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Mehrphasenwechselstromschalteinrichtung für Netze ohne Nulleiter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrphasenwechselstromschalteinrichtung für Netze ohne Null- leiter mit mechanischen Schaltstrecken, denen elektrische Ventile parallelgeschaltet sind.
Erfindungsgemäss ist bei Vorliegen von n Netzleitern in n-1 Netzleitern je ein ventilüberbrückter
Schalter vorgesehen, und ausserdem enthält der n. Netzleiter einen nichtüberbrückten Schalter, oder in den 5n-1 Leitern liegt ausserdem ein nichtüberbrückter Schalter entweder in Reihe mit der aus Schalter und Ven- til gebildeten Parallelschaltung oder ist in Reihe mit dem Ventil in dem den Schalter überbrückenden
Parallelzweig angeordnet.
In den Fig. 1-4 der Zeichnung ist die Erfindung an Beispielen dargestellt. In Fig. 1 wird die Phase 1 nicht unterbrochen, sondern direkt zum Verbraucher, beispielsweise einem Motor 11, geführt. In den ) Phasen 2 und 3 liegen die Schaltstrecken 4 und 5, die durch Ventile 6 und 7 überbrückt sind. In Reihe mit dieser Parallelschaltung liegen die Schaltstrecken 8 und 9. Nach Öffnung der vier Schaltstrecken ist der Drehstrom vollständig unterbrochen. Und zwar tritt durch die Wirkung der Parallelventile 6 und 7 bei nichtsynchroner Betätigung der Schaltstrecken eine Herabsetzung der Lichtbogenbildung an den vier Schalt- strecken auf die Hälfte oder weniger auf. Denn die Schaltstrecken 4 und 5 öffnen lichtbogenfrei, wenn sie gerade zu Zeiten geöffnet werden, in denen die Ventile 6 und 7 durchlässig sind.
Die Schaltstrecken 8 und 9 öffnen ihrerseits lichtbogenfrei, wenn sie zu Zeiten geöffnet werden, in denen die Ventile 6 und 7 sperren. Statisch gesehen bildet sich in jeder der vier Schaltstrecken nur bei jedem zweiten Schaltvor- gang eine Entladung. Diese Entladungen löschen sicher beim ersten Nulldurchgang des Stromes, da an- schliessend eine Zeit von der Grössenordnung einer Halbwelle als Entionisierungszeit zur Verfügung steht.
Steuert man die Öffnung der Schaltstrecken 4 und 5 derart, dass die parallelen Dioden den im Öffnungs- augenblick fliessenden Strom übernehmen können, so öffnet sie stets lichtbogenfrei. Das gleiche gilt für die Schaltstrecken 8 und 9, wenn ihr Öffnungszeitpunkt derart gesteuert wird, dass sie stromlos öffnen, was dann der Fall ist, wenn die Ventile 6 und 7 gerade auf Sperrung beansprucht sind. Durch zweckmässige
Steuerung der Einschaltzeitpunkte lässt sich erreichen, dass das Einschalten spannungslos erfolgt, so dass auch beim Einschalten keine Entladungen auftreten.
Man kann sich überlegen, dass bei zweckmässiger
Steuerung der Schaltzeitpunkte sowohl die Schaltstrecken 4 und 5 als auch die Schaltstrecken 8 und 9 mit- einander gekoppelt und praktisch gleichzeitig geöffnet werden, u. zw. müssen 8 und 9 eine Zeit von der
Grössenordnung einer Halbwelle später öffnen als 4 und 5.
Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Schaltung von Fig. 1, indem nämlich die Schaltstrecken 8 und 9 nicht in den Zug der Phasen 2 und 3, sondern in Reihe mit den Ventilen 6 und 7 gelegt sind. Dies hat den
Vorteil, dass die Schaltstrecken 8 und 9 normalerweise stromlos sind und nur während des Schaltvorganges kurzzeitig mit Strom belastet werden.
Fig. 3 zeigt eine etwas andere Ausführung der Erfindung. Auch in diesem Fall sind nur die Schalt- strecken 4 und 5 der Phasen 2 und 3 durch Ventile 6 und 7 überbrückt. Eine weitere Schaltstrecke 10 be- findet sich in der Phase 1, jedoch ohne Überbrückung durch ein Ventil. Die Anordnung arbeitet ganz ähn- lich wie die der Fig. 1 und 2. Durch zweckmässige synchrone Steuerung lässt sich auch hier erreichen, dass die Schaltstrecken strom-und spannungslos arbeiten.
