WO2016015975A1 - Strom-null-impuls mit konstanter stromsteilheit zur unterbrechung eines gleichstromes - Google Patents

Strom-null-impuls mit konstanter stromsteilheit zur unterbrechung eines gleichstromes Download PDF

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Thomas Heinz
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    • H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for interrupting dc

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for generating a zero-current pulse for generating a current zero crossing in a DC component through which electrical component, in particular a vacuum tube.
  • a vacuum tube is often used as a load or power switch of currents in AC networks.
  • the vacuum tube needs to shut off the anode current or the
  • Switching current is a negative voltage, which is provided with the negative half-wave of the AC voltage.
  • a current pulse, or current zero - pulse is required with which the direct current can be superimposed to produce the required current zero crossing.
  • a simple RLC resonant circuit (resonant circuit based on resistance, inductance, capacitance) is usually used. If the direct current is to be switched off, the vacuum interrupter is opened, the current zero impulse is impressed and the current is interrupted.
  • a current zero pulse generated by an RLC resonant circuit has a sinusoidal current form. The level of the frequency of the RLC resonant circuit is usually in the KHz range and thus significantly above the frequencies that typically occur in AC power grids.
  • the power interruption through the vacuum interrupter is relatively safe up to a certain, maximum power part unit dl / dt (derivative of the current after time) in current zero crossing.
  • the current gradient of the RLC resonant circuit corresponds to a cosine function.
  • the dimensioning of the RLC resonant circuit can only be optimized for the height of a certain specifiable current.
  • Switching currents and a constant current zero pulse different, possibly not optimal current gradients for the zero crossing of the switching current.
  • an RLC resonant circuit which is designed to produce a current zero pulse with high amplitude, an initially very high, with increasing time and amplitude, however, according to the cosine function decreasing current slope. If the direct current to be compensated is large, then the current zero crossing takes place at a point in time at which the current steepness has already dropped according to the cosine function and is thus sufficiently low. However, if the direct current to be compensated is low, a current zero crossing already takes place at an early point in time at which the current gradient of the current zero pulse is still very high, possibly too high.
  • the object of the invention is to provide an arrangement for generating a current zero pulse, which allows the interruption of switching currents of different heights dl / dt as constant as possible current.
  • the object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
  • an arrangement for generating a current zero pulse for generating a current zero crossing in an electrical component through which a direct current flows in particular a vacuum interrupter
  • the arrangement comprising an electrical energy store with two poles, via which the electrical energy store can be charged from a voltage source, and a switch.
  • the DC-carrying electrical component and the switch form a mesh, so that the energy storage at a closing of the switch to generate a current flowing through the electrical component against the DC current zero pulse is emptied, the Energy storage having a plurality of energy storage elements for the common generation of a current zero pulse.
  • an advantage of such an arrangement is that the shape, i. the course of the amplitude over time, the current zero pulse is malleable by superimposing the discharge curves of several energy storage elements. In this way, virtually any formable current-zero pulses can be generated, which may be required for interrupting direct currents in an electrical component.
  • the term of the electrical component is to be understood in such a general way that it also includes a more complex - possibly integrated - circuit, or a device, in particular a conventional AC switching device.
  • the energy storage elements are advantageously designed differently, so that the energy storage elements have different discharge curves.
  • Current zero pulse can take place in various ways, for example in parallel, time-shifted, interdependent or concatenated.
  • the energy storage is designed such that on the mesh at a closing of the switch
  • Resonant circuit can be formed so that the current zero pulse has changing directions.
  • Such a configuration offers the advantage that the node point at which the energy store can be connected to the line through which the direct current flows, in the direction of the direct current before electrical component is positionable.
  • the DC current flowing through the electrical component is first amplified by the current zero pulse before it changes its direction due to the trained resonant circuit and compensates for the direct current after a half-wave with its negative direction.
  • the plurality of energy storage elements for the common generation of a current zero pulse forms a
  • Chain conductor wherein the energy storage elements are designed as chain links, each having a capacity.
  • chain conductor is to be understood as a chain-type electrical connection of identically designed chain links in the form of electrical circuit arrangements.
  • the chain links of the chain conductor advantageously have inductances, resistances and capacities.
  • An embodiment with passive components can be produced inexpensively, wherein in particular an inductance, resistance and capacitance, an arrangement can be formed, which has a simple construction and also allows a controlled discharge of a capacity as an energy storage element.
  • each chain link is formed as an RLC gate, ie, each chain link is formed as a series circuit of an inductor, a resistor and a capacitor, wherein the series connection of a first chain link between the poles of the energy storage is formed and the series connection of a subsequent chain link parallel to the capacity of the previous the chain link is connected.
