DE970597C - Schutzeinrichtung fuer mechanische Schalter, insbesondere fuer mechanische Stromrichter - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 30. OKTOBER 1958

Mechanische Kontakte werden in Schaltern wie auch in mechanischen Gleichrichtern zur Leitung und Unterbrechung großer Ströme benutzt, weil im geschlossenen Zustand der Spannungsabfall an ihnen sehr klein ist. Mechanische Kontakte haben jedoch gegenüber Elektronenschaltern oder Gasentladungsschaltern den Nachteil, daß sie durch Schaltlichtbögen schnell zerstört werden. In manchen Fällen, wie beispielsweise bei großen mechanischen Gleichrichtern, ist es daher von Interesse, beim Auftreten von Verbrennungsgefahr an den Kontakten möglichst frühzeitig eine Schutzeinrichtung, z. B. einen Abschalter oder Kurzschließer, zu betätigen. Die betrieblichen Störungen, die die Kontakte gefährden, haben insgesamt das gemeinsame Merkmal, daß im Störungsfall am Kontakt ein elektrischer Leistungsumsatz auftritt, welcher den Kontakt gefährdet. Tritt beispielsweise an einem Kontakt ein Lichtbogen auf, so ist dessen Brennspannung mindestens io V. Bei einem Strom von 1000 A ist also der Leistungsumsatz an der Kontaktfläche 10 kW. Etwas Ähnliches ergibt sich dann, wenn ein Kontakt unter Strom prellt oder wenn durch Verschmutzen oder Oxydieren der Kontaktflächen der Übergangswiderstand groß wird.

Es ist auch schon bekanntgeworden, den beim öffnen der Kontakte entstehenden Lichtbogen für die Auslösung einer Schutzvorrichtung zu verwenden. Es ist jedoch schwierig, diesen Lichtbogen

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meßtechnisch zu erfassen und zur Auslösung der Schutzeinrichtung zu verwenden.

Die Erfindung sieht eine Schutzeinrichtung vor, die nicht den Lichtbogen selbst erfaßt, aber auch auf den Leistungsumsatz an der Kontaktstelle anspricht. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium für die Auslösung der Schutzeinrichtung sowohl der Strom als auch die Spannung an der gesamten Schaltstrecke erfaßt werden und bei

