Umformer mit synchron mit bestimmten von dem zu unterbrechenden Strom periodisch angenommenen Werten betätigten Abhebekontakten. Bei der Unterbrechung von Wechselstrom kann eine Rückzündung nach einem Strom- nulldurchgangdadurc11 mit Sicherheit ver mieden werden, dass die Kontakte zu einem solchen Zeitpunkt vor dem Stromnulldurch- gang auseinanderbewegt werden,
dass sie im Augenblick des Stro@mnulldurchganges bereits die durch die Eigenheit @d@er Unterbrechungs- einriehtung bestimmte sogenannte Lö,s,ch- distanz erreicht haben. Bei einer derartigen Steuerung von Unterbrechungseinrichtungen wird bei der Auseinanderbewegung der Kon takte ein. Liahtbogen - wenn auch mit ge ringer Lichtbogenarbeit - gezogen.
Die Arbeitsbe@dmbaungen für derartige Unterbre- chungsieinrichtungen werden um so günstiger, je mehr es gelingt, die Leistung bezw. die Dauer des Liehtbogens zu verringern. Da das Ende der Dauer durch den Stromnulldurch- gang bestimmt ist,
ist eine Verringerung der Lichtbogenarbeit zum Beispiel naell dadurch möglich, dass der Augenblick der Kontakt trennung näher an dem. Stromnullidurchgang gelegt wird.
Dies setzt bei gegebener Lösch- .distanz voraus, -dass die Geschwindigkeit, mit der die Kontakte aus in:anderbewegt werden, gesteigert wird, da, je grösser die Geschwin- digkeit ist, die Trennung der Kontakte um so später einsetzen kann, wodurch also die Licht- bogena < rbent entsprechend herabgesetzt wird.
Von bestimmten Grenzen an bietet eine Stei gerung der Bewegungsgeschwindigkeit aber insofern Schwierigkeiten, als unverhäItnis- mässig grosse Beschleunigungskräfte für die Betätigung der Kontakte eingesetzt werden müssen. Wenn man beispielsweise annimmt, dass der erforderliche Kontaktabstand ent sprechend der Lösch@dzstanz 1 cm ist, und hierbei die Aufgabe stellt,
cdie Zeit zwischen der Trennung der Kontakte und ,der Errei- ehung dieses Kontaktabstandes auf 1 Milli- sekunde zu verringern, so ist bereits die 2000fache Erdbeschleunigung erforderlich, was einen hohen Kraftaufwand bedingt und insbesondere hohe Beanspruchungen der Aus- löse-,
Verklinkk und Kontaktelemente mit sich bringt. Die erwähnten Schwierigkeiten sind besonders gross bei Umformern (Gleichrich tern, Wechselrichtern, Frequenzformern usw.) wegen der hierbei periodisch durchzuführen den Stromunterbrechung.
Bei dem Umformer mit synchron mit be stimmten von dem zu unterbrechenden Strom periodvsch angenommenen Werten betätigten Abhebekontakten nach der vorliegenden Er findung ist zur Vermeidung dieser Nachteile die Unterbrechungseinrichtung im Vakuum angeordnet und der Kontakthub beträgt nur einen Bruchteil eines Millimeters.
Es hat sieh gezeigt, dass in gutem Vakuum sogar bei; einem Kontaktweg der kleiner ist als 0,1 mm Spannungen von vielen Tausend Volt ein- wand,frei unterbrochen werden können. Ein so kleiner Kontaktweg kann in einer Milli- sekunde mit 20facher Erdbeschleunigung er reicht werden.
Da aber auch noch .grössere Kräfte zugelassen werden können, lä-sst sich die Zeit zwischen Kontakttrennung und Stromnulldurchgang noch weiter verringern.
Die Kontaktbewegung kann in Abhängigkeit von Grösse und Verlauf des zu unterbrechen- ,den Stromes eingeleitet bezw. durchgeführt werden. Vorteilhaft kann hierbei der Umfor mer noch mit Einrichtungen versehen sein, durch die :die stromschwache Pause im.