  • Such a configuration offers the possibility of forming oscillating circuits of different frequencies, resulting in current-zero pulse portions with different current gradients.
  • it offers the possibility of forming current zero pulses whose negative half-wave has a low current steepness with high amplitude.
  • a vacuum interrupter for power interruption of a high DC current requires a current zero pulse of high amplitude and low current rate.
  • the arrangement has a plurality of energy storage elements which are dimensioned such that the current zero pulse resulting from the common emptying of the energy storage elements has, in sections, an approximately constant current gradient in sections.
  • the arrangement is such that it has a chain conductor with a plurality of chain links whose inductances, resistances and capacitances are dimensioned such that the
  • Such an arrangement has the advantage that it can be designed, for example, for a specific, approximately constant current gradient, which has the formed current slope independently of the level of a direct current to be compensated for the time of the current zero crossing on the part of the current zero pulse.
  • such an arrangement is suitable, for example, for compensating a DC current which is constant at the switching instant and flowing through a vacuum interrupter, independently of its height, at a preselectable current gradient. compensate.
  • DC currents with different heights can be generated with optimum current gradient.
  • the energy store has a plurality, particularly preferably three, energy storage elements which are dimensioned such that the current zero pulse resulting from the common emptying of the energy storage elements has a total of approximately triangular or ramped current characteristics.
  • the energy store has a chain conductor with three chain links whose inductances, resistances and capacitances are dimensioned such that the current zero pulse has an approximately triangular or ramped current profile overall.
  • Such time profiles of the current-zero pulse can be easily implemented with passive components and provide in sections a current-zero pulse with a constant current gradient.
  • the arrangement is further designed such that the poles of the energy storage device can be connected to the voltage source via a charging resistor.
  • the arrangement is constructed such that this voltage source is the same voltage source, which provides the electrical see energy for the DC to be compensated.
  • the charging resistor is arranged such that it forms a second pair with the voltage source, the electrical component and the switch and is not included in the aforementioned mesh from the switch, the electrical component and the energy storage, and not in the Current path of the DC to be compensated is arranged.
  • the arrangement is designed such that the arrangement has an energy absorber, which is arranged parallel to the electrical component. This can be interrupted by the DC electrical component, the energy released due to the interruption are absorbed.
  • the energy absorber is embodied as a metal oxide arrester, for example a metal oxide resistor or a metal oxide varistor.
  • Metal oxide arresters are essentially aging-resistant executable and suitable to be able to absorb the energy accumulating during a discharge process.
  • the arrangement for generating a current zero pulse is used in an electric current flowing through a DC component, wherein the electrical component is a vacuum interrupter.
  • a DC switch can be formed by the arrangement.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the invention with a chain conductor of three chain links
  • Fig. 2 shows an embodiment of a use of the invention for forming a DC switch.
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of the invention. From Fig. 1 is an arrangement for generating a
  • the arrangement has an electrical energy store 4 with two poles 12, 13, which can be charged by a voltage source 10 shown in FIG. Furthermore, the arrangement on the energy storage 4, the DC-flow-through electrical component 3 and a switch 5 forms a mesh, so that the energy storage 4 at a closing of the switch 5 to generate a current via the electrical component 3, the DC 2 first amplifying current zero - Pulse 1 is emptied.
  • the energy store 4 has a plurality of energy storage elements in the form of chain links 6, 6 "and 6" "of a chain conductor for jointly generating a current zero pulse 1.
  • each chain link 6, 6 “, 6” “of a series circuit of an inductance 7, 7", 7 "", a resistor 8, 8 “, 8” “and a capacitor 9, 9", 9 “” is formed , Between the poles 12, 13 of the energy storage 4, a series connection of a first chain link 6 is formed.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a use of the invention for forming a DC switch 17.
  • the execution of the energy storage 4 and its interaction with the electrical component 3 and the switch 5 are identical to the embodiment in Figure 1. In addition to the arrangement described in FIG.
  • the electrical energy for the DC 2 to be compensated is supplied by the same voltage source 10.
  • the charging resistor 11 is arranged in such a way that it forms a second loop with the voltage source 10, the electrical component 3 and the switch 5 and thus does not contain in the above-mentioned mesh from the switch 5, the electrical component 3 and the energy store 4 - as not in the current path of the DC to be compensated 2 is arranged.
  • Another, third mesh, consisting of the voltage source 10, the energy storage 4 and the charging resistor 11 allows the charging of the capacitances 9, 9 ", 9""to the voltage U DC of the voltage source 10, if the switch 5 is open.
