DE913916C - Ausloeser - Google Patents

Ausloeser

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Publication number
DE913916C
DE913916C DES6644D DES0006644D DE913916C DE 913916 C DE913916 C DE 913916C DE S6644 D DES6644 D DE S6644D DE S0006644 D DES0006644 D DE S0006644D DE 913916 C DE913916 C DE 913916C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
zero crossing
dependent
dependent element
transformer
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Expired
Application number
DES6644D
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Rudolf Schade
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DES6644D priority Critical patent/DE913916C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE913916C publication Critical patent/DE913916C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/56Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

  • Auslöser Für manche Verwendungszwecke, insbesondere für die Auslösung von Wechselstromschaltern, ist es erforderlich, Impulse um ein eindeutig bestimmtes Zeitmaß vor einem Stromnulldurchgang des Wechselstromes zu geben. Diese Aufgabe ist so lange verhältnismäßig leicht zu lösen, als sich eine Reihe von untereinander gleichen Wechselstromhalbwellen aneinander anschließen. In vielen Fällen, insbesondere bei Überlast und Kurzschlüssen, trifft diese Bedingung nicht zu, vielmehr können die Halbwellen deformiert werden und auch in ihrer Dauer verschieden groß sein. Um auch in solchen Fällen die vorgestellte Aufgabe zu lösen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Kommandogabe durch Vergleich des Momentanwertes des Stromes oder der Spannung mit der effektiven Stromstärke oder Spannung auf einen dem Steuerimpuls folgenden Richtungswechsel der Größe bzw. ihres Differentialquotienten zu orientieren. Es wird also hierbei die Impulsgabe nicht nur durch Berücksichtigung des Momentanwertes der Größe, sondern auch durch zusätzliche Berücksichtigung des Effektivwertes gegeben, wodurch erreicht wird, daß der Zeitabstand vor dem Stromnulldurchgang, praktisch unabhängig von dem Effektivwert, jedesmal gleich groß -ist.
  • Nach der Erfindung kann die vorerwähnte Aufgabe in einfacher Weise dadurch gelöst werden, daß die Impulsgabe mit Hilfe eines Elementes erfolgt, dessen Charakteristik in dem für die Impulsgabe ausgenutzten Bereich wenigstens in guter Annäherung einen logarithmischen Verlauf hat. Mit besonderem Vorteil wird als solches Element ein Übertrager mit Eisenkern verwendet, dessen Nfagnetisierungskurve einen solchen logarithmischen Verlauf hat. Bei der Verwendung eines derartigen Übertragers wird nämlich erreicht, daß ein bestimmter Wert .der Sekundärspannung immer genau zur selben Zeit. vor dem Stromnulldurchgang durchlaufen wird, gleichgültig ob der Effektivwert des Primärstromes hierbei groß oder klein ist. Mit besonderem Vorteil werden hierbei Übertrager verwendet, deren Eisen aus normalem Dynamoblech (Siliziumeisen), zweckmäßig solchem mit möglichst geringer Hysteresis, besteht.
  • Der Flußverlauf (über dem Strom) in einer Drossel mit einem derartigen Eisenkern unter Vernachlässigung der Hysteresiserscheinung ist in dem Diagramm in Fig. i dargestellt. Man kann hierbei die Kurve, wie dies durch senkrechte Linien angedeutet ist, grundsätzlich in drei verschiedene Bereiche einteilen, wovon in dem Bereich a in unmittelbarer Nähe des Stromnulldurchgangs ein praktisch geradliniger Verlauf vorliegt, in dem Bereich b ein logarithmischer Verlauf, während in dem anschließenden Sättigungsgebiet c ein infolge der Luftinduktion wieder praktisch linearer Verlauf gegeben ist. Für die voreilende Impulsgabe nach der Erfindung ist also der Bereich b brauchbar.
  • In dem Diagramm in Fig. 2 ist der Verlauf der in einer Sekundärwicklung eines derartigen Übertragers induzierten Spannung U, über der Zeit dargestellt. Hierbei sind wieder durch senkrechte Linien die Bereiche b und a voneinander abgetrennt.