Bereich .des Stromnulldurohganges künstlich verlän- gert wird, um ,den Unterbrechungsvorgang zu erleichtern. Mit Vorteil kann hierbei ausser dem die Unterbrechungseinrichtung mit sol chen Abhebekontakten ausgeführt werden, .deren Steuerung etwa entgegen der Wirkung einer geeigneten Gegenkraft, Federn oder der gleichen,
mit Hilfe von elektromagnetischen oder elektrodynamischen Einrichtungen er folgt, die ihmersets in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom erregt werden, wobei die Kontakbe (Kontaktbrücke:
) gegebenenfalls auch noch unter dem Einfluss von periodisch angetriebenen mechanischen Einrichtungen stehen können.. Als Vakiiumbebälter für die Unterbrin gung der Unterbreeliungsein@richtung kann eine Glocke aus hochwertigem Porzellan ver wendet werden, die durch eine vakuumdicht angelötete Membran angeschlossen ist,
die ihrerseits die als Abhebekontakt wirkende Kontaktbrücl,:e trägt. Mit besonderem Vorteil werden die Kontakte innerba-lb dieser Glocke von Konta,litträgern getragen,
die als verhä.lt- nis.mässig kurze Stöcke mit grosser Wärmeleit fähigkeit ausgebildet sind und durch entspre- chende Öffnungen in. der Porzellanglocke - zum Beispiel eingeschliffen, ein geschmolzen oder eingelötet - hindtireh,)@e- füh ,rt sind, derart,
dass die in den Kontakten entwickelte Wärme auf kürzestem <I>Weg</I> aus der Vakuumglocke hera-usgefüliit wird und dort durch die benachbarte Luft oder durch besondere Kühlmittel abgeführt werden kann.
In Hiinbliek auf die grosse Spannungsfestig- keit einer Trennstreehe in Vakuum wird es hierbei ermöglicht, mit sehr kurzen strom- schwachen Pausen zu arbeiten, so da.ss der Aufwand für hierfür erforderliche Drosseln verhältnismässig gering gehalten werden kann.
Um die Spannungsfestigkeit innerhalb der Glocke voll ausnützen zu können, wird die Glocke vorteilhaft mit Einrichtungen zur Verlängerung des Kriechweges bezw. Über- schlagwebes, zwnsehen.den spannungführenden Teilen ausserhalb der Glocke ausgerüstet. Hierzu können beispielsweise Rippen verwen det werden,
die quer zur tberschlagsrichtung verlaufen und als Ionenbarrteren ausgebildet sein können. Die Glocke samt den Zuführun gen kann innerhalb eines Mediums erhöhter Spannungsfestigkeit, insbesondere eines sol- chen guter Z@ ärmeableitfähigkeit, unterge bracht -werden. So kann beispielsweise die Anordnung innerhalb eines C>lbehälters ange ordnet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der @eichnuna .dargestellt. Mit 1 und 2 sind die beiden feststehenden Kontakte eines Umformers bezeichnet, die mit einer Kontakt- brücke 3 zusammenarbeiten. Die Kontakte ,sind innerhalb einer vakuumdichten Glocke 4 angeordnet, wobei die Stromzuführungen, die mit den Kontaktträgern 11 und 12 aus einem Stück bestehen, durch die Glocke gleichfalls vakuumdicht hindurchgeführt sind.
Die Kon taktbrücke sitzt auf einer Membran 5, die an der Glocke, die ihrerseits zum Beispiel aus Porzellan besteht, vakuumdicht angelötet ist. Die Glocke kann durch einen abschm:elzbaren Stutzen 6 hindurch auf Hochvakuum ausge pumpt werden, worauf dieser Stutzen dicht abgeschmolzen wird.. Sie kann aber auch dauernd mit einer Vakuumpumpe verbunden bleiben.
Im Innern der Vakuumglocke kann bei seihr ,geringem Hub der Kontaktbrücke eine sehr grosse Spannung unterbrochen wer den, sofern die Stromstärke während der Kon takttrennung unterhalb der - ven,dür Art der Kontaktausbildung abhängigen - kritischen Werte, .z.
B. 10-100 Amp., gehalten wird, so dass die Durchschlagsfestigkeit des Va kuums nicht durch Metallda.mpfbildung ver- ,sehleohtert wird. Werden die Kontakte so gesteuert, dass sichieina.zuverläsisige SyncIlroni- sierung der Küntaktbeweggungen mit den von dem zu unterbrechenden Strom periodisch an genommenen Werten ergibt,
kann die maxi male Stromamplitude erheblich höher liegen. Es ist auf diese Weise möglich, mit eineue Hub in,der Grösse von Bruchteilen :eines Milli- meters Spannungen von 50 000 Volt und mehr zu @schalten. Um Überschläge zwischen den Zuführungen ausserhalb der Glocke zu ver hindern, isst die Unterb:
rechungsicinrichtung so gestaltet, Üass auch an dieser Stelle die Spannungsfestigkeit möglichst hoch wird. Hierzu wird die Glocke 4 zum Beispiel mit als Innenbarrieren wirkenden Rippen 7 versehen, die die Schlagweite (den Bindfadenabstand)
zwischen den äussern Kontakten vergrössern und dadurch die Spannungsfestigkeit der Un- terbrechungseinrichtungerhöhen. Die Glocke 8 kann ihrerseits in einem Behälter unterge bracht werden, der mit einem Medium erhöh ter Spannungs.fesfigkeit erfüllt ist, wie bei spielsweise 01, geschlorrte Kohlenwassierstoffe, wie z.
