DE825569C

DE825569C - Einrichtung zum Unterdruecken der Lichtbogenbildung bei einem Kontakt

Info

Publication number: DE825569C
Application number: DEW2016A
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Brake and Signal Co Ltd
Current assignee: Siemens Mobility Ltd
Priority date: 1949-05-31
Filing date: 1950-05-11
Publication date: 1951-12-20
Also published as: NL153566C; US2637769A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 20. DEZEMBER 1951

W 2oi6VIIIb/2ic

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Unterdrücken von Lichtbögen an Kontakten, welche einen induktiven elektrischen Stromkreis unterbrechen.

Wenn der Strom in einem induktiven Stromkreis unterbrochen wird, muß die in dem ihm zugeordneten magnetischen Feld aufgespeicherte Energie aufgezehrt werden; falls keine Schritte unternommen werden, es zu verhindern, erscheint diese Energie in der Form einer Lichtbogenentladung über die Kontakte, an denen der Stromkreis unterbrochen wird, mit einer sich daraus ergebenden Beschädigung dieser Kontakte. Verschiedene Verfahren zum Absorbieren dieser Energie sind bekannt, um die Lichtbogenbildung an den Kontakten auf ein Geringstmaß zu halten; z. B. parallel zu den Kontakten wird ein in Reihe geschalteter Widerstand und ein Kondensator angeordnet, ein nicht linearer Widerstand wird parallel zur Induktanz angeschlossen, oder ein Gleichrichter wird so ao parallel zur Induktanz geschaltet, daß der Strom in dem Stromkreis weiterhin fließen kann, nachdem der Kontakt geöffnet worden ist. Derartige Verfahren leiden unter dem Mangel, daß die Energie der Sprungwelle in der Funkenlöscheinrichtung selbst aufgezehrt werden muß, was zu Schwierigkeiten führt, wenn der Stromkreis schnell geöffnet und geschlossen werden muß, wie es beispielsweise beim Arbeiten eines umlaufenden Vorwählers in einer, Telephonanlage vorkommt, da die zu verteilende Energie beträchtlich groß wird und unwirtschaftlich große Funkenlöscheinrichtungen erfordert.

Wenn der induktive Stromkreis ein Relais ent-

hält, haben einige der vorbenannten Verfahren der Lichtbogenunterdrückung, insbesondere der vorgenannte parallel geschaltete Gleichrichter, den zusätzlichen Nachteil, daß die Freigabe des Relais nach dem öffnen des Stromkreises nachteilig verzögert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Unterdrücken der Lichtbogenbildung an Unterbrecherkontakten eines Stromkreises mit

ίο einer induktiven Wicklung dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter eine entgegengesetzt gerichtete Vorspannung erhält und so angeschlossen ist, daß die sich aus der Unterbrechung des Stromkreises ergebende Sprungwellenenergie durch den Gleichrichter hindurch der die Vorspannung erzeugenden Stromquelle zugeführt wird, sobald die Überspannung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Vorzugsweise ist die Stromquelle für die Vorspannung diejenige Stromquelle, welche den Stromkreis speist, s>ie kann jedoch auch eine unabhängige Stromquelle, beispielsweise eine Batterie sein.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise zur Darstellung gebracht.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Stromkreisen, an welchen die Erfindung verkörpert ist.

Gemäß Fig. 1 hat eine Wicklung 1, welche beispielsweise die Arbeitswicklung eines Relais oder eines Elektromagnets sein kann, an der Stelle 2 eine Anzapfung, welche um eine vprbestimmte Anzahl von Windungen von dem einen Ende 3 entfernt ist. Das andere Ende 4 der Wicklung 1 ist durch den zu schützenden Kontakt 5 mit einem Anschluß 6 einer Speisegleichstromquelle verbunden, während die Anzapfung 2 mit dem anderen Anschluß 7 der Stromquelle verbunden ist. Das Ende 3 der Wicklung ι ist durch einen Gleichrichter 8 mit der Leitungsseite des Kontaktes 5 in solcher Weise verbunden, daß der Gleichrichter 8 unter umgekehrter Spannung steht und zur Speisespannung vorgespannt ist. Die Wicklung hat daher die Form eines Autotransformators, und wenn der Kontakts geöffnet wird, um den Stromkreis zu unterbrechen, ist die in dem angezapften Teil induzierte Überspannung zu der in dem Hauptteil induzierten Spannung proportional; das Verhältnis hängt von dem Windungsverhältnis ab. Wenn die in dem angezapften Teil induzierte Spannung die Spannung übersteigt, auf welche der Gleichrichter vorgespannt ist, in diesem Fall die Speisespannung, läßt der Gleichrichter Strom hindurch, und die Sprungwellenenergie geht in den Speisestromkreis zurück, und die in dem Hauptteil der Wicklung induzierte Überspannung wird demgemäß daran gehindert, über ein Vielfaches der durch das Verhältnis der Windungen bestimmten Speisespannung anzusteigen. Es ist ersichtlich, daß der Gleichrichter 8 selbst die Sprungwellenenergie nicht zu absorbieren hat, er dient lediglich dazu, die Energie zur Stromquelle zurückzuführen, wo sie absorbiert wird. Der Gleichrichter kann daher verhältnismäßig kleine Größenabmessungen im Vergleich zu Sprungwellen absorbierenden Gleichrichtern haben, welche in bekannten Stromkreisen verwendet werden.

