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Kontaktwechselrichtor Um die Funkenbildung beim Umschalten von Kontaktwechselrichtern
zu begrenzen, ist es bekannt, die Funkenlöschung auf die Umschlagzeit abzustimmen.
Man schaltet zu diesem Zweck bei den bekannten Anordnungen einen Parallelschwingkreis
parallel zum Verbraucher. Dies gestattet zwar theoretisch eine leistungslose Abschaltung,
die sich jedoch praktisch deshalb nicht durchführen läßt, «geil eine genaue Abstimmung
nur für einen bestimmten Verbraucherwiderstand möglich ist und die Fertigungstoleranz
leicht zu Fehlabstimmungen führt.
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Eine Verbesserung bringt die Reihenschaltung von wechselrichterkontakt,
Verbraucherwiderstand und Resonanzkreis. Es beginnt dann der Strom beim Anschalten
vom Wert Null aus, und wenn man zum Abschalten den ersten Nulldurchgang benutzt,
so ergibt sich ein völlig leistungsloses Schalten. Es hat sich jedoch in der Praxis
gezeigt, daß die Zeitwerte der wechselrichterrelais bis zu 7% um den Sollwert schwanken
und auch im Laufe des Detriebes Änderungen der Kontaktzeit eintreten, die besonders
auf die Alterung der Feder und die Kontaktabnutzung zurückzuführen sind. Es zeigt
sich deshalb, daß bei steilem Verlauf des Wechselstroms erhebliche Abschaltströme
und damit Rückspannungen auftreten.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, die Elemente so zu bemessen,
daß die entstehende Schaltspannung unterhalb der Lichtbogenspannung bleibt. Dies
heißt mit anderen Worten, daß der Kreis hoch gedämpft werden muß, damit der Strom
beim Nulldurchgang einen sehr flachen Verlauf hat. Bei diesem älteren Vorschlag
besteht nun wieder der Nachteil, daß der Strom wegen der großen Dämpfung beim Anilegen
der Spannung verhältnismäßig schnell ansteigt. Wenn daher auch eine gewisse Verbesserung
der bekannten Schaltungen durch den älteren Vorschlag eintritt, so führen doch Einschaltprellungen
zur erheblichen Verminderung der Lebensdauer.
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Gemäß der Erfindung werden die bekannten Einrichtungen
dadurch
wesentlich verbessert, däß derveränderliche Verbraucher parallel zum Kondensator
des Reihenresonanzkreises angeschlossen ist. Als Reihenschwingkreis wird jedes Netzwerk
verstanden, das beim einmaligen Anschalten an Keine Gleichstromquelle einen von
Null beginnenden Strom- zur Folge hat, der nach .einer gedämpften Snuskurve verläuft.
Aus besonderen Gründen kann dem Verbraucher noch ein Blindwiderstand (Kondensator
oder Induktivität) vorgeschaltet werden, ohne den Charakter der Schaltung zu ändern.
Dieser Erfindungsgedanke kann beispielsweise in der Weise verwirklicht werden, daß
man
des kleinsten Scheinwiderstandes -des Verbranchers macht. Bemißt man außerdem die
Selbstinduktivität so, da'ß, beim Nulldurchgang des Stroms abgeschaltet wird, so
bleibt die Abstimmung erhalten, auch wenn der Verbraucherwiderstand R vom Nennwert
bis zu unendlich variiert wird. Man macht also die Blindstromaufnahme des Kreises
so groß, daß der zusätzliche Anteil des Verbrauchers keine merkbare Veränderung
des gesamten Stromverlaufes bewirkt, und erhält so einen im wesent= lichen von der
Belastung unabhängigen Kontaktstromrichter. Auch diese Schaltung, die schon zum-'
Gegenstand der Erfindung gehört, hat noch den Nachteil, daß die Abschaltung nicht
bei der Spannung Null- erfolgt. Deshalb besteht die weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
darin, daß die Größe von Widerstand, Induktivität und Kapazität so bemessen wird,
daß der im Augenblick der Kontaktgabe einsetzende gedämpft . sinusförmige Strom
gerade im zweiten Umkehrpunkt zu Null wird und man in diesemAugenblick abschaltet.
Es ist damit erreicht, daß auch das Abschalten leistungslos wegen des Fehlens der
Spannung erfolgt. Eine Erläuterung derErfindung, insbesondere der zuletzt erwähnten
Ausführungsform wird- -an -Hand der Fig. i bis b gegeben.
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Legt man, wie eingangs erwähnt, eine Gleichstromquelle an einen Reihenschwingkreis,
bei dem der Verbraucherwiderstand R,, parallel. zum Kondensator liegt (Fig. i),
so strebt der Strom nicht wie bei bekannten Schaltungen dem Endwert Null,-sondern
dem konstanten Gleichstrom
Es kommt nun auf die Bemessung. der Schwingkreiselemente an; ob dieser Endwert aperiodisch
oder nach einer mehr oder weniger gedämpften Schwingung erreicht wird.
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In der Fig. 2 ist eine Möglichkeit für den Stromverlauf dargestellt.
Der Strom erreicht zur Zeit tt, seinen höchsten Wert und kehrt zur Zeit t2 im negativen
Bereich um, um nach weiteren kleinen Schwingungen den Endwert i1 zu erreichen. Während
der Stromverlauf nach Fig.2 einen negativenWert zur Zeit t2 zeigt, ist .der Kreis
gemäß Fig. 3 stärker gedämpft und daher die Stromamplitude kleiner. Der Strom erreicht
den negativeri ;$ereich nicht.. Es niuß daher eine bestimmte Dämpfung geben, die
zwischen -der in Fig. 2 und 3 dargestellten liegt und bei der die Schwingung des
Stroms gerade-im zweiten Umkehrpunkt die Nulllinie'erreieht. In diesem Augenblick
ist sowohl der Absolutwert des Stroms Null als auch seine Ändefungsgeschwindigkeit
di/dt. An der Induktivität I_ liegt also in diesem Augenblick keine Spannung, während
der Kondensator C auf die volle Batteriespannung aufgeladen ist. Wird nun der Kontakt
zur Zeit t2 geöffnet, so schaltet er stromlos, wie in Fig. 5 dargestellt. Bemißt
man also die Schaltung' nach Fig. 4 in dem erwähnten Sinn, so erhält man einen Kontaktstromrichter,
bei dem die Kontaktschließung _ leistungslos °erfolgt, weil der Strom von Null aus
beginnt und auch die Kontaktöffnung ohne Leistung vor sieh .geht, weil der 'Strom
Null ist und keine Spannungsdifferenz zwischen Batterie und Kondensator besteht.
Der in Fig. 5 dargestellte Stromverlauf hat den in Fig. 6 gezeigten Spannungsverlauf
an den Kontakten a/b (Fig. 4) zur Folge. Da der Anschaltstrom immer von Null aus
beginnt, ist er unabhängig von der Umschlagzeit und Kontaktzeit, so daß; sich Ungenauigkeiten
und Toleranzen in dieser Beziehung nicht auswirken können. Beiiri Anschalten-- können-
natürlich Ungenäuigkeiten, die die Abweichungen der Kontaktzeit vom Sollwert zur
Folge haben, einen gewissen Einfluß ausüben. Jedoch sind auch bei Abweichungen der
Kontaktzeit von ± 7 % nur Ströme zu schalten, die kleiner als 2 % der Stromamplitude
sind. Auch Blelastungsänderungen bis zu 151/o haben Stromaride= rungen bis höchstens
i.o o/o der Stromamplitude zur Folge.