DEP0009744DA - Anordnung zum Schalten von Wechselstrom mit Hilfe einer Schaltdrossel - Google Patents

Description

ssw/pa

Brlangen
26,11«49
Κ/Η

Abschrift

Sie mens-S ehackertwerke
Aktiengesellschaft

Er langen, den 25, Sexotember \8 PA 13/481090 PA 9/160/6

Anordnung «n a am Schalten von Wechselstrom mit Hilfe einer Schaltdrossel.

iJs ist bekannt, in Wechselstroralcreisen mittels einer Schaltdrossel die Stromkurve derart zu verzerren, dass im Bereich des Stromnulldarchganges eine stufenähnliche Abflachung der Stromkorve und. damit eine sogenannte stromschwache Pause entsteht« Hiervon wird beispiels^ weise bei Kontaktumformern Gebrauch gemacht» 13s handelt sich hierbei um periodisch schaltende Eontakteinrichtungen₅ die von einem Syn-' chronmotor angetrieben und derart gesteuert Werden_l dass der Au.s~ schaltvorgang immer in den Bereich dieser stromschwachen Pause fällt, and' deren Eontakte so im Stromkreis angeordnet sind, dass sie eine Kommutierung des Stromes bewirken,

Abweichend hiervon wird beim Gegenstand, der Erfindung dafür gesorgt, dass auf ein bestimmtes Kommando hin, das Z _1iB« willkürlich gegeben werden kann, die nächstfolgende stromschwache Pause am Ende der laufenden Halbwelle für die Aasführung des Schaltvorganges ausgenatat wird« Hierzu wird eine periodisch schaltende Einrichtung verwendet, die zwei in parallelen Zweigen des Hauptstromlareises liegende, im Gegentakt arbeitende und zweckmässig mit kleinen Überlappungen jeweils im Bereich einer stromschwachen Pause (zwangsläufig) öffnende und (nicht zwangsläufig) schliessende Kontakte steuert, die je im Wirkungsbereich einer zu einem beliebigen Phasenzeitpunkt in Bereitscliaft zu setzenden, vorzugsweise elektromagnetischen Haltevorrichtung angeordnet sind«

Im folgenden sind die Vorschläge der Erfindung und ihre Vorteile anhand eines in der Zeiclinung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert»

1 ist der Hauptschalter eines Wechselstrom führenden Hauptstromkreises» 2 ist eine Schaltdrossel, die so bemessen ist, dass sie in bekannter Weise während, des grösseren Teiles der Halbwelle gesättigt ist und somit keine nennenswerte Induktivität aufweist, in einem kleinen Bereich in der Umgebung des Stromnalldurchgaiiges aber um?- magnetisiert wird und dabei eine Gegenspannung erzeugt, die den Stromdurohgang nahezu völlig sperrt, so dass unbehindert Schaltvor-

gänge vorgenommen r/erden können. Zur Aufnaiime des restlichen Kagnetisierungsstromes ist zweckmässig eine Querverbindung parallel sum Verbraucher geschaltet, an der während des Sä-ttigungs zustand es der Drossel die volle Spannung liegt* Um einen Kurzschluss während dieser Zeit zu verhindern, ist ein Strombegrenzungswiderstand 3 eingebaut. In diesem Quersweig wird eine Spannung zur Sompensation des während der Strorapause durch den Magnetisierungsstrom im Widerstand hervorgerufenen Spannongsabfslies induziert»

