DE969477C

DE969477C - Einrichtung zum funkenfreien Unterbrechen eines durch mechanisch periodisch bewegte Kontakte geschalteten mehrphasigen Stromkreises

Info

Publication number: DE969477C
Application number: DEA1326D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Alexande Goldstein; Dipl-Ing Julius Jonas
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1942-03-31
Filing date: 1942-04-05
Publication date: 1958-06-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum funkenfreien Unterbrechen eines durch mechanisch periodisch bewegte Kontakte geschalteten mehrphasigen Stromkreises, z. B. eines Kontaktstromrichters, bei welcher parallel zu den Kontakten eingittergesteuertes Lichtbogenentladungsgefäß in Reihe mit einer Hilfsspannungsquelle geschaltet ist und in den Zuleitungen zu den Kontakten Drosselspulen liegen, welche bereits bei relativ niedrigen Strömen hochgesättigt sind. Erfindungsgemäß wird das Entladungsgefäß in Abhängigkeit von den Spannungsänderungen der Drosseln während des Kommutierungsvorganges zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasen gesteuert. In der Zeichnung ist in

Fig. ι ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch an einer Phase eines Mehrphasenstromkreises dargestellt, während

Fig. 2 die zugehörigen Spannungs- und Stromdiagramme zeigt.

In Fig. ι sind mit UVW die Phasenleiter eines Dreiphasennetzes bezeichnet, aus welchem mit Hilfe des nicht gezeichneten Transformators und des Kontaktstromrichters K das Gleichstromverbrauchernetz G gespeist wird. Die Kontakte der einzelnen Phasen des Kontaktstromrichters K werden durch den Synchronmotor M mit der Frequenz des Wechselstromnetzes zyklisch periodisch geöffnet und geschlossen. In den Phasenzuleitungen zu den

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Kontakten K liegen Drosselspulen D, welche bereits bei relativ niedrigen Strömen hochgesättigt sind. Diese Drosseln sind zweckmäßig mit einer Vormagnetisierungswicklung Ct₁ versehen, die aus einer Gleich- oder Wechselstromquelle gespeist werden kann. Die Kontakte des Kontaktstromrichters K sind durch einen Parallelkreis überbrückt, in dem ein gittergesteuertes Lichtbogenentladungsgefäß E mit Dampf- oder Gasentladungsstrecke in Reihe mit to einer Hilfsspannungsquelle H liegt. Das Entladungsgefäß wird während des Kommutierungsvorganges zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasen in Abhängigkeit von den Spannungsänderungen der Drosseln während dieser Zeit gesteuert. Zu dem Zweck sind die Drosseln D mit einer Sekundärwicklung d₂ versehen, die das Steuerpotential für die Gitter der Entladungsgefäße E liefern. Im Gittersteuerkreis liegen noch eine Gittervorspannungsquelle und ein Gitterwiderstand. In dem das Entladungsgefäß E und die Hilfsspannungsquelle H enthaltendenParallelkreis zu den Kontakten H liegt die Impedanz Z, die so bemessen ist, daß der im Parallelkreis zu dem Kontakt K fließende Strom dem über die Drossel und den Kontakt fließenden Strom angepaßt ist. Die Impedanz Z kann beispielsweise aus zwei je einen Widerstand enthaltenden parallelen Zweigen bestehen, von welchen einer außerdem einen Kondensator enthält.

Der Kommutierungsvorgang der Einrichtung nach Fig. 1 ergibt sich an Hand der Diagramme Fig. 2 wie folgt. -

Wenn die Spannung der Phase V die Spannung der Phase U zu überwiegen beginnt, wird der der Phase V zugehörige, nicht gezeichnete Kontakt eingeschaltet. Der Strom in Phase U sinkt, derjenige der Phase V steigt, bis der Strom / der Phase U so klein geworden ist, daß der Kern der Schaltdrossel D in das ungesättigte Gebiet kommt, und der Strom auf dem kleinen Wert /_s festgehalten wird. Die Schaltdrossel D sei so vormagnetisiert, daß der Strom /_s das Vorzeichen des Stromes der abgelösten Phase U habe, so daß eine Stromumkehr erst am Ende der Stufendauer t_t des Kommutierungsvorgangs eintritt. Dies ist für die Löschung des Entladungsapparates E ausschlaggebend.

