DE932974C - Kontaktumformer fuer Starkstrom - Google Patents

Kontaktumformer fuer Starkstrom

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DE932974C
DE932974C DES5618D DES0005618D DE932974C DE 932974 C DE932974 C DE 932974C DE S5618 D DES5618 D DE S5618D DE S0005618 D DES0005618 D DE S0005618D DE 932974 C DE932974 C DE 932974C
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DE
Germany
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auxiliary
contact
voltage
contacts
converter according
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Expired
Application number
DES5618D
Other languages
English (en)
Inventor
Floris Dr-Ing Koppelmann
Marcel Dipl-Ing Zuehlke
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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

  • Kontaktumformer für Starkstrom Die Erfindung bezweckt in erster Linie die Verbesserung von Starkstromumformern mit mechanisch bewegten Kontakten hinsichtlich des jedesmal:ige.n Einschaltvorganges, Bei den Einschaltvorgängen besteht nämlich die Gefahr, dali infolge der zwischen den geöffneten Kontakten vorhandenen Spannung kurz vor dem Beginn der Kontaktberührung eine Vorentladung entsteht, die schädlidhen Abbrand oder zum mindesten unerwünschte Materialwanderung an den Kontakten verursachen kann. Erfindungsgemäß wird eine die Einschaltspannung der Kontakte mindestens teilweise kompensierende Zusatzspannung an den Kontakten jedesmal kurz vor dem Schließungsvorgang hervorgerufen. Dadurch kann- schädliches Schaltfeuer bei der Kontaktschließung weitgehend unterdrückt werden, so daß der Kontaktumformer für höhere Betriebsspannungen verwendbar ist.
  • In -der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar das Schaltschema eines dtreiphasigen Hochspannungsumformers nebst zugehörigen. Hilfseinrichtungen. Die Erfindung -ist aber auch bei Einphasen.anordnungen und bei Mehrphasenanor dnungen beliebiger Phasenzahl verwendbar.
  • An ein Wechselstromnetz io ist die Primärwicklung i i eines Transformators .a@nges:chl,o@s,sen, dessen Sekundärwicklung 12 hochgespannten Drehstrom zur Speisung des Kontaktumformers liefert. An die Sekundärwicklung 12 sind über .Schaltdrosseln 13, 1q., 15 die Kontakteinrichtungen 17, 18 und i9 des Umformers angeschlossen. Die Schaltdrosseln 13> 14, 15 haben einen Magnetkern aus einer hochwertigern Eisensorte mit sehr hoher Sättigungsinduktion, dessen Ma@gneti@sierungskennli.nie .im ungesättigten Gebiet möglichst wenig igegen-. die Flußachse geneigt ist, an. den Übergängen, in, die gesättigten Gebiete je einen scharfen Knick aufweist und in den :gesättigtem Gebieten fast parallel zurr Achse der magnetischen Erregung verläuft. Wind@ungszahl und Kernquerschnitt der Schaltdirosselrn isind so. bemessen, daß der Kern beim Nennwert dies Betriebsstromes hochgesättigt ist und sich nur bei sehr kleinen. Augenblickswerten des Stromes in der Nähe das. Stromnullwertes entsättigt, so d@aß jedesmal in der Nähe eines Strömnulldurichganges eine stromschwache Pause entsteht, in.- der der Strom eine Zeitlang vernachlässigbar kleine Werte hat, so daß eine während, der s.tt-omschwacllen Pause stattfindende Sbromunterb.rechung unter wesentlich erleichterten Bedingungen vollzogen werden kann. Die Kontakteinrichtungen 17, 18, 19 weisen eine mehr oder weniger große Anzahl von hintereim.andergeschalte-ten Unterbrechungsstellen auf. Sire bestehen, vorzugsweise aus einer Anzahl ruhender Kontaktstücke, die durch bewegliche Schaltbrücken überbrückt werden. Die letzteren können von einem Synchronmotor 16 über eine gemeinsame Welle 46, vorzugsweise über Knebeln, Nocken, Exzenter od. digl. über Zwischenstößel, vorzugsweise nach Art der Ventile von Brennkraftm:aschinen, angetrieben werden. Die genannten Antriebselemente sind der Deutlichkeit halber in der Zeichnung weggelassen. Der Antriebsmotoir 16 kann vorzugsweise aus dem Drehstromnetz io über einen Drehtransformator 30 gespeist werden, der zur Verstellung der Phasenlage .des Schalttaktes gegenüber der Phasenlage der speisenden Wechselspannung dient. Die Kontakteinnichtungen :sind ferner durch parallele Strompfade 27,:28,:29 überbrückt, die vorzugsweise eine kapazitive Komponente,haben können und .in untereinander gleichwertige Abschnitte -unterteilt :sind. Zwischen den einzelnen Abschnitten vorgesehene Anzapfungen sind mit den entsprechenden Kontaktstücken verbunden., ,derart, daß die -an den Kontakteinrichtungen aufhretenden Spannungen .gleichmäßig auf alle Unterbrechungsstellen verteilt werden. Die Parallelpfade haben die Aufgabe, bei der Kontaktöffnung dien Anstieg der wiederkehrenden. Spannung zu verzögern. Sie können soabges.timmt sein, daß sie den Verlauf des. Magnetflu@sses. der Schaltdrosseln 13, 14, 15 während der Sperrperiode. so beeinflussen, daß sich die Schaltdrosseln jedesmal vor dem Einschalten in ungesättigtem Zustand befinden, so daß vor Beginn der Kontaktberührung jedesmal zunächst eine stromschwache Pause einsetzt. Dem gleichen Zwecke können auch besondere Vormagrietisierungswicklungen dienen, die auf dem Magnetkern der Schaltdrosseln angebracht, in der Zeichnung jedoch der Deutlichkeit halber weggelassen sind. Diese VormagnetisierungswIcklungen können mit Gleich- öder mit Wechselstrom beschickt werden und gleichzeitig die Aufgabe erfüllen, die Remanenz der bei der Kontaktöffnung mindestens teilweise zu kompensieren, so daß die Entsättigung bereits bei :einem kleinen positiven Augenblickswert dies abfallenden Teiles der Stromkurve einsetzt. Von :den. Kontakteinr.ichtungen führt eine gemeinsame Leitung über eine Glättun@gsdrossel37 zu einem Pol eines Gleichat.romnetzes 2o, dessen anderer Pol mit dem Sternpunkt der Sekundärwicklung 12 des SpensetTansformators. verbunden ,ist.
