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Schalteinrichtung für Mittelfrequenzströme Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zum Schalten von Mittelfrequenzströme.ngrößerer Stärke. Unter Mittelfrequenz
sind hierbei Frequenzen in dem Bereich von etwa 500 bis zo ooo Hz zu verstehen.
Das Problem, Ströme solcher Frequenzen zu schalten, liegt beispielsweise vor in
Anlagen, in denen mehrere Induktionsheizgeräte an einem gemeinsamen Mittelfrequenzgenerator
angeschlossen sind. In diesem Fall kann man nicht, wie es bei Einzelspeisung von
Induktionsheizgeräten durch je einen besonderen Mittelfrequenzgenerator möglich
ist, die Abschaltung der einzelnen Heizgeräte durch Außerbetriebsetzung des Generators
vornehmen. Es muß vielmehr möglich sein, die Stromzuleitung jedes Induktionsheizgerätes
zu dem gemeinsamen Generator für sich allein zu unterbrechen. Nun bereitet das Abschalten
von Mittelfrequenzströmen in dem genannten Frequenzbereich bei größeren Stromstärken,
wie sie für die Speisung von Induktionsheizgeräten in Betracht kommen, im Gegensatz
zu dem Abschalten von Niederfrequenzströmen erhebliche Schwierigkeiten. Die Abschaltung
eines Niederfrequenzstromes von beispielsweise 5o Hz durch einen mit mechanischen
Kontakten arbeitenden Schalter gestaltet sich bekanntlich deswegen verhältnismäßig
einfach, weil in der Nähe des der Kontaktfederöffnung folgenden Stromnulldurchganges
hinreichend Zeit für eine Entionis.ierung der zwischen den geöffneten Kontakten
entstehenden Unterbrechungsstrecke zur Verfügung steht. Der Lichtbogen zwischen
den Schalterkontakten erlischt infolgedessen in dem der Kontaktöffnung folgenden
Stromnulldurchgang und zündet in der nächsten Halbwelle nicht wieder von neuem.
Bei
Mittelfrequenzen ist dagegen die in,der Umgebung des Stromnulldurchganges
zur Verfügung stehende Entionisierungszeit so klein, daß der Lichtbogen in der daräuffolgenden
Halbwelle wieder von neuem zünden würde. Das Problem der Lichtbogenlöschung liegt
bei Mittelfrequenzen also ähnlich wie beim Abschalten von Gleichströmen. Während
man aber bei Gleichstromschaltern durch Verwendung von Blasmagneten mit Eisenkern
ein ziemlich starkes Blasfeld erzeugen kann, welches den Lichtbogen rasch zum Erlöschen
bringt, kann man bei Schaltern für Mittelfrequenz Blas.mägnete mit Eisenkern nicht
benutzen. Man müßte also in diesem Fall das Blasfeld auf seinem ganzen Wege in Luft
verlaufen lassen. Auf diese Weise lassen sich aber hinreichend starke Blasfelder
nicht erzeugen.
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Die Erfindung löst das geschilderte Problem der Abschaltung stärkerer
Mittelfrequenzströme in der Weise, daß parallel zu den Kontakten eines Schalters
die Reihenschaltung einer mit einer Vormagnetisierungswicklung ausgerüsteten Eisenkerndrossel
und einer Hilfsschalteinrichtung liegt. Die Ab-
schaltung geht dann so vor
sich, däß zunächst die Vormagnetisierungswicklung der Drossel voll erregt wird.
