DE970631C - Kontaktumformer mit Schaltdrosseln - Google Patents

Description

3)ipi.=$ng. 2)r.

. Floris Koppelmann, Berlin-Siemensstadt

ist als Erfinder genannt worden

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Es sind Kontaktumformer bekanntgeworden, bei denen die Schaltkontakte mit Hilfe von Schaltdrosseln weitgehend entlastet werden. Um den Spannungsabfall derartiger Kontaktumformer klein zu halten, ist es notwendig, für die Schaltdrosseln ein Material mit sehr scharfem Sättigungsknick der Magnetisierungskennlinie zu verwenden. Diese Eigenschaft weist z. B. eine 5o°/oige Eisen-Nickel-Legierung auf. Bei solchen Schaltdrosseln ist es auch bekannt, zwei Vormagnetisierungen vorzusehen und derart zu bemessen, daß sie im Einschalt- und im Ausschaltzeitpunkt verschieden sind.

Häufig ist jedoch erwünscht, ein billigeres Material, also ein solches mit nicht scharfem Sättigungsknick, z. B. Siliziumeisen, zu verwenden. Die Erfindung bezieht sich nun auf einen Kontaktumformer mit Schaltdrosseln, bei denen derartiges Kernmaterial vorgesehen ist. Es ist ferner im Einschaltaugenblick eines Kontaktes die zugehörige Schaltdrossel durch einen im wesentlichen lastunabhängigen Strom höher und entgegengesetzt vorerregt als im Ausschaltzeitpunkt. Erfindungsgemäß läßt sich bei Verwendung von Schaltdrosseln mit Kernen aus einem Material mit nicht scharfem Sättigungsknick eine Verbesserung dadurch erreichen, daß die Hauptschaltdrosseln außer einer im wesentlichen sinusförmigen Vorerregung, welche den Kontaktstrom im Augenblick des öffnens schwach positiv macht, eine zweite, vom Laststrom unabhängige Vorerregung besitzen, welche im Ein-

schaltaugenblick die Vorerregung der Hauptschaltdrosseln auf hohe positive Werte von 5 bis 50 Amperewindungen treibt, im Ausschaltzeitpunkt des Kontaktes dagegen nur verschwindend Ideine Werte hat.

In Fig. ι sind zur Erläuterung Verlauf von Strom und Spannung für einen Umformer in sechsphasiger Brückenschaltung beispielsweise dargestellt. Die Kurve i_Dr stellt den Strom in einer Schaltdrossel dar, die Kurve U_sperr die Sperrspannung an einem zugehörigen Kontakt, die Kurve i_vl den bislang üblichen Vorerregungsstrom und die Kurve i_w den zusätzlichen Vorerregerstrom nach der Erfindung. Der Strom i_vl ist in Größe und Phasenlage so gewählt, daß im Ausschaltzeitpunkt t_aas der über den Kontakt fließende Strom, der gleich der Summe des Vorerregerstromes und des Magnetisierungsstromes der Schaltdrossel ist, einen kleinen Wert aufweist. In diesem Falle schwingt die Sperrspannung im Augenblick der Kontaktöffnung um ein geringes ins Positive, wie es für die Sicherheit der Unterbrechung erforderlich ist. Würde man i_vl sehr viel größer wählen, so würde die Sperrspannung im Ausschaltaugenblick so stark ins Positive ansteigen, daß der Kontakt feuern würde. Die Form des Stromes i_V2 wird nun nach der Erfindung derart gewählt, daß dieser Strom im Ausschaltaugenblick sehr kleine Werte hat, während er im Einschaltaugenblick t_ein einen großen Spitzenwert aufweist. Demgemäß wird die Magnetisierung B_ein groß und damit nach - obiger Formel der Spannungsabfall klein.

Eine Stromform dieser Art läßt sich in einfacher Weise durch Einschalten einer Sättigungsdrossel in den Vorerregerkreis erzielen. In Fig. 2 ist eine solche Anordnung beispielsweise dargestellt. Aus einem Drehstromnetz UVW werden die Phasen 1 bis 6 eines in sechsphasiger Brückenschaltung arbeitenden Umformers gespeist. Die Phasen 1 bis 6 führen über Schaltdrosseln 7 bis 12 und weiter über Einschaltdrosseln 13 bis 18 zu den Kontakten 19 bis 30, die im Takte der sechsphasigen Brückenschaltung auf die Gleichstromschienen 31 und 32 schalten. Zur Erzielung eines für vollkommen schaltfeuerfrei arbeitende Kontakte notwendigen geringen Spannungsanstieges dienen die gedämpften Kondensatoren 33 bis 38. Die Schaltdrosseln 7 bis 12 tragen je zwei Vorerregerwicklungen, von denen die eine aus einem nicht gezeichneten Stromkreis mit dem Strom i_vl erregt wird, während die zweite einen zusätzlichen Strom i_v2 führt. Dieser Strom wird den Wicklungen über einen Phasendreher 45 und über die drei Sättigungsdrosseln 39, 40, 41 zugeführt. Entsprechend dem gleichzeitigen Arbeiten der Drosseln in den Leitungen χ und 4 bzw. 2 und 5 bzw. 3 und 6 sind je zwei Wicklungen in Reihe geschaltet. Die Begrenzung des Vorerregerstromes erfolgt durch eine normale Drossel 42, 43, 44. Der Sternpunkt dieser Drossel kann mit dem Sternpunkt des Phasendrehers 45 verbunden werden. Der Phasendreher 45 wird so geregelt, daß die in Fig. 1 angedeutete Phasenlage, bei der dieDrosseln39bis4i jeweils im Ausschaltzeitpunkt ungesättigt sind, d. h. verschwindend kleinen Strom führen, erreicht wird. Die Größe des Scheitelwertes von i_v2 im Augenblick des Einschaltens läßt sich durch die Drosseln 42 bis 44 einstellen.