Um die Ausnutzung der mittels dieser Einrichtung in der Umgebung der Stromnulldurchgänge hervorgerufenen stromschwachen Pausen für Sehaltvorgänge zu ermöglichen, ist eine von einem Synchronmotor 6 angetriebene periodisch schaltende Iiontakteinrichtung mit zwei in parallelen 2v/eigen 7₅ 8 des HeuptstromIireises liegenden Kontsikten 9, 10 vorgesehen. Diese v/erden bei dem Ausführungsbeispiel mittels einer von dem Synchronmotor 6 angetriebenen ITocfcenscheibe 12, die hier die Porm eines Exzenters hat, über Stössel 13, 14 im Gegentakt₅ zweckmässig mit kleinen Überlappungen, so gesteuert, dass die beiden Z?/eige 7 uüö. 8 je nur Halbwellen eines Yorzeichens_j, der eine Zweig die positiven und der andere die negativen, führen« Das Offnen der Kontakte 9, 10 geschieht zwangsläufig mittels der Stössel 13, 14» Dagegen erfolgt die Schliessung der Kontakte nicht zwangsläufig, sondern mittels einer elastischen Eücmsugskrafv\46, /deren Tfirksamkeit durch die jeweilige Stösselstellung begrenzt wird und die ausserdem durch die GegenIaraft einer vorzugsweise elektromagnetischen Haltevorrichtmigv^üurch die jeder der beiden Eontakte S₃ 10 in der Offen

stellung gehalten werden kann,

sind bei dem .4,usf ührungsbeispiel «er** Elektromagneten vog-

feS-giäre-»^ die beispielsweise mittels eines Druckknopfes 20 einmalig oder in einer &bhängigkeitsschaltung oder mittels eines Kommandogebers 21 nach einem vorbestimmten Zeitplan erregt werden können* _Λ

Die ¥irkungr istf ο lgendes

lach dem Einlegen des Hauptschalters 1 wird der Hsuptstromkreis vom ¹Iechselstrom durchflossen* Der Synciironmotor 6, der entweder dauernd läuft oder zur Vorbereitung von Sehaltvorgängen mittels einer nicht näher dargestellten Schalteinrichtung eingeschaltet wird,

treibt die Iiockenscheibe 12 an und betätigt die Kontakteinrichtung 9, 10 über die Exsenterscheibe 12 und die Stössel 13, 14 infolge

entsprechender, durch bekannte Mittel erreichter Phasensynchronisierung so, dass das Öffnen des einen und das Schliessen des anderen

Kontaktes I^aiitteLs der S to ε ε el belegung ungefähr gleichseitig, aber zweckmässig mit kleinen zeitlichen Überlappungen in jeder stromschwachen Pause erfolgt« Der den Hauptstroaikxeis a ure hf liessenäe IfechseIstrom wird also in den beiden Zweigen 7 und 8 in je eine Polge von Ealbwellen_s eine mit positiver und eine mit negativer Polarität, zerhackt, aber im übrigen Hauptstromkreis fliesst während des normalen Betriebszustandes der Anordnung ein ununterbrochener IiTeehseIstrom»

Soll nun der Strom im Hauptstrom&reis unterbrochen v/erden, so wird, beispiels?/eise durch willkürliches Sinlegen des Zommandodruckirnopfes 20, der Brregerstromkreis der elektromagnetischen Ha-Itevorrichtunge η 15, 16 eingeschaltet«, Die Elektromagneten sind so bemessen und angeordnet, dass sie im erregten Zustand zwar nicht in der lage sind, die Eontacte 9 bezw» 10 aus eigener Zraft zu öffnen, wohl aber, sie in ihrer Offenstellung zu halten» Verden sie also zu einem beliebigen Zeitpunkt erregt, so werden die beiden Eontakte, nachdem sie das nächste Iial in der stromschwachen Pause durch die Stösselbewegung geöffnet worden sind, von den elektromagnetischen Haltevorrichtungen in der Ofienstellung gehalten» Damit ist der Eauptstromkreis unterbrochen» Das Abschaltkommando braucht also zur Phasenlage der stromeehwechen Pause des zu unterbrechenden Stroms nicht synchronisiert zu sein, das Abschalten erfolgt auf .jeden Pail in der stromschwachen Pe use*