Fig. 4 zeigt die Anwendung der Schaltung von Fig. 2 für den Fall, dass ein Motor in seiner Drehrich- tung umgekehrt werden soll. Die Phase 1 ist hier direkt mit der entsprechenden Motorphase verbunden,
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die Phasen 2 und 3 sind durch eine eingestrichene Schalterkombination wie in Fig. 2 an die entsprechenden Motorphasen gelegt. Durch eine weitere zweigestrichene Schalter kombination lassen sich die Phasen 2 und 3 vertauschen, so dass sich die Drehrichtung des Motors umkehrt. Die Anordnung nach Fig. 3 istin diesem Fall nicht möglich, da bei ihr die Phasen 2 und 3 nicht vollständig unterbrochen werden, sondern für
EMI2.1
4gleichsströme auftreten.
Die Erfindung kann auch für Systeme höherer oder geringerer Phasenzahl als drei angewendet werden.
Bei Zwei- bzw. Einphasenstrom fällt beispielsweise in Fig. 3 die Phase 3 mit der Schaltstrecke 5 und dem
Ventil 7 fort. Die Schaltstrecke 4 ist bei lichtbogenfreier Betätigung in der Halbwelle zu öffnen, in der das Ventil 6 durchlässig ist, die Schaltstrecke 10 etwa eine Halbwelle später, in der das Ventil sperrt.
Die Erfindung ist von Bedeutung in all den Fällen, in denen bei sehr häufigem Schalten, beispiels- weise bei periodischem Schalten, der Abbrand an den Kontakten zu gross sein würde. Wenn die Schaltstrecken in der angegebenen Weise derart synchron zum Strom gesteuert werden, dass keine Schaltentladungen in ihnen auftreten. können sie konstruktiv vereinfacht werden. Beispielsweise kann die Elektrodenfläche, der Elektrodenhub und die Durchfederung der Elektroden, die mit Rücksicht auf Abbrandreserve bei Lichtbogenschaltern erforderlich ist, vermindert werden. Die bekannten Löschkammer können ebenfalls stark reduziert bzw. ganz eingespart werden, da zur Löschung eventuell auftretender Schaltentladungen eine Entionisierungszeit von der Grössenordnung einer Halbwelle zur Verfügung steht.
Man erhält auf diese Weise kleine Schaltgeräte, die sich besonders zur Kapselung eignen, da normalerweise keine oder nur ge- ringfügige Schaltentladungen auftreten. Man kann die Kapselung gasdicht ausführen und das Schalterinnere unter erhöhten Druck setzen, um die Durchschlagfestigkeit zu erhöhen. Man kann korrosionsbeständigere, oder die Lichtbogenlöschung fördernde Gase, wie beispielsweise Wasserstoff, einfüllen. Die Schaltstrecken erhalten dabei eine relaisartige Konstruktion, wobei der synchrone Auslösebefehl dadurch verwirklicht werden kann, dass die Relais polarisiert und vom Laststrom bzw. einem über Wandler vom Laststrom hergeleiteten Haltestrom erregt werden.
Statt ungesteuerterVentile können auch gesteuerte Ventile parallel zu den Schaltstrecken angeordnet werden. In diesem Fall ist es möglich, die Schaltstrecken 8 und 9 einzusparen. Beispielsweise kommen als gesteuerte Ventile die bekannten Vierschicht-Halbleiterdioden in Frage. Ihre Steuerung wird, solange die parallel liegenden Schaltstrecken geschlossen sind, geöffnet : nach Öffnung der Schaltstrecken wird die Steuerung geschlossen, so dass die Ventile beim nächsten Stromnulldurchgang sperren. Wenn geeignete Ventile bzw. Reihen- oder Parallelschaltung von Ventilen benutzt werden, eignet sich die Erfindung auch für sehr grosse Leistungen, da sie die Ventile in einer Phase einspart und gegenüber den bekannten Vorschlägen mit nur zwei Dritteln des Ventilaufwandes auskommt.