  • the electrical component 3 embodied in the form of a vacuum interrupter is coupled to the switch 5 and is opened when the switch 5 is closed, so that when the current zero crossing caused by the negative half-cycle of the current zero pulse 1 is reached, the direct current 2 can be switched off is.
  • a switching load with an inductive component 15 and an ohmic component 16 is connected via the DC switch 17, by which the DC current 2 is determined. Furthermore, it can be seen from Fig. 2 that the arrangement is an energy absorber

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines Strom-Null-Impulses (1) zur Generierung eines Stromnulldurchgangs in einem von einem Gleichstrom (2) durchflossenen elektrischen Bauelement (3), insbesondere einer Vakuumschaltröhre, wobei die Anordnung einen elektrischen Energiespeicher (4) mit zwei Polen (12), (13), über die der elektrische Energiespeicher (4) von einer Spannungsquelle (10) aufladbar ist, und einen Schalter (5) aufweist, und mit der Anordnung über den Energiespeicher (4), das gleichstromdurchflossene elektrische Bauelement (3) und den Schalter (5) eine Masche ausbildbar ist, so dass der Energiespeicher (4) bei einem Schließen des Schalters (5) unter Erzeugung eines über das elektrische Bauelement (3) entgegen dem Gleichstrom (2) fließenden Strom-Null-Impulses (1) entleerbar ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Energiespeicher (4) eine Mehrzahl von Energiespeicherelementen zur gemeinsamen Erzeugung eines Strom-Null-Impulses (1) aufweist.

Description

Beschreibung
Strom-Null - Impuls mit konstanter Stromsteilheit zur Unterbrechung eines Gleichstromes
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines Strom-Null -Impulses zur Generierung eines Strom- nulldurchgangs in einem von einem Gleichstrom durchflossenen elektrischen Bauelement, insbesondere einer Vakuumröhre.
Stand der Technik
Eine Vakuumröhre wird häufig als Last- oder Leistungsschalter von Strömen in Wechselstromnetzen eingesetzt. Dabei benötigt die Vakuumröhre zur Abschaltung des Anodenstromes bzw. des
Schaltstromes eine negative Spannung, welche mit der negativen Halbwelle der WechselSpannung bereitgestellt wird. Für den Fall, dass ein Gleichstrom unterbrochen werden soll, ist aufgrund des fehlenden Nulldurchgangs ein Stromimpuls, oder auch Strom-Null - Impuls erforderlich, mit welchem der Gleichstrom überlagert werden kann, um den erforderlichen Stromnulldurchgang zu erzeugen.
In den bisher bekannten Verfahren zur Erzeugung eines künst- liehen Stromnulldurchgangs mittels eines Strom-Null - Impulses wird in der Regel ein einfacher RLC-Schwingkreis (Schwingkreis basierend auf Widerstand, Induktivität, Kapazität) eingesetzt. Soll der Gleichstrom ausgeschaltet werden, so wird die Vakuumschaltröhre geöffnet, der Strom-Null -Impuls einge- prägt und der Strom unterbrochen. Ein durch einen RLC- Schwingkreis generierter Strom-Null - Impuls hat dabei eine sinusförmige Stromform. Die Höhe der Frequenz des RLC-Schwing- kreises liegt dabei in der Regel im KHz-Bereich und damit deutlich über den Frequenzen, die typischerweise in Wechsel- Stromnetzen auftreten.
Die Stromunterbrechung durch die Vakuumschaltröhre erfolgt relativ sicher bis zu einer bestimmten, maximalen Stromsteil- heit dl/dt (Ableitung des Stromes nach der Zeit) im Strom- nulldurchgang . Die Stromsteilheit des RLC-Schwingkreises entspricht dabei einer Kosinus-Funktion . Die Dimensionierung des RLC-Schwingkreises kann nur für die Höhe eines bestimmten vorgebbaren Stromes optimiert werden. Zum Zeitpunkt der
Stromunterbrechung ergeben sich somit bei verschiedenen
Schaltströmen und einem gleichbleibenden Strom-Null - Impuls verschiedene, gegebenenfalls nicht optimale Stromsteilheiten für den Nulldurchgang des Schaltstroms.
