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Selbsttätige Steueranordnung für mehrphasige Kontaktumformer mit Schaltdrosseln
Zusatz zum Zusatzpatent 936 462 Gegenstand des Hauptpatents ist eine selbsttätige
Steueranordnung für mehrphasigeKontaktumformer mit Schaltdrosseln, mit einer Einrichtung
zur Verstellung der .Schaltzeitpunkte und mit einem elektrischen Steuergerät, das
-an die Wicklung einer Schaltdrossel angeschlossen ist und ein mit wechselnden Betriebsverhältnissen
sich änderndes zeitliches Wechselspannungsintegral, das an der Schaltdrossel während
ihrer Umsättigung auftritt, während eines zu überwachenden Zeitabschnittes jeder
Periode mißt und in Abhängigkeit davon eine die Verstellung der Schaltzeitpunkte
beeinflussende Regeleinrichtung steuert. In einer besonderen Ausführungsform wird
die Steuereinrichtung während der Überlappungszeit der Kontakteinrichtungen zweier
einander ablösender Phasen an die Schaltdrossel der stromschwachen Phase gelegt
und danach die Überlappungsdauer so geregelt, daß das erfaßte Spannungszeitintegral
für einen gegebenen Wert des Belastungsstromes konstant gehalten wird. Nach einem
früheren Vorschlag wird ferner auch die Steuereinrichtung zwecks Herabsetzung der
Kontaktbeanspruchung mehrphasig ausgeführt. Eine derartige Anordnung, bei welcher
die Hauptkontakte
zur Steuerung der Hilfsstromkreise verwendet
werden, ist in Fig. i der Zeichnung dargestellt.
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An die Phasen U, Tl, W eines Drehstromnetzes ist ein Kontaktumformer
mit zwei in Gegentakt arbeitenden dreiphasigen Kontaktsystemen, von . denen in der
Zeichnung nur das eine dargestellt ist, in Brückenschaltung angeschlossen. Die Kontakteinrichtungen
bestehen aus je zwei ruhenden Kontaktstücken und einer beweglichen Schaltbrücke
und sind mit 11, 12, 13 bezeichnet. Die Antriebsvorrichtung, die in der Zeichnung
der besseren Übersicht halber weggelassen ist, besteht z. B. in an sich bekannter
Weise aus einer von einem Synchronmotor angetriebenen Welle mit Exzentern, von denen
die Schaltbrücken über Zwischenstößel entgegen dem Druck von Kontaktfedern wechselweise
von den ruhenden Kontaktstücken abgehoben werden. Die Regelung der Überlappungszeiten
erfolgt durch Heben und Senken der EXzenterwelle oder einer besonderen Steuerwelle,
auf der Winkelhebel beweglich gelagert sind, die in dem mechanischen Kraftübertragungsweg
zwischen den Exzentern und den beweglichen Stößeln liegen. Vor den Verzweigungspunkten
14,. 15 und 16, wo das zweite Kontaktsystem angeschlossen ist, liegen Schaltdrosseln
17, 18, i9 mit beim Nennstromwert hochgesättigten Magnetkernen, durch deren Entsättigung
in der Nähe des Stromnullwertes eine die .Stromunterbrechung erleichternde stromschwache
Pause hervorgerufen wird. In dieser Anordnung, die als Dreidrosselschaltung bezeichnet
wird, werden die Schaltdrosseln in jeder Periode zweimal, und zwar in entgegengesetzten
Richtungen, vom Strom durchflossen. Gleichstromseitig sind die Kontakteinrichtungen
jedes Systems zu einem gemeinsamen Pol vereinigt, der in der Figur mit 2o bezeichnet
ist. Auf den Schaltdrosseln sind Hilfswicklungen 21, 22 und 23 angeordnet. Diese
sind mit den beweglichen Schaltbrücken verbunden und über eine Gleichrichterschaltung
24 vorzugsweise mit Trockengleichrichtern an die Reglerspule 25 angeschlossen. Bei
der Stromübergabe von der Phase U auf die Phase W sind die beiden
Kontakteinrichtungen ii und 12 geschlossen. Der Steuerstrom nimmt den mit Pfeilen
bezeichneten Weg. Die Wirkungsweise des Kontaktumformers und der Steuereinrichtung
wird an Hand der Fig.2 bis 5 näher erläutert.