  • Zur Erleichterung der Einschaltbedingungen kann :in einem von den Kontakten gleichzeitig mit dem Hauptstromkreis zu schließenden Hilfe-Stromkreis eiere Hilfswechselspannung geeigneter Frequenz- und Phasenlage eingefügt weirden. Diese Hilfswechselspannung kann beispielsweise einem besonderen Generator 40 entnommen werden, der entweder mit der gemeinsamen Antriebswelle 46 gekuppelt sein kann oder, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, durch einen besondreren SynchronmOtOr 39 angetrieben wird, der vorteilhaft an die gleichen Leitungen angeschlossen sein 'kann, an denen auch der Antriebsmotor 16 liegt; denn. es muß dafür gesorgt .sein, daß die Hilfswechselspannung gegenüber der Korntaddbewegung stets die gleiche Phasenlage hat. Der Generator 4o, dessen, Erregung ebenso wie diie der Motoren 16 und' 39 einem beliebigen Gleichstromnetz entnommen werden kann, falls, nicht Dauermagnete zur Erzeugung des Feldes vorwendet weirden, möge beispielsweise, wenn das. Drehstromnetz io mit 5o Per./Sek. betrieben wird, eine sinusförmige Hilfswechselspannung von i5o Perioden in der Sekunde erzeugen. Diese Hilfswechselspannung kann, einem sämtlichen Phasen gemeinsamen Hilfsstromkreis zugeführt werden, der mit-er Zuhiafenahirre einer zusätzlichen Schalteinmichtumg auf die Kontakteinrichtungen der einzelnem Phasen im Takte der Phasenfolge umgieschaltet wird. Zu diesem Zwecke sind die Kontaktgruppen 17, 18, 19 überbrückende Hilfsleitungen zu .den ruhenden Kontakten 2i bis 26 eines doppelpoligen Schaltgerätes geführt, dessen bewegliche Kontakte 31 und 34 auf der Antriebswelle 46 angeordnet und über Schleifringe 32, 35 und Bürsten 33, 36 an die Hilfswetyhselspannungsquelle angeschlossen sind. Statt eines mechanischen Schaltgerätes können aber auch gittergesteuerte Entladungsgefäße .als Uinsc'h?Llteinnichtungen für die Hilfswechselspannung verwendet werden. Es empfiehlt sich, durch Zwischensciha.ltung eines Isolieritransformators 41, 42 das Hochspannungspotential von der H.ilfswechselspannungsqualle 40 fernzuhalten. Die Sekundärseite 42 des Isoliertransformators kann durch einen Kondensator 38 überbrückt werden, der die störende Induktivitätt des- Isoldert@ransformäitors mindestens teilweise kompensiert. Wird der Hilfswechselspannungsgener ator 4o ebenfalls auf der Antriebswelle 46 angeordnet, so können die Schleifringe wegfallen. Die Hilfsleitungen können statt dessen zwischen dem Generator und den Hilfskontadcten 3 i -und 34 längs der Welle 46 fest verlegt werden. Ein Isoliertransformator fälilt dann zwar unter Umständen weg, dafür ist .aber der Anker des Hilf swechselspannungsgeneratome gegenüber seinem Erregerteil besonders sorgfältig zu isolieren, falls, nicht ein Dauermagnet zur Erregung verwendet wird.
