-
Wechselstromschalteinrichtung Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung
zur Unterbrechung von Wechselstrom. Bekanntlich kann nach einer Stromunterbrechung
die Unterbrechungsstrecke durch die an ihr wiederkehrende Spannung durchschlagen
werden. Um diese Rückzündungsgefahr zu vermindern, hat man bereits vorgeschlagen,
die Steillheit der wiederkehrenden Spannung zu vermindern. Es ist ferner bekannt,
in Reihe mit einer Unterbrechungsstelle einen mit der Wechselstromperiode veränderlichen
Widerstand anzuordnen, insbesondere eine sogenannte Schaltdrossel, das isst eine
Drossel mit tisenriickschluß, welche sich zwischen den aufeinanderfolgenden Stromnulldurchgängen
sättigt und jedesmal in der Umgebung eines Stromnulldurchganges in den ungesättigten
Zustand gelangt, und zur Unterbrechungsstelle einen Widerstand parallel zu schalten.
Eier Parallelwiderstand kann z. B: ein Ohmscher oder ein induktiver sein. Hierdurch
ist erreicht, daß nach der Stromunterbrechung nur ein Teil der wiederkehrenden Spannung
zwischen den geöffneten Schaltkontakten auftritt, während der
größere
Teil der wiederkehrenden Spannung an der Drossel liegt, solange diese ungesättigt
ist.
-
Durch die Verwendung der Schaltdrossel erzielt man eine -stromschwache
Pause in der Umgebung des Stromnulldurchganges. Durch- die- Anwendung des Parallelwiderstandes
zusammen mit der Schaltdrossel erhält man eine verlängerte spannungsschwäche Pause
an den iSchaltkontakten, welche vom Augenblick der Stromunterbrechung bis zu jenem
Zeitpunkt andauert, in dem der Sättigungsknick der Induktivität auftritt, also der
induktive Widerstand der Drosselspule plötzlich auf einen geringen Wert abfällt.
Erst von diesem Augenblick an konzentriert sich nahezu die ganze Spannung des Stromkreises
auf die Unterbrechungsstrecke; vorher ist jedoch :die Spannungsbeanspruchung gering
und daher die Unterbrechung wesentlich erleichtert.
-
Erfindungsgemäß wird eine erhöhte Rückzünd-Sicherheit dadurch erzielt,
daß durch Vormagnetisierung der Drossel die Wirkung des remanenten Magnetismus des
Eisenrückschlusses aufgehoben und dadurch die Lage der stromschwachen Pause mit
Bezug auf den Stromnulldürchgang vorverlegt wird.
-
Die -Erfindung kann mit besonCerern Vorteil für Umformungszwecke in
Verbindung mit einem mechanischen Umformer mit synchron angetriebenen, Kontakten
verwendet werden.
-
In der Zeichnung zeigen die Fig. i und 3 zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung und F'ig. e den Verlauf von .Strom, Spannung und Widerstand an der
Unterbrechungsstrecke.
-
In Fig. f ist i eine Wechselstromquelle, 2 die Schalteinrichtung,,
beispielsweise ein Schalter oder ein Kontakt eines Stromrichters. 3 stellt die Selbstinduktivität
des äußeren Stromkreises dar. q. ist eine Schaltdrossel mit einem Eisenkern 5, der
so bemessen ist' daß er sich in den. Zeiten zwischen zwei aufeinanderfolgenden .S-tromnulldurchgängen
sättigt, dagegen über den Stromnulldurchgang ungesättigt ist. 6 ist ein Ohmscher
oder induktiver Parallelwiderstand, dessen Wert W kleiner bemessen ist als der Widerstandswert
X der Schaltdrosse1 q. in ihrem ungesättigten Zustand. Ferner ist eine in der Zeichnung
nicht dargestellte Vormagnetisierung des Eisenkerns 5 vorgesehen, welche die Wirkung,des
remanenten Magnetismus kompensiert und dadurch die Lage der Stromschwachen Pause
mit Bezug auf den Stromnulldurchgang vorverlegt.
-
In Fig. z bedeutet i den 'Strom, der in dem Stromkreis Fig. i bei
geschlossenem Schalter :2 fließt. Die stromschwache Pause, in der der Strom einen
sehr kleinen Wert i. hat, der als, Stufenstrom bezeichnet wird, kommt dadurch zustande,
daß sich der Widerstand X der Induktivität q. über den Stromnulldurehgang stark
erhöht. Der Verlauf dieses induktiven Widerstandes ist durch die Kurve X veranschaulicht
und der Parallelwiderstand durch die Grade W. e bezeichnet den Verlauf der wiederkehrenden
Spannung an der Unterbrechungsstrecke. Vorteilhaft wird die Kontaktöffnung -bei
der gegebenen Belastung am -Anfang der strornschwacheri Pause;-d. h. im AÜgenblick,Äl,
eingeleitet. Tritt die Stromunterbrechung beispielsweise im Augenblick A, . ein,
so steigt die Spannung e nicht :sofort bis auf den vollen Wert der Spannung des
Stromkreises an, sondern nur auf einen verhältnismäßig kleinen Wert eo, da sich
die Gesamtspannung auf den Parallelwiderstand Wund den damit in Reihe liegenden
induktiven Widerstand X aufteilt und da irnfolge des hohen Wertes von X der
auf W entfallende Spannungsanteil nur gering ist. .Der Stufenstrom i, ist
nichts anderes als der zur Ummagnetisierung des S chaltdrosselkerns 5 erforderliche
Magnetisierungsstrom. Seine Richtung ist von Natur aus wegen der Remanenzwirkung
negativ. Ohne Vormagnetisierung würde die Stromkurve während der auf eine positive
Stromhalbwelle folgenden stromschwachen Pause bereits unterhalb der Nullinie verlaufen.
Durch die Vormagnetisierung, welche die Wirkung des remanenten iMagnetismus aufhebt,
wird erreicht, daß der Schaltdrosselkern 5 bereits bei einem positiven Wert i. in
das ungesättigte Gebiet gelangt. Bei passender Höhe der Vormagnetisierung sind die
Augenblickswerte des. 'Stromes während der ganzen stromschwachen Pause positiv.
-
Entsprechend dem positiven Wert i. des, Stufenstromes. ist auch der
Spannungswert eo positiv. Erst im Zeitpunkt B, in dem die Sättigung des Eisenkerns
5 der Drosselspule q. eintritt und daher ihr Widerstand plötzlich auf einen geringen
Wert X, :abfällt, nimmt die Spannung e - andere -Werte an, um schließlich bis auf
den vollen Wert der Netzspannung anzusteigen: Zunächst muß spie jedoch durch Null
gehen, und zwar kurz nach dem Augenblick B, in welchem der nunmehr über den Parallelpfad
fließende Stufenstrom den Nullwert erreicht. Mithin steht eine von Ao bis, B reichende
spannungsschwache Pause zur Verfügung, in welcher die Kontaktöffnung leicht vonstatten
gehen kann.
-
Besonders vorteilhaft ist es, den Öffnungsvorgang der Kontakte so
zu steuern, daß der -Unterbrechungsaugenbldck Ao, wie dargestellt, in der ersten
Hälfte der stromschwachen Pause liegt.
-
Der Strom i kann nach der Unterbrechung nicht in seiner vollen, durch
die Kurve i in Fig. a dargestellten Höhe weiterfließen, sondern nur zu einem verschwindend
kleinen Bruchteil, den der Parallelwiderstand 6 durchläßt.
-
In Fig. 3 ist die Schaltung für einen dreiphasigen Gleichrichter dargestellt.
IMft 7, 8 und g sind in den drei Phasen liegende feststehende Kontakte des Gleichrichters
bezeichnet und mit io ein um eine Welle ii umlaufender Kontakt, der seine Drehbewegung
z. B. durch einen Synchronantrieb erhält, der synchron mit dem umzuformenden Wechselstrom
läuft. r2, 13 und 14 sind drei in den einzelnen 'Phasen liegende Schaltdrosseln
mit den periodisch sich sättigenden, vormagnetisierten Eisenkernen i5, 16 und 17.
Die Vormagnetisierungseinrichtungen der Eisenkerne sind in der Zeichnung nicht mit
dargestellt. 18 ist ein Gleichstromverbraucher
und ig eine Glättungsdrosselspule.
2o, 2:i und 22 sind Parallelwiderstände für die drei Phasen. iS'ie sind je mit einem
Ende an die Zuleitungen zu den festen Kontakten 7, 8 und g angeschlossen und mit
ihrem anderen Ende zum rotierenden Kontakt i,o geführt. Die Widerstände 20, 21 und
22 können z. B. die Widerstände von Antriebsmotoren oder anderen Verbrauchern sein.
Man kann sie auch zum Vormagnetisieren der Drosseln 12, 13 und 1q. benutzen.
-
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar für Stromkreise,
welche hohen Strom führen, jedoch mäßige Spannung haben, z. B. für elektrogalvanische
Zwecke, da in diesem Fall der Verlust in den Parallelwiderständen bzw. Induktivitäten
nicht ins Gewicht fällt.