So weist ein RLC-Schwingkreis , welcher ausgelegt ist, einen Strom-Null - Impuls mit hoher Amplitude zu erzeugen, eine zunächst sehr hohe, mit zunehmender Zeit und Amplitude jedoch gemäß der Kosinus-Funktion abfallende Stromsteilheit auf. Ist der zu kompensierende Gleichstrom groß, so erfolgt der Stromnulldurchgang zu einem Zeitpunkt, zu dem die Stromsteilheit gemäß der Kosinus-Funktion bereits abgefallen und somit hinreichend niedrig ist. Ist der zu kompensierende Gleichstrom jedoch gering, so erfolgt ein Stromnulldurchgang bereits zu einem frühen Zeitpunkt, zu dem die Stromsteilheit des Strom- Null - Impulses noch sehr hoch, gegebenenfalls zu hoch ist.
Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Erzeugung eines Strom-Null -Impulses anzugeben, welche die Unterbrechung von Schaltströmen unterschiedlicher Höhe bei einer möglichst konstanten Stromsteilheit dl/dt ermöglicht. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist eine Anordnung zur Erzeugung eines Strom-Null - Impulses zur Generierung eines Stromnulldurchgangs in einem von einem Gleichstrom durchflossenen elektrischen Bauelement, insbesondere einer Vakuumschaltröhre, wobei die Anordnung einen elektrischen Energiespeicher mit zwei Polen, über die der elektrische Energiespeicher von einer Spannungsquelle aufladbar ist, und einen Schalter aufweist. Dabei ist mit der Anordnung über den Energiespeicher, das gleichstromdurchflossene elektrische Bauelement und den Schalter eine Masche ausbildbar, so dass der Energiespeicher bei einem Schließen des Schalters unter Erzeugung eines über das elektrische Bauelement entgegen dem Gleichstrom fließenden Strom-Null - Impulses entleerbar ist, wobei der Energiespeicher eine Mehrzahl von Energiespeicherelementen zur ge- meinsamen Erzeugung eines Strom-Null - Impulses aufweist.
Ein Vorteil einer derartigen Anordnung ist, dass die Form, d.h. der Verlauf der Amplitude über die Zeit, des Strom-Null - Impulses durch eine Überlagerung der Entladekurven mehrerer Energiespeicherelemente formbar ist. Auf diese Weise sind nahezu beliebig formbare Strom-Null-Impulse generierbar, die zur Unterbrechung von Gleichströmen in einem elektrischen Bauelement erforderlich sein können. Dabei ist der Begriff des elektrischen Bauelements derart allgemein zu verstehen, dass er auch eine komplexere - ggf. integrierte - Schaltung, oder ein Gerät, insbesondere ein konventionelles Wechselstromschaltgerät, umfasst.
Vorteilhaft sind die Energiespeicherelemente unterschiedlich ausgebildet, so dass die Energiespeicherelemente unterschiedliche Entladekurven aufweisen. Die Entladung der Mehrzahl von Energiespeicherelementen zur gemeinsamen Ausbildung des
Strom-Null-Impulses kann auf verschiedene Weise, beispielsweise parallel, zeitversetzt, voneinander abhängig oder ver- kettet erfolgen.
Vorteilhaft ist der Energiespeicher derart gestaltet, dass über die Masche bei einem Schließen des Schalters ein
Schwingkreis ausbildbar ist, so dass der Strom-Null - Impuls wechselnde Richtungen aufweist. Eine derartige Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Knotenpunkt, an dem der Energiespeicher mit der Leitung verbindbar ist, durch welche der Gleichstrom fließt, in Richtung des Gleichstroms vor dem elektrischen Bauelement positionierbar ist. Bei einer Entleerung des Energiespeichers wird in diesem Fall der durch das elektrische Bauelement fließende Gleichstrom zunächst durch den Strom-Null - Impuls verstärkt, bevor dieser aufgrund des ausgebildeten Schwingkreises seine Richtung wechselt und den Gleichstrom nach einer Halbschwingung mit seiner negativen Richtung kompensiert.
Vorteilhaft bildet die Mehrzahl von Energiespeicherelementen zur gemeinsamen Erzeugung eines Strom-Null - Impulses einen
Kettenleiter aus, wobei die Energiespeicherelemente als Kettenglieder mit jeweils einer Kapazität ausgebildet sind.
Dabei ist unter dem Begriff des Kettenleiters eine kettenar- tige elektrische Verknüpfung gleichartig ausgebildeter Kettenglieder in Form von elektrischen Schaltungsanordnungen zu verstehen .
Die Verwendung gleichartiger Kettenglieder bietet den Vorteil einer rationalisierbaren Herstellbarkeit und eine Verkettung den Vorteil, zeitliche Abhängigkeiten oder Abfolgen ausbilden zu können .