  • Die Wirkungsweise des Hochspannungskontakt-Umformers sei wie folgt beschrieben: In der gezeichneten Stellung haben. sich die Kontakte der Gruppe 17 gerade geschlossen, während die Kontakte der Gruppe i9 kurz vor dem Beginn ihrer Öffnungsbewegung stehen.. Die Kontaktgruppe 18 der mittleren Phase ist geöffnet. Kurz bevor sich die Kontakte der Gruppe 17 geschlossen 'haben, ist zwischen den Hilfskontakten 21, 31 und 24, 34 bei ihrer :gegenseitigen Annäherung eine kleine Lichtbogenentla:dung zustande gekommen, durch die ein Stromfluß eingeleitet wurde. Dieser Strom kann keinen großen Wert annehmen, weil sich die Schaltdrossel 13 in ungesättigtem Zustand befindet, während der erwähnte Strom fließt. Ohne Anwendung der Erfindung würde -nun die Lichtbogenspannung der Entladungen an den Hilfskontakten 21, 3 i und 24, 34 auch, an den Kontakten der Gruppe 17 während der Schließung :der Hauptkontakte auftreten und hier unter Umständen. vorfunken, und damit schädlichen Abbrand (hervorrufen können. Die besagte dem Generator 4o entnommene Hillfswech.sel;spannung verhütet :dies. Sie ist so eingestellt, daß sie der Liahtbogenspannung an den Kontakten 21, 31 und 24,34 jeweils entgegen:wiirkt. Wenn die.Au@genbliCksweTte der Hilfswechselspannung etwa ebenso groß sind wie die Lich:tbogenspannungen, so werden die letzteren nahezu vollständig .kompensiert. Zwischen den Hilfskontakten 21 und 24 besteht dann kein Potentialunterschied. Infolgedessen liegt auch an den Enden der Kontaktgruppe 17 überhaupt keine Spannung. In diesem Moment wird die Kontaktgruppe 17 gesc'hl'ossen. Schädliches Schaltfeuer kann dabei also niiaht auftreten. Nachdem sich die Welle 46 um 120 ° gedreht 'hat, wiederholt sich de-r vorbeschriebene Vorgang an der Kontaktgruppe 18 und den dazugehörigen Hilfskontakten 22, 25, nach weiteren i2o °-Drehurng an der Gruppe i9 und den dazugehörigen Hilfskontakten 23, 26. Die umlaufenden Hilfskontakte können so ausgeführt sein, daß sie mit dien Tuhenden Hilfskontakten nicht in Berührung kommen, sondern in geringem Abstand an ihnen vorbei bewegt werden.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kontaktumformer für Starkstrom, insbesondere für Hochspannung, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Einschaltspannung der Kontakte mindestens teilweise kompensierende Zusatzspannung an den Kontakten. jedesmal kurz vor dem Schließungsvorgang 'hervor-.gerufen. wird.
  2. 2. Kontaktumformer nach Anspruch i, dadiurc'h gekennzeichnet, daß @in einen von den Kontakten annähernd. gleichzeitig mit dem Hauptstromkreis zu schließenden HiJfsstromkre:is eine Hilfswechselispannun@g geeigneter Frequenz und Phasenlage eingeführt w.ir:d..
  3. 3. Kontaktumformer nach Anspruch 2 für Dreihs,trom von 5o Per./Sek., dadurch gekennzeichnet, daß eine sinwsförmige Hilfswechselspannung von i5o Per./Sek. in den Hüfsstromkreis: eingeführt wied.
  4. 4. Kontaktumformer nach Anspruch 2 für Mehrphasenstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hilfswechselspannung führende Hilfsstromkreis ,sämtlichen Phasen gemeinsam ist und unter Zu'hilfena'hme eines zusätzlichen Schaltgerätes auf die Kontakteinrichtungen der einzelnen Phasen im Takte. der Phasenfolge umgeschaltet wird.
  5. 5. Kontaktumformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Überbrückungspfad für eine Gruppe von Hauptkontakten bestehende Hidfsstromkrels durch eine Hi:lfskontakteinrichtung oder mittels einer gittergesteuerten Entladungsstrecke jedesmal vor dem Einschaltaugenblick der Kontaktgruppe geschlossen wird.
  6. 6. Ko:ntaktumformeir nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswechselspannung über einen isolierenden Zwischentransformator zugeführt wird.
  7. 7. Kontaktumformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärseite :des Isoliertransformators durch einen. dessen Induktiviität mindestens teilweise kompensierenden Kondensator überbrückt ist. B.
  8. Kontaktumformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein, zur Erzeugung der Hilfswechselspannung dienender Generator auf der Antriebswelle der Hauptko takteinrichtung angeordnet ist.
  9. 9. Kontaktumformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Umschaltung bewi;rlcendes Hilfsschaltgerät mit umilaufenden Elektroden auf der Antriebswelle :der Hauptkonrtakteinrichtung angeordnet ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 678 745.
DES5618D 1939-11-17 1939-11-17 Kontaktumformer fuer Starkstrom Expired DE932974C (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE678745C (de) * 1937-03-18 1939-07-21 Aeg Anordnung zum Loeschen elektrischer Lichtboegen, insbesondere von Abschaltlichtboegen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE678745C (de) * 1937-03-18 1939-07-21 Aeg Anordnung zum Loeschen elektrischer Lichtboegen, insbesondere von Abschaltlichtboegen

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