DER0012563MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 16. September 1953 Bekanirtgiemaßht am 25. Oktober 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung befaßt sich mit der Unterbrechung von Blindwiderstände enthaltenden elektrischen Stromkreisen.

Wird ein elektrischer Stromkreis unterbrochen, der einen Widerstand mit einer Blindkomponente, ζ. B. eine Ableitdrossel oder einen unbelasteten Transformator, enthält, so kann der Magnetisierungsstrom plötzlich unterbrochen werden, bevor er von sich aus den Wert Null erreicht. Diese Unterbrechung verursacht hohe Momentanspannungen am Unterbrecher und an dem Blindwiderstand. Diese Momentanspannungen können so hohe Werte annehmen, daß man sie bei der Bemessung der Isolation der Bauelemente berücksichtigen muß.

Bekanntlich können von Ableitdrosseln erzeugte Momentansc'haltspannungen durch Einfügen eines einschaltbaren Widerstandes in den Stromkreis des Hauptschalters gemindert werden, indem man beim öffnen des Hauptschalters zunächst den Widerstand mit dem Kreis in Reihe legt und diesen Reihenkreis sodann mit einem Hilfsschalter unterbricht. Derartige Anordnungen weisen den weiteren Vorteil auf, daß sie den Anstieg der Rückzündspannung am Hauptschalter im Falle eines Kurzschlusses verringern. Für den letzteren Zweck muß der Widerstand klein, für den erstgenannten hingegen größer sein. Der verwendete Widerstandswert muß also einen Kompromiß zwischen diesen beiden Bedingungen darstellen, und die Wirksamkeit der Anordnung für den einen oder anderen Zweck leidet unter diesem Kompromiß.

Es ist ebenfalls bekannt, einen Widerstand dadurch parallel zu einer Drossel oder einem unbelasteten Transformator zu schalten, daß eine mit

609 6159/360

R 12563 VIIIb/21 c

ihm in Reihe liegende Funkenstrecke auf Grund der an der Wicklung auftretenden Überspannung durchschlägt. .

Diese beiden Anordnungen erfordern die Verwendung eines Widerstands, der für den Betrieb an der vollen Systemspannung bemessen und daher teuer ist, obwohl er der Spannung nur kurzzeitig ausgesetzt ist.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Schaltungsanordnung zur Verringerung der beim Ausschalten auftretenden Momentanspannungen. Sie bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen Scheinwiderstand, der über einen Hauptschalter an eine Hoehspannungswechselstromquelle hoher Ergiebigkeit angeschlossen ist.

Gemäß der Erfindung ist bei einer solchen Schaltungsanordnung ein Widerstand vorgesehen, der einen abgegriffenen Teil des Scheinwiderstands überbrückt, und außerdem ein als Dämpfungsschalter bezeichneter Schalter, der durch'; oder zusammen mit dem Hauptschalter derart betätigt wird, daß er den Widerstandskreis schließt, kurz bevor der Hauptschalter die Stromzufuhr unterbricht, und den Spitzenwert der Momentanschaltspannung verringert.

An dieser Stelle sei bemerkt, daß es bekannt ist, beim Abschalten von hohen Selbstinduktionen, vor dem Abschalten einen Teil der Wicklung kürzzuschließen, wobei die beiden Schalter, der Haupt- schalter und der Kurzschließer, miteinander gC7. kuppelt sind. Bei diesen bekannten Sdhaltungsanordnungen liegt aber die hochinduktive Wicklung an einer Gleichstromquelle; die Anwendung an einer Wechselstromquelle kann' nicht in Frage kommen, da beim Kurzschließen der Teilwicklung durch Transformatorwirkung die Wechselstromquelle selbst kurzgeschlossen würde.

Bei der Schaltungsanordnung naCh der Erfindung dagegen handelt es sich darum, bei einem an eine

Hochspannungswechselstromquelle von großer Ergiebigkeit angeschlossenen Scheinwiderstand ein plötzliches Unterbrechen des Stromes zu verhüten, das eine hohe Momehtanspannung erzeugen würde. Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung ein Wirkwiderstand an einen abgegriffenen Teil des Scheinwiderstands angeschlossen, sobald der Hauptschalter die ' Öffnung des Hauptstromkreises einleitet. ■■/·■■■'■

Hierbei wird erreicht, daß die Isolation des Wirkwiderstands nur verhältnismäßig geringen Anforderungen zu genügen braucht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein vergleichsweise niedriger Widerstand für die Überbrückung des angezapften Teils der Wicklung verwendet werden kann. Die Transformatorwirkung des angezapften, einen Autotransformator darstellenden Scheinwiderstands hat nämlich zur Folge, daß hierbei die gleiche Wirkung erzielt wird wie mit einem entsprechend höheren Widerstand, der parallel zur gesamten Wicklung geschaltet wird.

