DE905996C

DE905996C - Schaltanordnung mit in der Betriebsstellung ausgeschalteten Mitteln zur gleichmaessigen Stromverteilung

Info

Publication number: DE905996C
Application number: DES2321A
Authority: DE
Inventors: Max Schwaiger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1948-12-03
Filing date: 1950-03-19
Publication date: 1954-03-08

Description

Das Patent 898 769 behandelt eine Schaltanordnung für einen Schalter mit mehreren Parallelkontakiten, bei dem aus Ohm sehen Widerständen und Induktivitäten bestehende Mittel zur gleichmäßigen Stromaufteilung des Schaltstromes auf die parallelen Kontakte vorgesehen sind, die aber nur während des Ausechakvorganges in den Stromkreis eingeschaltet sind. Bei derartigen Schaltanordnungen muß größter AVert auf die Stabilisierung des Lichtbogens und damit auf kleinstenöglichen Kontaktabbrand gelegt werden. Aufgabe der Erfindung¹ ist es, geeignete Mittel hierfür anzugeben.

Erfindungsgemäß wird der zwischen je zwei Kontakten wirksame Ohmsche Widerstand so gewählt, daß er der Größenordnung nach etwa dem kleinsten Wert des Lichtbogennvidierstandes entspricht. Dadurch wird einerseits ein/ lichtbogeiifreies Einschalten der der Stromteilung dienenden Mittel, andererseits eine hinreichende Stabilität der parallelen Lichtbogen erreicht. Der Ohmsche Widerstand kann selbst von einem Leiter mit hohem positivem Temperaturkoeffizienten gebildet werden, indem er bei spiels weise aus Eisen oder UrdO'X hergestellt wird. Die höhere Temperaturkonstante des Leiters wirkt sich hierbei auf die Schaltbedingungen besonders günstig aus, weil im Moment der Einschaltung der Spannungsabfall klein ist, wähnend; er mit längerer Belastung rasch zunimmt. Der erforderliche Ohmsche Widerstand kann auch in wirtschaftlich vorteilhafter Weise von

