DE970694C - Kontaktumformer mit selbsttaetiger Schnellabschaltung bei Stoerungen - Google Patents

Description

Es sind Mittel bekanntgeworden, mit denen mechanische Kontakte so weitgehend vom Schaltfeuer entlastet werden können, daß sie für mechanische Stromrichter auch großer Leistung verwendet werden können. Solche Mittel sind z. B. Primärventile, saugtransformatorähnliche Drosseln, Schaltdrosseln, Kommutierungswiderstände, Einschaltdrosseln, Löschkondensatoren, Vorerregungen der Drossel usw. Die Vorteile der mechanischen Stromrichter (Kontaktumformer) liegen in ihrem hohen Wirkungsgrad und ihrem einfachen, rein mechanischen Aufbau. Ein Nachteil dieser mechanischen Stromrichter besteht darin, daß die Mittel, die die Kontakte von Schaltfeuer entlasten, nur im ungestörten Betrieb wirksam sind, während bei Störungen Schaltfeuer an den Kontakten auftreten kann. Man hat Einrichtungen vorgeschlagen, bei solchen Störungen den Stromrichter oder Umformer durch einen Schalter schnell außer Betrieb zu nehmen oder die Kontakte dadurch zu schützen, daß man sie durch einen schnell wirkenden Kurzschließer überbrückt und erst dann den entstehenden metallischen Kurzschluß durch einen Schalter abschaltet. Damit nach einer solchen Störung der Umformer oder Stromrichter schnell wieder in Betrieb genommen werden kann, müssen die Kontakte derart gebaut und die Schutzeinrichtung derart schnell wirkend sein, daß die Verbrennungen an den Kontakten ihre ordnungsmäßige Wirkungsweise nicht beeinträchtigen. In diesem Falle ist es möglich,

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den Stromrichter oder Umformer nach Beseitigung der Störung unmittelbar wieder in Betrieb zu setzen. Nach der Erfindung wird bei einem Kontaktumformer, bei dem Mittel vorgesehen sind, die in Störungsfällen den Umformer selbsttätig außer Betrieb setzen, eine weitere Einrichtung vorgesehen, die nach Beseitigung der Störung das Gerät selbsttätig mittels des Leistungsschalters wieder in Betrieb nimmt. Eine häufiger auftretende Störung ist beispielsweise das Absinken der speisenden Drehspannung in einer oder mehreren Phasen. Nach der Erfindung schaltet sich der Umformer, nachdem bei Spannungsstörungen die gegebenenfalls eintretende Rückzündung durch Schnellabschalten unterdrückt wurde, selbsttätig wieder ein, sobald die speisende Drehspannung in genügender Höhe wieder vorhanden ist. Auf diese Weise läßt es sich erreichen, daß nur eine kurze Betriebsunterbrechung auftritt und daß zum Wiedereinschalten keine Wartung oder Bedienung des Gerätes notwendig ist.

Von praktischer Bedeutung ist es, daß die Vorrichtung zur Wiedereinschaltung mit einfachsten Mitteln ausgeführt wird, so daß sie selbst mögliehst wenig Anlaß zu Störungen geben kann.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.

i, 2, 3 sind feststehende Kontaktsegmente, auf denen sich ein Kontaktkörper synchron abwälzt, der i, 2, 3 periodisch mit dem Mittelpol 4 metallisch verbindet. Der Antrieb des Kontaktkörpers erfolgt durch die Erregerwicklungen 5 und 6. Den Segmenten 1, 2, 3 wird über Schaltdrosseln 7, 8, 9 eine Drehspannung aus dem Netz 12, 13 und 14 zugeführt. Die erzeugte Gleichspannung arbeitet auf einen Sammler 10, 11. Im Zuge der Drehstromzuleitung ist ein Schalter 15 angeordnet, der durch einen Anker 16 betätigt wird. Der Anker 16 steht unter dem Einfluß von zwei Erregerspulen 17 und 18. Diese Spulen sind derart abgestimmt, daß sie den Schalter 15 nur dann einschalten, wenn beide gleichzeitig vom Strom durchflossen sind. Die Spule 18 liegt an der Sammlerspannung, die Spule 17 dagegen an der Gleichspannung des Kontaktumformers. Zur Inbetriebnahme des Gerätes schließt man 12, 13, 14 an das Drehstromnetz und 10 und 11 in beliebiger Polarität an den Sammler an. Unter dem Einfluß der Erregung 5 und 6 beginnt dann das Kontaktgerät zu laufen. Der Schalter 15 ist zunächst noch geöffnet. Über die drei Überbrückungswiderstände 19, 20, 21 wird jedoch dem Umformer bereits Drehspannung zugeführt, so daß er eine Gleichspannung erzeugt. Legt man den Betätigungsschalter 22 ein, so fließt sowohl durch die Spule 17 als auch durch die Spule 18 ein Strom, der den Anker 16 bewegt und so den Schalter 15 einlegt; das Gerät befindet sich damit in Betrieb.

Tritt jetzt irgendeine Störung auf, die den Betrieb stört, so tritt infolge der auftretenden Rückzündung in einer der Phasen Rückstrom auf. Dieser Rückstrom bringt einen der Überstromauslöser 23, 24, 25 zum Ansprechen, so daß der Strom in den Spulen 17 und 18 unterbrochen und das Gerät abgeschaltet wird. Sobald die Störung beseitigt ist, erzeugt der Umformer über die Widerstände 19, 20, 21 wieder eine Gleichspannung, die, wenn der Schalter 22 geschlossen geblieben ist, den Anker

16 wieder betätigt und damit den Schalter 15 wieder einlegt, so daß das Gerät wieder eingeschaltet ist. Dieses Spiel kann sich beliebig oft wiederholen. Dabei ist zu beachten, daß 16 nur dann betätigt wird, wenn außer der Spule 18 auch die Spule 17 den erforderlichen Erregergleichstrom erhält. Dies ist nur dann möglich, wenn der Kontaktumformer über die Widerstände 19, 20, 21 sich bereits ordnungsgemäß in Betrieb befindet. Die Widerstände 19, 20, 21 sind dabei so abgestimmt, daß an den Kontakten 1, 2, 3 auf keinen Fall Schaltfeuer auftreten kann, d. h. beispielsweise, daß der Strom, den sie durchlassen, in jedem Fall kleiner als etwa 0,5 A ist. Die Widerstände sind andererseits klein genug, daß über sie der nötige Betätigungsstrom der Spule

17 fließen kann. Tritt beispielsweise am Kontaktgerät eine Störung auf, die den ordnungsmäßigen Lauf des Kontaktkörpers verhindert, so schaltet das Gerät nicht selbsttätig wieder ein, weil die Spule 17 nicht durch den nötigen Gleichstrom erregt wird. Das gleiche ist der Fall, wenn die speisende Drehspannung 12, 13, 14 nicht in allen Pha- 9" sen oder nicht in genügender Höhe vorhanden ist. Im Kreis von 17 kann noch eine besondere Glättungseinrichtung vorgesehen oder 17 durch einen Kondensator überbrückt werden, der durch Widerstand gedämpft sein kann. Um die Überstromauslöser auf Rückströme bei gleichzeitig größerer Unempfindlichkeit gegen den normalen, vorwärts gerichteten Laststrom sehr empfindlich zu machen, sind sie mit einer zusätzlichen Polarisationswicklung 26, 27, 28 versehen. Diese Wicklungen liegen über die Schaltstelle 29 an der Sammlerspannung. Sie sind also bei geschlossenem Schalter 15 erregt, und zwar so stark, daß bereits bei einem geringfügigen Rückstrom in den Spulen 30, 31, 32 die Schalter 23, 24, 25 öffnen und auf diese Weise den Umformer abschalten. Dabei wird 29 geöffnet, und dadurch werden die Erregungen 26, 2.^, 28 abgeschaltet, so daß die Schalter 23, 24, 25 wieder schließen und die beschriebene selbsttätige Wiedereinschaltvorrichtung in Tätigkeit treten kann. Man kann die drei Überstromauslöser derart konstruktiv miteinander zusammenbauen, daß nur eine einzige Vorerregung statt der drei getrennten Erregungen 26, 27, 28 erforderlich ist. Ebenso kann man statt der drei Schaltstellen 23, 24, 25 eine einzige vorsehen, auf die die Anker der drei Magnetsysteme der drei Phasen gemeinsam einwirken. Die Spulen 30, 31, 32 müssen für die drei Phasen getrennt sein. Da jedoch die Haupterregung beispielsweise zu 90% in der Gleichstromerregung liegt, werden die Spu- iao len 30, 31, 32 verhältnismäßig klein. Man kann dem Überstromauslöser auch noch einen vierten Schenkel geben, der vom Belastungsgleichstrom oder Rückstrom betätigt wird.

Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung in Verbindung mit einer solchen Auslegung des Kon-

taktumformers, die ihn an sich unempfindlich gegen Spannungsstörungen im speisenden Netz macht. Eine solche Unempfindlichkeit läßt sich bekanntlich durch zweckmäßige Bemessung der Schaltdrosseln und des übrigen Zubehörs erzielen. Wählt man beispielsweise die Schaltdrosseln genügend groß, und gibt man ihnen eine zweckmäßige Vorerregung mit Drehstrom oder mit Gleichstrom, so kann man erreichen, daß der Umformer bei vollständigem Ausbleiben einer Phasenspannung ordnungsgemäß in Betrieb bleibt, vorausgesetzt, daß das Kontaktgerät mit zwei statt drei Phasen weiterläuft. Letzteres ist beispielsweise bei Synchronmotoren ohne weiteres zu erzielen, es kann jedoch auch bei magnetisch angetriebenen Wälzkontaktgeräten durch zweckmäßige Konstruktion verwirklicht werden, insbesondere wenn man in bekannter Weise außer den drei normalen Erregerphasen künstliche Hilfsphasen anordnet, die eine ausblei-

ao bende Phasenspannung künstlich zum Teil aufrechterhalten. Baut man das Kontaktgerät derart, daß es auch mit zwei statt drei Drehstromphasen von selbst anläuft, so kann man erreichen, daß der Betrieb beim Ausbleiben einer Phasenspannung ordnungsgemäß weitergeht und daß beim vollständigen Verschwinden der Drehspannungen der Betrieb auch dann selbständig wieder in Gang kommt, wenn nur zwei Phasen der Drehspannung wieder erscheinen. Dazu ist es lediglich erforderlich, die Spulen 17 und 18 genügend empfindlich abzustimmen. Die Schalter 23, 24, 25 und der Hauptschalter 15 sollen eine möglichst kurze Eigenzeit haben, damit die Verbrennungen an den Kontakten auf ein Mindestmaß beschränkt werden. Außerdem kann man die Kontakte derart konstruieren, beispielsweise mit magnetischer Blaswirkung, daß die Schaltlichtbögen keine Beschädigungen der eigentlichen Kontaktberührungsflächen mit sich bringen. Dadurch, daß die Erregung 6 von der Sammlerspannung entnommen wird, wird das in der Zeichnung dargestellte Ladegerät polsicher. Klemmt man beispielsweise nach beendeter Ladung den Sammler von 10 und 11 ab, so bleibt der Umformer in Betrieb, da die Gleichstromerregung 6 vom Umformer selbst geliefert wird. Schließt man jetzt einen zweiten Sammler zur Ladung an io, 11 mit vertauschter Polarität an, so wird der Umformer infolge des auftretenden Rückstromes durch die Rückstromauslöser außer Betrieb gesetzt. In der Spule 6 kehrt sich jetzt die Erregung um, und der Umformer erzeugt über die Widerstände 19, 20, 21 eine Gleichspannung umgekehrter Polarität, die zusammen mit der Spule 18 durch die Spule 17 den Schalter 15 selbsttätig wieder einschaltet, so daß der neue Sammler mit der richtigen Polarität wieder geladen wird. Um die Ladung nach Auffüllen des Sammlers selbsttätig abzuschalten, kann man in bekannter Weise selbsttätige Ladeschalter vorsehen. Statt des üblichen mechanischen Uhrwerks können diese Ladeschalter auch mit einer elektrischen Uhr versehen werden, die beispielsweise in Gang gesetzt wird, wenn die Zellenspannung einen gewissen Wert erreicht hat, und welche den Ladevorgang nach einer bestimmt einstellbaren Zeitspanne unterbrechen kann. Die Unterbrechung des Ladestromes erfolgt beispielsweise dadurch, daß der Schalter 22 durch einen Kontakt der elektrischen Uhr geöffnet wird. Als elektrische Uhr kommt eine Vorrichtung in Frage, wie sie von selbst anlaufenden elektrischen Uhren her bekannt ist.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kontaktumformer mit selbsttätiger Schnellabschaltung bei Störungen, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beseitigung der Störung der Umformer selbsttätig mittels des Leistungsschalters wieder eingeschaltet wird.

2. Kontaktumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter durch Widerstände überbrückt ist und daß die über diese Widerstände erzeugte Umformerspannung zum selbsttätigen Einschalten des Umformers benutzt wird.

3. Kontaktumformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedereinschaltung durch ein Schütz mit zwei Betätigungswicklungen erfolgt, von denen eine an der Umformerspannung, die andere an der Gegenspannung des Verbrauchers angeschlossen ist.

4. Kontaktumformer nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Schnellauslösung durch polarisierte Rückstromauslöser erfolgt.

5. Kontaktumformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die polarisierten Rückstromauslöser mehrphasig, aber mit einer gemeinsamen Polarisationswicklung gebaut sind.

6. Kontaktumformer nach Anspruch 1 bis 5 zur Verwendung für bedienungslose Anlagen.

7- Kontaktumformer nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktumformer derart ausgelegt ist, daß er beim Ausfallen einer speisenden Drehstromphase in seinem Betrieb nicht unterbrochen zu werden braucht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 709 656;
VDE-Fachberichte, 1928, S. 33/34;
Siemens-Zeitschrift, 1939, Heft 2, S. 84;
ETZ, 1941, S. 15.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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