DE744382C - Vorrichtung zum synchronen Schalten von aus einem Steuer- und einem Schaltkreis bestehenden elektrischen Stromkreisen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum synchronen Schalten von aus einem Steuer und einem Schaltkreis bestehenden elektrischen Stromkreisen Der Kurzschlußstrom in einem Dreiphasennetz verläuft verschieden, je nachdem, in welchem Augenblick der Halbperiode der Kurzschluß entsteht. Momentschalter, deren Ausschaltzeiten auch bei den größten Leistungen nur einige Perioden ausmachen und bei welchen die Dauer der Lichtbogenbrennung eine halbe bis ganze Periode beträgt, werden je nach der Unsymmetrie des Kurzschlußstromes in einer bestimmten Phase beansprucht. Dies gilt auch für die übrigen Einrichtungen im Netz, wie Transformatoren und Sammelschienen. Für ihre Prüfung ist also der Augenblick der Entstehung des Kurzschlusses sehr wichtig, denn die Stromamplitude, welche diese Einrichtungen beansprucht, kann in einem Verhältnis i bis i,$ schwanken, und die Dauer der ersten Stromausschwingung liegt zwischen dem Nullpunkt und einem Wert von z # io = Sekunden.
• Soll eine bestimmte Beanspruchung der zu prüfenden Einrichtung z. B. durch die größte unsymmetrische Stromamplitude erreicht werden, so sind die Prüfungen so oft zu wiederholen, bis durch Zufall ein Kurzschluß entsteht, welcher den gewünschten Verlauf aufweist.
• Es ist klar, daß diese Art der Prüfung sehr langwierig, zeitraubend und kostspielig ist. Hier setzt die Erfindung ein, die sich zur Aufgabe gestellt hat, ein Schalten von elektrischen Stromkreisen größter Leistungen bei beliebiger Spannung in dem gewählten Augenblick des Spannungsverlaufes zu ermöglichen,

  iiolrei die Wiedergabe des Schaltaugenblicks

  mit einer Genauigkeit voll io-1 Selilindeii

  möglich sein soll.

  Die Erfindung, die eine Vorrichtung zur

  synchronen Schaltung von aus einem Steuer-

  und einem Schaltkreis bestehenden elektri-

  schen Stromkreisen zum Gegenstand hat, be-

  steht darin, daß der Schaltkreis eine d

  Hochspannungsimpulse des Steuerkreise;

  steuernde Funkenstrecke mit drei Elektrif ei

  enthält und der Steuerkreis aus einem Pha-

  senschieber und einem übersättigten Trans-

  formator gebildet ist, dessen Steuerimpulse

  auf die Hochspannung mittels einer Elektro-

  nenröhre oder einer Gastriode und eines

  Transformators mit großer Übersetzung über-

  tragen werden, so daß das Schalten in einem

  beliebig wählbaren Augenblick der Span-

  nungsperiode mit größerer Genauigkeit als

  1o-1 Sekunden erfolgt.

  Nach der Erfindung wird ohne Schaltklin-

  ken, Gelenke, Reibflächen, Federn und Elek-

  tromagneten geschaltet, die den Nachteil

  haben, daß die durch die Abnutzung entstan-

  denen Änderungen der Treibkraft sich in der

  Änderung der Einschalt- oder Ausschaltdauer

  bemerkbar machen. Insbesondere bei der

  Schaltung von großen Strömen und Span-

  nungen ist die Erfindung vorteilhaft. Hier

  dauert bei den bekannten Einrichtungen der

  Anlauf der beweglichen Teile einige Perioden,

  so daß mit keiner größeren Genauigkeit als

  3 bis q. # io-3 Sekunden gerechnet werden

  kann, während erfindungsgemäß eine größere

  Genauigkeit als io-1 Sekunden erreicht wird.