Vorteilhaft weisen die Kettenglieder des Kettenleiters Induk- tivitäten, Widerständen und Kapazitäten auf. Eine Ausgestaltung mit passiven Bauelementen ist preiswert herstellbar, wobei insbesondere aus Induktivitäten, Widerständen und Kapazitäten eine Anordnung ausbildbar ist, die eine einfache Bauweise aufweist und zudem einen kontrollierten Entladevorgang einer Kapazität als Energiespeicherelement erlaubt.
Vorteilhaft ist ein jedes Kettenglied als ein RLC-Glied ausgebildet, d.h. ein jedes Kettenglied ist als eine Reihenschaltung von einer Induktivität, einem Widerstand und einer Kapazität ausgebildet, wobei die Reihenschaltung eines ersten Kettenglieds zwischen den Polen des Energiespeichers ausgebildet ist und die Reihenschaltung eines nachfolgenden Kettenglieds parallel zu der Kapazität des jeweils vorhergehen- den Kettenglieds geschaltet ist. Eine derartige Ausgestaltung bietet die Möglichkeit, Schwingkreise unterschiedlicher Frequenzen, resultierend in Strom-Null -Impuls-Anteilen mit unterschiedlichen Stromsteilheiten auszubilden. Insbesondere bietet sie die Möglichkeit, Strom-Null -Impulse auszubilden, deren negative Halbwelle eine geringe Stromsteilheit bei hoher Amplitude aufweist. So erfordert beispielweise eine Vakuumschaltröhre zur Stromunterbrechung eines hohen Gleichstroms einen Strom-Null - Impuls mit hoher Amplitude und niedriger Stromsteilheit. Im Vergleich zu einem Energiespeicher, welcher die entsprechenden Voraussetzungen erfüllt und aus nur einem reinen RLC-Schwingkreis aufgebaut ist, benötigt ein entsprechender und geeignet parametrisiert aufgebauter Kettenleiter aus RLC-Gliedern weniger zu speichernde Energie bei Abgabe vergleichsweiser kurzer Stromimpulse und baulich geringeren Abmessungen.
Vorteilhaft weist die Anordnung mehrere Energiespeicherelemente auf, die derart bemessen sind, dass der durch die ge- meinsame Entleerung der Energiespeicherelemente entstehende Strom-Null - Impuls abschnittsweise insgesamt eine annähernd konstante Stromsteilheit aufweist. Beispielsweise ist die Anordnung derart ausführbar, dass sie einen Kettenleiter mit mehreren Kettengliedern aufweist, deren Induktivitäten, Wi- derstände und Kapazitäten derart bemessen sind, dass der
Strom-Null - Impuls abschnittsweise insgesamt eine annähernd konstante Stromsteilheit aufweist.
Ein derartige Anordnung bietet den Vorteil, dass sie bei- spielsweise für eine bestimmte, annähernd konstante Stromsteilheit ausgebildet sein kann, welche unabhängig von der Höhe eines zu kompensierenden Gleichstroms für den Zeitpunkt des Stromnulldurchgangs seitens des Strom-Null - Impulses die ausgebildete Stromsteilheit aufweist. Somit ist eine derarti- ge Anordnung bei entsprechender Parametrisierung beispielsweise geeignet, einen durch eine Vakuumschaltröhre fließenden, zum Schaltzeitpunkt konstanten Gleichstrom unabhängig von dessen Höhe bei einer vorgebbaren Stromsteilheit zu kom- pensieren. Mit anderen Worten sind durch die Anordnung bei einer derartigen Ausgestaltung Stromnulldurchgänge für
Gleichströme mit unterschiedlicher Höhe bei optimaler Stromsteilheit erzeugbar.
