DE922060C - Schaltanordnung zum Unterbrechen oder Umrichten von elektrischen Stroemen - Google Patents

Schaltanordnung zum Unterbrechen oder Umrichten von elektrischen Stroemen

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DE922060C
DE922060C DES14504D DES0014504D DE922060C DE 922060 C DE922060 C DE 922060C DE S14504 D DES14504 D DE S14504D DE S0014504 D DES0014504 D DE S0014504D DE 922060 C DE922060 C DE 922060C
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Expired
Application number
DES14504D
Other languages
English (en)
Inventor
Floris Dr-Ing Koppelmann
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
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/20Contact mechanisms of dynamic converters
    • H02M1/26Contact mechanisms of dynamic converters incorporating cam-operated contacts

Description

  • Schaltanordnung zum Unterbrechen oder Umrichten von elektrischen Strömen Gegenstand der Erfindung ist die weitere Ausgestaltung einer Schaltanordnung zum Unterbrechen. oder Umrichten von elektrischen Strömen, bei welcher in Reihe mit der Unterbrechungsstrecke ein mit .der Periode des Wechselstromes veränderlicher Widerstand liegt. Ein solcher Widerstand ist beispielsweise eine Induktivität mit einem Eisenrückschluß, der bei sehr niedrigen Erregerstromwerten, also in der Nähe der Stromnulldurchgänge, ungesättigt ist, bei welchem aber die Sättigung bei noch verhältnismäßig geringen Stromwerten plötzlich eintritt, so daß der Eisenkern während des größten Teiles der Stromübertragungsperiode gesättigt ist. Der Widerstandswert einer solchen Drossel ist während und in der Nähe des Stromnull-durchganges sehr hoch und fällt während des übrigen Teiles der Stromübertragungsperiode fast bis auf Null ab. Dieses Verhalten der Drossel bewirkt, daß die stromlose Pause, während welcher die Kontakte funkenfrei getrennt werden können, vergrößert ist. Nach einem früheren Vorschlage ist parallel zur Unterbrechungsstelle ein Widerstand geschaltet.
  • Damit wird erreicht, :daß auch die Spannung um diesen Zeitpunkt herum längere Zeit auf sehr niedrigen Werten verharrt, so daß die Rückzündungsgefahr stark verringert ist.
  • Bleibt nun dieser Widerstand, während die Hauptunterbrechungsstrecke geöffnet ist, mit unverändertem Wert in den Stromkreis eingeschaltet, so fließt über - ihn ein Verluststrom, bei Stromrichtern ein Rückstrom, der insbesondere bei hoher Betriebsspannung unerwünscht hohe Werte annehmen kann. - Zur Beseitigung dieses Nachteils wird nach der Erfindung der Widerstandswert des parallelen Strompfades mit der Periode des Wechselstromes veränderlich gemacht. Zwecks Anpassung andie:in .den angeschlossenenStromkreisen herrschenden Strom- und Spannungsverhältnisse wird nach der weiteren Erfindung sowohl der Betrag als auch der innerhalb einer Halbwelle sich abspielende zeitliche Verlauf der periodischen Widerstandsänderungen des parallelen Strompfades regelbar gemacht. Mit :der Regelungdes zeitlichen 'Verlaufs kann außer der Verbesserung der Kommutierung auch eine Regelung des Stromes und der Spannung im Gleichstromkreis erzielt werden.
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt (F2g. i und 2). Mit ii ist eine Wechselstromquelle bezeichnet, von der eine Leitung 12 über eine Drosselspule 13 mit Eisenkern 14, über eine weitere Leitung 15 und eine Unterbrechungsstrecke 16-17 zu einem beliebigen Seomverbraucher 18 und von diesem zur Wechselstromquelle i i zurückführt. Die Unterbrechungsstrecke 16-17 wird durch einen Kontakt ig überbrückt, der beispielsweise mittels eines drehbaren Nockens 2o angehoben werden kann. Parallel zur Unterbrechungsstrecke 16-17 liegt der Widerstand 21; seine periodische Veränderung erfolgt mit Hilfe eines Regelschalters, .der im vorliegenden Fall ein "Ausschalter 23 ist; -über welchen der Anschluß des Parallelwiderstandes 21 an die Leitung 15 führt, und der mit dem Hauptschalter ig derart mechanisch gekuppelt ist, daß der parallele Stromzweig über den Widerstand 21 geschlossen wird, kurz bevor die Hauptkontakte sich schließen, und erst wieder geöffnet wird, nachdem die Hauptkontakte sich geöffnet haben. Das wird erreicht. durch einen Stößel 23, der in der öffnungsrichtung die mechanische Kupplung zwischen dem Hauptkontakt ig und dem Hilfskontakt 22 in der Öffnungsrichtung herstellt, dabei aber etwas k ürz '#r'ist als der Abstand zwischen den beiden Kontakten, so.daß der Hubweg und damit die Öffnungszeit des Hilfskontaktes 22 kürzer ist als die des. Hauptkontaktes ig. Durch verschiedene -Einstellung des Abstandes zwischen den Kontakten ig und 22 oder der Länge des Stößels 23 wird das Verhältnis .der Öffnungs- und Schließzeiten des Hilfsschalters zu denen des Hauptschalters. geregelt. Durch Veränderung des Widerstandswertes des regelbaren Widerstandes 21 wird -der Betrag der Widerstandsänderung des parallelen Strompfades geregelt. Die erforderlichen Regelungen können selbsttätig in. Abhängigkeit von der Größe und Art der Belastung, von der Form der Wechselstromkurve und von der Form des Gleichstromes (Glättungsgrad), von einer etwaigen Gegenspannung auf der Gleichstromseite und, bei mehrphasigen Wechselstromsystemen, in Abhängigkeit von etwa auftretenden Unsymmetrien gesteuert werden. Zur Steuerung sind ähnliche Mittel zu verwenden wie für die regelbare Steuerung der Hauptkontakte selbst. Statt der -durch Nocken. .gesteuerten Druckkontakte können -ebensogut Schleifkontakte sowohl für die Hauptunterbrechungsstelle als auch für die Hilf sunterbrechungsstelle verwendet werden, wobei die umlaufenden Segmente und die Stromabnahmebürsten in ihrer Länge und in ihrer Stellung zueinander regelbar sind.
  • Fig. 2 zeigt grundsätzlich dieselbe Schaltanordnung wie Fig. i, wobei die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. An Stelle des Schalters 22 ist in den Parallelpfad des veränderlichen Widerstandes 2i ein .gittergesteuerter Stromrichter 24 eingeschaltet, welcher ganz von selbst für die rechtzeitige Schließung des parallelen Strompfades sorgt, nämlich in dem Augenblick, -in welchem die Spannung an der Hauptunterbrechungsstrecke 16-i7 den mit Hilfe der Gittervorspannung eingestellten Wert der Sperrspannung :des Hilfsstromrichters 24 übersteigt. Damit nun aber der Strom nicht während :der ganzen Öffnungszeit des Hauptschalters ig über den Parallelpfad fließt; ist in diesem noch ein Kondensator 25 von verhältnismäßig großer Kapazität in an sich bekannter Weise eingeschaltet, dem ein verhältnismäßig hoher Widerstand 26 unmittelbar parallel geschaltet ist. Der Kondensator 25 wird während des Stromflusses durch :den Hilfsstromrichter 24 aufgeladen. Sobald die Spannung am Parallelpfad bis auf ihren Scheitelwert gestiegen, ist und abzufallen beginnt, wird der Stromfluß durch den auf den Scheitelwert -der Spannung aufgeladenen Kondensator 25 unterbrochen. Während der nun folgenden Arbeitspause des Hilfsstromrichters entlädt sich der Kondensator 25 über :den Nebenwiderstand 26. Die Größe des Kondensators 25 und des Widerstandes 26 sind so zu wählen, daß das Absinken der Spannung :am Kondensator langsamer erfolgt als das Absinken der Spannung am gesamten Parallelpfad, jedoch so schnell, daß der Kondensator .genügend weit entladen ist, wenn sich der Hauptschalter ig wieder öffnet, so daß die etwa vorhandene Restladung des Kondensators nicht etwa die zum Zünden des Hilfsstromrichters 24 erforderliche Spannung an der Unterbrechungsstrecke 16-17 erhöht.
  • Statt des Kondensators 25 mit Parallelwiderstand 26 kann zur Sperrung des Stromflusses durch den Hilfsstromrichter in bekannter Weise auch eine Einrichtung benutzt werden, mit der die Spannung am Gitter stoßweise in negativer Richtung erhöht wird.
  • Mit Hilfe des vorstehend geschilderten parallelen Strompfades über den Widerstand 21 gelingt es, Rückzündungen nach dem Öffnender Hauptunterbrechungsstrecke 16-i7 zu verhindern oder wenigstens zu erschweren; Idas genügt praktisch in vielen Fällen. Unter Umständen muß aber außerdem verhindert werden, daß beim Schließen der Unterbrechungsstrecke Vorentla@dungen entstehen. Diese Gefahr liegt vor, wenn entweder die Betriebsspannung sehr hoch ist, oder wenn beispielsweise zum Zwecke der Strom- und Spannungsregelung die Schließung nicht im Nulldurchgang der Spannungskurve stattfindet, sondern diesem gegenüber mehr oder weniger verzögert ist. Es mußdann dafür gesorgt werden, daß kurz vor dem Schließen der Hauptunterbrechungsstrecke 16-17 ein Strom über einen Nebenweg zur Unterbrechungsstrecke 16-17 durch die sich sättigende Drossel 13 fließen kann. Bei der Schaltanordnung nach Fig. 1 ist dies ohne weiteres der Fall, da der Hilfskontakt 22 in Abhängigkeit von .dem Hauptkontakt zg mechanisch gesteuert wird. Im Gegensatz dazu ist die Steuerung des. Hilfsstromrichters 2q. in Fig. 2 mit der Unterbrechungsstrecke 16-17 nicht unmittelbar verknüpft. Aus diesem Grunde ist in Fig. 2 noch ein zweiter Nebenweg über einen zweiten Widerstand 27 und einen zweiten Hilfsstromrichter 28 geschaffen, durch :den vor dem Schließen der Unterbrechungsstrecke 16-17 