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Prüfschaltung für Wechselstrom-Kurzzeitschalteinrichtungen Zur Ein-
und Ausschaltung von einphasigen Wechselstromverbrauchern, die immer nur für äußerst
kurze Zeit, d. h. für wenige Perioden mit einem speisenden Wechselstromnetz verbunden
werden sollen, benutzt man vorteilhaft Schaltgeräte, bei denen die Stromleitung
durch eine Entladung vorgenommen wird, deren Einsatz steuerbar ist. Dadurch, daß
einem solchen Schaltgerät der Freigabebefehl erteilt wird, wird jeweils eine Halbwelle
des Wechselstromes dem eigentlichen Verbraucher, in vielen Fällen z. E. einer Widerstandsschweißmaschine,
zugeführt. Besitzt ein solches Schaltgerät Ventilcharakter, so werden zwei Geräte
gegensinnig päiallel geschaltet, damit die dem Verbraucher zugeführten Halbwellen
sich in durchaus gleicher Form in positiver wie in negativer Richtung ausbilden
können. Als Schaltgerät können sowohl die üblichen steuerbaren Dampf- oder Gasentladungsgefäße
Verwendung finden wie auch Schaltkammern, in denen beispielsweise eine Bogenentladung
zwischen einander sehr nahe stehenden Elektroden . durch Zündung eines `brennbaren
Gasgemisches eingeleitet wird: auch mechanisch wirkende Schaltgeräte können in Betracht
kommen. Allen diesen Geräten ist als Charakteristikum die Tatsache gemeinsam, daß
sie bei ordnungsmäßigem Funktionieren nach Erteilung des Freigabebefehls jeweils
nur eine Halbwelle des Wechselstromes bei einwandfreiem Arbeiten durchlassen dürfen.
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Betrachtet man die Strom--- und Spannungsverhältnisse J bzw. U - beispielsweise
an einem Schaltgefäß G"- mit Ventilcharakter und Durchlässigkeit nur für eine Stromhalbwelle,
wie sie beispielsweise in Abb. z der Zeichnung dargestellt sind, so sieht inan,
däß bei Benutzung eines rein induktiven Verbrauchers B, also einer idealen Selbstinduktiv
ität, bei Zündungen genau im Scheitelwert der Spannung, wobei der Zündzeitpunkt
am Drehregler D einstelbar ist, eine genau sinusförmige Stromhalbwelle .zustande
kommt, die einer Brenndauer von zSo° des benutzten Gefäßes
entspricht.
In den meisten pral@fischen Fällen iäßt sich nun der direkte Anschluß einer Selbstinduktion
als Verbraucher auch für Prüfungszwecke schlecht verwirklichen. Wesentlich vorteilhafter
ist es, "statt dessen eine normale Widerstandsschweißmaschine kurzgeschlossen zu
betreiben. Dann ist die clie Phasenlage des Belastungsstromes charakterisierende
Induktivität durch die Selbstinduktion der Leiterschleife auf der Sekundärseite
der Schweißmaschine gegeben, die über einen Transformator an die Primärseite angeschlossen
ist. Dieser Transformator, der bei Schweißmaschinen meist mit nicht allzu hochwertigein
Eisenkern ausgeführt ist, macht leider den Versuchsbetrieb mit wiederholten Halbwellen
ein und derselben Richtung unmöglich, und zwar einerseits, weil die Gleichstromkomponente
des Flusses in dem Schweißinaschinentransformator zwischen zwei Halbwellen nicht
immer ganz abklingt (dasselbe gilt für den speisenden Netztransformator), und andererseits,
weil das Eisen des Schweißmaschinentransformators sich nur bis zum Remanenzpunkt
entmagnetisiert.
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Erfindungsgemäß kann man diese Schwierigkeiten durch ein zweites Schaltgefäß
verine-iden, das eine andere Bauart als das zu untersuchende Gefäß besitzen kann
und in einem relativ kurzen Abstand auf die von dem zu untersuchenden Gefäß gelieferte
Stromhalbwelle eine zweite Stromhalbwelle entgegengesetzter Richtung folgen läßt.
Eine derartige Schaltung hat vor allem den Vorteil, daß sich nun auch sämtliche
Ströme und Spannungen im Versuchskreis unter Beachtung einiger Vorsichtsmaßregeln
mit Wandlern leicht messen lassen.
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Betrachtet man die Anforderungen, die an den Freigabebefehl dieses
zweiten Gefäßes G, gestellt werden müssen, so lassen sich dieselben am einfachsten
an Hand der Schaltung und des Stromverlaufes in Abb. :2' darstellen. Hierbei ist
gleich angenommen, daß der Belastungskreis finit der Last L nicht mehr ganz reinen
Blindstrom aufnimmt, da an allen Stellen Verluste auftreten. -Man sieht, dal der
in der Abbildung dargestellte Fall gleichzeitig den frühesten möglichen Zündeinsatz
für Untersuchungs- und Nachfolgegefäß darstellt, da, eine noch weitere Vorverlegung
eine ungleichmäßige Attsbildung der Halbwellen zur Folge haben würde. Man sieht
aber auch gleichzeitig, daß es verfehlt wäre, das Nachfolgegefäß unmittelbar anschließend
an das Untersuchungsgefäß brennen zu lassen, da hierdurch gerade die Möglichkeit,'
Rückzündungen bei derPrüfschaltung iin zu untersuchenden Gefäß zu beobachten, ausgeschlossen
wäre. Das Nachfolgegefäß würde, wie im Stromverlauf gestrichelt angedeutet, nach
Ablauf der Stromführungszeit am \'er-Suchsgefäß nur eine niedrige Brennspannung
auftreten lassen, während im praktischen Betrieb ja an dieser Stelle gerade ein
steiler Spannungsanstieg zustande kommen kann. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten
wird man also das 'Nachfolgegefäß erst in einem Abstand von einer Periode die Gegenhalbwelle
des Stromes einschalten lassen.' Nachfolgend soll beschrieben werden, wie das Arbeiten
des Nachfolgegefäßes bei jeder Zündung des Untersu chungsgefäßes. richtig bewirkt
und hierbei mit besonders einfachen Mitteln das Einhalten des Abstandes von einer
ganzen Periode sichergestellt wird.
