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Kontaktumformer Die Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktumformer
mit sich taktmäßig schließender und öffnender Unterbrechungsstelle. Bei einer bekannten
Ausführungsform :eines derartigen Umformers zur Gleichrichtung von Wechselstrom
zum Zwecke der Batterieladung wird die Unterbrechungsstelle von synchron umlaufendenKontaktsegment.en
gebildet, denen Köhlekontaktbürsten zwecks Zufuhr und Abnahme des Stromes zugeordnet
sind. Der Gleichstromkreis führt hierbei u. a. über einen Minimalschalter, dessen
Haltespule in einem besonderen Hilfsstromkreis liegt, der eine kleine Schmelzsicherung
enthält. Diese Schmelzsicherung ist in der Nachbarschaft einer der Kontaktbürsten
in der Funkenzone angeordnet und wird daher durch die von außen her auf sie übertragene
Wärme zum Ansprechen gebracht, sofern durch eine Störung eine ernstliche Funkenbildung
an den Bürsten eintreten sollte. Eine derartige Schutzeinrichtung ist jedoch verhältnismäßig
träge und unempfindlich, da die Abschaltung durch den Minimalschalter mittelbar
durch äußere Wärmeübertragung und über einen Hilfsstromkreis gesteuert wird. Außerdem
wird bei der bekannten Anordnung durch die öffnung des Minimalschalters lediglich
die Gleichstrombelastungabgeschaltet; dagegen kann sich der Kontaktbürstenstromkreis
über eine zusätzliche Hilfseinrichtung nach wie vor taktmäßig schließen, so daß
bei einer hieretwa vorkommenden Störung die den Minimalschalter steuernde Sicherung
wirkungslos bleiben würde. Ebenso kann die bekannte Schutzeinrichtung nichts nutzen,
wenn es bei einer mehrphasigen Ausführung des Kontaktumformers, bei der zwecks Erzielung
eines ununterbrochenen Gleichstromes während der Kommutierimg jeweils zwischen der
abgebenden und der übernehmenden Phase ein Kurzschlußstromkreis gebildet wird, zu
einer sich in diesen Stromkreisen auswirkenden Störung kommen sollte.
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Bei Kontaktumformern für größere Leistung können aber Entladungen,
die sich bei Kurzschlüssen und anderen elektrischen oder mechanischen Störungen
zwischen den Unterbrechungskontakten ausbilden, unter Umständen bereits innerhalb
weniger Halbwellen verheerende Zerstörungen anrichten und müssen daher schon im
Entstehen unterdrückt werden. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst,
daß die Schutzeinrichtung vom Schaltkontakt des Umformers derart gesteuert wird,
daß die Schutzeinrichtung selbst den vorher durch die Kontakte geschlossenen und
im Störungsfall über einen Lichtbogen an den Kontakten zunächst aufrechterlialtenen
Stromkreis
in der auf den Eintritt der Störungsttrsaclie folgenden i-ttllitingszeit der Kontakte
tniterliriclit und ani Ende dieser iiffnungszeit das Wiederschließen des besagten
Stromkreises verhindert.
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In Fig. i der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung
ein dreiphasiger Kontaktumformer sinnbildlich dargestellt. Fig.2 zeigt eine besondere
Ausführungsfo-in der Kontakteittriclitttti-z mit einer Sperrvorrichttt1tg.
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In Fig. i ist i t die an ein Netz angeschlossene Primär-, 12 die Sekundärwicklung
des speisenden Transformators. -.Mit 2o ist z. B. eiii Gleichstromverbraucher
1 e,.eichret. t ; sind die Hauptunterbrechungsstellen, die während des Betriebes
durch einen nicht dargestellten Svnchronantrielt über Nocken, Erzenter. Tauilielscheibeit
oder ähnliche Steuerorgane geschaltet werden. 1n RLIhe mit den Hauptunterbrechungsstellc°n
liegen die Schaitdrosselll 17- Die Eigenschaften und die Arbeitsweise dieser Schaltdrosseln
sind an sich bekannt. Durch sie kann hei geeigneter Bemessung ihrer Windungszahl
und ihres Kernquerschnittes der Strom im Bereich des Nulldurchganges während einer
zum Trennen der Kontakte ausreichenden Zeitspanne auf eineng unterhalb der ztnn
Aufrechterhalten eines stabilen Lichtbogens erforderlichen Größe liegenden Wert
gehalten werden, so daß die Unterbrechung il \orinalbetrieb funkenfrei geschieht.
