DE874168C - Wechselstromschalteinrichtung - Google Patents

Wechselstromschalteinrichtung

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DE874168C
DE874168C DES18998D DES0018998D DE874168C DE 874168 C DE874168 C DE 874168C DE S18998 D DES18998 D DE S18998D DE S0018998 D DES0018998 D DE S0018998D DE 874168 C DE874168 C DE 874168C
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DE
Germany
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switching
current
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contacts
switching device
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Expired
Application number
DES18998D
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English (en)
Inventor
Paul Duffing
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/56Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Relay Circuits (AREA)

Description

  • Wechselstromschalteinrichtung Die Erfindung betrifft eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Wechselstromschalteinrichtung mit elektromagnetisch gesteuerten und sich synchron zum Stromnulldurchgang öffnenden Kontakten. Mit den letzteren kann bekanntlich zur Erleichterung der Stromunterbrechung eine SchaltrIrossel mit beim Nennstromwert hochgesättigten Magnetkern in Reihe geschaltet sein, durch deren Entsättigung in der Nähe des Stromilullwertes eine stromschwache Pause hervorgerufen wird. Der Steuerimpuls muß so rechtzeitig gegeben werden, daß sich die Kontakte während der stromschwachen Pause öffnen. Es ist bekannt, den Steuerimpuls für die Kontaktöffnung mit Hilfe der an der Schaltdrossel bei ihrer Entsättigung auftretenden Spannung zii erzeugen. Dadurch wird jedoch die Ausnutzung der Schaltdrossel verschlechtert, weil sich die Kontakte nicht gleich am Anfang der stromschwachen Pause öffnen, sondern erst zu einem späteren Zeitpunkt. so daß eine verhältnismäßig große Schaltdrossel erforderlich ist, damit nach Beginn der Kontaktöffnung noch die für eine hinreichende Schaltsicherheit erforderliche restliche Dauer der stromschwachen Pause zur Verfügung stellt. Da ferner die Spannung an der Schaltdrossel während der ganzen stromschwachen Pause auftritt, besteht obendrein die Gefahr, daß der Auslöseimpuls infolge einer zeitweiligen Hemmung erst am Ende der stromschwachen Pause wirksam wird und sich die Kontakte nach ihrem Ablauf unter erschwerten Bedingungen öffnen.
  • Demgegenüber geht die Erfindung voll dem Gedanken aus, den Öffnungsimpuls mit Hilfe eines zusätzlichen kleinen Schaltwandlers mit beim Nennstromwert hochgesättigten Magnetkern zu erzeugen und den Schaltwandler mit einem Hilfsstrom so vorzumagnetisieren, daß er sich früher als die Schaltdrossel entsättigt. Geschieht das aber um Bruchteile einer Millisekunde vor dem richtigen Zeitpunkt, so kölinen sich unter Umständen die Kontakte ,bereits vor dem Beginn der stromschwachen Pause öffnen. Bei verspäteter Entsättigung des Schaltwandlers hingegen ist der Öffnungsimpuls möglicherweise zii schwach und reicht nicht zur Kontaktöffnung aus, weil die Ummagnetisierung des Schaltwandlers in dem Augenblick der Entsättigung der Schaltdrossel, die dann praktisch die gesamte Spannung des zu unterbrechenden Stromkreises an sich reißt, unterbrochen wird und sich nach Beendigung der stromschwachen Pause fortsetzt. .Kommt etwa dann noch ein ausreichender Impuls zur Kontaktöffnung zustande; so werden die Kontakte durch die verspätete Kontaktöffnung sehr gefährdet: Die Erfindung ermöglicht eine sichere Festlegung des richtigen ,Entsättigungszeitpunktes des Schaltwandlers mit Hilfe einer besonders einfachen Vormagnetisierung: Die Erfindung besteht darin, däß der Vormagnetisierungskreis eines durch den zu unterbrechenden Strom erregten Schaltwandlers, von dem die Schaltkontakte ihren Öffnungsbefehl erhalten; einen Wirkwiderstand erhält und den einen Zweig einer Parallelschaltung bildet, deren anderer Zweig vorwiegend induktiv ist, und die in Reihe mit einem zweiten Wirkwiderstand, dessen Widerstandswert gegenüber demjenigen der Parallelschaltung so hoch ist, daß im wesentlichen er allein für die Größe und Phasenlage des ihn durchfließenden Stromes bestimmend ist, an der Betriebsspannung des zu unterbrechenden Stromes oder an einer davon mittels eines Wandlers abgeleiteten Spannung angeschlossen ist.
  • Obschon sich die der Erfindung, zugrunde liegende Aufgabe zunächst aus der Zusammenarbeit eines Schaltwandlers mit einer Schaltdrossel ergeben hat, kann die erfinderische Gestaltung des Vormagnetisierungskreises wegen ihres geringen baulichen und betrieblichen Aufwandes sowie wegen der Möglichkeit, den gleichen Vormagnetisierungskreis noch für andere Zwecke zu verwenden, auch dann Vorteile bieten; wenn eine Schaltdrossel entbehrlich ist und der Strom in seinem natürlichen Nulldurchgang unterbrochen wird.
  • In der Zeichnung ist das Schaltschema eines Widerstandsschweißgerätes als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, an dein die erwähnten Vorteile besonders deutlich zur Geltung kommen. An den Leitern R; S eines Wechselspanliungsnetzes ist ein Schweißtransformator ii über eine Kontakteinrichtung 12 angeschlossen. Die letztere kann z. B. durch zwei Haltemagnete gesteuert werden, zwischen denen ein gemeinsamer Anker derart federnd gelagert ist, daß er beim. Loslassen des einen Magnets zu dem anderen hinüberschwingt und dort festgehalten wird. Die Haltekraftflüsse können durch Dauermagneteinsätze erzeugt werden. In der Zeichnung sind der besseren Übersicht halber nur die Auslösespulen 13 des Schließungsmagnets und 14 des Öffnungsmagnets dargestellt. Diese werden vorteilhaft in Durchbrechungen der Magnetschenkel derart angeordnet, daß sie keine längs magnetisierende Wirkung auf der Bahn des Hauptkraftflusses