Um such das !Einschalten des Stromes im Bereich der stromschwachen Pause bei der Phasenlage, wie sie im stationären Zustand des Hauptstromkreises gegeben sein würde, zu gewährleisten, sind weitere besondere Massnahmen erforderlich, zumal die stromschwache Pause der im Ausschaltzustand leerlaufenden Schaltdrossel U₃₁U_i nach dem SinschaIten der Belastung eine gewisse Verschiebung ihrer Pahsenlage erfährt, je nach Art der Belastung. Die Schalteinrichtung soll deshalb so ausgebildet werden, dass die Preigabe der Eontakte 9, 10 aus ihrer ^.usschaltstellung, in der sie dar cn die elektromagnetischen Haltevorrichtungen 15, 16 gehalten werden, unter- gewissen Umständen verzögert wird, nämlich für den Pail, dass das Linschaltkommando zufällig gerade bei einer extrem tiefen Dage des Stösseis erfolgt, so dass Ger freigegebene Zontakt sofort ohne Pührung yehA-^drs- des Stössel^ in die Sinschaltstellung fallen würde* Dabei könnte der Zin-SQhaLtvorgang an die Grenze oder gar ausserhalb des Bereiches der stromschwachen Pause zu liegen kommen, wodurch der Zontakt u.U» infolge Punkenbildung beschädigt würde.

Um dies zu vermeiden, wird von der Zockenscheibe 12 noch ein zweites Eontaktpaar 17, 13 mittels der gleicnen Stössel 15, 14 wie die Hauptkontakte oder über besondere Stössel gesteuert, die als nxlfskonta&te

in den Haltestromfcreisen liegen and den Erregerstrom für die Ealteeleirtromagneteii periodiscla ira Gleichtakt mit den Haaptkontaiiten öffnen und schlies&eü, Dee Kommend ο organ für die Unterbrecliuns des Ealtestromirreises wird durch die Hilfsscheiter 17, 18 überbrückt, so dass die Unterbrechung des HslteStrompreises immer nur au einem Zeitpunkt möglich ist, bei welchem der jeweils zugeordnete Hsupt-Lontakt 9 be st;» 10 gerade durch den zugehörigen Stossel 13 besw„ 14 angehoben und geöffnet ist* Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der einsonsItende Hsuptkontekt synchron mittels des Stössels um;er Einwirkung der oben erwähnter, ILiD ksugskrsf t 19 eingelegt; wird und such der Einscheltvorgang mit Sicherheit in den Bereich der stromschwachen Pause fällt*

Das Unterbrechen und IiinB cha It er. des Esupts tromxre is es kann sons ch beliebig mittels einer ZommandowalEe 21, die, wie in dem Ausführungs beispiel dargestellt, über Schnecre 2k und Sclmecrenrad 23 mit der Welle 24 des S3^Tnchronmotors 6 gekuppelt sein kann, nach einem vorbestimmten Progrsram oder nach einem Abhängigkeit ε ρ lan vorgenommen Herden«

Dies empfiehlt sich £.2«, wenn der Hauptstraokreis zur Speisung eines Sehweisstransformetors 25 dient und die beschriebene Anordnung gemäss der Erfindung οIs Schaltvorrichtung, für eine Punktscnweiss- oder Ixahtschweisseinrichtung als ^uSchweisstskter^u angewendet werden Soll_a

Die Aus führ UGgs- und Anwencungsaiögiichkeiteii der Erfindung sind aber nicht auf die erwähnten Beispiele beschränkt,» So ist es insbes* in manchen Fällen von Vortsil, mehrere Phasenleitungen oder auch sogar mehrere Stromirre is e, die aus eii^Pund demselben Hets gespeist werden, mit j<= einer der angegeDenen Hauxrtkontaktanordnnngen in je einer Etromversmeigung au versehen, wobei mehrere oder sämtliche KoCiienweilen", soweit dies die etwa verschiedenen Pliasenlagen der einseinen Stromkreise gestatten, «P? ell&wad demselben Synclironmotor angetrieben werden. Dieser Gredanke lässt sich beispielsweise überall da mit Vorteil anwenden, wo sonst mehrere für verhältnismässig hohe Ströme zu bemessende Schaltgeräte mit einer gewissen Schalthäufig-Ireit, die U_sU, ganz verschiedene Aufgaben au erfüllen haben, räumlich vereinigt sind, z.B. bei grösseren Schützensteu&rungen für Y/slz werke ο.dgl. Hierbei kann man z»B* die Hauptkontakte der Schslteinriehtungen durch jeweils eine HocLensciieibe 12 und ein Eontaktpaar 9, 10 nebst den dasu gehörigen weiteren Elementen des Ausführungsbeispieles ersetzen und ihnen jeweils als Eommandοeinrichtung, beispielsweise ein Schwachstromrelais, wie es in der Pernmeldeteehnik verwendet wird, zuordnen*