Vorteilhaft weist der Energiespeicher mehrere, besonders bevorzugt drei Energiespeicherelemente auf, die derart bemessen sind, dass der durch die gemeinsame Entleerung der Energiespeicherelemente entstehende Strom-Null -Impuls insgesamt ei- nen annähernd dreieckigen oder rampenförmigen Stromverlauf aufweist. Besonders bevorzugt weist der Energiespeicher einen Kettenleiter mit drei Kettengliedern auf, deren Induktivitäten, Widerstände und Kapazitäten derart bemessen sind, dass der Strom-Null - Impuls insgesamt einen annähernd dreieckigen oder rampenförmigen Stromverlauf aufweist. Derartige zeitliche Verläufe des Strom-Null-Impulses sind mit passiven Bauelementen einfach realisierbar und bieten abschnittsweise einen Strom-Null - Impuls mit konstanter Stromsteilheit. Vorteilhaft ist die Anordnung ferner derart ausgebildet, dass die Pole des Energiespeichers über einen Ladewiderstand mit der Spannungsquelle verbindbar sind. Weiterhin vorteilhaft ist die Anordnung dabei derartig aufgebaut, dass diese Spannungsquelle dieselbe Spannungsquelle ist, welche die elektri- sehe Energie für den zu kompensierenden Gleichstrom liefert. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt den Verzicht auf eine zweite Spannungsquelle. Vorteilhaft ist dabei der Ladewiderstand derartig angeordnet, dass er mit der Spannungsquelle, dem elektrischen Bauelement und dem Schalter eine zweite Ma- sehe ausbildet und dabei nicht in der zuvor genannten Masche aus dem Schalter, dem elektrischen Bauelement und dem Energiespeicher enthalten ist, sowie nicht im Strompfad des zu kompensierenden Gleichstroms angeordnet ist. Weiterhin vorteilhaft ist die Anordnung derart ausgebildet, dass die Anordnung einen Energieabsorber aufweist, der parallel zu dem elektrischen Bauelement angeordnet ist. Durch diesen kann bei einer Unterbrechung des Gleichstroms durch das elektrische Bauelement die auf Grund der Unterbrechung frei- werdende Energie absorbiert werden. Vorteilhaft ist der Energieabsorber als Metalloxid-Ableiter, beispielsweise einem Metalloxid-Widerstand oder einem Metalloxid-Varistor, ausgebil- det . Metalloxid-Ableiter sind im Wesentlichen alterungsstabil ausführbar und geeignet, die während eines Ableitvorgangs anfallende Energie aufnehmen zu können.
Vorteilhaft wird die Anordnung zur Erzeugung eines Strom- Null - Impulses in einem von einem Gleichstrom durchflossenen elektrischen Bauelement verwendet, wobei das elektrische Bauelement eine Vakuumschaltröhre ist. Bei einer derartigen Verwendung ist durch die Anordnung ein Gleichstromschalter ausbildbar .
Beispiele und Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit ei- nem Kettenleiter aus drei Kettengliedern;
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verwendung der Erfindung zur Ausbildung eines Gleichstromschalters .
Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Aus Fig. 1 ist eine Anordnung zur Erzeugung eines
Strom-Null - Impulses 1 zur Generierung eines Stromnulldurchgangs in einem von einem Gleichstrom 2 durchflossenen elekt- rischen Bauelement 3 ersichtlich, wobei das elektrische Bauelement 3 als Vakuumschaltröhre ausgeführt ist. Die Anordnung weist einen elektrischen Energiespeicher 4 mit zwei Polen 12, 13 auf, der von einer in Figur 2 gezeigten Spannungsquelle 10 aufladbar ist. Ferner bildet die Anordnung über den Energiespeicher 4, das gleichstromdurchflossene elektrische Bauelement 3 und einem Schalter 5 eine Masche aus, so dass der Energiespeicher 4 bei einem Schließen des Schalters 5 unter Erzeugung eines über das elektrische Bauelement 3 den Gleichstrom 2 zunächst verstärkenden Strom- Null - Impulses 1 entleerbar ist.
Dabei weist der Energiespeicher 4 eine Mehrzahl von Energiespeicherelementen in Form von Kettengliedern 6, 6 "und 6"" eines Kettenleiters zur gemeinsamen Erzeugung eines Strom-Null - Impulses 1 auf. Die Kettenglieder 6, 6", 6"" des Kettenlei- ters weisen Induktivitäten 7, Widerstände 8, 8", 8"" und Kapazitäten 9, 9", 9"" auf. Dabei ist ein jedes Kettenglied 6, 6", 6"" aus einer Reihenschaltung von einer Induktivität 7, 7", 7"", einem Widerstand 8, 8", 8"" und einer Kapazität 9, 9", 9"" ausgebildet. Zwischen den Polen 12, 13 des Energiespeichers 4 ist eine Reihenschaltung eines ersten Kettenglieds 6 ausgebildet. Die Reihenschaltung eines nachfolgenden Kettenglieds 6", 6"" ist parallel zu der Kapazität 9, 9" des jeweils vorhergehenden Kettenglieds 6, 6" geschaltet. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird durch den Kettenleiter ein Schwingkreis ausgebildet, dessen Schwingen - sofern das elektrische Bauelement 3 einen leitenden Zustand aufweist - durch ein Schließen des Schalters 5 initiierbar ist. Bei einem Schließen des Schalters 5 entleeren sich die Kapazitäten 9, 9", 9"" unter Ausbildung einer positiven Halbwelle eines Strom-Null-Impulses 1. Die positive Halbwelle des
Strom-Null - Impulses 1 weist dieselbe Richtung wie der Gleichstrom 2 auf, so dass sich im elektrischen Bauelement 3 zu- nächst beide Ströme addieren.
Nach einem Entleeren der Kapazitäten 9, 9", 9"" halten die Induktivitäten 7, 7", 7"" den Strom-Null - Impuls 1 aufrecht, bis eine Umpolung der Spannung U in den Kapazitäten 9, 9", 9"" erfolgt. Mit zunehmendem Spannungsaufbau sinkt die Amplitude des Strom-Null -Impulses 1 bis zu dessen Nulldurchgang. Aufgrund der Umpolung der Spannung U in den Kapazitäten 9, 9", 9"" schließt sich an die positive Halbwelle des Strom- Null - Impulses 1 eine negative Halbwelle an. Diese negative Halbwelle des Strom-Null-Impulses 1 wirkt dem Gleichstrom 2 entgegen, so dass bei entsprechender Dimensionierung der Gleichstrom 2 durch die negative Halbwelle des Strom-Null- Impulses 1 kompensierbar und für die Summe beider Ströme ein Stromnulldurchgang im elektrischen Bauelement 3 erzielbar ist . Die Induktivitäten 7, 7", 7"", Widerstände 8, 8", 8"" und Kapazitäten 9, 9", 9"" der Kettenglieder 6, 6", 6"" sind derart bemessen, dass der Strom-Null -Impuls 1 abschnittsweise insgesamt eine annähernd konstante Stromsteilheit aufweist. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verwendung der Erfindung zur Ausbildung eines Gleichstromschalters 17. Die Ausführung des Energiespeichers 4 sowie dessen Zusammenwirken mit dem elektrischen Bauelement 3 und dem Schalter 5 sind zu dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 identisch. Über die in Fi- gur 1 beschriebenen Anordnung hinaus ist aus Figur 2 ersichtlich, dass der in Figur 1 gezeigte Energiespeicher 4, hier repräsentiert durch den Kettenleiter mit den Induktivitäten 7, 7", 7"", den Widerständen 8, 8", 8"" und den Kapazitäten 9, 9", 9"" über einen Ladewiderstand 11 mit der Spannungs- quelle 10 verbunden ist.
Weiterhin wird von derselben Spannungsquelle 10 die elektrische Energie für den zu kompensierenden Gleichstrom 2 geliefert. Der Ladewiderstand 11 ist derartig angeordnet, dass er mit der Spannungsquelle 10, dem elektrischen Bauelement 3 und dem Schalter 5 eine zweite Masche ausbildet und dabei nicht in der zuvor genannten Masche aus dem Schalter 5, dem elektrischen Bauelement 3 und dem Energiespeicher 4 enthalten, so- wie nicht im Strompfad des zu kompensierenden Gleichstroms 2 angeordnet ist. Eine weitere, dritte Masche, bestehend aus der Spannungsquelle 10, dem Energiespeicher 4 sowie dem Ladewiderstand 11 erlaubt die Aufladung der Kapazitäten 9, 9", 9"" auf die Spannung UDC der Spannungsquelle 10, sofern der Schalter 5 offen ist.
Wird der Schalter 5 geschlossen, entladen sich die Kapazitäten 9, 9", 9"" des Energiespeichers 4 über das elektrische Bauelement 3 und den Schalter 5 in Form des Strom-Null -
Impulses 1. Das in Form einer Vakuumschaltröhre ausgeführte elektrische Bauelement 3 ist mit dem Schalter 5 gekoppelt und wird bei dem Schließen des Schalters 5 geöffnet, so dass mit Erreichen des durch die negative Halbwelle des Strom-Null - Impulses 1 verursachten Stromnulldurchgangs der Gleichstrom 2 abschaltbar ist.
An der Spannungsquelle 10 mit der Spannung UDC ist über den Gleichstromschalter 17 eine Schaltlast mit einer induktiven Komponente 15 und einer ohmschen Komponente 16 angeschlossen, durch die der Gleichstrom 2 bestimmt wird. Ferner ist aus Fig. 2 ersichtlich, dass die Anordnung einen Energieabsorber
14 aufweist, der parallel zu dem elektrischen Bauelement 3 angeordnet ist.