Vorzugsweise besitzt der angezapfte Teil des Scheinwiderstands einen Punkt, der auf Erdpotential liegt. Der abgegriffene Teil kann je nach den Umständen 5 bis 20% der gesamten-Wicklung ■ betragen.

Der den Widerstandskreis schaltende Dämpfungsschalter kann mechanisch mit dem Mechanismus des Hauptschalters verbunden sein oder gegebenenfalls durch oder zusammen mit dem Hauptschaltermechanismus auf elektrischem \Vege betätigt werden. .

Handelt es sich um einen Transformator, so wird der Dämpfungsschalter vorzugsweise durch oder zusammen mit den beiden im Primär- bzw. Sekundärkreis liegenden Hauptschaltern derart betätigt, daß der Widerstandskreis nur dann geschlossen ist, wenn einer der beiden Hauptschalter bereits geöffnet ist und der andere kurz vor dem Öffnen steht.

Die Erfindung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden; einige spezielle Ausführungsformen werden nunmehr beispielhaft an Hand der Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

Fig. ι die ■ Schaltung einer Anordnung gemäß der Erfindung, bei der der Dämpfungsschalter mechanisch betätigt wird, : .

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Ausführungsform der Dämpfungsschalterbetätigungsvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 die Schaltung einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, bei der der Dämpfungsschalter elektrisch betätigt ist; und

Fig. 4 die Schaltung einer weiteren Abänderung der Erfindung für die Anwendung bei einem Transformator.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird die Erfindung bei einer Ableitdrossel angewendet, deren Phasenwicklungen <an einem Ende fest geerdet sind, wie es bei Höchstspannungen üblich ist. Nur eine Phasenwicklung 10 der Ableitdrossel ist dargestellt. Diese Wicklung 10 ist in der Nähe ihres geerdeten Endes 11 angezapft, so daß sich ein abgegriffener Teil 12 ergibt, der 5 bis 20% der gesamten Wicklung ausmacht. Ein Widerstand

13 für niedrige Spannungen liegt über einen Schalter 14, hier als Dämpfungsschalter bezeichnet, an dem¹ abgegriffenen' Teil 12. Die Wicklung 10 ist über einen Hauptschalter 16 an eine Stromquelle 15 angeschlossen.

In dieser Anordnung ist der Dämpfungssohalter

14 mit dem Betätigungsmechanismus des Hauptschalters 16 mittels einer allgemein mit 17 bezeichneten Vorrichtung, mechanisch gekuppelt, die derart arbeitet, daß der Dämpfungsschalter 14 kurz vor ' dem völligen Öffnen des Hauptschalters geschlossen "■ wird und sich öffnet, ehe der Hauptschalter geschlossen wird.

Mancherlei verschiedene mechanische Anordnungen können hierfür verwendet werden; in dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist die Anordnung 17 mit einem Stoßdämpfer ausgestattet. In der Anordnung gemäß Fig. 2 ist das Schaltmesser 18 des Hauptschalters 16 über ein Glied 19, einen Winkelhebel 20 und ein zweites Glied 21 mit einer in einer festen Lagerung 23 geführten Gleitstange 22 verbunden. Die ■ letztere läuft mit Feinpassung durch eine Bohrung in einem Arm 24 eines Schlittens 25 und

'■&» 5591360

R 12563 VIHb/21 c

ist mit Anschlägen 26 und 27 zur Begrenzung ihrer Längsverschiebung relativ zum Schlitten versehen. Ein Kniegelenk 28 ist bei 29 an einen zweiten Arm 30 des Schlittens 25 sowie bei 31 an die Gleitstange angelenkt. Der Mittelzapfen 32 des Kniegelenks ist mit einem Glied 33 verbunden, das den Dämpfungsschalter 14 betätigt. Der Schlitten 25 .ruht auf einer Druckfeder 34, deren anderes Ende sich auf einem festen Gehäuse 35 abstützt, das einen Stoßdämpfer 36 für die Bewegungen des Schlittens 25 enthält.

