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Stufenschalteinrichtung zur Regelung der von einem Transformator abgegebenen
Wechselspannung Die Erfindung betrifft eine Stufenschalteinrichtung zur Regelung
der von einem Transformator abgegebenen Wechselspannung unter Verwendung von zur
Lastschaltung dienenden' gittergesteuerten Entladungsgefäßen und mehreren nur für
Leitungsverbindung oder -trennung, nicht dagegen für Lastschaltung bemessenen Trennschaltern.
Erfindungsgemäß ist in jedem Stufenstromkreis ein besonderer Trennschalter angeordnet.
Zu jedem dieser Trennschalter ist ein Kontaktpaar einer gemeinsamen Umschalteinrichtung
parallel geschaltet, und. mit Hilfe zweier über verschiebbare Bürsten an die Kontaktpaare
angeschlossener gegensinnig parallel geschalteter gittergesteuerter Entladungsgefäße
werden nacheinander die Kontakte der Trennschalter überbrückt.
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Stufenschalteinrichtungen für Transformatoren, bei denen zur Lastschaltung
gittergesteuerte Entladungsgefäße dienen, sind an sich bekannt. Es ist beispielsweise
vorgeschlagen worden, die Anzapfungen eines Transformators je über zwei gegensinnig
parallel geschaltete Entladungsgefäße mit dem Wechselstromverbraucher zu verbinden
und durch Gittersteuerung jeweils diejenigen Entladungsgefäße einzuschalten bzw.
geöffnet zu halten, die der gewünschten Anzapfung am Transformator zugeordnet sind.
Die übrigen Entladungsgefäße werden durch Gittersteuerung gesperrt. Ein Nachteil
dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß die Zahl der Schaltstufen praktisch
begrenzt ist, weil jeder dieser Schaltstufen je zwei gegensinnig parallel geschaltete
Entladungsstrecken zugeordnet sein müssen. Bei der Erfindung ist man dagegen völlig
frei in der Wahl der Zahl der Schaltstufen. Durch die Umschalteinrichtung, welche
erfindungsgemäß zwischen die in den Stufenstromkreisen liegenden Trennschalter und
die zur Lastschaltung dienenden Entladungsgefäße eingeschaltet ist, wird erreicht,
daß unabhängig von der Zahl der Schaltstufen nur zwei gegensinnig parallel geschaltete
Entladungsstrecken erforderlich sind.
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Wechselstromstufenschalteinrichtungen, bei denen Lastschalter und
nur für Leitungsverbindung oder -trennung, nicht dagegen für
Lastschaltung
bemessene Trennschalter angewendet werden, sind ebenfalls bekannt. Die Erfindung
unterscheidet sich gegenüber diesem-,
| bekannten Schaltanordnungen, abgesehen |
| von, daß bei ihnen Entladungsgefäßeü,. |
verwendet werden, dadurch, daß außer1Fden' Trennschaltern, die zur Überbrückung
der einzelnen Stufenstromkreise dienen, noch eine weitere Umschalteinrichtung vorgesehen
ist, die zwischen den Trennschaltern und dem allen Trennschaltern gemeinsamen Lastschalter
liegt. Der Vorteil, der durch diese zusätzliche Umschalteinrichtung erreicht wird,
besteht darin, daß die Hauptstromkreise der Stufenschaltung außerordentlich einfach
werden, daß also nicht, wie beispielsweise bei einer bekannten Anordnung, ein besonderer
zweiteiliger Transformator vorgesehen werden muß, durch den abwechselnd die eine
oder andere Hälfte der Primärwicklung eines Zusatztransformators eingeschaltet wird.
Die Erfindung hat den bekannten Anordnungen gegenüber außerdem den Vorteil, daß
nur ein Lastschalter erforderlich ist.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber bekannten Einrichtungen
besteht darin, daß die Entladungsgefäße jeweils nur kurzzeitig den Belastungsstrom
zu führen haben, und daß sie daher einschließlich ihrer Zuleitungen wesentlich höher
belastet werden können als bei den Schalteinrichtungen, bei denen sie in dem Arbeitsstromkreis
eingeschaltet bleiben. Auch die Umschälteinrichtungen, welche dazu dienen, die Entladungsgefäße
nacheinander den Trennschaltern parallel zu schalten, die in den einzelnen zu-oder
abzuschaltenden Stromkreisen liegen, können relativ schiwach bemessen werden, weil
sie nur geringe Ströme zu führen haben. Unter Last wird auch hier kein Stromkreis
geschaltet. Auch bei der Erfindung werden die gittergesteuerten Vakuumgefäße, wie
dies auch bei anderen ähnlichen Schalteinrichtungen bereits bekannt ist, zweckmäßig
mit Steuerungseinrichtungen versehen, durch die der Strompfad der Entladungsgefäße
nicht unmittelbar ganz freigegeben wird, sondern von vollständiger Sperrung bis
zu vollständig freigegebenem Strompfad nach und nach allmählich geöffnet wird. Auch
diese Anordnung hat eine Entlastung der einzelnen Schalteinrichtungen und der Leitungen
zur Folge.
