DE731673C

DE731673C - AC switchgear with synchronously controlled, mechanically moved contacts

Info

Publication number: DE731673C
Application number: DEL103901D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Barz; Dr-Ing Christian Frege
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-04-08
Filing date: 1941-04-08
Publication date: 1943-02-12

Description

Wechselstromschalteinrichtung mit synchron gesteuerten, mechanisch bewegten Kontakten Die Erfindung bezieht sich auf eine Wechselstromschalteinrich@ung mit synchron gesteuerten, mechanisch bewegten Kontakten und bezweckt, die Kontakte von der Schaltleistung zu entlasten.AC switching device with synchronously controlled, mechanically moving contacts The invention relates to an alternating current switching device with synchronously controlled, mechanically moved contacts and the purpose of the contacts to relieve the switching capacity.

Es ist bereits eine Wechs:elstromschalteinrichtung bekannt, bei der in Reihe mit den Schaltkontakten eine sättigbare Drossel liegt, die nur in der Nachbarschaft des Stromnulldurchganges entsättigt ist und bei der parallel: zu der Reihenschaltung von Drossel und Schaltkontakten ein Kondensator liegt. Bei dieser Einrichtung wird die Kurvenform des durch :die Drossel fließenden Stromes durch den magnetischen Zustand der Drossel verformt, und zwar derart, daß der Strom sehr flach durch Null geht. Hierbei kann man die Kontakte von der Schaltleistung völlig entlasten, wenn man die Kontakte genau im Nulldurchgang des Stromes öffnet. Da diese Bedingung praktisch kaum zu erfüllen ist, werden die Kontakte durch die an der Drossel bzw. am Kondensator liegende Spannung beansprucht. Diese Beanspruchung kann man um so kleiner halten, je größer man den Kondensator wählt.There is already a change: elstromschalteinrichtung known in which in series with the switching contacts there is a saturable choke that is only in the neighborhood of the current zero crossing is desaturated and in the case of the parallel: to the series connection A capacitor is connected to the choke and switch contacts. With this facility the waveform of the current flowing through: the choke through the magnetic State of the choke deformed in such a way that the current very flat through zero goes. Here you can completely relieve the contacts of the switching capacity, if the contacts are opened exactly at the zero crossing of the current. Because this condition comes in handy can hardly be fulfilled, the contacts are through the ones on the choke or on the capacitor stressed lying tension. This stress can be kept all the smaller, the larger you choose the capacitor.

Es ist weiterhin eine Wechselstromschalteinrichtung bekanntgeworden,- bei der ebenfalls in Reihe mit den Schaltkontakten eine sättigbare Drossel liegt, die nur in der Nachbarschaft des Stromnulldurchganges ents,äittigt ist und bei der nur parallel zu den Schaltkontakten ,ein Kondensator liegt. Diese Einrichtung ist vielfach mit Erfolg bei Stromrichtern mit periodisch betätigten Kontakten angewendet worden. Benutzt man die Einrichtung nur zu gelegentlichen Schalthandlungen, wie @es bei Leistungsschaltern üblich ist, so ergibt :sich die Schwierigkeit, daß die Größe der Drossel und des Verbrauchers nicht beliebig gewählt werden können. Soll die Drossel so beschaffen sein, daß, der Strom sehr flach durch Null geht, so muß der Augenblickswert des Scheinwiderstandes der Drossel in der Nähe des Stromnulldurchganges den Stromverlauf bestimmen, d. h. der Widerstand des Verbrauchers muß, in diesen Zeitpunkten klein gegen den Augenblickswert des Scheinwiderstandes der Drossel sein. Ist der Widerstand des Verbrauchers etwa gleich groß wie der Augenblickswert des Scheinwiderstandes der Drossel im Stromnulldurchgang, so ergibt sich nur eine geringfügige Verformung des Stromes, die für die Durchführung der Entlastung der Schaltkontakte völlig unzureichend ist.An alternating current switching device has also become known, which also has a saturable choke in series with the switching contacts, which is only in the vicinity of the current zero crossing and in the only parallel to the switch contacts, a capacitor is located. This facility is often used with success in converters with periodically operated contacts been. If the device is only used for occasional switching operations, such as @It is common with circuit breakers, so there is the difficulty that the The size of the throttle and the consumer cannot be chosen arbitrarily. Intended to the choke must be such that the current passes through zero very flat the instantaneous value of the impedance of the Thrush nearby of the current zero crossing determine the course of the current, d. H. the resistance of the consumer must, at these times small compared to the instantaneous value of the impedance be the throttle. Is the resistance of the consumer about the same as the instantaneous value of the impedance of the choke in the current zero passage, only one results minor deformation of the current necessary for carrying out the discharge of the Switching contacts is completely inadequate.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung beider bekannter Wechselstromschalteinrichtungen, und zwar eine Verkleinerung des Kondensators bei der ersten bekannten Einrichtung und eine Verkleinerung der Drossel bei der zweiten bekannten Einrichtung. Erfindungsgemüß gelingt dies dadurch, daß. sowohl ein Kondensator parallel zur Reihenschaltung von Drossel und Schaltkontakten als auch ein Kondensator nur parallel zu den Schaltkontakten vorgesehen ist.The invention aims to improve both known AC switching devices, namely a downsizing of the capacitor in the first known device and downsizing the throttle in the second known device. In accordance with the invention does this succeed in that. both a capacitor in parallel with the series connection of Choke and switch contacts as well as a capacitor only parallel to the switch contacts is provided.