hervorrufen. Haltemagnete mit derartigen Auslösewicklungen werden als Sperrmagnete bezeichnet. In Reihe mit den Schaltkontakten liegen ein Schaltwandler 15 und eine Schaltdrossel z6. Aneiner Sekundärwicklung z7 des Schaltwandlers ist über einen Trockengleichrichter 18 und eine Zähldrossel r9 die Auslösespüle für die Kontaktöffnung angeschlossen. Die Zähldrossel zcg, die zur Einstellung der Dauer des Stromflusses von der Kontaktschließung bis zur Kontaktöffnung dient, befindet sich vor der Kontaktschließung im Zustand remanenter Sättigung entgegen der Durchlaßrichtung des Trockengleichrichters 18. Zu ihrer Uminagnetisierung bis zum Sättigungsknie in der anderen Richtung ist mehr als einer der von dem Schaltwandler 15 ausgesandten Spannungsimpulse erforderlich. Solange die Drossel ungesättigt ist, verhindert sie infolge ihrer hohen Induktivität das Zustandekommen eines zur Auslösung. der Kontaktöffinung ausreichenden Stromimpulses. Erst nach Überschreitung des Sättigungsknies erreicht der nächste Impuls eine so hohe Stromspitze in der Auslösespule 14, daß sich die Kontakte öffnen. Die Anzahl der bis zur Sättigung der Zähldrossel erforderlichen Impulse kann durch Regelung ihrer Windungszahl verändert werden. Die Auslösespule 13 für . die Kontaktschließung liegt über einen Trockengleichrichter 2o an einem weiteren-Schalt-Wandler 21, der zwei regelbare Erregerwicklungen 23 und 24 hat. Eine besondere Vorinagnetisierungswicklung 25 des Schaltwandlers 15 und eine besondere Vornnagrletisierungswicklung 26 der Schaltdrossel 16 können in einem gemeinsamen Vorinagnetisierungskreis hintereinandergeschaltet sein: In Reihe damit liegt ein Wirkwiderstand 27. Diese Reihenschaltung bildet im wesentlichen den einen Zweig einer Parallelschaltung, deren anderer Zweig vornehmlich aus einer Induktivität 28 besteht. Mit dieser Parallelschaltung liegt ein zweiter Wirkwiderstand 29 in Reihe. In den beiden Zweigen der Parallelschaltung werden vorteilhaft die beiden Erregerwicklungen 23. und 24 des Schaltwandlers 21 für die Kontaktschließung angeordnet. Der gesamte Hilfsstromkreis ist an den Leitern R, S angeschlossen. Er führt infolge des hohen Widerstandswertes von 29 praktisch Wirkstrom, solange die Schaltdrossel 16 gesättigt ist. Der Stromverbrauch ist verhältnismäßig niedrig. Der Gesamtstrom teilt sich in eine nacheilende Komponente im induktiven Parallelzweig und eine voreilende Komponente, die in den Vormagnetisierungswicklungen 25 und 26 fließt: Sofern der Hauptstromkreis einen nacheilenden Strom führt, wie es hier und auch sonst gewöhnlich der Fall ist; so kann durch geeignete Bemessung des Widerstandes 27 und der Induktivität 28 erreicht werden, daß der Vormagietisierungsstrom dem Hauptstrom um nahezu 9o° voreilt. Der Verlauf des Vormagnetisierungsstromes behält wegen der stabilisierenden Wirkung des Widerstandes 29 auch bei der Entsättigung des Schaltwandlers 15 im wesentlichen seine sinusförmige Gestalt, kann also die Umsättigung des Schaltwandlers und damit die Abgabe des Öffnungsimpulses zu einer gewünschten Zeit erzwingen, die beispielsweise bei Verwendung eines geeigneten Sperrmagnets o, i Ins vor dem Beginn der stromschwachen Pause liegt, so daß die Kontaktöffnung, wenn überhaupt, dann mit Sicherheit am Anfang der stromschwachen Pause stattfindet. Infolgedessen braucht die Schaltdrossel nur so groß zu sein, daß die gesamte Länge der stromschwachen Pause gleich dem Betrag ist, der nach dem Beginn der Kontaktöffnung mit Rücksicht auf die Schaltsicherheit zur Verfügung stehen muß. Es kann unter Umständen von Vorteil sein, den Sekundärkreis des Ausschaltwandlers 15 mit dem Kern der Schaltdrossel 16 durch eine oder wenige Windungen zu verketten, und dadurch das völlige Abklingen des Auslösestromes zu verzögern.
  • Beim Eintritt in die stromschwache Pause erreicht der induktive Widerstand der Schaltdrosselwicklung 26 einen sehr hohen Wert, der den Widerstandswert von 29 vielfach übertrifft. Der Vormagnetisierungskreis ist also in diesem Falle nicht mehr stabilisiert. Er kann infolgedessen, wenn der Hauptstrom bei der Kontaktöffnung nicht den Wert Null hat, den Reststrom mindestens zu einem wesentlichen Teil übernehmen. Dadurch wird der Anstieg der wiederkehrenden Spannung an den sich öffnenden Kontakten in ähnlicher Weise verzögert, wie es mit Hilfe eines Nebenweges zu den Kontakten geschieht. Ein solcher Nebenweg kann daher entbehrlich sein; der Hauptstromkreis kann vollständig unterbrochen werden, was für Schweißgeräte besonders erwünscht ist. Nach früheren Vorschlägen konnte das mit Hilfe eines nicht stabilisierten Vormagnetisierungskreises nur mit erheblich größerem baulichem Aufwand und höherem Stromverbrauch für die Vormagnetisierung erreicht «=erden.
  • Für die Steuerung der Kontaktschließung wird finit Hilfe der Wicklungen 23 und 2.I eine aus einer Wirkkomponente und einer Blindkomponente zusamlnengesetzte Erregung des Schaltwandlers 21 verwendet. Durch Regelung der Windungszahlen von 23 und 2q. kann die zeitliche Lage des Augenblicks der Kontaktschließung verstellt werden. Sie wird vorzugsweise so eingestellt, daß sich die Kontakte in demjenigen Zeitpunkt einer Spannungsperiode schließen, in dem der Strom in eingeschwungenem Zustand durch Null geht, und zwar so, daß die Zeit, in der die Kontakte geschlossen sind, durch die Dauer einer vollen" Wechselspannungsperiode ganzzahlig teilbar ist. Der Stromkreis der Spule 13 kann durch einen nicht gezeichneten Druckknopf oder mit Hilfe eines Relais od. dgl. willkürlich kurzzeitig geschlossen werden. Er muß wieder geöffnet sein, bevor die Öffnungsspule i¢ einen zur Auslösung ausreichenden Impuls erhält.
  • Die Erfindung ist auch bei mechanischen Umformungseinrichtungen anwendbar.