  Es sind Arten des synchronen Schaltens be-

  kannt, bei welchen die Synchronisierung

  mechanisch erfolgt. Es kann z. B. so synchro-

  nisiert werden, daß die Spule des Auslöse-

  magneten synchron mit irgendeinem Augen-

  blick des Stromverlaufes geschaltet wird. Dies

  geschieht durch einen Synchronmotor mit

  entsprechend angeordnetem Koinmutator und

  verschiebbaren Bürsten. Zwischen die Bür-

  sten und die Spule kann zwecks Erreichung

  einer größeren Genauigkeit eine Hilfselek-

  tronenröhre eingeschaltet werden. Trotzdem

  kann auf diese mechanische Weise keine

  größere Genauigkeit als ein. Mehrfaches von

  io-3 Sekunden erreicht werden, was für ge-

  nauere Messungen nicht genügt. ,

  Ferner gibt es Einrichtungen zur Abgabe

  von Schaltbefehlen in bestimmten einstell-

  baren Zeitpunkten der Stromkurve des zu unter-

  brechenden Stromes bzw. solche zurAuslösung

  toll Schalt- oder Steuerimpulsen zu einem

  innerhalb einer Periode einer Wechselspan-

  nung wählbaren Zeitpunkt. Schließlich sind

  eine Ausschaltvorrichtung für Wechselstronl.-

  schalter, bei -welcher beim Ausschalten des

  Schalters seine Kontaktvorrichtung durch

  ein elektrostatisches Relais so lange festgehal-

  ten wird, bis der Wendepunkt der Spannung

  erreicht ist, und eine Vorrichtung zum An-

  schalten eisenhaltiger Spulen all Wechsel-

  stroilispan.nungen im Augenblick des Span-

  nungsinaximuni bekanntgeworden.

  Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird

  zwei Ausführungen beschrieben, und zwar

  das synchrone Schalten von niedriger

  r'? nnung. Beide Ausführungen bestehen

  ":aus eitlem Steuerkreis und einem Schaltkreis.

  Der Steuerkreis ist bei beiden Ausführungen

  . der gleiche. Der Schaltkreis bei der Einrich-

  tung für das Schalten von Hochspannungs-

  kreisen bestellt aus einem Stoßgenerator und

  einer Schaltfunkenstrecke. Die Niederspan-

  nungskreise «-erden mittels eines Schützes,

  welcher elektrodynamisch angetrieben wird,

  geschaltet.

  Gemäß Abb. i bestellt der Steuerkreis aus

  einem Phasenschieber i, einem übersättigten

  Transformator 2, einer Gastriode 3 und einem

  Stoßtransformator 7 mit großer Übersetzung.

  Die Statorwindung des Phasenschiebers ist

  all das Dreiphasennetz geschaltet. «-elches aus

  derselben Quelle gespeist wird wie der

  Stromkreis, -welcher geschaltet «-erden soll.

  Die Rotorwindung des Phasenschiebers ist

  über den Widerstand .l und die Prinlärschal-

  tullg des übersättigten Transformators 2 kurz-

  geschlossen. Bei jedem Stromdurchgang

  durch den Nullpunkt entstehen in der Sekun-

  därwicklung des Transformators 2 zeitliche

  Spanmingsstöße, welche auf das Gitter der

  Gastriode 3 über den Schalter 5 geleitet wer-

  den. Durch Verdrehung des Rotors des Pha-

  senschiebers verschiebt sich die Phasenspan-

  nung des Rotors gegenüber der Phasenspan-

  nung, welche geschaltet werden soll, in einem

  Ausmaß von o bis 36o°.

  Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, ent-

  stehen auf der Sekundärwicklung des Trans-

  forinators 2 hundert Spannungsimpulse in der

  Sekunde, von welchen die Hälfte positiv und

  die Hälfte negativ sind. Durch Einschalten

  des Schalters 5 werden diese Impulse auf das

  Gitter der Gastriode 3 geleitet und ver-

  ursachen, daß bei jedem positiven Impuls die

  Elektronenröhre durchschlagen wird. In dem

  Anodenstromkreis der Gastriode 3 befindet

  sich ein Kondensator 6, dessen Ladungen, die

  von der Elektronenröhre kommen, sich über

  die Gastriode 3 und die Primärwicklung des

  Stoßtransformators i ausgleichen. In der Se- ;

  kundärwicklung des Transformators ent-

  stehen Spannungsimpulse bis 15 kV, welche

  den Schaltstromkreis steuern.