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Die Gesamtschaltung der Prüfungsanordnung ist in Abb. 3 dargestellt.
Das Untersuchungsgefäß Gn,, ist mit seiner Zünd- und Steuereinrichtung nur schematisch
dargestellt. Um mit jeder beliebigen Einstellung des Zündzeitpunktes fahren zu können,
ist die gesamte Anordnung hinter einen Drehregler D geschaltet, der seine Spannung
aus demselben _\ etz wie der Hauptstromkreis mit der Last (z. B. eine Schweißmaschine)
und dem Zusatzgefäll G- bezieht. Dabei ist die aus dein Drehregler D gespeiste und
im einzelnen nicht dargestellte Steuerung für das Untersuchungsgefäß G.,. derart
eingeschaltet, daß dieses Gefäß nur eine Halbwelle des Wechsel-Stromes durchläßt.
Das Nachfolgegefäß ist hier als zündstiftgesteuertes Entladungsgefäß gezeichnet,
dessen Zündstift über eine gittergesteuerte Hilfsentladungsstrecke r und den Zündwiderstand
2 von" der Anode des Ignitrons im Zündaugenblick beaufschlagt wird. Für die Aussteuerung
dieses Hilfsgefäßes ist nun eine Hilfsschaltung vorgesehen, die in erster Linie
aus den beiden weiteren Hilfsgefäßen 3 und ,:l. und dem Zwischentransformator 5
mit seinen Sekundärkreisen 6 und 7 besteht. Das Hilfsgefäß :I wird hierbei von einem
Wandler 8 mit gesättigtem Kern zur Erzeugung einer - Steuerspannung spitzer Wellenform
beaufschlagt, der phasenfest zur Zündeinrichtung des Untersuchungsgefäßes so eingestellt
wird, daß dem Hilfsgefäß ..1. im genau gleichen Phasenpunkt wie dein eigentlichen
Untersuchungsgefäß ein Zündimpuls zugeleitet wird (s. die durch Schraffur gekennzeichneten
Phasenpunkte in Abb. d.). Dadurch wird der positive Teil der Spannungshalbwelle
an der Last (s. den Spannungsverlauf in Abb. d.) auf den Hilfstransformator 5 übertragen
und ladet in den beiden Hilfskreisen 6 und 7 die Kondensatoren auf. Der eine dieser
Kondensatoren kann über einen Widerstand 9 und das Hilfsgefäß 3 entladen S\-erden.
Der zweite besitzt einen eigenen fest angeschlossenen Entladewiderstand und ist
in den Gitterkreis des Hilfsgefäßes 3 eingeschleift.
Dieser letztere
wirkt derart (s. Abb.4, Kurve U;), daß der dem Gitter des Rohres 3 von dem Wandler
8 , mit i,3o° Versetzung gegenüber dem Rohr 4 zugeführte Steuerimpuls durch die
Ladung des Kondensators am Ende der durch das Gefäß Gp,. durchgegangenen Stromhalbwelle
unwirksam ist. Nach Ablauf einer Periode ist jedoch die Ladung des zweiten Kondensators
in Kreis 7 so weit abgeklungen, daß nun die Spitze des Wandlers 8 das Hilfsgefäß
3 zündet und den Kondensator im Kreis 6 über den Widerstand 9 entlädt. Die an diesem
Widerstand auftretende Entladungsspitze (U9 in Abb. q.) wird transformatorisch in
den Gitterkreis des Zündgefäßes zum Ignitron übertragen und läßt über dieses Gefäß
in bekannter Weise die zweite Halb-«@velle 12 zustande kommen.
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Die einer solchen Nachfolgesteuerung gestellte Aufgabe hat folgende
drei Kennzeichen i. Die über das Versuchsgefäß der Schweißmaschine zugeführte Spannung,
und nur diese allein, muß die Hilfskreise 6 und ? aufladen. Diese Aufgabe ist hier
durch das Hilfsrohr 4 und seine Aussteuerung gelöst. .
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Durch die der Schweißmaschine und damit über das Hilfsgefäß 4 dem
Transformator 5 zugeführte Spannung muß ein Arbeiten des Nachfolgegefäßes zuerst
für eine Periode verhindert. werden. Diese Aufgabe wird durch den Kreis 7 erfüllt.
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3. Nach Ablauf von einer Periode muß ,genau zum festgelegten Phasenzeitpunkt
ein einziger Zündimpuls von der Einrichtung an das Hilfsgefäß 3 des Ignitrons i
geliefert werden. Die Einmaligkeit dieses Vorganges ist für die Verwendung des Kreises
6 charakteristisch, die Phasenrichtigkeit durch die Verwendung des Wandlers 8 gegeben.