Claims (3)

  1. PATEN TANSPRÜCIIE: i. Wechselstromschalteinrichtung mit elektromagnetisch gesteuerten und sich synchron zum Stromnulldurchgang öffnenden Kontakten, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormagnetisierungskreis eines durch den zu unterbrechenden Strom erregten Schaltwandlers, von dem die Schaltkontakte ihren Öffnungsbefehl erhalten, einen Wirkwiderstand enthält und den einen Zweig einer Parallelschaltung bildet, deren anderer Zweig vorwiegend induktiv ist, und die in Reihe mit einem zweiten Wirkwiderstand, dessen Widerstandswert gegenüber demjenigen der Parallelschaltung so hoch ist, daß im wesentlichen er allein für die Größe und Phasenlage des ihn durchfließenden Stromes bestimmend ist, an der Betriebsspannung des zu unterbrechenden Stromes oder an einer davon mittels eines Wandlers abgeleiteten Spannung angeschlossen ist.
  2. 2. Schalteinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den Kontakten in Reihe geschaltete Schaltdrossel mit dem gleichen Vormagnetisierungsstrom wie der Schaltwandler vormagnetisiert ist.
  3. 3. Schalteinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltwandler, von welchem die Schalteinrichtung den Einschaltbefehl erhält, mit zwei in den beiden Zweigen der Parallelschaltung angeordneten Erregerwicklungen versehen ist. Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahlen der Erregerwicklungen des Einschaltwandlers regelbar sind.
DES18998D 1945-04-17 1945-04-17 Wechselstromschalteinrichtung Expired DE874168C (de)

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