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In Fig. 2 ist der Verlauf der Phasenströme u, v, w in Abhängigkeit
von der Zeit t dargestellt. Fig. 3 zeigt den Verlauf der Drosselspannung
und Fig.4 den Magnetisierungsverlauf der Schaltdrossel 17 in Abhängigkeit von der
Zeit t. Fig. 5 enthält die Magnetisierungsschleife der Schaltdrosseln. Im Zeitpunkt
E" wird die Kontakteinrichtung i2 zwecks Zuschaltung der Phase V geschlossen. Sobald
der Strom u den Entsättigungswert der Schaltdrossel 17 mit der Induktion B, erreicht,
entsteht in dieser Schaltdrossel gemäß Fig. 3 eine Spannung von praktisch der gleichen
Höhe wie die gestrichelt eingezeichnete verkettete Wechselspannung, die bis zur
Öffnung der Kontakteinrichtung i i im Augenblick Au auf den Steuerstromkreis der
Reglerspule 25 einwirkt. Von dem gesamten, zur Umsättigung der Schaltdrossel 17
erforderlichen Spannungsintegral wird also nur ein Teil entsprechend der schrafAierten
Fläche F" durch die Steuereinrichtung erfaßt. Hierdurch ist sichergestellt, daß
die Kontaktöffnung während der stromschwachen Pause stattfindet. Im Augenblick Eu
wird die zur Kontakteinrichtung i i im Gegentakt arbeitende zweite Kontakteinrichtung
der Phase U geschlossen, so daß nunmehr der Strom -u zu fließen beginnt. In der
Zeit von Au bis E_u erfolgt die weitere Ummagnetisierung der Schaltdrossel 17 durch
einen Anbahnweg zur Kontakteinrichtung i i oder durch eine Vormagnetisierung der
Schaltdrossel 17. Diese an sich bekannten Einrichtungen sind in der Zeichnung nicht
dargestellt. Im Augenblick E_, hat die Induktion der Schaltdrossel 17 noch nicht
den vollen Sättigungswert im entgegengesetzten Sinne erreicht, sondern zunächst
den Wert -BE. Es tritt infolgedessen beim Ansteigen des Stromes -u bis zur Erreichung
des vollen Sättigungswertes -B"noch einmal eine Spannung in der Schaltdrossel 17
auf. Diese Spannung ist ein Teil der in dem neugebildeten Kommutierungskreis der
Gegenkontakte der Phasen W und U herrschenden Kommutierung, die in Fig.3 ebenfalls
gestrichelt eingezeichnet ist. Diese Spannung hat an der Drossel 17 dieselbe Richtung
wie vorher und ist in Fig. 3 der Deutlichkeit halber in voller Höhe der Kommutierungsspannung
eingezeichnet. Sie ist also im vorliegenden Zusammenhang nur qualitativ zu werten.
Nach der erneuten Entsättigung der Schaltdrossel 17 spielt sich der umgekehrte Vorgang
ab, wobei gemäß Fig. 4 die Induktionswerte -B, -BA -BE nacheinander durchlaufen
werden. Im Zeitpunkt E" wird die Kontakteinrichtung i i geschlossen, und es tritt
dann bis zur Erreichung der vollen Sättigung mit der Induktion Bs eine Spannung
an der Schalt= drossel 17 auf, die in den von den Kontakteinrichtungen i i und
13 geschlossenen Steuerstromkreis mit erfaßt wird und der Fläche F,1 in Fig.
3 entspricht. Im gleichen Kommutierungsabschnitt wird aber auch die von der Schaltdrossel
i9 herrührende Fläche F, erfaßt. Ebenso wird während der Überlappungszeit der Kontakteinrichtungen
i i und i 2 außer der Spannungsfläche F" auch die Spannungsfläche F,, erfaßt und
während der Überlappungsdauer der Kontakteinrichtungen 12, 13 außer der Spannungsfläche
F,, eine Spannungsfläche F,'. Da die Gleichrichterschaltung 24 als Doppelwegschaltung
ausgebildet ist, so wirken sämtliche Spannungsflächen in gleichem Sinne auf die
Reglerspule 25 ein.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird nun die Aufgabe gelöst, den unerwünschten
Einfluß der Spannungsflächen Fü und F,' auf die Reglergröße auszuschalten. Zu diesem
Zweckwerden erfindungsgemäß die an verschiedene Schaltdrosseln angeschlossenen Steuerkreise
mittels isolierter Kontakte voneinander getrennt und mit je einem Finweggleichrichter
versehen.
In Fig. 6 sind beispielsweise die hierzu erforderlichen
Änderungen der in Fig. i dargestellten Steueranordnung dargestellt. Damit auch hier
die Hauptkontakte zugleich zur Steuerung der Hilfsstromkreise verwendet werden können,
bestehen die beweglichen Schaltbrücken aus je zwei in der Kontaktebene nebeneinanderliegenden,
voneinander isolierten Teilen. Die einzelnen Steuerstromkreise sind gemäß Fig.6
an verschiedene Teile der Schaltbrücken angeschlossen, so daß die Steuerstromkreise
im Öffnungszustand der Kontakte voneinander isoliert sind. Jeder Steuerstromkreis
kann über einen Einweggleichrichter an eine besondere Reglerspule angeschlossen
sein. Zwecks Vermeidung zahlreicher Zuleitungen zum Regler, welche die Reglerbewegung
beeinträchtigen können, werden gemäß Fig. 6 besondere Wandler a6, 27,
28
vorgesehen. Die Sekundärwicklungen dieser Wandler sind z. B. mit Trockengleichrichtern
zu einer Einweggleichrichterschaltung vereinigt und mit einer einzigen Reglerspule
25 verbunden.