ίο gleichzeitigem Vorhandensein beider Größen die Auslösung der Schutzeinrichtung erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, u ist eine Phase eines mehrphasigen Gleichrichters in Brückenschaltung, welche über die beiden Kontakte K₁ und K₂ auf die positive und negative Sammelschiene arbeitet. Parallel zum Kontakt K₁ liegt eine Steuerröhre 1, die ihre Anodenspannung von einem Stromwandler 2 in der Phase u erhält. Dieser Stromwandler ist sekundärseitig mit einem Widerstand 3 belastet. Die kleine Spannung am Widerstand 3 wird mit einem Spannungswandler 4 auf die notwendige Höhe herauftransformiert. Das Gitter der Röhre 1 liegt über einer negativen Gittervorspannung 5 und einem Schutzwiderstand 6 am oberen Schaltstück 7 des Kontaktes K₁, während die Kathode am unteren Kontaktstück 8 angeschlossen ist. Im Anodenkreis der Röhre 1 liegt eine Spule 9, welche entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines Relais oder eines gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßes od. dgl. die Schutzeinrichtung zum Ansprechen bringt, sobald Anodenstrom fließt. Im Normalbetrieb ist die Spannung zwischen den Punkten 7 und 8 bei geschlossenem Kontakt K₁ praktisch Null, bei offenem Kontakt kann sie negativ oder positiv sein. Im letzteren Falle ist die Röhre 1 stromdurchlässig, ein Strom kommt jedoch nur zustande, wenn positive Anodenspannung vorhanden ist, d. h. wenn in der Phase u Strom von geeigneter Richtung fließt. Solcher Strom fließt jedoch bei geeigneter Polarität des Wandlers 4 nur, wenn der Kontakt .K^₁ geschlossen ist. In diesem Fall liegt zwar positive Anodenspannung am Rohr i, aber das Gitter ist durch die Vorspannung 5 negativ, so daß die Auslösespule 9 nicht anspricht. Nur in dem Falle, daß über den Kontakt K₁ Strom fließt und gleichzeitig Spannung am Kontakt vorhanden ist, kann bei richtiger Polung das Rohr 1 ansprechen. Dieser Fall tritt nur dann auf, wenn der Kontakt K₁ seinen Strom nicht mit verschwindend kleinem Spannungsabfall führt, sondern entweder an einem Lichtbogen oder an Schmutz- oder Oxydationsschichten Spannungsabfall auftritt. Die Anordnung bringt also über Spule 9 die Schutzeinrichtung immer dann zum Ansprechen, wenn der Kontakt K₁ durch Wärmeentwicklung gefährdet ist, und zwar praktisch ohne Zeitverzögerung, d.h. bevor durch'den Leistungsumsatz eine nennenswerte Erwärmung des Kontaktes aufgetreten ist. Es gibt Störungen, bei denen der Strom im Kontakt .K₁ nicht die Richtung von Rückstrom hat, sondern die Richtung des Arbeitsstromes. Um in beiden Fällen die Schutzeinrich tung zu betätigen, ist es unter Umständen erforderlich, parallel zu jedem Kontakt zwei Steuerröhren anzuordnen mit einander entgegengesetzten Stromdurchlaßrichtungen. Statt der gezeichneten Anordnung kann man auch Doppelgitterröhren verwenden, welche mit einer fremden Anodenspannung arbeiten. Statt Vakuumröhren können auch gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsgefäße verwendet werden, z. B. zwei gittergesteuerte Dampfoder Gasentladungsgefäße in Reihe, so daß sie nur Strom durchlassen, wenn beide gleichzeitig gezündet werden, nämlich das eine vom Spannungsabfall im Kontakt, das andere vom Strom in der Anode. Statt Vakuumröhren oder gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsgefäße kann man auch dynamometrische Relais benutzen, welche nur ansprechen, wenn zwei elektrische Größen gleichzeitig auf sie einwirken. In allen Fällen ist der Grundgedanke der Erfindung der, daß das Ansprechen der Schutzeinrichtung davon abhängig gemacht wird, ob an einem der Kontakte gleichzeitig Strom und Spannung an der gesamten Schaltstrecke vorhanden ist. Die Anordnung kann so empfindlich gemacht werden, daß sie bereits anspricht, wenn der Spannungsabfall am geschlossenen Kontakt nur wenig über den Betrag zeigt, den er in ordnungsgemäßem Zustand hat, beispielsweise dann, wenn der Kontaktdruck zu gering ist. Man kann bei geringeren Gefährdungen der Kontakte die Anordnung auf ein optisches oder akustisches Warnsignal einwirken lassen und nur in schweren Störungsfällen die Anordnung automatisch den Stromrichter abschalten lassen. Gegenüber den bislang bekannten Einrichtungen zur Erfassung von Störungen hat die Erfindung den Vorteil, daß sie nicht nur auf Rückzündungen, sondern auf alle Störungen anspricht, welche die Gefahr einer Zerstörung der Kontakte mit sich bringen.

Statt der erwähnten Vakuumröhren oder Relais kann man auch gesteuerte Sperrschichtventile, beispielsweise gesteuerte Germaniumgleichrichter, benutzen.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schutzeinrichtung für mechanische Schalter, insbesondere für mechanische Stromrichter, dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium für die Auslösung der Schutzeinrichtung sowohl der Strom als auch die Spannung an der gesamten Schaltstrecke erfaßt werden und bei gleichzeitigem Vorhandensein beider Größen die Auslösung der Schutzeinrichtung erfolgt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gleichzeitige Vorhandensein von Strom und Spannung am Kontakt mit dynamometrischen Relais oder mit Doppelgitterröhren oder entsprechenden Röhrenschaltungen erfaßt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gleichzeitige Vorhandensein von Strom und Spannung am Kontakt mit

steuerbaren Sperrschichtgleichrichtern erfaßt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom im Kontakt über einen Stromwandler oder über ein direkt auf der Zuleitung angeordnetes Magnetsystem bzw. Relaissystem erfaßt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 394802, 706244; deutsche Patentanmeldungen A 6363 VIIIb/21 d² (bekanntgemacht am 18. 6. 1953), A 12161 VIIIb/ d² (bekanntgemacht am 21. 5. 1953);

Zeitschrift »Elektrotechnik und Maschinenbau«, 67. Jahrgang (1950), Heft 4, S. 106/107.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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