B. Cl.ophen, Druckluft, Druckgas, Fri- gen, usw., wobei bei der Verwendung von Fl:üssigkeiten,dafür .Sarge getragen wird, 4@ass in den an ,die Membran anschliessenden Raum keinerlei Flüssigkeit gelangt, da ,
sonst die Bewegungsfreiheit der Membran beeinträch- tgt würde. Hierzu kann die Glocke beispiels- weise unterhalb des Antriebes angeordnet sein und in einen.
entsprechenden Behälter hinein- ra" n. Auf diesle Weise wird auch eine gute Zugä.ngkchkeit der Antriebsanordnung bei verhältnismässig .geringen Baumassen erreicht.
Der beschriebene Umformer kann auch für Spannungen verwendet werden, deren Betrag höher ist alsderjenige ,des Spannungswertes der Unterbrechereinrichtung. Es genügt, mehrere solche hintereinander zuschalten. Die Kontaktsteuereinrichtungen ,sind aber -der- art einzustellen, dasssämtliche in Reihe ge schalteten Kontakte gleichzeitig arbeiten, d. h.
untereinander genau synchronisiert wer den. Die Anzahl der hintereinander zu schal- tendlen Unterbrechungsstellen wird ums@o nie driger, je höher die Spannung ist, die -diese zu unterbrechen gestatten.
Bei der Gestaltung der Kontakte soll dar auf Rücksicht genommen, werden, dass diese die entwickelte Stromwärme nach .aussen ab führen, wobei durch an den Kontaktträgern angesetzte Kühlfahnen eine bgonte Wärmeab fuhr 6ichergestellt werden kann. Es ist hierbei von Vorteil,
dass trotz !der hohen Betriebs spannungen infolge des unverhältnismässig kleinen Spannungsiabfalls die Wärmeentwick- lung in verhältnismässig niedrigen Grenzen bleibt.
Unter Umständen kann es auch zweck mässig ;sein, innerhalb der feststehenden Kon takte bezw. deren Träger besondere, von einem Kühlmittel durchströmte Kühlkanäle vorzu sehen, um. die Wärmeabfuhr zu verbessern, wobei jedoch, besondere Rück,s.icht auf die Va kuumdichtigkeit der Kontakte .genommen werden muss.
Es kannzweckmässig sein, an Stelle der Doppelunterbrechung innerhalb der Vakuumglocke eine Mehrfachunterbxiechung vorzusehen.
Die Steuerung der Membran erfolgt bei .diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines an dieser angesetzten Magnetkerns 8, der von einem Magneten 9 etwa entgegen der Wir kung ihrer Eigenfederung angezogen wird. Die Erregung des Magneten kann mit Hilfe einer Röhre 10 in dem erforderlichen Takt gesteuert werden.
Die Bewegung der Kontaktbrücke kann auch auf beliebige andere Weise erfolgen, bei spielsweise durch zwei zusammenarbeitende Maggetsysteme oder auch mit Hilfe von me chanisch angetriebenen Stösseln, die von um laufendien Einrichtungen bewegt werden kön nen.
In Anbetracht des geringen Hubes ist es auch möglich, :die Bewegung der Kontakt brücke durch Magnetostriktion, das ist durch die durch Erre"c-ang biezw. Entregung beding ten Längenünderungen eines Eisenkörpers, zu bewirken. Bes-anders vorteilhaft ist es, bei der Verwendung von Drosseln mit scharfem Knick in .der Maggnetisie.run:
gskurve, deren Sät- tgung bereits bei einem Stromwert erreicht ist, der klein ist im Verhältnis zu dem Be- triebsstromwert, die Steuerung von dem Spannungsabfall an :der Drossel abzuleiten.
Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, dass Drosseln oder ähnliche Mittel zur Er zielung bezw. Verlängerung einer strom schwachen Pause im Bereich des Stromnull- durchgange@s angewendet werden;
deren Ver wendung bietet jedoch erhebliche Vorteile, zumal in Anbetracht der Charakteristik der Unterbrechung unter Vakuum es genügt, in nerhai der stromschwachen Pause den Strom unter verhältnismässig hoch liegenden Werten, wie z. B. 10, evtl. auch 50 Ampere, zu halten, so d#ä-ss der Aufwand für ,die Drossel sehr Ole- ring wird, um so mehr, als dank der hohen Geschwindigkeit, mit der der erforderliche Kontaktabstand erreicht wird, auch die Dauer einer solchen ,stromschwachen Pause klein be messen sein kann.