Eine abgeänderte Ausführungsform dieser Schaltung ist in Fig. 2 wiedergegeben, bei der der angezapfte Teil der Wicklung durch eine Hilfswicklung 9 ersetzt ist, welche so fest wie möglich mit der Hauptwicklung 1 gekoppelt werden sollte.

Gewünschtenfalls kann die Stromquelle für die Vorspannung eine Batterie sein, welche getrennt und im Abstand von der Speisestromquelle liegt. In diesem Fall kann die Speisestromquelle an die gesamte Wicklung 1 gelegt werden, so daß der verfügbare Wicklungsraum maximal ausgenutzt wird, während die Vorspannungsbatterie in Reihe mit einem Gleichrichter 8 parallel zu einem angezapften Teil oder zu der Gesamtwicklung geschaltet ist; dies hängt von dem Wert ab, auf welchen die Überspannung zu begrenzen ist. Diese Ausführungsform ist in Fig. 3 wiedergegeben, bei der die Anschlüsse 6, 7 der Speisestromquelle mit den beiden Enden der Wicklung 1 verbunden sind, und der Kontakt 5 ist in den Stromkreis gemäß der vorstehenden Ausführungsform eingeschaltet. Weiterhin ist parallel zur Wicklung 1 der Gleichrichter 8 geschaltet, welcher mit einer Batterie 10 in Serie geschaltet ist. Die Batterie und der Gleichrichter müssen so gepolt sein, daß die Batterie sich nicht durch die Wicklung hindurch entladen kann und daß die Überspannung, wenn sie die Größe der Spannung der Batterie übersteigt, die Sprungwellenenergie veranlaßt, durch den Gleichrichter hindurch in die Batterie zu gehen, wo sie absorbiert wird.

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der in Fig. 3 wiedergegebenen Schaltung, bei welcher der Gleichrichter und die Batterie nur über einen Teil der Wicklung 1 parallel geschaltet sind.

Bei einer weiteren abgeänderten Ausführungsform, die in Fig. 5 wiedergegeben ist, kann direkt parallel zur Wicklung 1 ein Stromkreis geschaltet sein, welcher einen Gleichrichter 8 in Serie mit einem parallel geschalteten Widerstand 11 und Kondensator 12 enthält, und der Gleichrichter ist so gepolt, daß Strom aus der Speisequelle gewöhnlich nicht durch diesen Stromkreis hindurchgeht, wenn der Kontakt 5 geschlossen ist. Diese Ausführung ist zum Schütze von Kontakten geeignet, welche in schneller Aufeinanderfolge eine Anzahl von Malen arbeiten. Jedesmal, wenn sich der Kontakt öffnet, um den Stromkreis zu unterbrechen, wandert die Sprungwellenenergie in den parallelen Stromkreis und lädt den Kondensator 12 auf. Die Kondensatorenaufladung geht über den Widerstand 11, und die Spannung, welche sich am Kondensator aufbaut und welche die Vorspannung ist, hängt von den bezüglichen Werten des Kondensators und des Widerstandes und der Arbeitsgeschwindigkeit des Kontaktes 5 ab. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Schaltung beim anfänglichen Unterbrechen des Kantaktes die Vorspannung gleich Null ist, so daß die Überspannung daran ge-

hindert wird, zu steigen, und daß auf das Arbeiten des zugeordneten Relais, von dem angenommen ist, daß die Wicklung ι die Erregerwicklung ist, eine Verzögerungswirkung ausgeübt wird. Dies trifft jedoch nur für sehr kurze Zeit zu, und die erforderliche Vorspannung baut sich schnell in einer Zeit auf, welche ebenfalls von den relativen Werten des Kondensators und des Widerstandes und der Arbeitsfrequenz des Kontaktes abhängt.