Die Schaltdrosseln besitzen eitle zweite Wicklung 18, mittels deren sie erforderlichenfalls
von einer nicht gezeichneten Stromquelle leer vormagnetisiert werden können. Durch
Veränderung der Vormagnetisierung kann die. fast stromlose Pause, -während deren
die Schaltdrossel ungesättigt ist, zeitlich gegenüber dem Stromnulldurchgang in
einem gewissen Bereich verlagert werden.
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Ferner liegen in Reihe mit den Hauptunterbrechungsstellen 1 ; die
Hilfsunterbrechungsstellen i,), die init den Hauptunterltrechungsstellen 13 im gleichen
Takt gesteuert -werden. Zu jeder Hiifsunterbrechungsstelle t 9 ist eine kochempfindliche
Fuinsiclierttng 4o parallel geschaltet.
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Solange die beiden Kontaktpaare 13 und i 9 ordnuiigsgemäl;c
arbeiten, fließt durch die parallel geschaltete Sicherung 4o überhaupt keilt Strom,
da ja in der Zeit, in der die Kontakte i ; geschlossen sind und Strom führen, auch
gleichzeitig die zur Sicherung 4o parallel geschalteten Hilfskontakte i9 geschlossen
sind. Die Sicherung ist infolgedessen vom Betriebsstrom entlastet und kann daher
für einen sehtkleinen AnsBreclistrom bemessen sein, der nur einen Bruchteil des
Betriebsstromes des Kontaktumformers beträgt. Sie spricht somit sehr schnell, fast
trägheitslos alt; tritt nämlich eine Störung auf, die zur Folge hat, daß sich !;ei.
c_lJfnung der Kontakte t 3 ein Lichtbogen bildet, so geht der Lichtbogenstrom, da
die Kontakte i< ebenfalls gcülinet sind, über die zu ihnen parallel geschaltete
Sicherung 40 und bringt diese in sehr kurzer Zeit zum Schmelzen, bevor der Lichtbogenstrom
ernsthafte Brandschäden verursachen kamt. Gleichzeitig wird durch das @nsprccllcn
der Siche-1-ulig eilte Sperrc@inrichtu»,ausgc'üst, die das WiederschlicI-ien dieses
Stromkreises verhindert.
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Die Sperrcinrichtulig ist iit Fig. 2 1lesoilders deutlich dargestellt.
In dieser Figur sind 2.1 und 25 die beiden feststehenden Schaltstücke einer DoppelttnterbrecIhungsstrecke,
denen der Strom über !>cwegliche Bänder 26 wild 27 zu'-geführt wird. Der Strc@mschlul5
wird durch die bewegliche Kontaktbrücke 28 hergestellt, so daß die beweglichen Kontakte
beider Unterbrechungsstellen von dein gleichen S,vlichronantrieb angetrieben werden.
Dieser bewegt einen Sti>13t-1 3 ! auf wid all, dessen Länge oder Hubhöhe verstellbar
ist. Der Stößel 31 (lebt während des Betriebes die Kontaktbrücke 28 il! dem gewünschten
Takt von den festen Schaltstücken 24 und 25 ab und läßt sie beim Zurückgehen sich
wieder aufsetzen. Zur Führung der Kontaktbrücke dient der Hebelarm 29, der seinerseits
an dem nicht besonders dargestellten Gestell gelagert ist. Gegen dieses (:<stell
legt sich auch die Feder 30, welche die Stroinbrückc 28 gegen die feSielt Schaltstücke
24 und 25 zu drücken sucht. Die Spert-vori-iclittnig besteht aus einem be--veglicllcll
.illSChlag 32, den eine Feder 33 zwischen das .Ende des IIellelarlnes 29 und eine
besondere Auflage 34 zu schieben sucht. Der Feder 3 3 wirkt ein von der Spule 36
erregter Magnet 35 entgegen, der den Anschlag 32 -nährend des Betriebes in angezogener
Stellung festhält. Der @lagiret besitzt eine zweite Erregerspule 3S. Diese ist mit
der Feinsicherung 4o in Reihe geschaltet und liegt mit dieser zusammen parallel
zu der Unterbrechungsstrecke zwischen der Brücke 28 und dem Schaltstück 25.
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Tritt eine Störung auf, welche die Ausbildung eines Lichtbogens an
der Unterbrechungsstrecke zwischen der Strombrücke 28 und dem Kontakt 24 zur Folge
hat, so spricht die Sicherung 4o an und unterbricht dadurch den Lichtbogenstrom.
