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Schalteinrichtung für Wechselstrom Es ist bekannt, einen Wechselstrom
durch einen sogenannten Synchronschalter zu unterbrechen. Bei einem derartigen Schalter
wird in Abhängigkeit von dem Verlauf des zu unterbrechenden Stromes ein Synchronkommando
erzeugt, das zu einer möglichst konstanten Zeit (Voreilzeit) vor dem Nulldurchgang
des Stromes auf den Schalter gegeben wird und dessen Öffnung bewirkt. Die eigentliche
Auslösung des Schaltvorganges erfolgt durch ein Asynchronkommando, das das Synchronkommando
freigibt, beispielsweise durch Schließen eines Hilfsschalters von Hand oder durch
Betätigung eines Relais, z. B. eines auf überströme ansprechenden Relais. Die Voreilzeit
muß ausreichen, um beispielsweise bei einem magnetisch betriebenen Schalter ein
die Schaltbewegung steuerndes Magnetfeld auf- oder abzubauen und eine eventuell
vorhandene Verklinkung zu lösen; danach muß der Schalter noch innerhalb der Voreilzeit
so weit geöffnet werden, daß der im Nulldurchgang erlöschende Lichtbogen nicht wieder
gezündet wird.
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Schalter, die nach dem geschilderten Prinzip arbeiten, haben den grundsätzlichen
Mangel, daß Änderungen des Stromverlaufes, die nach dem Geben des Synchronkommandos,
jedoch vor dem Nulldurchgang eintreten, von dem Steuerteil des Schalters nicht mehr
berücksichtigt werden und daher zu Fehlschaltungen führen können.
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Es ist ferner eine Schalteinrichtung bekannt, bei der mehrere in Reihe
liegende Schaltstrecken derart nacheinander geöffnet werden, daß ihre öffnungszeitpunkte
in einem Zeitintervall liegen, das mehr als eine volle Welle des zu unterbrechenden
Stromes umfaßt. Die Öffnungszeitpunkte stehen hierbei nicht in einer Beziehung zum
Stromverlauf; die Wirkungsweise der Schalteinrichtung beruht darauf, daß infolge
der Verteilung der Öffnungszeitpunkte über eine volle Stromwelle in jedem Fall der
Öffnungszeitpunkt einer Schaltstrecke in der Nähe eines Nulldurchganges fällt. Hierfür
ist jedoch eine hohe Zahl von Schaltstrecken und damit ein beträchtlicher Aufwand
erforderlich.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung für Wechselstrom
mit mehreren in Reihe liegenden, nacheinander zu öffnenden Schaltstrecken. Sie besteht
darin, daß die Schaltstrecken synchron zum Nulldurchgang des zu unterbrechenden
Stromes derart gesteuert sind, daß ihre Öffnungszeitpunkte sämtlich in einem Zeitintervall'
liegen, das zwischen den Scheitelpunkten zweier aufeinanderfolgender Halbwellen
liegt, wobei so viele Schaltstrecken vorgesehen sind, daß mindestens eine Schaltstrecke
vor dem angesteuerten Nulldurchgang und mindestens eine weitere Schaltstrecke nach
dem Nulldurchgang geöffnet wird. Das Intervall, in dem die ö$nungszeitpunkte der
- Schaltstrecken liegen, soll vorzugsweise nicht größer als eine Viertelwelle des
zu unterbrechenden Stromes gewählt werden. Man kann beispielsweise fünf Schaltstrecken
verwenden, von denen drei vor dem mutmaßlichen Nulldurchgang, eine etwa im Nulldurchgang
und eine nach dem Nulldurchgang geöffnet werden.
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Durch die Erfindung werden zunächst die Anforderungen, die bei bisherigen
Synchronschaltern an die zeitliche Genauigkeit des Synchronkommandos gestellt werden
müssen, erheblich herabgesetzt. Während es bei den bisherigen Steuerschaltungen
für Synchronschalter darauf ankam, durch das Synchronkommando den mutmaßlichen Nulldurchgang
des zu unterbrechenden Stromes möglichst genau anzusteuern, handelt es sich beim
Gegenstand der Erfindung lediglich darum, die Öffnungszeitpunkte der Schaltstrecken
in ein Zeitintervall zu legen, das zwar den mutmaßlichen Nulldurchgang enthält,
dessen Grenzen aber bei weitem nicht so genau festzuliegen brauchen wie der Zeitpunkt
eines Synchronkommandos für einen Einzelschalter. Andererseits ist es ein wesentliches
Merkmal der Erfindung, da.ß die Öffnungszeitpunkte der einzelnen Schaltstrecken
nicht dem Zufall überlassen, sondern in Abhängigkeit vom Stromverlauf in einen Zeitraum
eingesteuert werden, in dem der tatsächliche Nulldurchgang des zu unterbrechenden
Stromes mit hoher Wahrscheinlichkeit zu erwarten ist. Von besonderer Bedeutung ist
es ferner, daß mindestens eine Schaltstrecke nach dem, angesteuerten (nach dem vorhergehenden
Stromverlauf extra polierten) Nulldurchgang geöffnet wird. Das hat einmal den Vorteil,
daß Verspätungen des tatsächlichen Nulldurchganges gegenüber
dem
mutmaßlichen noch erfaßt werden können und daß dann, wenn der Schaltlichtbogen bereits
in einer vorher geöffneten Schaltstrecke zum Erlöschen kommt, eine weitere Strecke
ohne Strombelastung geöffnet wird, die dann, da sie nicht innenverseucht ist, sehr
widerstandsfähig gegen wiederkehrende Spannungen ist.
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Gemäß der weiteren Erfindung kann ein Steuergerät für den vorgeschlagenen
Mehrfach-Synchronschalter derart ausgebildet sein, daß ein zum Stromverlauf synchrones
elektrisches Signal eine Mehrzahl von Verstärkern steuert, die derart mit verzögernden
Zeitgliedern versehen sind, daß sie nacheinander ansprechen und dabei je ein Auslösekommando
abgeben. Man kann das synchrone elektrische Signal in an sich bekannter Weise vom
Zeitverlauf einer elektrischen Hilfsgröße ableiten, die additive Komponenten enthält,
die dem Strom und seinen zeitlichen Ableitungen proportional sind. Eine weitere
Möglichkeit besteht darin, eine elektrische Hilfsgröße zu erzeugen, die von einem
Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stromes bis zum nächsten Scheitelpunkt des
Stromes linear ansteigt und vom Scheitelpunkt bis zum nächsten Nulldurchgang des
Stromes mit entgegengesetztgleicher Steigung abfällt, und von dieser Hilfsgröße
das synchrone elektrische Signal abzuleiten. Eine Hilfsgröße dieser Art, die beispielsweise
durch Auf- und Entladen eines Kondensators mit entgegengesetzt gleichen Stromstärken
erzeugt werden kann, hat den Vorteil, daß die Voreilzeit eines synchronen elektrischen
Signals vor dem Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stromes unabhängig von Gleichstromanteilen
des Stromes ist, soweit diese als konstant anzusehen sind.
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Eine grundsätzlich andersartige Ausbildung eines Steuergerätes für
eine Schalteinrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß mehrere gestaffelte
Auslösekommandos für die Schaltstrecken von einer elektrischen Hilfsgröße abgeleitet
sind, die, beginnend mit einem endlichen Wert, von einem Nulldurchgang des zu unterbrechenden
Stromes bis zum nächsten Scheitelpunkt des Stromes linear ansteigt und nach dem
Scheitelpunkt mit entgegengesetzt gleicher Steigung bis zum Erreichen ihres Nullwertes
abfällt. Auch diese Hilfsgröße kann durch Auf- und Entladen eines Kondensators erzeugt
werden, wobei die Aufladung bei einem endlichen Wert der Kondensatorspannung beginnt.
Dadurch wird erreicht, daß der Spannungsabfall des Kondensators nach dem Scheitelpunkt
des zu unterbrechenden Stromes über dessen Nulldurchgang hinausreicht, so daß auch
in unmittelbarer Nähe des Nulldurchganges und nach dem Nulldurchgang synchrone Auslösekommandos
für die zuletzt öffnenden Schaltstrecken erzeugt werden können. Zur Steuerung der
Laderichtung des Kondensators werden vorzugsweise Schalttransistoren und zur Konstanthaltung
der Ladestromstärke stetig gesteuerte Transistoren verwendet.
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Die F i g. 1 und 8 zeigen Schaltbilder von Ausführungsbeispielen der
Erfindung; die Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 1 wird an Hand der F i g.
2 bis 7 erläutert werden.
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In F i g. 1 ist mit 1 der Leiter bezeichnet, der den zu unterbrechenden
Strom i führt. Zur Speisung der Hilfseinrichtungen sind zwei Sammelleiter 2 (+)
und 3 (-) vorgesehen.
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Im Zuge des Leiters 1 liegt ein Stromwandler 5, an den eine ohmsche
Belastung 6 und ein Transformator 7 angeschlossen sind. Die Sekundärwicklungen
7 a und 7 b des Transformators 7 liefern Spannungen, die dem Momentanwert
des vom Leiter 1 geführten Stromes i proportional sind. Weiterhin liegt im Zuge
des Leiters 1 ein Lufttransformator 10, dessen Sekundärwicklungen
10a bis 10f Spannungen liefern, die der zeitlichen Ableitung i' des Stromes
i proportional sind.
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Die gestaffelt einander folgenden Auslösekommandos für die in Reihe
geschalteten Synchronschalter werden in Abhängigkeit von der Spannung zweier Kondensatoren
11 und 12 erzeugt, wobei bei fallendem Strom der Kondensator 11, bei
ansteigendem Strom der Kondensator 12 wirksam ist. Im folgenden wird lediglich die
zum Kondensator 11 gehörige Schaltungsanordnung beschrieben; die dem Kondensator
12 zugeordnete Schaltung ist gleichartig aufgebaut.
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Der Kondensator 11 wird in Abhängigkeit von der zeitlichen Lage der
Nulldurchgänge des Stromes i abwechselnd aufgeladen und entladen. Seine Aufladung
wird durch die Transistoren 15, 16, 17 und 18 gesteuert. Der Transistor 15 wird
durch die Sekundärwicklung 7a in Abhängigkeit vom Strom i gesteuert,
und zwar derart, daß er leitfähig ist, wenn i positiv ist. Der Transistor 16 dient
als Stromkonstanthalter. Er erhält bei leitfähigem Transistor 15 einen konstanten
Steuerstrom, dessen Höhe am Vorwiderstand 16a einstellbar ist. Der Transistor 17
wird von der Wicklung 10 b des Transformators 10 in Abhängigkeit von
i' gesteuert. Er ist leitfähig, wenn i positiv ist. Der Transistor 18 wird von der
Wicklung 7 b des Transformators 7 gesteuert; er ist leitfähig, wenn der Strom i
negativ ist. Die Transistoren 15, 17 und 18 wirken als Schalter; sie arbeiten
also nur in den Zuständen der Sperrung und der Sättigung.
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Die Entladung des Kondensators 11 wird durch die Transistoren
20 und 21 gesteuert. Der Transistor 20 (npn) dient zur Konstanthaltung des
Entladestromes; sein Steuerstrom ist am Widerstand 20 a einstellbar. Der Transistor
21 wirkt als Schalter; er ist leitend, wenn i' negativ ist.
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Die F i g. 2 bis 4 beziehen sich auf einen symmetrischen Verlauf des
Stromes i, also auf einen Wechselstrom ohne Gleichstromanteil. In F i g. 2 ist der
Verlauf des Stromes i und seiner zeitlichen Ableitung i' dargestellt. F i g. 3 zeigt
den Potentialverlauf des Punktes 11a relativ zum Potential des Sammelleiters 3;
die Ordinaten der F i g. 3 sind also die Spannungen des Kondensators 11. In F i
g. 4 sind die Auslöseströme dargestellt, die den noch zu beschreibenden Ausgangsgliedern
der Schaltungsanordnung entnommen werden.
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Im Zeitintervall a, in dem i negativ und i' positiv
ist, ist der Transsistor 21 gesperrt, so daß eine Entladung des Kondensators 11
unmöglich ist. Ebenso ist der Transistor 15 gesperrt, so daß über die Transistoren
15 und 16 kein Ladestrom fließen kann. Dagegen sind die Transistoren 17 und 18 leitfähig.
Der Kondensator 11 ist daher niederohmig mit dem einstellbaren Abgriff
25a eines Spannungsteilers 25 verbunden, der zwischen den Sammelleitern 2
und 3 liegt. Der Kondensator hat daher während des genannten Intervalls eine konstante,
relativ geringe Spannung.
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Im Zeitintervall b sind i und i' beide positiv.
Der Transistor 18 ist daher gesperrt, so daß der Kondensator 11 jetzt vom Abgriff
25a abgetrennt ist. Der Transistor 15 ist leitfähig geworden, so daß der Kondensator
11
nunmehr über die Transistoren 15, 16 und 17 mit einem am Widerstand 16 a einstellbaren
konstanten Strom aufgeladen wird. Infolgedessen steigt seine Spannung U11 linear
an (F i g. 3 ), und zwar so lange, bis der Strom i seinen Scheitelwert erreicht.
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Im Intervall c ist i negativ. Infolgedessen ist der Transistor 17
gesperrt, so daß der Kondensator 11 weder über den Transistor 15 noch über den Transistor
18 aufgeladen werden kann. Dagegen ist der Transistor 20 leitfähig geworden. Das
hat zur Folge, daß sich der Kondensator 11 nunmehr über die Transistoren 20 und
21 entlädt. Der Entladestrom ist konstant und am Widerstand 20 a so eingestellt,
daß der Abfall der Spannung U11 im Intervall c genauso groß ist wie die Steigung
im Intervall b. Vor dem Ende des Intervalls c erreicht die Spannung des Kondensators
11 den Wert Null.
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Das folgende Zeitintervall d entspricht dem Intervall a. Da i' positiv
ist, ist der Entladepfad 20/21 wieder gesperrt. Die Transistoren 17 und 18 sind
wieder leitfähig, so daß der Kondensator 11 wieder das konstante Potential des Abgriffes
25a annimmt.
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Der Abfall des Potentials Ull im. Verlauf des Zeitintervalls c wird
nun zur Erzeugung aufeinanderfolgender Auslösekommandos benutzt. Durch die Spannung
U11 wird ein Transistor 30 gesteuert, der nicht als Schalter, sondern als stetig
gesteuerter Verstärker wirkt. Der Emitter des Transistors 30 ist über einen Kippkreis
31 (Flip-Flop-Kreis) an den Sammelleiter 2 angeschlossen; er erhält nur dann Strom,
wenn der Transistor 32 des Kippkreises leitfähig ist. Das ist, wie später gezeigt
werden wird, der Fall, wenn das Asynchronkommnado zur Auslösung des Unterbrechungsvorganges
bei ansteigendem Strom i eingetroffen ist. Die Basis des Transistors 30 ist über
einen weiteren Transistor 35 an den Sammelleiter 2 angeschlossen. Der Transistor
35 ist bei positivem i' leitfähig, so daß der Transistor 30 bei ansteigendem Strom
unabhängig von der Spannung des Kondensators 11 gesperrt ist.
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Die verstärkte Spannung des Kondensators 11 wird am Widerstand 36
abgenommen und über ein Ventil 37 durch den Leiter 38 einer Reihe von Ausgangstufen
zugeführt, von denen ebenso viele vorhanden sind wie in Reihe liegende, gestaffelt
auszulösende Schalter. In F i g. 1 sind zwei derartige Ausgangsstufen dargestellt.
Jede Ausgangsstufe enthält im wesentlichen einen Transistorverstärker mit Kippcharakter,
wobei die Ansprechspannung des Leiters 38, bei der das Kippen eintritt, durch eine
Vergleichsspannung einstellbar ist. Die Ausgangsstufe I enthält einen Transistor
40, dessen Basis an den Leiter 38 angeschlossen ist. Der Emitter liegt an dem einstellbaren
Abgriff 41a des Widerstandes 41. Der Kollektor liegt über den Widerstand 42 an der
Basis eines weiteren Transistors 45 und den Widerstand 43 am Sammelleiter 2. Die
Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 45 liegt zwischen den Sammelleitern 2
und 3; der Auslösestrom wird an den Klemmen 46 abgenommen.
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Solange das Potential des Leiters 38 niedriger ist als das eingestellte
Potential des Abgriffes 41a, ist der npn-Transistor 40 nicht leitfähig. Ebenso ist
der pnp-Transistor 45 nicht leitend. Sobald jedoch das Potential von 38 das von
41a überschreitet, wird der Transistor 40 leitfähig. Dadurch entsteht am Widerstand
43 ein Spannungsabfall, so daß die Basis des Transistors 45 gegenüber dessen Emitter
negativ ist. Damit wird auch der Transistor 45 leitfähig. Infolgedessen entsteht
auch am- Widerstand 47 ein Spannungsabfall, so daß das Potential des Abgriffes 41a
ansteigt; der Transistor 40 wird daher weiter hochgesteuert. Auf diese Weise ergibt
sich ein schnelles Anschwellen des über die Klemmen 46 fließenden Auslösestromes.
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Mit Hilfe des Abgriffes 41a läßt sich die Zeit einstellen, zu der
der erste Synchronschalter ein Auslösekommando erhält. Dies sei an Hand der F i
g. 2 bis 4 erläutert.
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Das Potential des Leiters 38 ist mit umgekehrtem Vorzeichen proportional
dem in F i g. 3 dargestellten Potential U11. Die Kurve in F i g. 3 möge daher im
folgenden als Verlauf von U38 betrachtet werden.
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In den Figuren ist angenommen, daß die erste Unterbrechungsstelle
des Synchronschalters zur Zeit t" 1.-v2 Millisekunden vor dem Nulldurchgang des
Stromes i ein Auslösekommando erhalten soll. Zu diesem Zweck wird am Abgriff
41a ein Potential U" 1 (F i g. 3 ) eingestellt.
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In dem Augenblick, in dem das Potential 38 den Wert U,1 durchläuft,
beginnt über die Klemmen 46 und damit über die Auslöseeinrichtung der ersten Schaltstelle
des Synchronschalters ein Auslösestrom ia 1 ( F i g. 4 ) zu fließen. .
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Durch das Potential des Leiters 38 können im Prinzip beliebig viele
weitere Ausgangsstufen zur Auslösung weiterer Schaltstellen gesteuert werden. Eine
zweite Ausgangsstufe II ist in F i g. 1 dargestellt; sie ist in der gleichen Weise
aufgebaut wie die Ausgangsstufe 1. Die Vorhaltezeit t" 2 der Ausgangsstufe II wird
am Widerstand 50 eingestellt.
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In den F i g. 2 bis 4 ist angenommen, daß die zweite Schaltstelle
des Synchronschalters 1 Millisekunde nach dem Nulldurchgang geöffnet werden soll.
Die Vorhaltezeit t,, 2 ist also negativ. Eine Auslösung zu dem gewünschten Zeitpunkt
wird dadurch erzielt, daß am Widerstand 50 gemäß F i g. 3 das Potential U,,
2 eingestellt wird. Der Auslösestrom ia2 der Ausgangsstufe Il ist in F i g. 4 gestrichelt
dargestellt.