den Wicklungen der Drosselspule gebildet werden, die als Induktivitäten benutzt werden. Als Induktivitäten wiederum können die zwischen zwei Kontakten oder Kontaktgruppen vorgesehenen Induktivitäten dienen, die zwei Zweige einer auf einem Eisenkern untergebrachten Wicklung darstellen, und zwar bei einer solchen Anordnung, daß für den durch Spannungsdifferenzen an den Kontakten hervorgerufenem Ausgleichsstrom die der Gesamtwindungszahl entsprechende Induktivität wirksam ist, während der sich gleichzeitig auf die beiden Wicklungszweige aufteilende Schaltistrom praktisch keine elektromotorischen Kräfte induziert. Zu diesem Zweck sollen die beiden Wicklungszweige dicht zusammenliegend parallel nebeneinandergewickelt sein und elektrisch hinter einanderges ehaltet werden. Auch ist esi vorteilhaft, den Eisenquerschnitt sowie die Windungszahl der als Induktivitäten verwendeten Drosseln so zu wählen, daß sie den während so einer Halbwelle auftretenden möglichen Spannungsdifferenzen an den Kontakten so angepaßt sind^ daß innerhalb dieser Zeit das Sättigungsgebiet des Kernwerkstoffes nicht erreicht wird und somit die Teiliströme bis; zum Nulldurchgang in ihren Augenblickswerten möglichst übereinstimmend bleiben. Beim Erreichen des Sättigungsgebietesi würde der Ausgleichsstrom ansteigen, die: Augenblickswerte der Teilströme gegeneinander verschieben und dadurch wieder die Lichtbogenstabilität vermindern¹. Um keine größere Stromänderung in Kauf nehmen zu müssen, kann- der Eisenkern als geschlossener Ring, zweckmäßig aus einem Werkstoff hoher Permeabilität, ausgeführt werden, weil man dabei wegen Fehlens von Luftspalten keine Verflachung der Magnetisierungschärakteristik erhält. Es kann auch zweckmäßig sein, für den Aufbau das Eiseinkerns einen Werkstoff zu verwenden, der erst bei möglichst hoher Induktivität gesättigt ist, wie z. B. Elektrolyteisen und Eisenkobalt. Für die Drossel· ausbildung selbst gibt es verschiedene Möglichkeiten; so können beispielsweise für eine Anordnung mit vier parallelen! Kontakten, bei der in bekannter Weise je zwei, Kontakte dutrch eine Drossel zu einer Gruppe zusammengefaßt sind und die Wicklungsmitten dieser beiden Drosseln an die Wicklungsenden einer dritten Drossel, deren Wicklungsmiiitte der Schaltstrom zugeführt wird, angeschlossen sinidi alle drei Drosseln mit gleichem Eisenquerschnitt ausgeführt werden, und vor allem können die drei Drosseln auf einem gemeinsamen Eisenkern angeordnet sein. Während hierbei die Wicklungen der die Kontakte verbindenden Dros^ seln untereinander gleich ausgeführt sind, sind dagegen die Wicklungen der die Kontaktgruppen verbindenden Drosseln mit doppeltem Leiterquersehnitt hergestellt. Dabei sind die Wicklungen dieser Drosseln nur etwa mit 70 % der Windungen¹ der erstgenannten Wicklungen ausgeführt. In ähnlicher Weise kann man auch bei zu drei Kontakten oder Kontaktgruppen zusammengefaßten Kontakten die Drosseln als direiischenklige: Drosseln ausführen, wobei wieder jeder Schenkel eine einem Kontakt zugeordnete Wicklung trägt. Die Wicklungen dieser draischenkligen Drosseln können wieder je in zwei Zweiige unterteilt sein, und die einem Kontakt oder einer Kontaktgruppe zugeteilten Wicklungen können aus zwei auf verschiedenen Kernsehenkeln angebrachten Zweigen bestehen. Unter Umständen ist es empfehlenswert, mehrere Drosseln parallel zu sichalten. In ähnlicher Weise lassen sich auch die betriebsmäßig stromführenden festen Kontakte zu einem Block zusammenfassen. Die zugehörigen Vor- oder Drosseilkontiakte sind in diesem Fall isoliert auf ersterem aufgeschraubt, vorzugsweise unter Verwendung von Isolierzwisdienlagen. Die beweglichen Kontakte sind in einem solchen Fall selbstverständlich der Zahl der festen Vorkontakte entsprechend¹ unterteilt, und zweckmäßig ist jeder dieser Kontakte für sich allein abgefedert. Die beweglichen Vorkontakte und die Drosselkontakte können auch von den beweglichen und dem feststehenden Hauptkontakt räumlich getrennt sein. Zur Erhöhung der Licht· bogenfestigkait können die festen und beweglichen Vorkontakte mit Werkstoffen schlechter Leitfähigkeit, aber höherer Lichtbogenfestigkeit als die betriebsmäßig den Strom führenden Kontakte belegt werden. Zur Erreichung besonders nauimgünstiger Bauformen empfiehlt¹ es sich, die zur Stromteilung dienenden Mittel baulich mit dem betriebsmäßig den Strom führenden Kontaktblock zu vereinigen. Dabei ist es vorteilhaft, diese Mittel mit einer Isolierhülle zui umgeben. Diese wird zweckmäßig durch Anbringung von Kühlschlitzen od. dgl. so ausgebildet, daß das sie umgebende Öl zum Zwecke der Kühlung in ausreichendem Maße die Stromteilungsmittel bestreichen kann.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden: Dabei zeigt Fig. 1 eine Stromteilerdrossel, deren beide Wicklungszweige 1 und 2 parallel nebeneinander, gegebenenfalls in mehreren Lagen, auf dem Mittelschenkel eines Eisenkerns 3 der Manteltype aufgewickelt sind. Die beiden Wicklungszweige sind mittels der Leitung 4 elektrisch hintereiinandergeschaltet und die beiden Wicklungsenden 5 und 6 an die Vorkontakte K₁ bzw¹. K₂ angeschlossen. Die Wicklungsmitte¹7 dagegen ist mittelsi der Leitung 8 mit denn betriebsmäßig den Strom führenden Hauptkontakt verbunden.