Mitunter kommt es vor, daß die Arbeitswicklung einer Einrichtung, z. B. eines Relais, mit Gleichstrom beliebiger Polarität oder mit Wechselstrom erregt werden kann. In diesen Fällen wurden die obenerwähnten Schaltungen natürlich nicht befriedigend arbeiten. Um diesem Erfordernis gerecht zu werden, kann eine Schaltung gemäß Fig. 6 verwendet werden. Bei dieser Ausführung ist eine besondere Wicklung 13 vorgesehen, welche mit der Arbeitswicklung 1 fest gekoppelt ist und durch.

einen Gleichrichter 14 mit voller Gleichrichtung der Wellen mit einer Vorspannungsbatterie 10 verbunden ist. Bei einer gegenüber der Fig. 6 abgewandelten (nicht dargestellten) Schaltung kann der Gleichrichter direkt parallel zur Arbeitswicklung oder eines Teiles dieser Wicklung geschaltet werden. Bei einer solchen Ausführung hat die Vorspannung die richtige Polarität, und die Batterie nimmt die Sprungwellenenergie auf, einerlei, welche Polarität zum Zeitpunkt der Unterbrechung des Stromkreises an die Wicklung gelegt ist. Jedoch muß bei dieser abgeänderten Ausführung die Batterie oder eine andere Vorspannungsquelle unabhängig von der Stromquelle sein, von der die Arbeitswicklung erregt wird.

Die Ausführung der Fig. 6 ist ebenfalls zum Unterdrücken von Lichtbogenbildung in denjenigen Fällen geeignet, in welchen die Wicklung 1 durch Wechselstrom gespeist wird, der den Anschlüssen 6, 7 zugeführt wird.

Es ist ersichtlich, daß die zum Zuführen der Vorspannung verwendete Batterie gemäß den Fig. 3,4 und 6 durch eine gleichwertige Vorspannungsquelle ersetzt werden kann, z. B. durch einen Kondensator, welcher parallel zu einem Widerstand geschaltet ist und von einer unabhängigen Stromquelle aufgeladen wird oder durch die' Gleichrichtersprungwellen selbst, wie bei der Ausführungsform der Fig. 5. ■ Es ist ersichtlich, daß bei jeder der vorbeschriebenen Ausführungsformen der Erfindung die Stromquelle, welche zum Vorspannen des Gleichrichters verwendet wird, weiterhin als Reservoir arbeitet, das die Sprungwellenenergie absorbiert, welche erzeugt wird, wenn der Kontakt 5 geöffnet wird, um den induktiven Stromkreis zu unterbrechen, sobald die Überspannung genügend ansteigt, um die Spannung zu überwinden, auf welche der Gleichrichter vorgespannt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum Unterdrücken der Lichttogenbildung bei einem Kontakt, der einen elektrischen Stromkreis mit einer induktiven Wicklung unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter, an den eine umgekehrte Vorspannung gelegt ist, mit dem Stromkreis in solcher Weise verbunden ist, daß Sprungwellenenergie als Folge der Unterbrechung des Kontaktes durch den Gleichrichter der vorspannenden Stromquelle zugeführt wird, wenn die Sprungwellenspannung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspannende Stromquelle diejenige Stromquelle ist, welche, den Stromkreis speist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Wicklung in Serie mit dem Kontakt an die Anschlüsse einer Gleichstromquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfswicklung (9), welche eine Verlängerung der Wicklung (.1) sein kann, fest mit der Wicklung (1) gekoppelt und in Reihe mit dem Gleichrichter (8) parallel zu den Anschlüssen (6, 7) geschaltet ist.

. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspannende Stromquelle (10, 11, 12) und der Gleichrichter (8) in Serie miteinander und parallel zur Wicklung (1) oder zu einem Teil dieser Wicklung oder zu einer fest mit ihr gekoppelten Hilfswicklung geschaltet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (14) ein Gleichrichter mit voller Wellengleichrichtung ist, wodurch der Stromkreis mit Strom beliebiger Polarität erregt werden kann.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Parallelverbindung eines Widerstandes (11) und eines Kondensators in Reihe mit dem Gleichrichter (8) und parallel zur Wicklung (1) oder eines Teiles der Wicklung oder einer fest mit ihr gekoppelten Hilfswicklung geschaltet ist und die Vorspannung diejenige Spannung ist, auf welche der Kondensator (12) durch die Sprungwelle aufgeladen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen