DE1009273B - Anordnung zur Begrenzung von UEberstroemen, insbesondere von Rueckstroemen - Google Patents

Description

Die Hauptpatentanmeldung K 17816 VIIIb/21 c betrifft eine Anordnung, mit der allgemein Überströme in Gleich- und Wechselstromnetzen begrenzt werden können. Diese Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine für die Nennspannung und einen Bruchteil des Nennstromes der Anordnung bemessene Sicherung und mindestens ein diese Sicherung im Betriebszustand überbrückender Schalter vorhanden sind, wol>ei die Impedanz des Schalterzweiges derart bemessen ist, daß der durch die Sicherung fließende Strom betriebsmäßig unter dem Nennstrom der Sicherung liegt, und wobei Mittel vorgesehen sind, die die Kontakttrennung des Schalters spätestens 0,5 ms nach Auftreten des Kurzschlußstromes bewirken. In der Hauptpatentanmeldung ist dabei eine Ausführungsform beschrieben, bei welcher ein elektrischer und ein mechanischer Energiespeicher vorhanden sind, wobei die Energie des elektrischen Energiespeichers zur Auslösung des mechanischen Energiespeichers dient, dessen Energie den Überbrückungsschalter betätigt.

Die Erfindung betrifft nun eine besondere Ausführungsform einer solchen Anordnung. Ihr Kennzeichen besteht darin, daß die Energie des elektrischen Energiespeichers teilweise in Druckenergie umgewandelt wird, die ihrerseits die Auslösung des mechanischen Energiespeichers und zugleich eine zusätzliche Beschleunigung der beweglichen Schaltbrücke des Überbrückungsschalters bewirkt.

Nachstehend wird an Hand der Zeichnung die erfindungsgemäße Anordnung näher erläutert, und zwar an einer Gleichrichteranlage zur Begrenzung des Rückstromes.

Es stellen dar: 1 die Primärnetzklemmen der Gleichrichteranlage, 3 den Gleichrichtertransformator, 4 die Gleichrichterschaltkontakte, 2 die vor den Primäranschlüssen des GleichrichtertransformatoTS 3 liegende Schaltanordnung, die die Abschaltung bei Auftreten von Rückströmen vornimmt. Diese Schaltanordnung 2 besteht im wesentlichen aus einer für die Nennspannung und einen Bruchteil des Nennstromes der Anlage bemessenen Sicherung 23 und dem diese Sicherung im Betriebszustand überbrückenden Schalter, der aus der beweglichen Schaltbrücke 21, dem unter dem Einfluß der Druckfeder 26 stehenden Kontakt 25, dem blockierenden Organ 22 und der Druckfeder 24 besteht. Die Impedanz der Schaltanordnung2 ist dabei derart bemessen, daß der durch die Sicherung fließende Strom betriebsmäßig unter dem Nennstrom der Sicherung liegt. Zum Beispiel wird bei einer Anlage für einen Nennstrom von 100 A und einem Widerstand des Schalters von weniger als 0,001 Ohm eine Sicherung für 6 oder 10 A mit einem Widerstand von etwa 0,1 Ohm im kalten Zustand ge-Anordnung

zur Begrenzung von überströmen,
insbesondere von Rückströmen

Zusatz zur Patentanmeldung K 17816 VIIIb/21 c
(Auslegeschrift 1 005 606)

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 29. April 1954

Walter Baer, Zürich, und Samuel Hämmerli,

Oberengstringen (Schweiz),
sind als Erfinder genannt worden

wählt. Ferner ist ein Wandler 5 vorhanden, der einen Ringkern aus hochpermeablem Werkstoff, z. B. Nickeleisen, besitzt. Der Wandler 5 wird vor der Inbetriebnahme der Anlage durch Schließen des Druckkontaktes 55 durch den über die Wicklung 53 fließenden Strom der Stromquelle 54 in der gleichen Richtung magnetisiert, wie er durch den Anodenstrom des Gleichrichters im Betrieb magnetisiert wird. Infolge der Rechteckform der Hysteresisschleife des Kernmaterials des Wandlers tritt im Normalbetrieb nur eine vernachlässigbare Induktionsänderung im Kern und damit nur eine kleine Spannung in der Sekundärwicklung 52 auf. An der Sekundärwicklung 52 liegt die Primärwicklung 61 eines Hochspannungstransformators 6. Dessen Sekundärwicklung 62 ist an die Elektroden 71 und 73 einer Mehrfachfunkenstrecke 7 angeschlossen. Entsprechend der Zahl der Gleichrichteranoden sind auch die Elemente 5 und 6 vorhanden, und auch die Funkenstrecke 7 weist die gleiche Zahl von Zündelektroden 71 auf. Mit 8 ist ein Hochspannungskondensator bezeichnet, der über den Hochspannungstransformator 82 und den Gleichrichter 81 dauernd auf eine konstante Spannung aufgeladen wird. 9 stellt eine Druckkammer aus z. B.

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armiertem Hartgewebe dar, die mit einem wenig kompressiblen, isolierenden Medium 92, z. B. Öl, Fett, Wasser, Glykol, gefüllt ist. 91 ist ein feiner Draht, z. B. ein Schmelzleiter aus Wolfram, mit einem Durchmesser von 0,1 mm oder weniger, der im Entlade-Stromkreis des Kondensators 8 liegt. 93 ist eine nachgiebige Stelle, z. B. eine Cu-Membran, die das Medium 92 gegen außen abschließt. Diese Membran 93 dient zugleich zur Stromzuführung zum Draht 91. Mit der Membran 93 ist ein starres Isolierorgan 10, z. B. ein Stößel aus Hartgewebe oder ähnlichem Material, verbunden, der seinerseits bei Ausbuchtung der Membran nach außen auf die bewegliche Schaltbrücke 21 stößt. Die mechanische Blockierung 22 besteht aus einem Material mit hoher Druck-, jedoch geringer Schlagbiegefestigkeit, z. B. Hartpapier, keramischem oder glasartigem Material.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei Eintritt einer Rückzündung wird der Kern des Wandlers 5 plötzlich ummagnetisiert, und an der Sekundänvicklung 52 tritt ein starker Spannungsstoß auf. Dieser Spannungsstoß wird durch den Hochspannungstransformator 6 auf die Mehrfachfunkenstrecke 7 übertragen, wobei es zum Überschlag in der Luftstrecke zwischen den Elektroden 71 und 73 kommt. Durch den Überschlag zwischen den Elektroden 71 und 73 gelangt die Hauptentladestrecke 72, 73 zur Zündung, wodurch die Entladung des Hochspannungskondensators 8 über den Schmelzleiter 91 in der Druckkammer 9 eingeleitet wird. Der Schmelzleiter 91 ist so bemessen, daß er durch den Entladestrom des Kondensators 8 in sehr kurzer Zeit geschmolzen wird. Dies ermöglicht das Entstehen eines Lichtbogens. Dadurch wird das umgebende Medium verdampft und vergast, so daß ein Druckstoß entsteht. Dieser wird über die Abschlußmembran 93 an den isolierenden Stößel 10 abgegeben, der seinerseits auf die bewegliche Schaltbrücke 21 drückt und die Blockierung 22 sprengt; der Schaltarm 21 wird unter dem Einfluß des Stoßes des Isolierorgans 10 in die geöffnete Stellung gebracht, wobei er durch die nun entspannte Feder 24 zusätzlich beschleunigt wird. Die Sicherung 23 übernimmt nun den ansteigenden, auf die Primärseite reduzierten Rückstrom und schmilzt sehr rasch, d. h. in ungefähr 1 bis 2 ms, durch. Dadurch wird die Anlage vom Netz getrennt. Je nach der Phasenzahl erfolgt die Abtrennung ein- oder mehrphasig, da die Elemente 9, 10 und 2 in jeder Phase vorhanden sind. Die Kontakttrennung zwischen Schaltbrücke 21 und feststehendem Kontakt 25 ist in einer ausgeführten Anordnung in weniger als 2 · IO-⁴ s nach Beginn der Rückzündung vollzogen, d. h„ der Schalter ist geöffnet, bevor an seinen Kontakten eine unzulässige Spannung entsteht. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Funkenstrecke 7 durch Spuren eines radioaktiven Präparates 74, z. B. Tritium, vorzuionisieren. Dieses Präparat 74 wird dabei in die als Ansatzstelle der Entladung in Frage kommenden Punkte der Kathode 73 eingelagert. Damit wird erreicht, daß die Entladeverzugszeiten höchstens einige Mikrosekunden betragen.

Die beschriebene und dargestellte Anordnung ist selbstverständlich nicht nur zur Erfassung bzw. Begrenzung von Rückströmen in Gleichrichteranlagen beschränkt. Sie kann ganz allgemein im Sinne der Hauptpatentanmeldung zur Begrenzung von Überströmen in geeigneter Form verwendet werden. Sie weist den großen Vorteil auf, daß die zur Auslösung des Schalters benutzten Energiespeicher mit Zubehör gegen den abzuschaltenden Stromkreis isoliert sind und daher auf der Niederspannungsseite angebracht werden können.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Begrenzung von Überströmen nach dem Anspruch 1 der Hauptpatentanmeldung K17816VIIIb/21c mit einem elektrischen und einem mechanischen Energiespeicher, gekennzeichnet durch Mittel zur teilweisen Umwandlung der Energie des elektrischen Energiespeichers in Druckenergie, die ihrerseits die Auslösung des mechanischen Energiespeichers und zugleich eine zusätzliche Beschleunigung der beweglichen Schaltbrücke bewirkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Energiespeicher und die Mittel zur Umwandlung seiner elektrischen Energie in Druckenergie vom abzuschaltenden Stromkreis elektrisch isoliert sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckenergie in einem mit mindestens einer nachgiebigen Stelle versehenen Druckbehälter erzeugt wird, der mit einem Medium gefüllt ist, in dem ein durch den Entladestrom des elektrischen Energiespeichers gespeister Lichtbogen gezündet wird.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung des Lichtbogens durch Verdampfung eines im Medium angeordneten und vom Entladestrom des elektrischen Energiespeichers durchflossenen Schmelzleiters hervorgerufen wird.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Stelle des Druckbehälters über ein starres Isolierorgan auf die bewegliche Schaltbrücke des Überbrückungsschalters einwirkt.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Schaltbrücke in geschlossenem Zustand des Überbrückungsschalters mechanisch blockiert ist, wobei das blockierende Organ aus Material von hoher Druck-, aber geringer Schlagbiegefestigkeit besteht.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufprallen des Isolierorgans auf die bewegliche Schaltbrücke das blockierende Organ zerstört wird, wodurch die Kontakttrennung eingeleitet wird.

8. Anordnung nach Anspruch 1 als Rückstromschutz, gekennzeichnet durch mindestens einen vom Vorwärtsstrom magnetisierten Wandler, der bei Rückstrom ummagnetisiert wird und dabei in einer Wicklung einen Spannungsimpuls hervorruft, der zur Zündung mindestens einer im Entladestromkreis des elektrischen Energiespeichers angeordneten vorionisierten Funkenstrecke dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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