  Der Schaltstromkreis für die Hochspan-

  nung gemäß Abb. 2 besteht aus einem Stoß- i

  generator 8 mit einer Anlaßfunkenstrecke 9

  lind einer Schaltfunkenstrecke io. Der Stoß-

  generator besteht aus einem oder mehreren Kondensatoren, je nachdem, wie hoch die Schaltspannung ist und welche Spannung für die Kondensatorladung zur Verfügung steht. Der Stoßgenerator wird durch die Spannungsimpulse aus dem Stoßtransformator 7 (4bb. i) gesteuert, aus welchem die Impulse auf die mittlere Elektrode der Anlaßfunkenstrecke g geleitet werden. Die Erdleitung des Stoßgenerators ist mit der äußeren Elektrode a der Schaltfunkenstrecke io verbunden. Die mittlere Elektrode b dieser Funkenstrecke ist mit einem Pol der Kurzschlußstrecke verbunden, welche aus einem Transformator i i, einer Schutzdrossel 12, einer Schutzkapazität 13 und 'aus dem zu prüfenden Schalter 14 besteht. Die Entfernung der Elektroden ab und bc der Schaltfunkenstrecke io ist so groß, damit diese Funkenstrecke durch die Kurzschlußspannung nicht durchschlagen wird. Der Kurzschlußkreis wird also durch diese Schaltfunkenstrecke getrennt. Die ganze Einrichtung wird mittels des Schalters 5 gemäß Abb. i in Betrieb gesetzt. Nach dem Einschalten verursacht der erste positive Impuls der Spannung des gesättigten Transformators 2 ein Durchschlagen der Gastriode 3, wobei in der Sekundärwicklung des Stoßtransformators 7 ein Steuerimpuls der Spannung entsteht.- Dieser Impuls verursacht ein Durchschlagen der Funkenstrekken g und 15 des Stoßgenerators, gleichzeitig wird durch die Summe dieser Spannungen die Schaltfunkenstrecke io überbrückt. Dadurch entsteht eine Leitbahn für den Kurzschlußstrom, welcher sofort nach der Entladung folgt. Die Spannung des Stoßgenerators E, muß für das Durchschlagen der Schaltfunkenstrecke io ausreichen, ungeachtet dessen, welche Phase die Kurzschlußspannung EZ hat. Es muß also Eg > 2 E, Die Einrichtung für das Schalten der Niederspannung ist in Abb. 3 dargestellt und besteht aus einem Stoßschütz 16 mit elektrodynamischem Antrieb, aus einem Kondensator 17 und einer Anlaßfunkenstrecke 18. Den Antriebsteil des Schützens bildet die Spule ig und eine bewegliche Aluminiumscheibe 2o, mit welcher der bewegliche Kontakt 21 verbunden ist. Zur Bewegung wird die im Kondensator 17 aufgespeicherte elektrostatische Energie ausgenutzt. Die Veranlassung zum Ausschalten ist der Spannungsstoß, der vom Stoßtransformator 7 gemäß Abb. i dem Steuerstromkreis zugeführt wird. Durch diesen Spannungsstoß wird die Anlaßfunkenstrecke 18 durchschlagen, wodurch sich der Kondensator 17 über die Spule ig entladet. Die Scheibe 2o wird von der Spule weggetrieben, und der mit der Scheibe verbundene Kontakt 21 schaltet den Kurzschluß ein, der aus dem Transformator 22 und dem zu prüfenden Schalter 23 besteht.
• Die Energie des Kondensators kann auf einen genauen Wert eingestellt werden, und durch den elektrodynamischen Antrieb können Geschwindigkeiten der Kontakte bis 2o m/Sek. erreicht werden, so daß die Zeit zwischen dem Ausschaltimpuls und der Kontaktschließung mit einer größeren Genauigkeit als io-3 Sekunden wiedergegeben werden kann.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum synchronen Schalten von aus einem Steuer- und einem Schaltkreis bestehenden elektrischen Stromkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis eine durch Hochspannungsimpulse des Steuerkreises zu steuernde Funkenstrecke (a bzw. 18) mit drei Elektroden enthält und der Steuerkreis aus einem Phasenschieber (i) und einem übersättigten Transformator (2) gebildet ist, dessen Steuerimpulse auf die Hochspannung mittels einer Elektronenröhre oder einer Gastriode (3) und eines Transformators (7) mit großer übersetzung übertragen werden, so daß das Schalten in einem beliebig wählbaren Augenblick der Spannungsperiode mit größerer Genauigkeit als io-s Sekunden erfolgt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis einen von der Anlaßfunkenstrecke (g) zu steuernden Stoßgenerator aufweist und ihr eines Ende mit der Elektrode (c) einer Schaltfunkenstrecke (io) verbunden ist, an deren mittlere und geerdete Elektroden (a, b) die zu schaltende Stromquelle angeschlossen ist (Abb. 2).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis ein Stoßschütz (16) aufweist, welches mittels eines Kondensators (17) elektrodynamisch angetrieben und durch die Anlaßfunkenstrecke (18) so gesteuert wird, daß durch den beweglichen Kontakt (21) der Kurzschlußstromkreis geschlossen wird - (@1bb.3). Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften .... Nr. 366 854. 386 479, 676 128, 679 230.