Wenn das Hauptschaltermesser 18 sich zu öffnen beginnt, wird der Gleitstab 22 von ihm fort bewegt, das Kniegelenk 28 knickt ein und schließt den Dämpfungsschalter 14, bevor der Hauptschalter völlig geöffnet ist. Die weitere Öffnungsbewegung des Schaltmessers 18 wird von einer Bewegung des Schlittens 25 aufgenommen, sobald der Anschlag 26 den Arm 24 erreicht, und dabei wird die Feder 34 zusammengedrückt. In ähnlicher Weise streckt sich bei Beginn der Scjiließbewegung des Schaltmessers 18 zunächst das Kniegelenk 28 und öffnet den Dämpfungsschalter 14, wobei der Schlitten 25 durch den Stoßdämpfer 36 daran gehindert wird, der Bewegung der Gleitstange 22 zu folgen. Anschließend kommt die Feder 34 zur Wirkung und unterstützt eine Aufwärtsbewegung des Schlittens, bis sich der Anschlag 27 gegen den Arm 24 legt und den Dämpfungsschalter während der Vollendung der Schließbewegung des Hauptschalters in geöffnetem Zustand erhält. Auf diese Weise wird der Dämpfungsschalter ganz im Beginn der Öffnungsbewegung des Hauptschalters geschlossen und-während der restlichen Öffnungsbewegung geschlossen gehalten bzw. wird er ganz im Beginn der Schließbewegung des Hauptschalters geöffnet und in diesem Zustand gehalten, solange die Öffnungsbewegung andauert und solange der Hauptschalter völlig geschlossen ist.

Als Betätigungsvorrichtung 17 können noch viele gleichwertige Anordnungen verwendet werden, beispielsweise eingebaute Mitnehmer, Hebel, Kniegelenke, Anschlagvorrichtungen usw.

In Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, die im allgemeinen der der Fig. 1 ähnlich ist, und bei der einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. In diesem Falle wird allerdings der Dämpfungsschalter 14 mittels eines Relais 40 elektrisch betätigt, das durch einen in Reihe liegenden und mit dem Hauptschalter 16 über eine geeignete Verbindung 17' gekuppelten Schalter 41 gesteuert wird. Um es noch einmal zu sagen: die Anordnung ist derart getroffen, daß bei Beginn der Öffnung des Hauptschalters 16 der Schalter 41 geschlossen wird und das Relais 40 und damit auch den Dämpfungsschalter 14 betätigt.

Entsprechend wird der Dämpfungsschalter beim Beginn der Hauptschalterschließbewegung geöffnet.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform kann der das Relais enthaltende Kreis durch einen anderen Kreis elektrisch gesteuert werden, der mit einem die Betätigung des Hauptschalters steuernden elektrischen Kreis verbunden ist. Zum Beispiel können die Kontakte des Dämpfungsschalters 14 auf einem.Relais angeordnet sein, das noch zusatzliehe Kontakte für die Steuerung des Hauptschalters besitzt. . . . ■

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei Ableitdrosseln beschränkt. Fig. 4 zeigt ihre Anwendung bei einem Transformator 50, der einen fest geerdeten neutralen Punkt 51 aufweist. In seinen Primär- und Sekundärkreisen liegen getrennte Hauptschalter 52 bzw. 53. Hier ist es lediglich erforderlich, den Dämpfungsschalter zu schließen, sobald der eine Hauptschalter geöffnet hat und'der andere nahe daran ist, zu öffnen. Da die beiden Hauptschalter räumlich getrennt und in erheblichem Abstand voneinander angeordnet sein können, ist es im allgemeinen zweckmäßig, den Dämpfungsschalter elektrisch zu steuern. Der angezapfte Teil 12 der Primärwicklung ist, wie bisher, mit einem Widerstand 13 und dem mit letzterem in Reihe liegenden Dämpfungsschalter 14 überbrückt. In den Primär- und Sekundärkreisen des Transformators sind zwei Hauptschalter 52 bzw. 53 vorgesehen, und jeder ist mit einem Schalter 54 bzw. 55 gekuppelt, die beide in einem ein Relais 56 enthaltenden Steuerkreis in Reihe liegen. Das Relais 56 betätigt den Dämpfungsschalter 14.

Die Erfindung bietet eine Anzahl von Vorzügen gegenüber den bisher benutzten ,Anordnungen zur Verringerung der Momentanspannungen, die beim Unterbrechen eines Kreises mit einer Blindkomponente auftreten. Der Widerstand braucht nur so bemessen zu sein, daß er einen Teil der magnetischen :Energie des Kerns beim Verschwinden des Flusses aufnimmt, aber er braucht nicht ständig Energie aufzunehmen. Er ist ferner nur einem Bruchteil der vollen Netzspannung ausgesetzt und kann daher sehr robust und raumsparend konstruiert sein. Der Dämpfungsschalter ist im geöffneten Zustand nur mit einem Bruchteil der vollen Netzspannung beansprucht. Er muß dem Strom gewachsen sein, den der Widerstand bei dieser Spannung aufnimmt, aber er braucht keinen Strom zu unterbrechen, da er geöffnet ist, bevor der Hauptschalter sich schließt. Daher kann dieser Schalter verhältnismäßig klein und für ziemlich niedrige Beanspruchung gebaut sein. Außerdem ist der Widerstand nur während der Schalterumlegezeit bzw. während des Blind-Stromausgleichs beansprucht. Der Widerstand kann die Momentanspannung vom Augenblick ihres Entstehens an dämpfen und braucht nicht erst eingeschaltet zu werden, wenn bereits eine gewisse Überspannung entstanden ist.

Soll der Hauptschalter mit Widerständen zur Dämpfung dies Anstiegs der Rückzündspannung an seinen Kontakten versehen werden, so können diese Widerstände allein für diesen Zweck bemessen werden, so daß die bestmögliche Wirkung ohne jeden Kompromiß erzielbar ist.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Anordnung zum Abschalten eines Scheinwiderstandes, der über einen Hauptschalter an eine Hochspannungsweohselstromquelle hoher

   609 859/360

   R 12563 VIIIb/21 c

   Ergiebigkeit angeschlossen ist, gekennzeichnet durch einen Widerstand (13), der einen abgegriffenen Teil (12) dies Blindwiderstands überbrückt, und durch, einen als Dämpfungsschalter bezeichneten Schalter (14), der durch oder zusammen mit dem Hauptschalter derart betätigt wird, daß er den Widerstandskreis schließt, kurz bevor der Hauptschalter die Stromzufuhr unterbricht, und den Spitzenwert der Momentanschaltspannung verringert.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der angezapfte Teil des Blindwiderstands einen auf Erdpotential liegenden Punkt (11) aufweist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der angezapfte Teil zwischen 5 und 20% der Gesamtwicklung des Blindwiderstands beträgt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Widerstandskreis steuernde Dämpfungsschalter mechanisch mit dem Mechanismus des Hauptschalters gekuppelt ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kupplung zwischen dem Hauptschalter und dem Dämpfungsschalter derart ausgebildet ist, daß bei Beginn der Öffnungsbewegung des Hauptschalters der Dämpfungsschalter geschlossen und während der übrigen Öffnungsbewegung geschlossen gehalten wird, und daß bei Beginn der Schließbewegung des Häuptschalters der Dämpfungsschalter völlig geöffnet und während der übrigen Schließbewegung sowie bei geschlossenem Hauptschalter in geöffnetem Zustand gehalten wird. .
6. 6. Schalteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kupplung einen Kniehebelmechanismus (28) und einen Stoßdämpfer (36) enthält.
7. 7. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Widerstandskreis steuernde Dämpfungsschalter durch oder zusammen mit dem Hauptschaltermechanismus elektrisch betätigt wird.
8. 8. Schaltungsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Blindwiderstand eine Transformatorwicklung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der den Widerstandskreis steuernde Dämpfungsschalter durch oder zusammen mit zwei im Primär- und Sekundärkreis des Transformators liegenden Hauptschaltern (52 und 53) derart betätigt wird, daß der Widerstandskreis nur dann geschlossen ist, wenn einer der Hauptschalter bereits geöffnet ist und der andere sich kurz vor der Öffnung befindet.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Österreichische Patentschrift Nr. 89 157.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 £59/360 10.56