-
Einrichtung zum Unterbrechen von Gleichstromkreisen Es sind Schalter
zum Unterbrechen von Gleichstromkreisen bekannt, bei denen zu den Schalterkontakten
ein Kondensator parallel geschaltet ist, der durch den beim Schalten an den Schalterkontakten
auftretenden Spannungsabfall aufgeladen wird und dadurch den Abschaltvorgang erleichtert.
Gemäß der Erfindung wird ein solcher Schalter dadurch verbessert, daß Mittel vorgesehen:
sind, durch die die Spannung an dem Parallelkondensator in dem Augenblick möglichst
rasch erhöht wird, in dem eine Wiederzündung des Schalters nicht mehr möglich ist.
Durch die plötzliche Erhöhung; der Spannung am Kondensator und den dadurch bedingten
hohen Ladestrom dieses Kondensators wird dem Schaltlichtbogen so viel Strom entzogen,
daß der Lichtbogen kurze Zeit nach dem Einsetzen der Spannungserhöhung an dem Parallelkondensator
erlischt. Wegen der dein Lichtbogen entzogenen Energie wird in dem kritischen Zeitbereich
die Spannung am Lichtbogen und damit auch die Spannung am Parallelkondensator zusätzlich
erhöht, so daß der Löschvorgang dadurch wesentlich unterstützt wird. Gegenüber bekannten
Schaltern, mit Parallelkondensator hat die Erfindung den Vorteil, daß man mit einem
kleineren Kondensator auskommen kann. Ein weiterer Vorteil des Schalters besteht
darin, daß er auch bei kleinen Strömen einwandfrei arbeitet.
Ein
besonders zweckmäßiges Mittel zur plötzlichen Erhöhung ,der Spannung am Kondensator
besteht darin, daß in,dem gewünschten Zeitpunkt der Spannungsabfall am Lichtbogen
eines mechanischen Schalters plötzlich erhöht wird. Man, kann dies beispielsweise
mit einem Preßluftschalter dadurch erreichen;, daß die Preßluft nicht gleichzeitig
mit dem Öffnender Schalterkontakte, sondern erst etwas später dem dann, bereits
gezogenen Lichtbogen zugeführt wird. Bei Expansionsschaltern kann entsprechend dafür
gesorgt werden, daß die Expansion erst zu dem gewünschten Zeitpunkt, und zwar möglichst
plötzlich, einsetzt. In beiden Fällen. wird dem Schaltlichtbogen rasch Energie entzogen
und dadurch der Spannungsabfall an den Schalterkontaktern und damit auch die Spannung
am Parallelkondensator erhöht.
-
Ein anderes Mittel zur plötzlichen Erhöhung .der Spannung an dem Parallelkondensator
besteht darin, daß in :dem gewünschten Zeitpunkt zwei Lichtbogenwege des Schalters;
die vorher parallel geschaltet waren, in Reihe geschaltet werden. Auch das führt
dazu, daß wegen der plötzlichen Erhöhung der Spannung am Kondensator dieser einen
wesentlich höheren Ladestrom aufnimmt und dadurch dem zu ihm parallel geschalteten
Lichtbogen den Strom entzieht. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, zu dem mechanischen
Schalter außer dem Kondensator noch einen Ohmschen Widerstand parallel zu schalten,
der beim Öffnen des Schalters einen Teil des im Stromkreis fließenden Stromes übernimmt.
Eine solche Schaltanordnung ist insbesondere :dann von Bedeutung, wenn es sich um
die Abschaltung von Strömen handelt, die, wie bei Kurzschlüssen oder anderen Störungen,
größer sind als der Nennstrom der Anlage. Der beim Öffnen des Schalters in den Stromkreis
geschaltete Widerstand :sorgt dafür, daß der Strom zunächst einmal auf einen in
der Größenordnung des lNTennstromes liegenden Wert begrenzt wird, so daß ein weiterer
Schalter die endgültige Abschaltung übernehmen kann.
-
Die Erfindung sei,an Hand der Zeichnung näher erläutert.
-
Fig. i zeigt eine Schaltanordnung, bei der in einem <Gleichstromkreis
ein Ohmscher Widerstand R geschaltet ist und zu diesem Widerstand ein Schalter S
mit zugehörigem Parallelkondensator C parallel geschaltet ist.
