-
Anordnung zur Verminderung der Funkenbildung an Schaltkontakten, insbesondere
von Tirillreglern Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Vermin(lerung der Funkenbildung
an Schaltkontakten, insbesoti-dere solcher hoher Betätigungsfrequenz, beispielsweise
bei Tirillreglern. Soll z. B. die eitles elektrischen Generators dadurch konstmit
gehalten werden, daß man in bestimmter Weise den Erregerstrom der Feldwicklung in
rascher Folge ein- und ausschaltet, dann sind solche Schalter einem raschen Verschleiß
unterworfen, weil wegen der hohen Selbstinduktion der Erregerwicklung starke Funken
an Iden Kontakten auftreten. Es ist bekannt, -die Funkenbildung durch l'arallelsclialtung
einesKondensators zuverringern. Dadurch wird aber in der Hauptsache nur der öffnungsfutike
verringert, dafür aber der Schließungsfunke durch den Ladestromstoß des Kondensators
wesentlich gesteigert. Man kann diesen Stromstoß durch einen Vorwiderstand vor dem
Kondensator lieral)-driicketi, verstärkt aber dadurch wieder den Öffnungsfunken.
Um den Schließungsfunken klein zu Balten, wird nach einem früheren Vorschlag malt
dem Schalter eine vormagnetisierte Schaltdrossel deren Hysteresisschleife eine etwa
rechteckige Form hat, in Reihe geschaltet. Außerdem empfiehlt es sich, zu. der zu
schaltenden Induktivität, also z. B. zu der Erregerwicklung des Generators, ein
Ventil parallel zu schalten, das gegen den normalen Betriebsstrom sperrt, den beim
Abschalten der Induktivität auftretenden Stromstoß durchläßt.
-
Auch die Erfindung macht von solchen Mitteln Gebrauch, insbesondere
von eirmr vormagnetisierten Drosselspule. Sie hat die Aufgabe, den Schließungsfunken
noch «-eiter als bisher zu unterdrücken. Erfindungsgemäß wird die Vormagnetisierung,
also
die zum Vormagnetisieren der Schaltdrossel dienende Magnetwicklung,
durch einen Schalter (Vormagnetisierungsschalter) beim Schließen der Schaltkontakte,
also z. B. des Tirillschalters (Regelschalter), abgeschaltet. Um ein richtiges Zusammenarbeiten
des Vormagnetisierungs- und Regelschalters zu erzwingen, werden die bewegliehen
Kontakte der beiden Schalter gekuppelt, insbesondere werden die beiden Schalter
als Umschalter ausgeführt, der beim Schließen des Regelkreises gleichzeitig den
Vormagnetisierungskreis unterbricht und umgekehrt.
-
Eine fast vollkommene Beseitigung des Schließungsfunkens erhält man
erfindungsgemäß dadurch, daß die Schaltdrossel noch eine dauernde Vormagnetisierung
hat solcher Größe und Richtung, daß beim Abschalten der Hauptvormagnetisierung ihr
Betriebspunkt etwa das untere Knie des aufsteigenden Astes der Magnetisierungskurve
erreicht.
-
Die Erfindung wird .an Hand der Zeichnung näher erläutert. Eine Feldwicklung
i einer elektrischen Maschine 2 (Fig. i) soll durch einen Tirillschalter 3 in der
bei Tirillreglern bekannten Weise abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden. Zu
der Feldwicklung i liegt, wie erwähnt, ein Venti14 parallel. Sie ist mit der einen
Wicklung i i einer Schaltdrossel io in Reihe geschaltet. Parallel zur Wicklung i
i und zum Schalter 3 liegt ein Kondensator 6 mit Vorwiderstand 7. Die Schaltdrossel
io wird durch eine Wicklung 12 in einem Parallelstromzweig 8 vormagnetisiert, der
auch einen Vorwiderstand 9 enthält. Der Parallelzweig führt zu einem Kontakt 32
des Schalters 3, an dessen Kontakt 31 der Feldkreis liegt. Zum Kontakt 32 ist ein
Kondensator 14 mit Vorwiderstand 15 parallel geschaltet. Die Richturig des Betriebsstromes
ist durch Pfeile angedeutet. Die Schaltdrossel io kann noch eine dauernd eingeschaltete
weitere Wicklung 13 zur Vormagnetisierung haben.
-
Das Eisen der Schaltdrossel io hat eine etwa rechteckige Hysteresisschleife,
wie sie beispielsweise in Fig.2 dargestellt ist. Durch die Wicklung 12 wird, wenn
der Schalter 3 auf dem Kontakt 32 ruht, die Schaltdrossel io bis zum Punkt a vormagnetisiert.