  • Es ergibt sich hierbei, daß für eine bestimmte Spannung US der Zeitabstand d t immer gleich groß ist, unabhängig wie hoch der effektive Strom in der entsprechenden Halbwelle ist. Für die Spannung US gilt hierbei im wesentlichen folgende Gleichung: Für sehr kleine Werte von d t kann man demnach setzen: Man hat es also in dem Bereich b in der Hand, eine Voreilzeit d t in verhältnismäßig weiten Grenzen zu wählen, der dann eine bestimmte Spannung Uk zugeordnet ist. Mit Hilfe eines spannungsabhängigen Elementes, das bei genau diesem Spannungswert beeinflußt wird, kann dann die gewünschte Impulsgabe durchgeführt werden.
  • Mit besonderem Vorteil kann in den Eisenkernen eines derartigen Elementes ein kleiner Luftspalt, beispielsweise in der Größenordnung von o,i bis i mm, gelegt werden, wodurch einerseits die Ein-Wirkung der Hysteresiserscheinungen herabgesetzt und andererseits der logarithmische Teil b der Kennlinie :besonders groß gemacht werden kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Vorauslösung eines elektrischen Schalters ist in Fig.3 dargestellt. Hierbei ist als spannungsabhängiges Element eine Dreielektrodenanordnung gewählt, bei der bei einer bestimmten Spannung ein Überschlag eintritt und dadurch ein Relaisstrom eingeschaltet wird.
  • Mit i ist hierbei die Primärleitung bezeichnet, die über einen Eisenkern 2 mit einer Sekundärwicklung 3 verkettet ist. Diese Sekundärwicklung ist an Leitungen .4 und 5 angeschlossen. Die Leitung 5 führt über einen Umschalter 6 zur Mittelelektrode 7 einer Dreielektrodenanordnung 8, von der die eine Elektrode mit der Leitung ,4, die andere Elektrode mit der Erregerspuleg des außerdem noch mit einer Zeitverzögerungseinrichtung io versehenen Umschalters 6 führt, Der zweite Pol des Umschalters führt zur Mittelelektrode i i einer zweiten Dreielektrodenanordnung 1:2, von der die eine Elektrode wieder mit der Leitung 4 und die andere, 13, mit der Erregerspule 14 des Auslösers 15 verbunden. ist, die gemeinsam mit der Spule 9 über ein Hilfsschaltelement 16 des Auslösers, das nach einem Auslösevorgang den Stromkreis wieder unterbricht, an den einen Pol einer Spannungsquelle 17 angeschlossen ist, an deren anderem Pol die Leitung 4 liegt.
  • Bei dieser Anordnung ist der Umstand ausgenutzt, daß in dem Bereich a (Fig'. 2) die Spannung infolge des linearen Verlaufs der Magnetisierungskurve ein Maß für die Stromstärke selbst ist, also als Indikator für das Vorliegen eines Überstromes verwendet werden kann.
  • Wenn ein Überstrom eintritt und demnach die induzierte Spannung US einen entsprechend hohen Wert, der als Ansprechwert für die Dreielektrodenanordnung 8 gewählt ist, überschreitet, wird durch den Überschlag der Erregerkreis der Spule 9 geschlossen und dadurch der Umschalter 6 umgeschaltet. Dadurch ist der Auslöser vorbereitet. Sobald die Spannung US vor dem nächsten Stromnulldurchgang den Wert Uk erreicht, tritt ein Überschlag an der anderen entsprechend abgestimmten Dreielektrodenanordnung 12 ein, wodurch der Erregerkreis des Auslösers geschlossen wird. Die Umschaltzeit des Umschalters wird mit besonderem Vorteil länger als die Vorauslösezeit gewählt, um sicher zu erreichen, daß in dem Augenblick, in dem der Wert Uk nach einer Spannungsspitze durchlaufen wird, nicht eine Nachauslösung eintreten kann.