Claims (5)

1. Patentans-Q r ä che

   1» Anordnung sam. ScMlten von Yfeclaseistrom mit Hilfe einer Sehaltärossel anter erwendung einer mechanisch gesteuez-ten durch einen Synchronmotor angetriebenen perioaisch schaltenden Kontakt einrichtung mit im Bereich der stromschwachen Pause schaltenden Sontakten₅ dadurch gekennzeichnet, dass die periodisch Behaltende Kontakteinrichtung in parallelen Zweigen (7»6) des Hsaptstronfcreises Iiegende_j im Gegentakt betätigte und abwechselnd„ zweckmässig mit ne-n seitlichen Uberlappungen_s -jeweils im Bereich einer stroasehwachen Pause (zwangsläufig) öffnende und (nicht zwangsläufig) εchiiessende Kontakte (S, 10) laat, die im Wirkungsbereich einer zu einem beliebigen Phasenaeitpunkt in Bereitschaft au setsenöen, vorzugsweise elektromagnetischen Haltevorrichtung (15, 16) angeordnet sind»
2. 2. Anordnung nach ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, äass\&5*»<5arfcevorrichtung^i| einem Elektromagneten beste^S^ der so bemessen und angeordnet ist, dass er in erregtem Zustand den geöffneten Eauptkontakt^ entgegen einer Riicksagskraft (·£ in der offenen Stellung

   Eu Ioalten₅ ihn aber nicht anzuziehen vermag,
3. 3* Anordnung nach Ansprach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Srregong bezw*. Entregung der 3lektromagneten (15, 16) durch einen Willkür liehen (20) oder einen nach ε in ehrv5e"st i tnm t e η Abhängigkeits- oder Zeitplan arbeitenden Iiomruandogeber (21) bewirkt wird*
4. 4* Anordnung , η ac h Anspruch 1 bis 3 _f dad arch gekennzeichnet, daß die periodisch schaltende Eontakteinrichtung außer den Hauptfcontakten (S₅ 10)noch zwei weitere, je im Sieichtakt mit den Eaaptfcontakten arbeitende Hilfskontafcte (17, 15) steuert«, die im Steuer— Stromkreis der Haltemagneten (15, 16) derart angeordnet Sind_i dass sie bei Abgabe des Sntregungskommandos mittels der Koamandοeinrichtung (20 beEW_j 21) den Erregungszustand der Ealtemagnetel^in bestimmten Betriebsfallen eine Zeitlang aufrechterhalten»
5. 5. 'Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dnreh^^^^rw end uns als Teactgeber für eine Punkt- oder ITahtsehve iss vorrichtung»

   6, Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mre Yerwenäang anstelle eines Hiederspannungsschaltgerats, insbes* eines Schütze mit hoher Schalthäufigkeit,- wobei als KomraandOeinrichtung beispiels_ weise ein Schwachstromrelais dient.

   7* An ο renting, nach Ansprucn β, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle mehrerer räumlich Vereinigter_s verschiecenen aufgeben dienender, aber ?n dasselbe T/echselstromnetc angeschlossener ITie der spa nnungs-Sxarirstromschaltgeräte, insbes» oeispielsweise einer Schützensteuerung für üTalawerke, Hebeaeuge oder Föröereinrichtung^xn jed. entStroaiIareis besw» in jeder PhaBenleitung eine durch einen gemeinsamen Synchronmotor angetriebene .periodisch schaltende i^t^^rhafcg eer ^'norönu-g nacn Anspruch 1 bis 4 mit jeweils einem Schwaciistromrelais als jLommand ο einrichtung vorgesehen ist..