DE908877C - Schaltanordnung zur Unterberechung von vorzugsweise hochgespanntem Gleichstrom - Google Patents

Description

• Schaltanordnung zur Unterbrechung von vorzugsweise hochgespanntem,Gleichstrom Zusatz zum Patent 897 E71 Die Unterbrechung eines Hochspannungsgleichstromkreises soll entsprechend dem Patent 897 871 durch Zusammenarbeit eines Schalters und einer schnell veränderlichen Induktivität in der Weise erfolgen, daß der Strom durch plötzliche Erhöhung der Induktivität des Stromkreises auf einen kleinen Wert herabgesetzt wird und nun durch den Schalter leicht unterbrochen werden kann. Besonders günstige Löschverhältnisse werden erhalten, wenn dabei der Wert Null erreicht wird bzw. der Strom die Richtung ändernd durch Null hindurchgeht.
• Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung einer derartigen Schaltvorrichtung nach dem Patent 897 871 und besteht darin, daß der magnetische Kreis der veränderlichen Induktivität außer der Hauptstromwicklung eine zweite von einem Hilfsgleichstrom durchflossene Wicklung aufweist; welche den Magnetkreis gleichsinnig mit der Hauptwicklung erregt.
• Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung noch näher erläutert.
• Fig. r zeigt die erfindungsgemäße Anordnung in einem Gleichstromkreis. Es bedeuten t die Gleichstromquelle, a den Verbraucher, 3 den Schalter, 4, 5 den Magnetkern, der schematisch durch einen festen Teil 4 und den beweglichen Teil 5 angedeutet ist, 6 die mechanische Kupplung der Bewegungen von 3 und 5, 7 die Hauptstromwicklung, 8 die Hilfsstromwicklung, 9 die Hilfsgleichspannungsquelle und io den Begrenzungswiderstand des Gleichstromes, ri eine feste Induktivität.
• Zwecks Unterbrechung des Hauptstromes wird der Anker 5 aus der offenen in die geschlossene Stellung gebracht. Dabei spielt sich folgender Vorgang ab (Fig. 2) : Der Arbeitspunkt P, dessen Lage durch die Durchflutung 0 und den Fluß 0 bestimmt ist, wandert von der praktisch geradlinigen Magnetisierungskennlinie 12 beim offenen Magnetkreis zur Magnetisierungskennlinie 13 beim geschlossenen Kreis etwa auf einem Wege 14. Bei hinreichend hoher Induktivität i i bleibt dabei der Hilfsstrom in seiner Höhe unverändert, während der Hauptstrom gedrosselt wird. Bei 15 wird der Hauptstrom :\7u11, da die Hilfserregung zur Aufrechterhaltung des Flusses ausreicht; bei 16 erreicht er bei Abschluß der Bewegung seinen größten negativen Wert. Fig.3 zeigt den Verlauf des Hauptstromes i.. Bei 17 setzt die Bewegung des Ankers ein. Der Nulldurchgang 18 entspricht dem Punkt 15 der Fig. 2. Nach Erreichung des Endwertes i9, der stets kleiner bleibt (nach Umrechnung der Windungszahlen) als der Hilfsstrom, steigt der Strom nach der gestrichelten Exponentialfunktion 2o, die infolge der Steigerung der Induktiv ität eine erhöhte Zeitkonstante besitzt, an, wobei er bei 21 zum zweitenmal Null wird. Der Strom wird durch den schon vorher geöffneten Schalter 3 bei i8 oder 21 gelöscht. Durch die Anwendung der Hilfserregung erfolgt also eine Herabsetzung des Hauptstromes um einen konstanten Betrag. Ist dieser größer als der beim Schließen des Magnetkreises erforderliche Magnetisierungsstrom, so geht der Hauptstrom durch Null. Deshalb wird die Hilfsdurchflutung einschließlich eines Sicherheitszuschlages so hoch gewählt, daß sie in der Endstellung den erforderlichen Magnetisierungsbedarf sicher deckt. Aus wirtschaftlichen Gründen soll die Erregerdurchflutung möglichst niedrig gehalten «erden. Sie wird bestimmt durch die Abszisse des Punktes 16 in Fig. 2, d. h. durch die erforderliche Erregung bei geschlossenem Magnetkreis. Die magnetische Leitfähigkeit des Magnetkreises soll aus diesem Grunde möglichst hoch sein. Dies wird erstens dadurch erreicht, däß die Stoßstellen der relativ zueinander bewegten Teile durch Schleifen genau aufeinandergepaßt werden, zweitens durch Vermeidung von Wirbelströmen durch Lamellierung der Eisenteile und schließlich durch Verwendung von Eisensorten besonders hoher Permeabilität.