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Die gegensinnig parallel geschalteten gittergesteuerten Entladungsgefäße,
welche nacheinander über die Kontaktpaare der Umschalteinrichtung zu den Trennschaltern
parallel geschaltet werden, können entweder unmittelbar in den zu schaltenden Stromkreis
gelegt werden oder aber unter Zwischenschaltung eines Transformators. Der Transformator
wird dann sekundärseitig entweder über ein Entladungsgefäß kurzgeschlossen, oder
man schaltet in den Sekundärkreis außer dem Entladungsgefäß noch eine Wechsel--kreis
Der im Sekundärkreis fließende Wechselstrom wird durch das Entladungsy gleichgerichtet,
und die dadurch be-.llr#i<,:te Gleichstromvormagnetisierung des Transformators
sperrt den Transformator mehr oder` weniger ganz. Auch in diesen Fällen kann man
entweder ein einzelnes Entladungsgefäß oder zwei Entladungsgefäße verwenden, von
denen jedes eine der beiden Halbwellen des Wechselstromes gleichrichtet.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schaltungsschema
-angegeben. Ein elektrisch beheizter Widerstandsofen i ist mit mehreren Heizwiderständen
2, beispielsweise Silitwiderständen, ausgerüstet, die an Sekundärwicklungen eines
Transformators 4 und damit an ein Wechselstromnetz 5 angeschlossen sind. In dem
Ausführungsbeispiel ist jedem Heizwiderstand eine besondere Sekundärwicklung 3 des
Transformators zugeordnet, und in der Verbindungsleitung liegt je ein Trennschalter
6. Zum Schalten dienen die beiden Entladungsgefäße? und 8, welche je für eine der
beiden Halbwellen des Wechselstromes bestimmt sind. Der Wechselstrom wird hier durch
die Entladungsgefäße nicht gleichgerichtet. Die Anodenleitungen der Entladungsgefäße
7 und 8 sind mit Bürsten einer Umschalteinrichtung io verbunden, die eine Reihe
von Kontaktpaaren hat, die an die einzelnen Trennschalter 6 der Heizwiderstände
des Elektroofens angeschlossen sind.
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In den Fig.2 und 3 sind in Abwandlung der Anordnung, welche in Fig.
i dargestellt ist, Schaltungen für das Entladungsgefäß angegeben, die an Stelle
der erstgenannten Schaltung verwendet werden können. Nach Fig. 2 ist an die Bürsten
9 der Umschalteinrichtung io die Primärwicklung eines Transformators ii angeschlossen,
dessen Sekundärwicklung über das Entladungsgefäß 12 an eine Wechselstromquelle 13
geschaltet ist. Nach Fig. 3 liegen im Sekundärkreis des Transformators 14 zwei Entladungsgefäße
15 und 16, damit beide Halbwellen des Wechselstromes ausgenutzt werden können.
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Die Umschalteinrichtung io, welche in Fig. i schematisch dargestellt
ist, kann konstruktiv in der verschiedensten Weise ausgebildet sein. Zweckmäßig
werden die Antriebe der Trennschalter 6 und der Umschalteinrichtung io sowie der
für die Gittersteuerung der Entladungsgefäße dienenden Steuereinrichtungen zwangläufig
miteinander derart gekuppelt, daß die einzelnen beim Zu-und Abschalten der Stromkreis,.
notwendigen Schalthandlungen in bestimmter vorgeschriebener
Reihenfolge
abgewickelt werden. Sollen beispielsweise die den Heizwiderständen --
zugeordneten
Trennschalter 6 nacheinander ausgeschaltet werden, so müssen durch das mit allen
Steuer- und Schalteinrichtungen gekuppelte Steuergerät folgende Schalthandlungen
nacheinander ausgeführt werden: Die Bürsten 9 der Umschalteinrichtung io werden
auf das Kontaktpaar gestellt, das an dem zuerst auszuschaltenden Trennschalter liegt.
Darauf wird mit Hilfe irgendeiner der bekannten Gittersteuerungseinrichtungen der
Strompfad der an die Bürsten 9 angeschlossenen Entladungsgefäße nach und nach auf
volle Aussteuerung gebracht. Die Entladungsgefäße sind jetzt dem Trennschalter parallel
geschaltet, so daß dieser gefahrlos ausgeschaltet werden kann. Als nächste Schalthandlung
wird der Stromdurchgang der Entladungsgefäße wieder allmählich auf volle Sperrung
gesteuert, wodurch die Stromunterbrechung des ersten Widerstandsstromkreises vollendet
ist. Die Bürsten 9 können jetzt zu dem nächsten Trennschalter parallel geschaltet
werden. Bei den nächstfolgenden Trennschaltern wird die gleiche Schaltfolge vorgenommen,
bis sämtliche Widerstandsstromkreise ausgeschaltet sind.
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Es wurde bereits erwähnt, daß die Stufenschalteinrichtung nach der
Erfindung mit Vorteil für elektrische Widerstandsöfen angewendet werden kann. Der
Antrieb der Umschalteinrichtung wird dabei zweckmäßig von einem Regelgerät gesteuert,
welches von der Ofentemperatur oder von einer anderen Betriebsgröße des Ofens abhängig
ist, die für die Energiezufuhr maßgebend sein soll. Besonders wichtig sind derartige
Schalteinrichtungen bei Elektroöfen, weil beim Anfahren des Ofens zunächst eine
verhältnismäßig große Wärmemenge notwendig ist, die auf einen wesentlich geringeren
Wert herabgesetzt xN erden kann, wenn sämtliche Teile des Ofens auf ihre Betriebstemperatur
gebracht sind.