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In den F i g. 5 bis 7 sind die Verhältnisse dargestellt, die sich
ergeben, wenn der Strom i eine Gleichstromkomponente enthält. Das Zeitintervall
b; in dem der Kondensator 11 aufgeladen wird, beginnt wieder im Nulldurchgang
des Stromes i und endet mit dessen Scheitelwert. Da die betreffende Halbwelle von
i gemäß Fig. 5 jetzt länger ist als normal, ist auch das Intervall b länger als
in F i g. 2. Der Kondensator 11 erreicht daher ein höherers Potential; dementsprechend
verlängert sich auch seine Entladezeit. Da Lade- und Entladesteilheit gleich groß
sind, haben sich die Verhältnisse gegenüber den F i g. 2 bis 4 genau symmetrisch
verändert. Das heißt, daß auch bei unsymmetrischem Stromverlauf die Vorhaltezeiten
t" 1 und t" 2, bezogen auf den Nulldurchgang des Stromes i, wieder
die gleichen sind wie bei symmetrischen Stromverlauf. Die dargestellte Schaltungsanordnung
paßt sich also etwaigen Urasymmetrien des Stromverlaufes automatisch an.
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Es wurde bereits bemerkt, daß der bisher beschriebene Teil der Schaltungsanordnung
bei abfallendem Strom i wirksam ist und daß zur Abschaltung bei steigendem Strom
i der untere Teil der F i g. 1 dient. Welcher Teil der Schaltung wirksam wird, hängt
davon ab, in welchem Zeitintervall das z. B. durch
einen überstromauslöser
gegebene Asynchronkommando eintrifft.
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Das Asynchronkommando wird mit dem eingetragenen Vorzeichen auf die
Klemmen 51 gegeben. An die Minusklemme sind zwei npn-Schalttransistoren 52 bzw.
53 angeschlossen, über welche die Kippkreise 31 bzw. 55 beeinflußt werden. Der Transistor
52 ist bei positivem i', der Transistor 53 bei negativem i' leitfähig. Im Kippkreis
31 ist der Transistor 32 normalerweise, d. h. solange kein Asynchronkommando eingetroffen
ist, nicht leitfähig. Der Transistor 30 und die ihm nachgeschalteten Ausgangsstufen
I und 1I liegen daher, wie oben bereits bemerkt, still. Trifft nun bei ansteigendem
Strom i, also bei positivem i', ein Asynchronkommando an den Klemmen 51 ein, so
erhält die Basis des Transistors 32 negatives Potential gegenüber dem Emitter, der
über den niederohmigen Widerstand 56 am positiven Leiter 2 liegt, so daß der Transistor
32 leitfähig wird, also der Kreis 31 kippt. Damit ist auch der Emitter des Transistors
30 an den positiven Sammelleiter 2 angeschlossen, so daß dieser Transistor in der
Lage ist, die Spannung des Kondensators 11 verstärkt an die Ausgangsstufen I und
1I weiterzuleiten. In der folgenden Halbwelle abfallenden Stromes werden damit die
synchronen Auslösekommandos erzeugt.
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Trifft das Asynchronkommando an den Klemmen 51 bei abfallendem Strom
ein, so kippt der Kreis 55, so daß die Spannung des Kondensators 12 zur Steuerung
der Auslösevorgänge wirksam wird. Die verstärkte Spannung dieses Kondensators wird
über ein Ventil 56 ebenfalls dem Leiter 38 aufgeprägt. Die Ausgangsstufen I und
1I erzeugen dann die Auslösekommandos in der folgenden Halbwelle ansteigenden Stromes.
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Ist der Strom i sehr klein oder gleich Null, so sind die Steuerverhältnisse
der Transistoren undefiniert, so daß nicht ohne weiteres gewährleistet ist, daß
die Spannung des Kondensators 11 den vorgeschriebenen Ausgangswert hat (vgl. F i
g. 3, Intervall a). Das ist aber erforderlich, da z. B. beim Einschalten des Stromes
i sofort ein Kurzschluß entstehen kann, so daß die Schaltungsanordnung bereits im
nächsten Nulldurchgang Auslösekommandos in der richtigen zeitlichen Lage geben muß.
Um dies sicherzustellen, ist zwischen den Abgriff 25a, der die Ausgangsspannung
des Kondensators 11 bestimmt, und den Punkt 11 a ein hochohmiger Widerstand
60 gelegt, über den der Kondensator 11 auch bei fehlendem Strom i
aufgeladen wird.
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Nach Erzeugung der Synchronkommandos ist die Schaltungsanordnung in
den Ausgangszustand zurückzustellen. Das geschieht z. B. durch Schließen des Rückstellschalters
61, durch den die Basis des Transistors 32 mit der positiven Sammelschiene 2 verbunden
wird. Infolgedessen wird der Transistor 32 wieder gesperrt und der Transistor 33
wieder leitend. Der Rückstellschalter 61 kann derart mit den Schaltern gekoppelt
sein, daß er nach Durchführung der Schaltvorgänge selbsttätig geschlossen wird.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung, insbesondere den F i g. 3 und
6, hervorgeht, wird bei dem Steuergerät nach F i g. 1 die Erzeugung von Synchronkommandos
auch nach dem angesteuerten Nulldurchgang des Stromes dadurch ermöglicht, daß die
Entladung des Kondensators 11 im Intervall b bereits bei einem endlichen Wert der
Kondensatorspannung U11 beginnt. Diese Art der Aufladung hat zur Folge, daß der
Abfall der Kondensatorspannung im Intervall c über den Nulldurchgang des Stromes
i hinausreicht, so daß auch in unmittelbarer Nähe des Nulldurchganges oder nach
dem Nulldurchgang mit Hilfe von Vergleichsspannungen U,. Synchronkommandos erzeugt
werden können.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 8 ist zur Erzeugung einer Folge
von Synchronkommandos für die in Reihe liegenden Schaltstrecken eine Schaltungsanordnung
benutzt, die in an sich bekannter Weise von einer Hilfsfunktion der Form
i + c - i Gebrauch macht. In F i g. 8 ist mit 1 wieder der stromführende
Leiter, mit 70 ein Lufttransformator und mit 71 ein Stromwandler bezeichnet.
Die Sekundärwicklung des Transformators 70 speist über einen hochohmigen Widerstand
73 eine Primärwicklung eines Sättigungswandlers 72; die Ausgangsklemmen des Stromwandlers
71 sind an eine weitere Primärwicklung des Wandlers 72 angeschlossen. Bei dieser
Anordnung ergibt sich eine Gesamtdurchflutung des Wandlers 72, die proportional
der Summe i -i- c - i ist. Die Durchflutung des Wandlers 72 ist so
bemessen, daß sich der Wandler im allgemeinen in der Sättigung befindet und lediglich
jeweils nach dem Nulldurchgang der Durchflutung entsättigt wird. Bei dieser Entsättigung
entsteht an der Sekundärwicklung 72a ein etwa dreieckförmiger Impuls. Dieser Impuls
eilt bei sinusförmigem Strom i diesem Strom um eine konstante Zeit voraus; der Betrag
dieser Voreilzeit kann durch entsprechende Wahl der Konstanten c, d. h. durch das
Verhältnis der von i und i' bewirkten Durchflutungen des Wandlers 72, bestimmt werden.
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Mit Hilfe der an der Sekundärwicklung 72 a entstehenden Impulse
wird in der folgenden Weise eine Reihe von Auslöseimpulsen für die in Reihe liegenden
Schaltstrecken der Schalteinrichtung erzeugt: In F i g. 8 ist mit 75 ein Kippkreis
mit zwei Transistoren 76 und 77 bezeichnet, von denen normalerweise der Transistor
77 leitend, der Transistor 76 gesperrt ist. Die Basis des Transistors 76 liegt über
einen Widerstand 78 an der positiven Sammelschiene 2. An den Widerstand 78 sind
ferner über einen Asynchronkommandoschalter 79 eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung
72a und über Ventile 80 die Außenanschlüsse der Wicklung 72 a angeschlossen.
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Wird durch Schließen des Schalters 79 ein Asynchronkommando zur Auslösung
der Schalteinrichtung gegeben, so ruft der nächste Sekundärimpuls des Wandlers 72,
der durch einen Nulldurchgang der Summe i + c - i erzeugt wird, an
dem Widerstand 78 einen Spannungsabfall in der eingezeichneten Richtung hervor.
Dadurch kippt der Kippkreis 75 in dem Sinne, daß der Transistor 76 leitend und der
Transistor 77 gesperrt wird.
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An einen Ausgangsleiter 81 des Kippkreises 75 ist eine Reihe von Ausgangsstufen
angeschlossen. Die erste dieser Stufen enthält einen Schalttransistor 82, dessen
Basis am Leiter 81 liegt und dessen Emitter-Kollektor-Strecke eine Auslöseeinrichtung
für die erste dieser Stufen enthält einen Schalttransistor 82,
verbunden ist.
Solange der Transistor 77 leitend ist, hat der Ausgangsleiter 81, da der Widerstand
83 des Kippkreises 75 niederohmig ist, praktisch das Potential der positiven Sammelschiene
2. Infolgedessen ist der Transistor 82 bei leitendem Transistor 77 gesperrt, da
sein Emitter durch einen entsprechend bemessenen Spannungsteiler auf ein Potential
gebracht
ist, das negativer ist als das des Leiters 81. Wird jedoch
in der oben beschriebenen Weise der Kippkreis 75 gekippt, so schlägt das Potential
des Leiters 81 infolge Sperrung des Transistors 77 auf einen Wert um, der negativer
ist als das Emitterpotential. infogedessen wird der Transistor 32 leitfähig. Über
die Klemmen 85 fließt dann ein Strom, durch den die öffnung der ersten Schaltstrecke
ausgelöst wird.
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An den Ausgangsleiter 81 ist ferner eine zweite Ausgangsstufe angeschlossen,
die sich von der ersten dadurch unterscheidet, daß zwischen der Basis ihres Transistors
84 und dem positiven Leiter 2 ein Kondensator 86 liegt. Der Transistor 84 spricht
daher auf den Potentialwechsel des Leiters 81 verzögert an, wobei der Betrag der
Verzögerung durch die Zeitkonstante des RC-Gliedes 86l87 bestimmt ist. In gleicher
Weise können an den Leiter 81 weitere Ausgangsstufen angeschlossen werden, die jeweils
nacheinander an ihren Ausgangsklemmen Auslöseimpulse erzeugen, wobei im Sinne der
Erfindung zumindest der letzte Auslöseimpuls zeitlich derart liegt, daß die zugeordnete
Schaltstrecke nach dem angesteuerten Nulldurchgang geöffnet wird.
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Die Rückstellung der Schaltanordnung nach Durchführung eines Schaltvorganges
wird in der bereits beschriebenen Weise durch Schließen eines Rückstellschalters
90 bewirkt.
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Die mit Zeitgliedern versehenen Ausgangsstufen der Anordnung nach
F i g. 8 kann man auch in Verbindung mit einem Steuergerät verwenden, bei dem entsprechend
der Anordnung nach F i g. 1 während der Halbwellen des Stromes ein Kondensator 11
bei ansteigendem Strom linear aufgeladen und bei abfallendem Strom mit entgegengesetzt
gleicher Steigung entladen wird. Man kann dann auf eine Anhebung des Anfangswertes
der Kondensatorspannung (vgl. F i g. 3, Zeitintervall b) verzichten und eine symmetrische
Auf- und Entladung des Kondensators durchführen, wobei der abfallende Teil der Spannungskurve
zur Erzeugung nur eines stromsynchronen Signals ausgenutzt wird und weitere Synehronkommandos
durch Ausgangsstufen nach Art von F i g. 8 erzeugt werden. Beispielsweise kann man
die zweite Ausgangsstufe der F i g. 1 durch die zweite Ausgangsstufe der F ig. 8
ersetzen, indem man den Leiter 81 der F i g. 8 an das obere Ende des Widerstandes
47 der F i g. 1 anschließt.