Die Spule 38 ist so gewickelt, dali durch den Strom, der die Sicherung bis zuln
Augenblick ihres Ansprechens durchfließt, das von der Spule 36 erregte Feld gesch-vächt
bzw. aufgehoben wird. Infolgedessen wird der Anschlag 32 durch die Feder 33 von
dem Magnetelf 35 abgerissen und schiebt sich bei dun darauffolgenden Kontaktöffnung
in
die gezeichnete Stellung unter das freie Ende des Armes 29, so daß sich die Strombrücke
28 nicht mehr auf die SchaltstÜcke 24. und 25 aufsetzen kann. In dieser Ausführungsform
sorgt jede Schaltstelle nur für die eigene Unterbrechung.
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Demgegenüber ist an dem' mehrphasigen Kontaktumformer nach Fig. i
eine Anordnung dargestellt, bei der jede von dien Steuereinrichtungen für sich in
der Lage ist, alle vorliandenen Sperreinrichtungen auszulösen. Hier liegt nämlich
in Reihe mit jeder Feinsiche: rung ,io eine Primärwicklung .4i eines gemeinsamen
Hilfstransformators 39. Dieser besitzt nur eine einzige Sekundärwicklung 42, die
sämtliche Auslösespulen 38 gleichzeitig speist. In vielen Fällen ist es dazu erforderlich,
in den Steuerstromkreis eine Verstärkereinrichtung einzubauen. Auch diese ist in
Fig. i beispielsweise angedeutet, -An die Sekundärwicklung .12 des Hilfstransformators
3 9 ist der Gitterkreis eines Entladungsrohres 44. ,angeschlossen, dessen
Anode in dem von einer Gleichspannung über die Klemmen .I5 gespeisten Stromkreis
der drei parallel geschalteten Auslösespulen 38 liegt. Durch eine Gleichstrombatterie
43 ist dem Gitter des Entladungsrohres,.. eine Vorspannung aufgedrückt, die dicht
unterhalb seiner Ansprechspannung liegt. Der Magnetkreis des Hilfstransformators
39 wird ähnlich wie der der Schaltdrosseln 17 aus einem Eisen sehr
hoher Permeabilität mit scharfem Sättigungsknick hergestellt, der schon bei dem
geringen, von der Sicherung 4o zu unterbrechenden Erregerstrom, beispielsweise in
der Größenordnung von i Amp., überschritten wird. Dadurch wird erreicht, daß trotz
kleiner Windungszahl des Hilfstransformators ein verhältnismäßig hoher Spannungsstoß
sowohl beim Ansteigen als auch bei der Unterbrechung des durch die Sicherung hindurchfließenden
Stromes erzielt wird. Die beiden vorerwähnten Spannungsstöße haben einander :entgegengesetzte
Richtung. Die Gittervorspannung des Entladungsrohres .44. wird also, gleichgültig
welche Richtung gerade der Lichtbogenstrom hat, immer durch einen von den beiden
Stromstößen erhöht und das Entladungsrohr damit zum Ansprechen gebracht.
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Die Sperreinrichtung kann gleichzeitig als Einschaltvorrichtung zum
Inbetriebsetzen des Kontaktumformers dienen, indem die Spulen 3 6 in j e zwei Teile
unterteilt werden , die verschieden :erregt werden können und einzeln zu schwach
sind, um eine die Sperrung überwindende Magnetkraft hervorzurufen. Wird zur Inbetriebsetzung
des Umformers der Synchronantrieb in Gang gebracht, während nur der eine Teil der
Spulen 36 erregt ist, so verharren zunächst -die Klihken 32 in der Sperrstellung,
so daß die Kontakte in einem beliebigen Zeitpunkt an Spannung gelegt werden können,
ohne daß ein Kurzschluß mehrerer Phasen eintritt. Wird nun der zweite Teil der Spulen
36 gleichsinnig erregt, so werden die Sperrklinken aller Phasen nacheinander zurückgezogen,
sobald sie beim nächsten Oifnungshub der Kontaktbrücke 28 von der Last des auf ihnen
ruhenden beweglichen Kontaktteils befreit sind. Infolgedessen setzt die erste Kontaktschließung
in ,allen Phasen gleich im richtigen Takt ein. Durch gegensinnige Erregung der beiden
Teile der Spulen 36 werden die Klinken 32 zum Einfallen gebracht, wodurch die Kontakte
der verschiedenen Phasen zwecks willkürlicher Stillsetzung nacheinander gesperrt
werden können, ohne daß die selbsttätigen Steuereinrichtungen 38 bis .1.o ansprechen.
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Die Erfindung ist auch anwendbar auf andere, häufig schaltende Unterbrechungseinrichtungen,
die vorübergehend gesperrt w#2rden sollen.