In Fig. i der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke beispielsweise veranschaulicht. Zwischen der speisenden Wechselstromquelle 1( und den Verbrauchern N ist eine Wechselstromschalteinrichtung Sl mit mechanisch be-«-egten Kontakten angeordnet. Diese sind von der Wechselstromschaltleistung entlastet, und. zwar durch eine in Reihe liegende, sättigbare Drossel Dl, die nur in der Nachbarschaft des Stromnulldurchganges entsättigt ist. Außerdem liegt ein Kondensator Cil parallel zu den Kontakten des Schalters S1 und ein KondensatorCl2 parallel zu der Reihenschaltung von Drossel Dl und Schalter S1. Zur endgültigen Abtrennung der Verbraucher dient ein SchalterS.. Da' dieser nur einen Bruchteil der gesamten Abschaltleistung zu bewältigen hat, kann man ihn nach Art der bekannten .Leistungstrennschalter gestalten.In Fig. I of the drawing, the inventive concept is illustrated by way of example. Between the feeding alternating current source 1 (and the consumers N there is an alternating current switching device Sl arranged with mechanically operated contacts. These are of the AC breaking capacity relieved, and. although by a series, saturable throttle Dl, which only is desaturated in the vicinity of the current zero crossing. There is also a Capacitor Cil in parallel with the contacts of switch S1 and a capacitorCl2 parallel to the series connection of choke Dl and switch S1. To the final A switch S is used to separate the consumers. Since this is only a fraction the total breaking capacity has to cope with, one can do it in the known manner . Design circuit breakers.

Wirkungsmäßig ergibt sich folgendes, wenn man zunächst annimmt, daß die Schalter S, und S2 geschlossen sind und daß die Verbraucher einen möglichst sinusförmigen Strom anfordern bzw. erhalten sollen. Das bedeutet, daß die Schaltelemente Cl" und Dl derart zu bemessen sind, daßim ungesättigten Gebiet der Drossel Dl der größere Teil des Laststromes über den Kondensator C12 fließt. Im gesättigten Gebiet der Drossel D@1 kann dann der größere Teil des Laststromes über die Drossel. D1 fließen. Der Abschaltvorgang geht in der Weise vor sich, daß .der Schalter S1 synchron derart gesteuert wird, daß er nur in der Nachbarschaft des Nulldurchganges des über S1 fließenden Teilstromes geöffnet wird. Der Kondensator C,1 entlastet hierbei in -bekannter Weise den Schalter S1. Nach erfolgter Öffnung fließt der verbleibende Strom, der nur noch ein Bruchteil des vor der üfinung fließenden Stromes ist, über den Iiondensator C12. Dieser Reststrom wird anschließend durch den Schalter S2 unterbrochen.In terms of effect, the following results if one initially assumes that the switches S, and S2 are closed and that the consumer a possible request or receive sinusoidal current. That means that the switching elements Cl "and Dl are to be dimensioned in such a way that in the unsaturated region of the throttle Dl the larger part of the load current flows through the capacitor C12. In the saturated area the choke D @ 1 can then handle the greater part of the load current via the choke. D1 flow. The shutdown process takes place in such a way that .the switch S1 synchronously is controlled in such a way that it is only in the vicinity of the zero crossing of the over S1 flowing partial stream is opened. The capacitor C, 1 relieves this in - known way the switch S1. After opening, the remaining one flows Current, which is only a fraction of the current flowing before the discharge, over the ion capacitor C12. This residual current is then interrupted by switch S2.