Dann wird :der Schalter geöffnet, darauf der Vormagnetisierungsstrom unterbrochen
bzw. stark herabgesetzt und schließlich die in Reihe mit der Drossel liegende Hilfsschalteinrichtung
geöffnet. Es ist an sich bereits bekannt, in einen Wechselstromkreis eine Drosselspule
einzuschalten, deren Induktivität vor Unterbrechung des Stromkreises stark erhöht
wird, um auf diese Weise den zu unterbrechenden Strom herabzusetzen. Bei der bekannten
Anordnung handelt es sich jedoch nicht um die Unterbrechung von. Mittelfreqüenzstromkreisen,
sondern von Hochspannungsstromkreisen hoher Leistung und normaler Frequenz. Normalerweise
wird die beim `Abschalten solcher Hochleistungsstromkreise frei werdende Energie
in dem entstehenden Schaltlichtbogen vernichtet. Durch die bekannte Anordnung soll
der Schaltlichtbogen vermindert oder ganz zum Verschwinden gebracht werden, und
zwar deshalb, weil seine Löschung sonst Schwierigkeiten bereitet. Die Schwierigkeit
der Lichtbogenlöschung liegt aber nicht hier, wie bei der Erfindung, in einer erhöhten
Frequenz, sondern lediglich in der hohen Spannung, verbunden mit einer hohen Stromstärke
'in dem zu unterbrechenden Stromkreis. Die Gesichtspunkte für die Anwendung einer
veränderbaren Induktivität vor der Unterbrechungssteile sind hier also ganz anders
als bei :der Erfindung, bei der es sich ja um die Abschaltung von mäßigen Leitungen
bei niedrigen Spannungen handelt; welche bei normalen Frequenzen gar keine Schwierigkeiten
bereiten würden. Bei einer anderen bekannten Anordnung, bei der die Induktivität
des. Stromkreises vor dem Unterbrechen durch Einschalten einer Drosselspule vergrößert
wird, liegt der Zweck dieser Maßnahme darin, Schwingungen des Stromes zu verhindern,
die bei einem plötzlichen Unterbrechen der Leitung eintreten können und eine Gefahr
für die Isolation der Anlage darstellen würden. Die der Unterbrechungsstelle vorgeschaltete
Drossel, deren Indüktivität allmählich vergrößert wird, soll also lediglich ein
sanfteres Abschalten ermöglichen. Dieser Gesichtspunkt ,der Schwingungsvermeidung
hat bei Mittelfrequenzanlagen- keinerlei Bedeutung, denn die Stromänderungen, .die
in Hochspannungsanlagen normaler Frequenz durch plötzliches Abschalten hervorgerufen
werden können, stehen in gar keinem Verhältnis zu -den Stromänderungs.geschw indigkeiten,
wie sie bei Mittelfrequenzanlagen allein schon durch den normalen zeitlichen Stromverlauf
zustande kommen. Die vormagnetisierte Drossel wird zweckmäßig in an sich bekannter
Weise so ausgebildet, daß in dem Vormagnetisierungsstromkreis keine' Wechselspannung
der Grundfrequenz entstehen kann. Zu diesem Zweck kann man die vormagnetisierte
Drossel z. B. aus zwei Teildrosseln mit getrennten Eisenkernen aufbauen, deren Wechselstromwicklüngen
parallel und deren Vormagnetisierungswicklungen gegensinnig in Reihe geschaltet
sind. Statt dessen kann man auch eine einzige Drossel mit dreischenkligem Eisenkern
verwenden, welche entweder zwei Wechselstromwicklungen oder zwei Vormagnetisierungswicklungen
enthält.
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An sich erfordern -Drosselspulen mit Eisenkern in Mittelfrequenzkreisen
wegen der beträchtlichen spezifischen Eisenverluste eine unverhältnismäßig große
Bemessung. Diese Schwierigkeit, welche die Wirtschaftlichkeit der Anwendung von
Eisendrosselspulen in Mittelfrequenzstromkreisen sonst in Frage stellt, liegt im
vorliegenden Fall nicht vor. Die Drosseln bei der Anordnung nach der Erfindung sind
ja während des normalen Betriebes, also bei eingeschaltetem Verbraucher, durch den
parallel zu ihnen liegenden, geschlossenen Schalter kurzgeschlossen. Es treten also
in ihnen keine Eisenverluste auf. Eisenverluste treten. -in den Drosseln erst dann
auf, wenn der Schalter geöffnet wird. Dieser Zustand dauert aber nur sehr kurze
Zeit, da durch Unterbrechung des Vormagnetisierungsstromes unmittelbar nach der
Schalteröffnung die Stärke des über die Drosseln fließenden Mittelfrequenzstromes
auf einen ganz geringen, Betrag herabgesetzt wird und der Strom unmittelbar daran
anschließend durch die in Reihe mit den Drosseln liegende Hilfsschaltereinrichtung
überhaupt unterbrochen wird. Die während dieser Zeit insgesamt in den Drosseln auftretende
Verlustarbeit ist also äußerst gering, so daß die Drosseln sehr klein bemessen werden
können und im Verhältnis zu den sonstigen Anlageteilen wirtschaftlich kaum ins.
Gewicht fällen. An die mit den Drosseln in Reihe liegende Hilfsschalteinrichtung
sind keine besonderen Anforderungen zu stellen; denn diese Hilfs-Schalteinrichtung
hat, nachdem -der Vormagnetisierungsstrom der Drosseln unterbrochen ist, nur noch
den verhältnismäßig geringen Magnetisierungsstrom der nicht vorerregten Drosseln
zu unterbrechen.
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Die Erfindung ermöglicht es, als Hauptschalter für die Abschaltungvon
Mittelfrequenzverbrauchern, z. B. von Induktionsheizgeräten,
Wechselstromschütze
zu verwenden. Als, Hilfsschalteinrichtung kann ebenfalls ein kleines Schütz dienen,
ebenso wie zum Ein- und Ausschalten des verhältnismäßig schwachen Vormagnetisi.erungsstromes.
Es ist daher leicht möglich, die Anordnung, z. B. unter Verwendung von Zeitrelais,
so auszubilden, daß nach Betätigung eines einzigen Steuerschalters der geschilderte
Abschaltvorgang völlig selbsttätig abläuft.