-
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Ströme und Spannungen der
Schalteinrichtung.
-
Der Gesamtstrom J teilt sich auf in den Strom durch Iden Widerstand
JR .und den Strom durch den Schalter IS vor dem Öffnen des Schalters, d. h. vor
dem Zeitpunkt to. In der Fig. 2 ist I =@ Js. Nach dem Öffnen des Schalters
ist J = IR 1 JC -[ Js. Sobald ein Kurzschluß hinter dem Schalter
eintritt, wird die- ganze Netzspannung dazu verbraucht, um ien Strom Jn
zu vergrößern. Die Anstiegsgeschwinligkeit ist durch die Induktivität dieses
Kreises )estimmt. Für den aus Fig. 2 ,ersichtlichen Winkel a ;ilt tga
= dJldt = UNIL, wobei UN die Netzspaniung und L die Induktivität
des Kreises bedeutet. Die Bedingung für. das Löschen des Lichtbogens im Schalter
S ist, daB. C - dU.,Idt größer ist als der Gesamtstrom im Augenblick des
Löschens. Bei dem Diagramm .der Fig. 2 ist angenommen, daß einige Zeit nach dem
Einsetzen. des Kurzschlusses im Zeitpunkt t1 die Schalterkontakte sich zu öffnen
beginnen. Es steigt dann der Strom JR im Widerstand R und die Spannung US am Schalter
S, welche der Spannung am Widerstand und am Kondensator gleich ist, allmählich an.
Im Zeitpunkt t2 soll das die -Spannung am Schalter bzw. am Kondensator plötzlich
erhöhende Mittel einsetzen. Bei einem Expansionsschalter wird in diesem Zeitpunkt
t2 die Expansion zur Wirkung gebracht. Das hat zur Folge, daß die Spannungen am
Schalter, am Kondensator und am Widerstand wesentlich steiler ansteigen, daß dementsprechend
der Kondensator einen; steil ansteigenden Ladestrom JC aufnimmt und daß als Folge
.davon der Schalterstrom IS schnell auf Null absinkt. Nach dem Erlöschen des Schalterlichtbogens
im Zeitpunkt t3 sinkt der Kondentsatorstrom nach ,dem aus Fig. 2 ersichtlichen Zeitverlauf
allmählich .bis auf Null ab. Durch das plötzliche Einsetzen des Energieentzuges
aus. dem schon im Zeitbereich t1 bis t2 brennenden Lichtbogen wird die Spannungsänderung
am Schalter so groß gemacht, daß auch bei Anwendung eines verhältnismäßig kleinen
Kondensators die Be-dingungen für :das Löschen des, Lichtbogens erfüllt werden können.
In jedem Fall ist dafür zu sorgen, daß die Löschung des Lichtbogens erst dann erfolgt,
wenn die Schaltstrecke die maximale Spannung sperren kann, damit keine weiteren
Rückzündungen eintreten können.
-
Bei Schaltern, die im Zuge einer Fernleitung liegen, können die Kapazitäten
einer als Fernleitung dienenden Kabelleitung dazu dienen, den Löschvorgangherbeizuführen
und auch dieSchalterspannungen zu begrenzen. Fig. 3 zeigt das, Schaltungsschema
einer solchen. Schaltanordnung-. i, 2, 3 und q: sind die Kapazitäten zwischen den
beiden Kabelleitungen und Erde, 5 und 6 sind die zum Abschalten der Leitung dienenden
Schalter. Bei plötzlicher Expansion bzw. plötzlicher Zuführung der Preßluft laden
sich die für den Schalterkontakt 5 parallel igeschalteten beiden Kapazitäten i und
3 auf, und der Strom im Kontakt 5 wird Null. Dieser zündet nicht wieder, wenn die
Kapazitäten i bis q. im Verhältnis zu den Induktdvitäten des Kreises so groß sind,
daß die Überspannung eine bestimmte Grenze nicht überschreitet und die Kontaktentfernung
-beim Einleiten der Expansion dafür ausreichend groß war. Bei einer Schaltanordnung
nach Fig. 3 kann man ohne den in Fig. i mit R bezeichneten Widerstand und ohne einen
weiteren diesen Widerstand abschaltenden Schalter auskommen.