Naturgemäß verbraucht der durch den Phasendreher 45 gespeiste Vorerregerkreis Blindleistung. Um diese möglichst klein zu halten, wird man die Spannung in diesem Kreis unter Umständen so klein warnen, daß die Drossel 42 bis 44 klein wird bzw. ganz in Fortfall kommen kann. Eine Grenze in der Verkleinerung dieser Spannung ist dadurch gegeben, daß die Rückwirkung der Spannung an den Drosseln 7 bis 12 auf den Vorerregerstrom i_V2 den charakteristischen Verlauf dieses Stromes, wie er in Fig. 1 angedeutet ist, nicht wesentlich stören darf.

Gibt man den Drosseln 39 bis 41 eine entsprechende Vorerregung, so läßt sich i_v2 im Augenblick t_aus derart beeinflussen, daß unter Umständen die Vorerregung i_vl entbehrt werden kann. Der vom Phasendreher 45 abgegebene Strom enthält eine starke dritte Oberwelle. Um das Netz von dieser Oberwelle zu entlasten, kann man den Phasendreher 45 zusätzlich mit Kapazitäten belasten.

Um den Aufwand, insbesondere für die Drosseln 39 bis 41 klein zu halten, ist es notwendig, den Scheitelwert des Stromes i_v2 nicht zu groß zu wählen. Für jede Magnetisierungskennlimie des jeweiligen Schaltdrosseleisens gibt es einen günstigsten Wert für diesen Strom, bei dessen Überschreitung der Gewinn an Nützspannung im Verhältnis zum Aufwand für den Vorerregerkreis unwirtschaftlich klein wird. Bei dem heute üblichen Siliziumeisen liegt dieser Wert zwischen etwa 3 bis 100 Amperewindungen/cm.

Die Erfindung kann auch dadurch verwirklicht werden, daß statt der Sättigungsdrosseln 39 bis 41 andere Einrichtungen verwendet werden, welche auf die Drosseln 7 bis 12 im geeigneten Zeitpunkt Stromstöße geben. Zum Beispiel können solche Stromstöße über gittergesteuerte Gasentladungsgefäße aus Kondensatorbatterien entnommen werden.

Die Anordnung nach der Erfindung eignet sich insbesondere für Brückeiischaltung mit mehr als drei Phasen; denn nur bei diesen Schaltungen ist die Schaltdrossel vor dem Einschalten längere Zeit stromlos, und das Herauftreiben ihrer Magnetisierung kann in einfachster Weise bewirkt werden. Da bei diesem Herauftreiben der Magnetisierung in der Schaltdrossel eine Spannung induziert wird, darf damit erst begonnen werden, nachdem der von ihr gespeiste Kontakt bereits geöffnet ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Kontaktumformer mit Schaltdrosseln mit Kernen aus einem Material mit nicht scharfem Sättigungsknick, insbesondere mit Kernen aus Siliziumeisen und insbesondere in mehr als dreiphasiger Brückenschaltung, bei dem im Einschaltaugenblick eines Kontaktes die zügehörige Schaltdrossel durch einen im wesent-

   lichen lastunabhängigen Strom beträchtlich höher und entgegengesetzt vorerregt ist als im Ausschaltzeitpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschaltdrosseln außer einer im wesentlichen sinusförmigen. Vorerregung, welche den Kontaktstrom im Augenblick des öffnens schwach positiv macht, eine zweite, vom Laststrom unabhängige Vorerregung besitzen, welche im Einschaltaugenblick die Vorerregung der Hauptschaltdrosseln auf hohe positive Werte von 5 bis 50 Amperewindungen treibt, im Ausschaltzeitpunkt des Kontaktes dagegen nur verschwindend kleine Werte hat.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorerregerkreis Sättiguingsdrosseln angeordnet sind, welche mit Größe und Phase der Vorerregerspannung und dem Widerstand des Vorerregerkreises derart abgeglichen sind, daß jeweils während der Entsättigung der Hauptschaltdrosseln, d. h. in der Umgebung des Ausschaltzeitpunktes der zugehörigen Kontakte, auch die Sättigungsdrosseln im Vorerregerkreis entsättigt sind· und daher kleinen Strom führen, während jeweils im Einschaltaugenblick der Kontakte die Sättigungsdrosseln im Vorerregerkreis gesättigt sind und großen Strom führen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungsdrosseln im Vorerregerkreis derart vorerregt sind, daß der von den Kontakten zu öffnende Strom bei allen Betriebsziuständen schwach positiv ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 699717;
   französische Patentschrift Nr. 830743.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 809 632/4» 10.