In Fig. 2 ist eine Stromteilerdrosselanordnung mit vier parallel zu dem festen Hauptkontiakt K liegenden festen Vorkontakten K₁ bis K_t und drei, auf einem gemeinsamen Eisenkern 10 angebrachten Drosseln D₁, D₂, D_z gezeigt. Der Eisenkern besteht hierbei gewissermaßen aus drei an den Jochen aufeinandergeschichteten Zweischenkelkernen mit jeweils gleich großen Eisenkeirnquerschnitten. Auf den einzelnen Schenkeln sitzen die drei Drosseln D₁, D₂, D₂, deren Wickhingen je aus zwei parallel gewickelten Wicklungszweigen W₁ und W₂ bestehen, die je hälftig auf die beiden zugehörigen Schenkel Ii und 12 verteilt, jedoch jeweils unterschiedlich geschaltet sind. Die beiden Kontakte i?^ und K₂ sind durch die Drossei D₁ zu einer Gruppe zusammengefaßt und ebenso

die beiden Kontakte K_s und K₁ durch die Drossel D₂. Die Wicklungsmitten M₁ und M₂ dieser beiden Drosseln sind an den Wicklungsenden 13 bz.w. 14 der Drossel D₃ angeschlossen, der selbst der Schal tstrom vom Hauptkonitakt K her über die Leitung 15 an die Wicklungsmitte der beiden Wieklungsziweige Z₁ und Z₂ zugeführt wird. Während; die Wicklungen der die Kontakte K₁ bis K_i verbindenden Drosseln D₁ und D₂ untereinander gleich sind, weist

die Wicklung der Drossel 3, welche die Kontaktgruppe K₁K₂ und K₃-K^ verbindet, doppelten Leiterquerschnitt auf. Ihre Windungszahl dagegen umfaßt aber nuir etwa 70% der Windungen der beiden anderen Drosseln D₁ und D₂. Wenn eine

Anordnung geschaffen werden soll, bei der durch eine dreischenklige Drossel aber drei Kontakte bzw» drei Kontaktgruppen G₁, G₂ und G₃ zusammengefaßt sind, dann empfiehlt es sich, eine Anordnung gemäß Fig. 3 zu wählen. Hier sind diie zu den drei Kontaktgruppen G₁ bis G₃ zusammengefaßten Vorkontakte K₁ bis X₄, K₅ bis K₈ und K₉ bis K₁₂ über transformatorisch gekuppelte Induktivitäten / an eine dreischenklige Drossel D₁ angeschlossen. Dabei trägt jeder Schenkel eine einer Kontaktgruppe zu-

s5 geordnete Wicklung, und zwar der Schenkel S₁ die Wicklung Wj, der Schenkel S₂ die Wicklung Wn und der Schenkel· S₃ die Wicklung W_m. Diese Wicklungen sind mit ihrem einen Ende mit der jeweiligen Kontaktgruppe verbunden, z. B. Wj mit der Kontaktgrtuppe G₁. Der andere Wicklungszweig W₁', Wu', Wj\{ ist jeweils auf dem benachbarten Schenkel untergebracht, z. B. W{ auf Schenkel S₂. Sämtliche Enden dieser Wicklungszweige sind über die Leitung 17 mit dem festen Hauptkontakt K verbunden.