Während der Stufendauer t_t nimmt in der Hauptsache die sonst spannungslose Schaltdrossel die Spannungsdifferenz der Phasen V—U auf, wobei der Spannungsanstieg an der Drossel stoßartig erfolgt. Dieser Spannungsstoß wird auf das negativ vorgespannte Gitter des Entladungsgefäßes E positiv übertragen, wodurch dieses zündet. Die Hilfsspannung H und die Impedanz Z seien nun so auf die Brennspannung des Entladungsgefäßes abgestimmt, daß über das letztere gerade der Strom /// = Λ im gleichen Sinn wie in der Schaltdrossel D fließt. Dann wird der Kontakt K stromlos und kann geöffnet werden. Während der Stufendauer t_i bleibt nach dem Öffnen auch die Sperrspannung am Kontakt K angenähert gleich Null, da ja der Parallelkreis gerade so abgestimmt ist, daß an seinen Enden beim Strom /_s keine Spannung vorhanden ist. Somit sind die für Kontaktstromrichter erforderlichen Kommutationsbedingungen, d. h. kleiner Schaltstrom und kleine Sperrspannung am öffnenden Kontakt durch die Einrichtung erfüllt.

Am Ende der Stufe J₁ geht der Phasenstrom / durch Null und will seine Vorzeichen wechseln. Dabei löscht jedoch das Entladungsgefäß und bleibt infolge der negativen Gittervorspannung stromlos bis zum nächsten Ausschaltvorgang. Bei richtiger Wahl des Kontaktöffnungszeitpunktes innerhalb der Stufe t₁ sind die Kontakte beim Löschen des Entladungsgefäßes (Anspringen der Sperrspannung) so weit voneinander entfernt, daß eine Rückzündung nicht mehr möglich ist.

Die Impedanz Z muß so gewählt werden, daß der Strom im Parallelkreis in seinem zeitlichen Verlauf möglichst dem Strom /., angeglichen ist. Dies ist durch eine entsprechende Kombination von Widerstand und Kapazität für die Impedanz Z möglich. Dia Hilfsspannungsquelle H muß, da der im Parallelkreis fließende Strom beim Zünden möglichst rasch den Momentanwert von J_s annehmen soll, induktionsarm sein. Wird eine mit Induktion behaftete Hilfsspannungsquelle benutzt, dann muß ihr ein Kondensator parallel geschaltet werden. LTm an Entladungsapparaten und Hilfsspannungsquellen zu sparen, kann für mehrere Phasen ein- gemeinsamer Parallelkreis verwendet werden. Dieser kann mittels eines synchronen Umschalters vor der stromschwachen Pause der zugehörigen Schaltdrossel an die jeweils stromabgebende Phase angeschlossen werden. Diese Umschaltung geschieht stromlos bei gesperrtem Entladungsgefäß.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zum funkenfreien Unterbrechen eines durch mechanisch periodisch bewegte Kontakte geschalteten mehrphasigen Stromkreises, z. B. eines Kontaktstromrichters, bei welcher parallel zu den Kontakten ein gittergesteuertes Lichtbogenentladungsgefäß in Reihe mit einer Hilfsspannungsquelle geschaltet ist und in den Zuleitungen zu den Kontakten Drosselspulen liegen, welche bereits bei relativ niedrigen Strömen hochgesättigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß in Abhängigkeit von den Spannungsänderungen der Drosseln während des Kommutierungsvorganges zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasen gesteuert wird.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel jeder Phase eine sekundäre Wicklung besitzt, die das Steuerpotential für das Gitter des zugehörigen Entladungsgefäßes liefert.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 mit vormagnetisieren Drosseln, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierung so eingestellt wird, daß der die Drosseln während der Kommutierung durchfließende Strom der abgelösten Phase sein Vorzeichen erst am Ende der

Kommutierungszeit umkehrt, wodurch das Entladungsgefäß dieser Phase gesperrt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den das Entladungsgefäß und die Hilfsspannung enthaltenden Parallelkreis eine Impedanz eingeschaltet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz so bemessen ist, daß der im Parallelkreis fließende Strom bis zum Nulldurchgang den gleichen Verlauf hat, wie der Strom in der Drossel hätte, wenn die Kontakte geschlossen wären.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungsquelle induktionsarm ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer mit Induktion behafteten Hilfsspannungsquelle dieser ein Kondensator parallel geschaltet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch ι oder ι bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Phasen ein gemeinsamer Parallelkreis vorhanden ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Parallelkreis wechselweise den einzelnen Phasen zugeschaltet wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltung des Parallelkreises zu den einzelnen Phasen mittels Synchronschalter erfolgt, die im stromlosen Augenblick des Parallelkreises betätigt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 708906, 699717; schweizerische Patentschrift Nr. 216808; französische Patentschrift Nr. 830743; britische Patentschrift Nr. 492 369.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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