  • Es ist also auf diese Weise die Möglichkeit gegeben, bei Wechselströmen mit beliebig wechselnder Amplitude (Effektivstromstärke) eine Vorauslösung genau zu einem bestimmten, kurz vor dem Stromnulldurchgang liegenden Zeitpunkt durchzuführen, so daß auch bei veränderter Halbwellendäuer der Zeitabstand gegenüber dem angesteuerten Stromnulldurchgang praktisch immer konstant bleibt. Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf die erwähnten Möglichkeiten beschränkt. Insbesondere kann in ähnlicher Weise eine beliebige Impulsgabe in bestimmter Voreilung vor dem Nulldurchgang irgendeiner wechselnden Größe gegeben werden. Auf diese Weise kann auch bei Wellenstrom, bei dem ein eigentlicher Stromnulldurchgang nicht vorliegt, eine synchronisierte Betätigung erreicht werden. Als spannungsabhängiges Element kann auch nicht bloß eine Dreielektrodenanordnung, sondern auch ein anderes Element, wie beispielsweise ein spannungsabhängiges Solenoid oder Relais oder eine Elektronenröhre oder unter Umständen auch ein Gasentladungsgefäß (Stromtor), verwendet werden. In der Verwendung als Auslöser einer elektrischen Schalteinrichtung wird hierbei mit besonderem Vorteil die Auslösezeit so gewählt, daß bei gegebener Eigenzeit der Schalteinrichtung die Kontakte erst gerade im Stromnulldurchgang einen solchen Abstand erreicht haben, der eine Wiederzündung verhindert, wodurch die Lichtbogenarbeit erheblich herabgesetzt und eine wesentlich bessere Ausnutzung der Schalteinrichtung ermöglicht wird.
  • An Stelle eines derartigen Übertragers können aber auch noch andere Elemente verwendet werden, deren Stromspannungscharakteristiken einen logarithmischen oder annähernd logarithmischen Verlauf haben. Hierzu können beispielsweise Ventile mit solchen Eigenschaften verwendet werden, beispielsweise Halbleiter nach Art von Trockengleichrichtern, wobei zwei derartige Elemente in umgekehrtem Sinne einander parallel geschaltet sein können, damit in beiden Richtungen der gewünschte Verlauf besteht. In ähnlicher Weise können als Ventile auch Elektronenröhren oder Elektronenröhrensysteme verwendet werden, die mit einer derartigen Charakteristik arbeiten.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Abgabe von Impulsen zu einer bestimmten (gewünschten) Zeit vor dem Nulldurchgang einer wechselnden Größe, insbesondere als Synchronauslöser für Wechselstromschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgabe mit Hilfe eines Übertragungselementes erfolgt, das die zeitliche Ableitung einer dem Logarithmus der Größe proportionalen Größe herstellt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, (dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungselement ein Impulsübertrager mit Eisenkern verwenidet ist, dessen Magnetisierungskurve im Arbeitsbereich logarithmischen Verlauf besitzt.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern des übertragers aus Siliziumeisen mit geringen Hysteresisverlusten besteht.
  4. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Eisenkern des Übertragers ein, kleiner Luftspalt, etwa von 0,5 mm, vorgesehen ist.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch :2 bis q., dadurch gekennzeichnet, daß in dem linearen Bereich der Magnetisierungskurve in unmittelbarer Nähe des Stromnulldurchganges die Auslösung vorbereitet wird, (die dann in dem logarithmischen Bereich vor dem nächsten Stromnulldurchgang endgültig angesteuert wird.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die an 'den Impulsübertrager induzierte Spannung bei Erreichung eines der gewünschten Voreilzeit entsprechend eingestellten Spannungswertes mit Hilfe eines spannungsabhängigen Elementes ausgewertet wird.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als spannungsabhängiges Element eine Dreielektrodenanordnung verwendet wird, bei der durch spannungsabhängigen Überschlag zwischen zwei Elektroden ein über ein anderes Elektrodenpaar führender Arbeitsstromkreis geschlossen wird. B.
  8. Einrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als spannungsabhängiges Element eine Elektronenröhre verwendet ist.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als spannungsabhängiges Element ein Stromtor verwendet ist. io. Einrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als spannungsabhängiges Element ein Trockengleichrichter verwendet wird.
DES6644D 1944-07-02 1944-07-02 Ausloeser Expired DE913916C (de)

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