Würde die Wicklung 12 eingeschaltet bleiben, wenn der Schalter 3 .den Kontakt 31
schließt, dann würde :der zu schaltende Strom den Verlauf gemäß Fig. 3 zeigen. Hier
ist in Abhängigkeit von der Zeit t der Strom I aufgetragen. bem Augenblick
der Schalterschließung entspricht die Zeit t1. Beim Schließen des Kontaktes 31 wird
durch den Betriebsstrom, der in der Feldwicklung i zu fließen beginnt, die Schaltdrossel
io ummagnetisiert. Es wird zunächst der Ast a-c der Magnetisierungskurve (Fig. 2)
durchlaufen. Der Strom steigt dabei auf den Wert Il. Auf .diesem Wert verharrt er
einige Zeit, bis der Ast c-d durchlaufen ist. Es entsteht dadurch eine Stromstufe
T (Fig. 3) in der Stromkurve. Nun folgt der Ladestoß des Kondensators 6, Spitze
S. Nach der Entladung des Kondensators liegt die volle Netzspannung an dem Verbraucher
1. Infolge seiner Induktivität und seines Ohmschen Widerstandes wächst der Strom
nach einer e-Funktion. Beim Schließen :des Kontaktes 31 entspricht die Kontaktbeanspruchung
der Höhe der Stromstufe T. Durch die Schaltdrossel io wird also die Höhe des Einschaltstoßes,
der sonst die Spitze S erreichen würde, schon stark herabgesetzt, z. B. bei einem
Generator von 5 kW für i io V beträgt die Stromstufenhöhe etwa. 1/Q.. der Stromspitze
S.
-
Wird nun erfindungsgemäß, wie Fig. i zeigt, beim Schließen des Kontaktes
31 die Vormagnetisierungswicklung i2 durch öffnen des Kontaktes 32 abgeschaltet,
dann erreicht die Schaltdrossel schon vor Schließen :des Kontaktes 31 den Punkt
b (Fig. 2) der Magnebisierungskurve. Es ergibt sich dann ein Stromverlauf gemäß
Fi:g.4 mit wesentlich niedrigerer Stromstufe T, weil die Höhe der Stufe durch die
Strecke b-c der Magnetisierungskurve bedingt ist, während die in Fig. 3 der größeren
Strecke a-c entsprach.
-
Gibt ,man, nun der Schaltdrossel io noch eine bleibende Vormagnetisierung
von der Größe Y (Fig. 2) durch eine bleibend eingeschaltete Wicklung 13, dann gelangt
die Drossel beim öffnen des Kontaktes 32 bis zum Betriebspunkt c, mit der Folge,
daß nunmehr die Stromstufe T (vgl. Fig. 5) praktisch vollkommen verschwindet, so
daß der Kontakt 31 nahezu stromlos geschlossen wird. Durch die Erfindung kann also
der Schließungsfunke unterdrückt oder doch wenigstens auf ein erträgliches Maß herabgesetzt
werden, und zwar auch dann, wenn verhältnismäßig höhe Ströme geschaltet werden müssen.
-
Im Ausführungsbeispiel der Fig. i ist die Kontaktanordnung 3, 31,
32 als Umschalter ausgeführt, so daß also beim Schließen des Kontaktes 31 der Kontakt
32 geöffnet wird und umgekehrt. Natürlich könnte man auch zwei getrennte, aber gekuppelte,
Schalter benutzen oder auch zwei unabhängige Sehalter, bei denen aber die richtige
Reihenfolge der Schaltungen gewährleistet wird. Beim öffnen des Kontaktes 31 geht
die Schaltdrossel io zunächst auf den Punkt f bzw. g der Magnetisierungskurve zurück
und beim darauffolgenden Schließen des Kontaktes 32 über die Punkte h und
i zum Ausgangspunkt a, während bei dauernder Einschaltung :der Vormagnetisierungswicklung
12 die Schaltdrossel von dem Punkt e gleich bis zum Punkt h übergehen würde. Die
Verringerung der Strecke e-h auf die Strecke e-f bzw. e-g bietet den Vorteil"daß
auch die von der Schaltdrossel selbst verursachte Ausschaltspannung an den Kontakten
herabgesetzt wird, da die Hanrptinduktionsänderung auf die Strecke e-f bzw. e-g
entfällt. Die Verminderung der durch die Einführung der Schaltdrossel hervorgerufenen
Ausschaltspannung ist der Hauptvorteil der angegebenen Schaltung. Die Einschaltstromstufe
ist auch bei dauernder Vormagnetisierung klein genug.
-
Der Kondensator 14 dient ähnlich wie der Kondensator 6 zur Verringerung
des Öffnungsfunkens am Kontakt 32, der an sich unbedeutend ist, weil ja nur die
kleine Induktion der Vormagnetisierungs-
Wicklung 12 während dis
Ablaufens des flachen Astes e-la der Hysteresisschleife, nicht dagegen die Feldwicklung
eines Generators geschaltet zu werden braucht. Der Kondensator 14 kann deshalb auch
wesentlich kleiner gehalten sein als der Kondensator 6. Der Vorwiderstand 15 mildert
den an sich geringen Ladestoß des Kondensators 14 beim Schließen des Kontaktes 32.
-
Der Öffnungsfunke am Kontakt 31 wird in bekannter Weise an sich schon
sehr stark durch das Ventil 4 und durch den Kondensator 6 verringert.
-
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß auch bei höheren Betriebsstromstärken
die Funkenbildung an den Schaltkontakten wesentlich herabgesetzt und dadurch die
Lebensdauer und Betriebssicherheit der Schaltanordnung erhöht werden. Die Erfindung
gestattet demnach solche Schaltungen, insbesondere die Tirillregelung auch dort
anzuwenden, wo ihre Anwendung bisher zu starker Funkenbildung an den Schaltkontakten
unmöglich war.