ität liegenden Stromkreis des Energieverbrauchers ein Schalter befindet, dessen Auslösung zeitlich gegen die Auslösung des Hauptschalters verzögert ist.