Bei einer Unterbrechung des Gleichstroms 2 durch das elektrische Bauelement 3 entsteht aufgrund der induktiven Komponente
15 der Schaltlast über das elektrische Bauelement 3 eine Überspannung, die durch den Energieabsorber 14, welcher als Metalloxid-Ableiter ausgeführt ist, absorbierbar ist. Bezugszeichen
1 Strom-Null - Impuls
2 Gleichstrom
3 Elektrisches Bauelement
4 Energiespeieher
5 Schalter
6 Kettenglied
7 Induktivität
8 Widerstand
9 Kapazität
10 Spannungsquelle
11 Ladewiderstand
12 Pol des Energiespeichers
13 Pol des Energiespeichers
14 Energieabsorber
15 Schaltlast, induktive Komponente
16 Schaltlast, ohmsche Komponente
17 Gleichstromschalter

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Erzeugung eines Strom-Null - Impulses (1) zur Generierung eines Stromnulldurchgangs in einem von einem Gleichstrom (2) durchflossenen elektrischen Bauelement (3) , insbesondere einer Vakuumschaltröhre, wobei die Anordnung einen elektrischen Energiespeicher (4) mit zwei Polen (12) , (13) , über die der elektrische Energiespeicher (4) von einer Spannungsquelle (10) aufladbar ist, und einen Schalter (5) aufweist, und mit der Anordnung über den Energiespeicher (4) , das gleichstromdurchflossene elektrische Bauelement (3) und den Schalter (5) eine Masche ausbildbar ist, so dass der Energiespeicher (4) bei einem Schließen des Schalters (5) unter Erzeugung eines über das elektrische Bauelement (3) ent- gegen dem Gleichstrom (2) fließenden Strom-Null - Impulses (1) entleerbar ist,
dadu rch gekenn z e i c hne t , dass
der Energiespeicher (4) eine Mehrzahl von Energiespeicherelementen zur gemeinsamen Erzeugung eines Strom-Null - Impulses (1) aufweist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 ,
dadu rch gekenn z e i c hne t , dass
der Energiespeicher (4) derart gestaltet ist, dass über die Masche bei einem Schließen des Schalters (5) ein Schwingkreis ausbildbar ist, so dass der Strom-Null -Impuls (1) wechselnde Richtungen aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 ,
dadu rch gekenn z e i c hne t , dass
die Mehrzahl von Energiespeicherelementen zur gemeinsamen Erzeugung eines Strom-Null-Impulses (1) einen Kettenleiter ausbildet, wobei die Energiespeicherelemente als Kettenglieder (6) , {6") , {6"") mit jeweils einer Kapazität (9) , {9") , {9"") ausgebildet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3 ,
dadu rch gekenn z e i c hne t , dass die Kettenglieder (6) , (6") , (6"") des Kettenleiters
Induktivitäten (7) , {!") , {!"") und Widerstände (8) , (8") , {8"") ") aufweisen.
5. Anordnung nach Anspruch 4 ,
dadu rch gekenn z e i c hne t , dass
ein jedes Kettenglied (6) , {6") , {6"") als eine Reihenschaltung von einer Induktivität (7) , (7") , (7"") , einem Widerstand (8) , (8") , (8^^) und einer Kapazität (9) , (9") , (9") ausgebildet ist, die Reihenschaltung eines ersten Kettenglieds (6) zwischen den Polen (12) , (13) des Energiespeichers (4) ausgebildet ist und die Reihenschaltung eines nachfolgenden Kettenglieds {6") , {6"") parallel zu der Kapazität (9) , {9") des jeweils vorhergehenden Kettenglieds (6) , {6") ge- schaltet ist.
6. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadu rch gekenn z e i c hne t , dass
die Energiespeicherelemente derart bemessen sind, dass der durch die gemeinsame Entleerung der Energiespeicherelemente entstehende Strom-Null -Impuls (1) abschnittsweise insgesamt eine annähernd konstante Stromsteilheit aufweist.
7. Anordnung nach Anspruch nach einem der vorherigen Ansprü- che,
dadu rch gekenn z e i c hne t , dass
die Pole (12) , (13) des Energiespeichers (4) über einen Ladewiderstand (11) mit der Spannungsquelle (10) verbindbar sind.
8. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadu rch gekenn z e i c hne t , dass
die Anordnung einen Energieabsorber (14) aufweist, der parallel zu dem elektrischen Bauelement (3) angeordnet ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8,
dadu rch gekenn z e i c hne t , dass
der Energieabsorber (14) als Metalloxid-Ableiter ausgebildet ist .
10. Verwendung einer Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche zur Erzeugung eines Strom-Null - Impulses (1) in einem von einem Gleichstrom (2) durchflossenen elektrischen Bauele- ment (3) ,
dadurch gekennzeichnet , dass
das elektrische Bauelement (3) eine Vakuumschaltröhre ist.
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