Die betriebsmäßig den Strom führenden festen Kontakte einer Kontaktgruppe können ζω einem einzigen Block K, wie dies Fig. 4 erkennen läßt, zusammengefaßt sein. Die dazugehörigen Vorkontakte, ζ. B. K₁ bis A₄, dagegen sind einzeln, und zwar unter Zwischenlage einer isolierenden Schicht 20, auf dem Kontaktblock K befestigt. Hierbei empfiehlt es sich, den Kontaktblock abzutreppen, so daß die Vorkontakte K₁ bis K₁ als Winkelfornir stücke auf den Block K auf setzbar sind und mit diesem leicht verbunden, insbesondere verschraubt werden können. Um den Vorkontakten eine höhere Lichtbogenfestiigkeit zu verleihen, können diese an den Kontaktauflageflächen mit einem Werkstoff belegt werden, der gegenüber dem zn den betriebsmäßig stromführenden festen Kontakten verwendeten Werkstoff eine schlechtere Leitfähigkeit, aber eine höhere Liehtbogenfestigkeit aufweist. Die Auflagestücke 21 können aufgeschraubt, aufgelötet, aufgeschweißt oder sonstwie befestigt sein. Sie können als flache Plattenstücke ausgeführt sein, sie können aber auch aus einem Profilstück besteheni, das an der Seite, an der betriebsmäßig der größte Kontaktabbrand erfolgt, verstärkt ist. Als zweckmäßig haben sich hierbei keilförmige Auflagestücke 21 erwiesen, wie diese in Fig. 4 angedeutet sind. Die schmale Seite dieser Stücke ist hier dem Kontaktspalt 22 zugekehrt.

Die bauliche Vereinigung der der Stromteilung dienenden Mittel, nämlich der Drosseln mit den Kontakten K und K₁ bis K_x, zeigt Fig. 5. Der feste Hauptkontakt ist hier wieder mit K, der feste Vorkontakt mit K₁ und die dazwischenliegende Isolation mit 20 bezeichnet. Mit D₁, D₂, D₃ sind die Stromteikmgsdrosseln angedeutet. Diese sitzen auf einem Winkel 26, der am Kontakt K befestigt ist. 23 ist eine die drei Drosseln umschließende Hülle, vorzugsweise aus Isolierstoff. Diese weist auf deir Unterseite Schlitze oder Durchbrechungen auf, durch die das Kühlmittel, beispielsweise Isolieröl, in die Hülle eintreten· kann. Auf der Oberseite bei 25 sind für den Kühlmittelaustritt gleichfalls Öffnungen vorgesehen, oder es kann an dieser Stelle, wie in Fig. 5 dargestellt, der kopfseitige Hüllenabschluß überhaupt fehlen.

Claims

PATENTANSPBÜCHE:

1. Schaltanordnung mit einem aus mehreren Parallelkontakten bestehenden!, vorzugsweise durch Kraftspeicher betätigten Schalter und aus Ohmschen Widerständen und Induktivitäten bestehenden Mitteln zur gleichmäßigen Aufteilung des Schaltstromes auf die Kontakte, wobei die Stromteilungsmittel erst im: Verlauf des Ausschaltvorganges in den Stromkreis eingeschaltet werden, nach Patent 898 769, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen je zwei Kontakten wirksame Ohmsehe Widerstand der Größenordnung nach etwa dem Kleinstwert des' Lichtbogenwiderstandes entspricht.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ohmsche Widerstand von einem Leiter mit hohem positivem Temperaturkoefnziienten, z,. B. Fe, gebildet wird.

3. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den erforderlichen Ohmschen Widerstand die Wicklungen von Drosselspulen aufweisen, die als Induktivitäten benutzt werden.

4. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zwischen zwei Kontakten oder Kontaktgruppeni vorgesehenen Induktivitäten als Zweige einer auf einem Eisenkern untergebrachten Wicklung derart angeordnet sind,, daß für den durch Spanniungsdifferenzen an, den Kontakten hervorgerufenen Ausgleichsstrom die der Gesamtwindungszahl entsprechende Induktivität wirksam ist, während der sich gleichzeitig auf die beiden Wicklungszweige aufteilende Schaltstrom, praktisch keine elektromotorische Kraft induziert (Fig. 1).

5. Schaltanordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der beiden Wicklungszweige parallel nebeneinandergewickelt und elektrisch hintereinandeirgeschaltet sind (Fig. 1).