.Falls die Abschaltleistung nicht ohne weiteres von einem synchron gesteuerten Schalter S1 und einem Schalter S2 nach Art eines Leistungstrennschalters übernommen werden kann, kann man, wie aus Fig. z der Zeichnung ersichtlich ist, zwei synchron gesteuerte Schalter S1 und S2 und einen Schalter S3 nach Art eines Leistungstrennschalters vorsehen. Der Abschaltvorgang verläuft dann in der Weise, daß zunächst S1 mittels synchroner Steuerung geöffnet wird. Alsdann wird S2, erforderlichenfalls schon nach einer halben Periode, ebenfalls mittels synchroner Steuerung geöffnet. Schließlich wird S3 geöffnet. Für die Bemessung von Di., , C" und C22 untereinander gelten die bleichen Gesichtspunkte wie für die Bemessung von D,1, C11 und C12 untereinander. Absolut gesehen wird durch das nacheinander erfolgende öffnen der Schalter S1 und S> der Laststrom in zwei Stufen auf einen derart. kleinen Wert herabgesetzt, daß die restliche Schaltleistung ohne Schwierigkeiten von einem Schalter nach Art der Leistungstrennschalter bewältigt werden kann.If the breaking capacity cannot be easily taken over by a synchronously controlled switch S1 and a switch S2 in the manner of a circuit breaker, two synchronously controlled switches S1 and S2 and a switch S3 can be used, as can be seen in FIG Provide a type of circuit breaker. The shutdown process then proceeds in such a way that S1 is first opened by means of synchronous control. Then S2, if necessary after half a period, is also opened by means of synchronous control. Finally, S3 is opened. The rating of Tue., C "and C22 each other the pale considerations apply as for the design of D, 1, C11 and C12 with each other. In absolute terms, is the sequential opening of switches S1 and S> the load current in two stages is reduced to such a small value that the remaining switching capacity can be handled without difficulty by a switch in the manner of a circuit-breaker.

Dadurch, daß man im einfachsten Falle @vgl. Fig. i der Zeichnung) zwei Kondensatoren vorsieht, erreicht man gegenüber der ersten bekannten, eingangs erwähnten Lösung nicht nur, daß die Kontakte des Schalters S, entlastet sind, sondern auch, _daß der Kondensator C12 -wesentlich kleiner gehalten werden kann, was gleichbedeutend mit einer Verringerung der Beanspruchung des Schalters S2 ist. Gegenüber der zweiten bekannten, eingangs erwähnten Lösung ergibt sich der Vorteil, daß der dem Verbraucher zugeführte Strom praktisch sinusförmig ist. Da die Drossel. D@1 im entsüttigten Gebiet nur einen klei nen Teil des Laststromes führt, kann sie, zutmindest hinsichtlich des Aufwandes an magnetischem Material, beträchtlich verkleinert . werden und damit auch der Kondensator C, parallel zum SchalterSl sowie der Schalter S1 selbst.By the fact that in the simplest case @vgl. Fig. I of the drawing) provides two capacitors, compared to the first known one at the beginning mentioned solution not only that the contacts of the switch S are relieved, but also, _that the capacitor C12 -much smaller can be kept, which is synonymous with a reduction in the stress on the switch S2. Opposite the second known, initially mentioned solution has the advantage that the consumer supplied current is practically sinusoidal. Because the throttle. D @ 1 in the discharged Area only carries a small part of the load current, it can, at least with regard to the expenditure on magnetic material, considerably reduced. become and with it also the capacitor C, parallel to the switch S1 and the switch S1 itself.

Da für die Kondensatoren, insbesondere Cl2 und C22, keine bestimmten MaßzahlverhäItnisse eingehalten werden müssen, bereitet es im allgemeinen keine Schwierigkeiten, Resonanzerscheinungen, die sich aus dem Zusammenwirken dieser Kondensatoren mit der Induktivität und- Kapazität des Netzes, und zwar hinsichtlich der Grundfrequenz und etwaiger Oberwellen, ergeben, dadurch zu vermeiden, daß die Größenverhältnisse von Clf, und C2. so gewählt werden, daß, keine Resonanzerscheinungen ,auftreten. In besonders ungünstigen Fällen kann man die Kondensatoren C12 und C22 in an sich bekannter Weise durch andere Scheinwiderstände, insbesonaere Ohmsche Widerstände, hersetzen.As for the capacitors, especially Cl2 and C22, there are no specific ones In general, it does not produce any dimension ratios that have to be adhered to Difficulties, resonance phenomena resulting from the interaction of these capacitors with the inductance and capacitance of the network, in terms of the fundamental frequency and any harmonics, result in avoiding the size ratios of Clf, and C2. be chosen so that no resonance phenomena occur. Especially in unfavorable cases you can use the capacitors C12 and C22 in a manner known per se through other apparent resistances, especially ohmic ones Resistance, sit down.

Claims

PATENT CLAIMS: i. AC switching device with synchronously controlled, mechanically moved contacts in series with a saturable choke, which is only desaturated in the neighborhood of the current zero crossing, characterized in that that both a capacitor in parallel to the series connection of choke and switch contacts , and a capacitor is only provided parallel to the switch contacts. a. AC switching device according to Claim r, characterized in that at least two devices are provided, which are operated one after the other and the current decrease in a number of steps equal to the number of facilities provided (Fig. A). 3. AC switching device according to claim i or 2, characterized in that that for the final disconnection of the consumer a switch in the manner of a power isolating switch serves.