ein Strom in umgekehrter Richtung fließt wie durch den Widerstand 21 und den Hdlfsstromrichter 2q.. Dieser Strom ruft an der Drossel 13 einen großen Spannungsabfall hervor, so daß die Spannung der Stromquelle 11 in dem Augenblick, wo die Hauptunterbrechungsstrecke 16-17 geschlossen wird, an der Drossel 13 liegt und nur zu sehr geringem Teil an der Unterbrechungsstrecke 16-17, wo also funkenfrei eingeschaltet wird. Die obenerwähnte Regelung der Spannung und des Stromes im Gleichstromverbraucherkreis wird so vorgenommen, daß der parallele Strompfad verschieden lange vor dem Schließen der Hauptunterbrechungsstrecke 16-17 eingeschaltet wird. Nach dem Strom-Zeit-Diagramm Fig. 3, das einen kleinen Bruchteil einer Halbwelle umfaßt, sei angenommen, daß der Hauptkontakt zg im Zeitpunkt to geschlossen wird. Ist der Nebenpfad erst kurz vorher, z. B. im Zeitpunkt t1, eingeschaltet worden, so vergeht erst eine bestimmte Zeit, bis die Sättigung der Drossel 13 erreicht ist und der Stromanstieg beginnt, t2. Bei früherem Einschalten des Nebenpfades t4 ist die Zeit bis zur Sättigung bereits ,größtenteils verstrichen., wenn der Hauptkontakt zg geschlossen wird, to. Der Stromanstieg beginnt infolgedessen sofort nach dem Einschalten, ts. In vorliegendem Fall geschieht die Vormagnetisierung der Drossel 13 durch eine Art Hauptschlußerregun:g mittels des über den Nebenpfad .durch die Hauptwindungen der Drossel fließenden Stromes. Bei Verwendung von Hilfsstrome ichtern mit Gittersteuerung gemäß Fig. 2 wird die Regelung vorteilhaft durch Änderung des Gitterpotentials am Stromrichter 28 vorgenommen. In Fig.2 ist ferner noch angegeben, daß die Drossel 13-14 mittels einer besonderen Erregerwicklung 29 vorerregt werden kann, falls dies zur weiteren Verbesserung der Schalt- bzw. Kommutierungsbedingungen oder zum Zwecke der Regelung erwünscht ist.
  • Die Hauptunterbrechungsstrecke kann auch als Entladungsstrecke für Funken- oder Gasentladung anstatt mit unmittelbarer leitender Überbrückung ausgebildet sein.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltanordnung zum Unterbrechen oder Umrichten von elektrischen Strömen mit einem mit der Unterbrechungsstrecke in Reihe liegenden, mit .der Periode des Wechselstromes veränderlichen Widerstand und mit einem zur Unterbrechungsstrecke parallel geschalteten Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des parallelen Strompfades ebenfalls mit der Periode des Wechselstromes veränderlich ist.
  2. 2. Schaltanordnung nachAnspruch i, dadurch ,gekennzeichnet, daß der Betrag der Widerstandsänderung des parallelen Strompfades regelbar ist.
  3. 3. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb einer Halbwelle sich abspielende zeitliche Verlauf der periodischen Widerstandsänderungen des parallelen Strompfades regelbar ist. q..
  4. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß -der parallele Strompfad durch einen synchron gesteuerten Schalter geschlossen. wird, kurz bevor die Hauptkontakte sich schließen, und geöffnet wird, nachdem die Hauptkontakte sich geöffnet haben.
  5. Schaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Widerstandsänderung des parallelen, Strompfades zur Strom- und Spannungsregelung benutzt wird.
  6. 6. Schaltanordnung nachAnspruchq., dadurch gekennzeichnet, daß ein gittergesteuerter Hilfsstromrichter zur Freigabe bzw. Sperrung des Strompfades über den Parallelwiderstand verwendet wird.
  7. 7. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Strompfade zur Hauptunterbrechun:gsstrecke parallel geschaltet sind, von denen der eine nur während des Schließens der Hauptkontakte und der andere nur während des Öffnens der Hauptkontakte eingeschaltet ist. B. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptunterbrechungsstreckeeine Entladungsstrecke für Funken- oder Gasentladung ist.
DES14504D 1936-03-15 1936-03-15 Schaltanordnung zum Unterbrechen oder Umrichten von elektrischen Stroemen Expired DE922060C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1148011B (de) * 1957-08-15 1963-05-02 Licentia Gmbh Kontaktgleichrichter mit Schaltdrosseln, bei dem zu den Kontakten induktivitaetsarm ein hochschluckfaehiger Sperrschicht-gleichrichter parallel geschalter ist

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1148011B (de) * 1957-08-15 1963-05-02 Licentia Gmbh Kontaktgleichrichter mit Schaltdrosseln, bei dem zu den Kontakten induktivitaetsarm ein hochschluckfaehiger Sperrschicht-gleichrichter parallel geschalter ist

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