6. Schaltanordnung nach Anspruch 1,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenquerschnitt und die Windungszahl der Drosseln den während einer Halbwelle auftretenden, mögliehen Spannungsdifferenzen an den Kontakten

so angepaßt sind, daß innerhalb dieser Zeit das Sättigungsgebiet des Kernwerkstoffes nicht erreicht wird.

7. Schaltanordnung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern als geschlossener Ringkern ausgebildet ist und aus einem Werkstoff hoher Permeabilität besteht.

8. Schaltanordnung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern aus einem Werkstoff besteht, der erst bei möglichst hoher Induktion gesättigt ist, z. B. Elektrolytei'seni, Eisenkobalt.

9. Schaltanordnung nach Anspruch 1 für vier parallele Kontakte, bei der in an sich bekannter Weise je zwei Kontakte durch eine Drossel zu einer Gruppe zius ammengefaßt und die Wicklungsmitten dieser beiden Drosseln an die Wicklungsenden einer drittem Drossel angeschlossen sind, deren Wicklungsmitte der Schaltstrom zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Drosseln gleiche Eisenquerschniitte besitzen (Fig. 2).

10. Schaltanordnung nach Ansprach 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der drei Drosseln auf einem gemeinsamen Eisenkern angeordnet sind (Fig. 2).

11. Schaltanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der die Kontakte verbindenden Drosseln (D₁, D₂) untereinander gleich, die die Kontaktgruppen verbindende Drossel (D₃) dagegen mit doppeltem Leiterquerschnitt und nur eftwa 70% der Windungen der Drosseln (D₁, D₂) ausgeführt sind (Fig. 2).

12. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine dreischenklige Drossel (D₄ in Fig. 3) drei Kontakte bzw. Kontaktgruppen (G₁, G₂, G₃) zusammengefaßt sind und daß jeder Schenkel eine einem Kontakt bzw. einer Kontaktgruppe zugeordnete Wicklung trägt.

13. Schaltanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der drerschenkligen Drossel (D₄ in Fig. 3) je in

zwei Zweige unterteilt sind und die einem Kontakt oder einer Kontaktgruppe zugeteilte Wicklung aus zwei auf verschiedenen Kerwscbenkeln angeordnetem Zweigen besteht (Fig. 3).

14. Schaltanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drosseln parallel geschaltet sind.

15. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die betriebsmäßig stromführenden festen Kontakte zu einem Block (K in Fig. 4) zusammengefaßt -sind, auf dem die Vorkontakte (z.B. Zv₁ bis Ä'₄) unter Verwendung isolierender Zwischenlagen (20) befestigt, insbesondere aufgeschraubt sind (Fig. 4)-

16. Schaltanordnung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichneit, daß die der Stromteilung dienenden Mittel (z,. B. Drosseln D₁, D₂, D₃ in Fig. 5) baulich mit dem betriebsmäßig stromführenden Kontaktblock (K) vereinigt sind.

17. Schaltanordnung nach Anspruch 15 und

16, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontakte entsprechend der Zahl der Vorkontakte unterteilt und einzeln abgefedert sind.

18. Schaltanordnung nach Anspruch 15 bis

17, dadurch gekennzeichnet, diaß der oder die beweglichen Hauptkontakte räumlich von den Vorkontalcten getrennt siindL

19. Schaltanordnung nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die festen und beweglichen Vorkontakte mit Auflagen (21 in Fig. 4) eines Werkstoffes schlechterer Leitfähigkeit, aber · höherer Lichtbogenfestiigkedt versehen sind als der für die betriebsmäßig stromführenden Kontakte verwendete Werkstoff.

20. Schaltanordnung nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die der Strome teilung dienenden Mittel (D₁, D₂, D₃ in Fig. 5) in eine Isolierstoffkapsel (23) eingebaut sind, die eine für die Kühlung ausreichende Ölströmung (z. B. durch Schlitze 24) zuläßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen