DE971407C - Kontaktumformer - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 22. JANUAR 1959

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ist als Erfinder genannt worden

Kontaktumformer

Bei Kontaktumformern ist es bekannt, Schaltdrosselspulen vorzusehen. Diese haben die Aufgabe, zu bewirken, daß das öffnen des Kontaktes bei einem sehr kleinen Strom erfolgen kann. Diese Schaltdrosselspulen bestehen aus einem Eisenkern, dessen Magnetisierungskurve annähernd rechteckförmig verläuft, und sie sind so bemessen, daß sie schon bei geringen Strömen gesättigt sind. Während der Kommutierungszeit wird die Schaltdrosselspule ummagnetisiert und erzeugt eine stromschwache Stufe, innerhalb der der Kontakt geöffnet wird. Es ist bekannt, diesen Ausschaltdrosselspulen eine Vorerregung zu geben, die bewirkt, daß der bei positiv gerechnetem Laststrom ohne Vorerregung im Negativen verlaufende Stufenstrom der Schaltdrosselspule ins Positive gehoben wird, um günstige Abschaltbedingungen zu schaffen. Diese Vorerregung kann durch einen Strom erfolgen, der während der Stufendauer fließt und bei positiv gerechnetem Laststrom negativ ist. In Fig. ι ist die Charakteristik einer derartigen Drosselspule, d. h. die Induktion B über dem Strom i (Windungszahl = ι) dargestellt. Der Vorerregungsstrom i_v ist so zu wählen, daß der größte vom Kontakt zu unterbrechende Strom einen bestimmten Wert — in der Fig. ι gleich i' — nicht überschreitet. Er wird ferner, wie in der Fig. ι dargestellt, so gewählt, daß die gesamte ausnutzbare Magnetisierung M bei positivem Stufenstrom vor sich geht und daß außerdem diese Magnetisierungsänderung ein Maximum ist.

Durch diese Schaltdrosselspule werden aber auch die Verhältnisse beim Einschalten des Kontaktes beeinflußt. Ist beispielsweise zur Vorerregung ein konstanter, dauernd fließender Gleichstrom vorhanden und sieht man von der Erregung der Drosselspule durch den über den Nebenweg zu den Kontakten fließenden Strom ab, so würde man beim

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Einschalten des Kontaktes auf dem Punkt M₂ (vgl. Fig. i) der Drosselspule arbeiten und müßte die gestrichelt dargestellte Kennlinie durchlaufen. Würde man den Vorerregerstrom nach Beendigung der Stufe abschalten, so würde man von dem Punkt M₃ der Kennlinie an beim Einschalten arbeiten. Es ist nun in vielen Fällen unerwünscht, wenn beim Einschalten des Kontaktes vom Punkt M₂ oder M₃ aus gearbeitet wird, und. man ist bestrebt, die Vorerregung beim Einschalten so zu wählen, daß man beispielsweise im Punkt M₁ ist, weil dann ohne Stufe eingeschaltet wird, während vom Punkt M₂ oder M₃ ausgehend beim Einschalten auch eine Stufe im Strom auftritt, welche die

^X5 vom Umformer gelieferte Spannung herabsetzt.

Es ist bekannt, zur Vorerregung der Drosselspule für die Einstellung der Magnetisierung im Ausschaltzeitpunkt einen über eine Hilfswicklung der Drosselspule ständig fließenden konstanten

Gleichstrom zu verwenden. Zur Einstellung der Magnetisierung beim Einschalten hat man der Drosselspule eine weitere Vorerregungswicklung gegeben, die von der verketteten Spannung erregt wird, so daß die Summe beider Vorerregungsströme für die Magnetisierung im Aus- und Einschaltzeitpunkt maßgebend ist. Man kann dabei die Verhältnisse so wählen, daß für eine bestimmte Einschaltmagnetisierung auch der Stufenstrom richtig ist, und kann auch die Einschaltmagtnetisierung in gewissen Grenzen ändern. Dabei wird allerdings auch der Stufenstrom geändert. Eine größere Regelmöglichkeit der Spannung durch Änderung der Magnetisierung der Drosselspule beim Einschalten und damit die Länge der Einschaltstufe ist aber bei dieser Anordnung nicht möglich.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten hat man auch schon Vorerregungen verwendet, bei denen der Vorerregungsstrom, der den Stufenstrom beim Ausschalten festlegt, im Einschaltzeitpunkt nicht mehr fließt und bei denen der Magnetisierungszustand der Drosselspule beim Einschalten des Kontaktes und damit die Länge der Einschaltstufe durch einen weiteren, kurzzeitig fließenden Vor-

⁴^ magnetisierungsstrom bestimmt wird. Bei diesen Anordnungen fließt der an zweiter Stelle genannte Vormagnetisierungsstrom auch noch im Einschaltaugenblick. Das hat den Nachteil, daß durch diesen Vormagnetisierungsstrom auch im Einschaltaugen-

blick noch Ummagnetisierungsvorgänge im Schaltdrosselfeern verursacht werden, durch die eine Spannung am Kontakt induziert wird, so daß der Kontakt nicht spannungsfrei eingeschaltet werden kann. Das Bestehen einer Spannung an den Kon-

taktstücken der sich schließenden Unterbrechungsstelle führt aber zu Materialwanderungen, die sich im Dauerbetrieb nachteilig auswirken.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorerregung der genannten Art für Schaltdrosselspulen, bei der also die Vorerregungsströme für die Einstellung der Ausschaltstufe und für die Einstellung der Länge der Einschaltstufe voneinander unabhängig sind. Erfindungsgemäß ist der Vormagnetisierungs-

strom für die Einstellung der Länge der Einschaltstufe im Einschaltaugenblick des Kontaktes bereits beendet. Durch Einstellung der Größe dieses kurzzeitig fließenden, im Einschaltaugenblick bereits beendeten Vorerregungsstromes kann der Einschalt-Magnetisierungszustand der Schaltdrosselspule eingestellt werden, wobei jedoch Ummagnetisierungsvorgänge im Einschaltaugenblick selbst nicht mehr stattfinden, so daß der Kontakt spannungsfrei geschlossen werden kann. Mit Hilfe der Einstellung dieses Vormagnetisierungsstromes kann die Länge der Einsohaltstufe und damit auch die Spannung des Kontaktumformers gesteuert oder geregelt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Es ist hierbei eine dreiphasige Sternschaltung des Kontakt-Umformers zugrunde gelegt. Mit 1 sind die Kontakte des Kontaktumformers bezeichnet, die durch einen nicht dargestellten Synchronmotor in bestimmtem Rhythmus geöffnet und geschlossen werden. Die Schaltdrosselspulen tragen das Bezugszeichen 2, die Sekundärwicklung des Transformators trägt das Bezugszeichen 3, und mit 4 ist die Belastung des im Ausführungsbeispiel als Gleichrichter wirkenden Kontaktumformers dargestellt. Jede Schaltdrosselspule besitzt eine Hauptwicklung 21 und zwei weitere Wicklungen 22 und 23, die zur Vorerregung dienen. Die Wicklung 22 dient zur Vorerregung beim Ausschalten, also zur Einstellung des Stufenstromes, die Wicklung 23 zur Vorerregung vor dem Einschaltzeitpunkt, also zur Einstellung der Einschaltstufendauer. Jede der Wicklungen 22 ist mit dem einen Ende an die Phasenspannung der in der Phasenfolge folgenden Transformatorwicklung angeschlossen, während bei gleichem Wicklungssinn das andere Ende der Wicklungen 23 jeweils an die Phasenspannung der in der Phasenfolge übernächsten Transformatorwicklung angeschlossen ist. Die anderen Enden der Wicklungen 22 sind an Trockengleichrichter 5 angeschlossen, die in Sternschaltung arbeiten. In *°5 Reihe mit den Trockengleichrichtern auf der Gleichstromseite liegt ein Widerstand 6. Die anderen Enden der Wicklungen 23 sind ebenfalls an Trockengleichrichter 7 angeschlossen, die in Stern geschaltet sind und bei denen im Gleichstromkreis n» ein ohmscher Widerstand 8 liegt.

Infolge dieser Gleichrichterschaltung führt die Wicklung 22 der ersten Drosselspule von links Strom von dem Augenblick an, in dem die Spannungen u und ν gleiche Größe besitzen, also vom "5 Beginn der Kommutierungszeit bis zu dem Augenblick, in dem die Spannungen ν und w gleich groß werden. Der Stromfluß durch die Wicklung 22 dauert also 120⁰. Für die Wicklungen der mittleren und rechten Schaltdrosselspule gilt das Ent- ¹^Q sprechende. Durch den Widerstand 6 kann die Größe des Stromes und damit die Höhe der Stufe eingestellt werden.

Die Wicklung 23 der linken Sohaltdrosselspule führt Strom von dem Augenblick an, in dem die Spannungen ν und w gleich groß sind, bis zu dem

Augenblick, in dem die Spannungen u und w gleich groß sind; der Stromfluß dauert also auch hier I2O° und ist vor dem Einschalten des linken Kontaktes beendet. Für die mittleren und rechten Wicklungen gilt Entsprechendes.

In Fig. 3 sind die Spannungen u, ν und w dargestellt. In der darunterliegenden Fig. 4 sind die Ströme über den linken Kontakt i, in Fig. 5 die Vorerregerströme i₂₂ in der Wicklung 22 und i₂₃ in der Wicklung 23 der linken Schaltdrosselspule dargestellt. Durch Regelung des Widerstandes 8 kann die Größe des Stromes i₂₃ und damit der Einschalt - Magnetisierungszustand der Schaltdrosselspule beliebig eingestellt werden. Die linken Hälften der Fig. 4 und 5 beziehen sich auf einen Betriebszustand des Kontaktumformers, bei dem der Vorerregungsstrom I₂₃ so groß gewählt ist, daß beim Einschalten keine Stufe mehr auftritt. In den rechten Hälften der Fig. 4 und 5 ist der Vorerregungsstrom i₂₃ kleiner gewählt, so daß nach dem Einschalten noch eine Stromstufe durchlaufen wird. In beiden Fällen fließt der Strom i₂₃ im Einschaltaugenblick nicht mehr. Der Strom £₂₂, der zur Einstellung der Ausschaltstufe dient, bleibt bei der Verstellung der Einschaltstufendauer ungeändert.

An Stelle der Trockengleichrichter 5 und 7 könnten auch Quecksilberdampfentiadungsgefäße oder Kontaktumformer verwendet werden. Wird z. B. an Stelle der Sternschaltung mit drei Drosselspulen eine Brückenschaltung mit sechs Drosselspulen verwendet, so kann man die Stromflußzeiten z. B. zu 6o° wählen, was man durch entsprechende Schaltung der Gleichrichter 5 bzw. 7 ohne weiteres erreichen kann. Es sind auch andere Schaltungen möglich, um die beiden Vorerregerströme nur zu bestimmten Zeiten fließen zu lassen.

Es ist nicht erforderlich, daß zwei getrennte Vorerregerwicklungen vorgesehen werden, man kann auch nur mit einer einzigen Vorerregerwicklung auskommen. Man kann auch die Hauptwicklung zur Vorerregung für die Einschaltmagnetisierung oder die Ausschaltmagnetisierung oder auch für beide verwenden.

Im Ausführungsbeispiel wird die Größe des Vorerregerstromes durch Widerstände 6 bzw. 8 im Gleichrichterkreis eingestellt; statt dessen könnten auch Drosselspulen vorgesehen werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kontaktumformer mit Schaltdrosselspulen, bei dem der Stufenstrom beim Ausschalten des Kontaktes durch einen Vorerregungsstrom der Drosselspule festgelegt wird, der im Einschaltzeitpunkt nicht mehr fließt, und bei dem der Magnetisierungszustand der Drosselspule beim Einsahalten des Kontaktes und damit die Länge der Einschaltstufe durch einen weiteren, kurzzeitig fließenden Vormagnetisierungsstrom fest-

_ gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormagnetisierungsstrom für die Einstellung der Länge der Einschaltstufe im Einschaltaugenblick des Kontaktes bereits beendet ist.

2. Kontaktumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Vorerregungsstrom eine besondere Wicklung auf der Schaltdrosselspule vorgesehen ist.

3. Kontaktumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorerregungsstrom der Strom von Trockengleiohrichtern, Entladungsgefäßen oder Kontaktumformern in Zwei- oder Mehrphasenschaltung dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 699717;
schweizerische Patentschrift Nr. 245 824;
französische Patentschriften Nr. 882 013,

88376s; Zeitschrift »Frequenz«, 1947, S. 2 bis 15.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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