• Die Wirkung der Hilfsdurchflutung kann dadurch gesteigert werden, daß auch die Induktivität i i zeitlich veränderlich gemacht wird, jedoch im umgekehrten Sinn, d. h. dadurch, daß sie plötzlich herabgesetzt wird. Dadurch steigt der Hilfsstrom und beschleunigt den Nulldurchgang des Hauptstromes. Zweckmäßigerweise wird der Luftspalt an der Induktivität i i erst im letzten Abschnitt des Drosselungsvorganges aufgerissen. Fig.4 zeigt beispielsweise den Verlauf des Hauptstromes i und des Hilfsstromes ih in vergrößertem Zeitmaßstab für eine Schaltung nach Fig. 6. Die Hilfserregung ist derart bemessen, daß bei konstant gehaltenem Hilfsstrom ih der Hauptstrom den Wert Null gar nicht erreichen würde und nach der gestrichelten Kurve i' verliefe. Durch plötzliche Absenkung der Induktivität i i findet jedoch ein Anstieg des Hilfsstromes ih statt, der tr ansformatorisch den Nulldurchgang des Hauptstromes i (ausgezogen) erzwingt.
• Die Bewegungen der Anker beider Induktivitäten werden zweckmäßigerweise derart miteinander gekuppelt; daß die Bewegung an der Hilfsinduktivität dazu dient, den mechanischen Stoß, der an der Hauptinduktivität auftritt, abzufangen. Wie Fig. 5 zeigt, kann auch ein gemeinsamer Anker für beide Induktivitäten verwendet werden. Dabei gleitet der Anker 25, .der von den Wicklungen 7, 8 und i i gleichsinnig magnetisiert wird, zwischen den Schenkeln des Joches 22, ohne daß sich die Induktiv ität des Hilfsstromkreises wesentlich ändert. Sowie er das Joch 22 jedoch verläßt, erfolgt eine Steigerung der magnetischen Leitfähigkeit des Magnetkreises 4, 5 sowohl durch Verringerung des Luftspaltes als auch durch den Fortfall der Magnetisierung des Ankers 5 durch die Wicklung i i. Die Bewegung des Magnetkreises der Induktivität ii kann auch dazu dienen, die Hilfserregung plötzlich aufzubringen. Würde man nämlich den Hilfsstromkreis erst dann schließen, wenn die Abschaltung erfolgen soll, so würde sein Strom infolge, der hohen Zeitkonstanten des Kreises nur langsam anwachsen. Sein Anstieg kann jedoch durch schnelle Herabsetzung der Induktivität i i,i außerordentlich kurzzeitig erzwungen werden.
• Schließlich kann es auch ausreichend sein, die Bewegung nur an der Hilfsinduktivität durchzuführen, so daß der magnetische Kreis 4, 5 als geschlossener Eisenkreis ausgeführt wird und nur dazu dient, den Hilfsstromstoß transformatorisch auf den Hauptstromkreis zu übertragen.
• Bei allen Anordnungen gemäß der Erfindung treten in den einzelnen Windungen der Wicklungen kurzzeitig hohe Windungsspannungen, die in ihrer Summe im Hilfsstromkreis zu einer Gefährdung der Wicklungsisolation führen können, auf. Diese Spannungen in den Wicklungen 8 und ii sind jedoch einander stets entgegengesetzt. Es ist deshalb zweckmäßig, die Windungen beider Wicklungen sich einzeln oder gruppenweise abwechseln zu lassen, damit die induzierten Spannungen sich für jede Windungsgruppe aufheben können, ohne gefährliche Summenwerte zu erreichen. Besonders einfach ist die Vereinigung der Spulen 8 und i i, wobei jede Windung beide Magnetkreise umschließt, wie in Fig.6 dargestellt. Dieses Verfahren ist natürlich auch bei unveränderlicher Induktivität i i vorteilhaft.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltanordnung zur Unterbrechung von Gleichstrom nach Patent 897871, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis der veränderlichen Induktivität außer der Hauptstromwicklung eine zweite von einem Hilfsgleichstrom durchflossene Wicklung aufweist, wobei die Durchflutungen beider Wicklungen den magnetischen Kreis in gleichem Sinne erregen. a. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromkreis eine hohe zusätzliche Induktivität (i i) enthält. 3. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfserregung so bemessen ist, daß sie den bei dem höchsten Abschaltstrom auftretenden Fluß sicher durch den geschlossenen Magnetkreis treibt. 4.. Schaltanordnung nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Eisenkreis der zusätzlichen Induktivität (i i) des Hilfsstromkreises derart verändert wird, daß die Induktivität (i t) vorzugsweise im letzten Abschnitt der Erhöhung der Induktivität des Hauptstromkreises plötzlich herabgesetzt wird. 5. Schaltanordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen beider Wicklungen (8 und i i) des Hilfsstromkreises einzeln oder gruppenweise abwechselnd in Reihe geschaltet sind. 6. Schaltanordnung nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (8 und i i) zu einer gemeinsamen Spule zusammengefaßt sind, welche von den beiden Magnetkreisen durchsetzt sind. 7. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet; daß nur die Induktivität des Hilfsstromkreises veränderlich ist und die Induktiv ität des Hauptstromkreises als im wesentlichen geschlossener Eisenkreis ausgebildet ist.