DE1565993A1 - DC switch - Google Patents
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- DE1565993A1 DE1565993A1 DE19661565993 DE1565993A DE1565993A1 DE 1565993 A1 DE1565993 A1 DE 1565993A1 DE 19661565993 DE19661565993 DE 19661565993 DE 1565993 A DE1565993 A DE 1565993A DE 1565993 A1 DE1565993 A1 DE 1565993A1
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- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
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- H01H33/59—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
- 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
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Description
. DiPL.-ING.HELMUTMISSLING _'. DiPL.-ING.HELMUTMISSLING _ '
DiPL-iNG. RICHARD SCHLEE I0Q3994DiPL-iNG. RICHARD SCHLEE I0Q3994
U III
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U III
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BISMAHCKSTRASSE 43BISMAHCKSTRASSE 43
TELEfONs CoettO 734OOTELEPHONE CoettO 734OO
Allmänna Svenska Blektriska Aktiebolagei:, V ä s t e r a s /SchwedenAllmänna Svenska Blektriska Aktiebolagei :, Vä s t e r a s / Sweden
Grleiohstromsohalter ■ Grleiohstromohalter ■
Bei Unterbreellung von induktiven Gleichstromkreisen hat man bisher verschiedene Verfahren angewandt. Nach einem Verfahren vergrößert man die Feldstärke eines Lichtbogens dadurch,· daß man eine forcierte Unterbrechung in Öl oder zwischen isiierten löschschirmen benutzt. Bei niedrigeren Gleichspannungen muß man dabei bereits Lichtbögen von mehreren Metern Länge erzeugen, bevor die Lichtbogenspannung dieselbe Größenordnung wie die Ifetzspannung erreicht. Solche Anordnungen beanspruchen sehr viel Platz und sind praktisch kaum verwendbar*If inductive DC circuits are interrupted, one has various methods used so far. According to one method, the field strength of an arc is increased by · that one forced interruption in oil or between isiiert erasing screens used. In the case of lower DC voltages, arcs of several meters in length must be used generate before the arc voltage of the same order of magnitude how the mains voltage is reached. Claim such arrangements a lot of space and are practically hardly usable *
ITach einem anderen Verfahren bewirkt man einen künstlichen Hulldurchgang, indem man einen geladenen Kondensator über die Kondensatoren eines Wechselstromschalters entlädt. Pur hohe Spannungen würde diese Methode aber enorm große. Kondensatoren , erfordern, was sie aus wirtschaftlichen' Gesichtspunkten praktisch unverwendbar macht.Another method is to create an artificial one Hull passage by placing a charged capacitor across the AC switch capacitors are discharging. Pure high However, this method would create enormous tensions. Capacitors, require what they are practical from an economic 'point of view makes useless.
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BAD ORiGiNAL Ma*·*^^ -2- BAD ORiGiNAL Ma * · * ^^ -2-
Ein weiteres Prinzip ist darauf aufgebaut, daß man ein Ionenventil mit einem Steuergitter verwendet, das normalerweise den Strom des Stromkreises leitet. Parallel mit dem Ionenventil ist ein Widerstand von ungefähr derselben Größenordnung wie die Resistanz des ganzen Kreises eingeschaltet, der derart bemessen ist, daß er den ganzen Strom führen kann. Weiter ist ein großer Kondensator in Reihe mit einem Schalter parallel zum Ionenventil angeschlossen. Bei Betrieb ist der Schalter offen, und die eine Seite des Kondensators ist über einen großen Ladewiderstand am Minuspol des ITetzes angeschlossen, während die andere Seite des Kondensators am Pluspol des ITetzes angeschlossen ist. normalerweise ist also der Kondensator mit der Netzspannung geladen. Wenn der Gleichstromkreis unterbrochen werden soll, wird der Schalter geschlossen, wobei der Kondensator über das Ionenventil entgegengesetzt der Richtung des Stromes entladen wird. Der Kondensator muß somit Hit so großer energie lind so hoher Spannung geladen sein, daß er das Ionenventil während einer so lc-vn&en Zeit stromlos halten kann, daß es Zeit hat zu erlöschen. V/eim diese Zeit 1 ms ist und z.B. ein Kur ζ Schluß strom von 10 IcA bei 250 kV unterbrochen werden soll, erhält der Kondensator die Größenordnung 100 /uS1. Ein solcher Kondensator bekommt derartige Dimensionen und wird so kostspielig, daß dies Prinzip praktisch. unverwendbar ist.Another principle is based on using an ion valve with a control grid that normally conducts the current of the circuit. In parallel with the ion valve, a resistor of approximately the same order of magnitude as the resistance of the entire circuit is connected, which is dimensioned in such a way that it can carry the entire current. A large capacitor is also connected in series with a switch in parallel with the ion valve. During operation, the switch is open and one side of the capacitor is connected to the negative pole of the IT system via a large charging resistor, while the other side of the capacitor is connected to the positive pole of the IT system. normally the capacitor is charged with the mains voltage. If the DC circuit is to be interrupted, the switch is closed, whereby the capacitor is discharged via the ion valve in the opposite direction to the direction of the current. The capacitor must therefore be charged with such great energy and such a high voltage that it can keep the ion valve de-energized for such a time that it has time to go out. When this time is 1 ms and, for example, a short-circuit current of 10 IcA at 250 kV is to be interrupted, the capacitor receives the order of magnitude 100 / uS 1 . Such a capacitor has such dimensions and becomes so expensive that this principle is practical. is unusable.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung, um in Verbindung uit der Unterbrechung eines hochgespannten induktiven Stromkreises, vor-The invention relates to an arrangement to uit in connection Interruption of a high-voltage inductive circuit, pre-
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zugsweise einer Leitung für hochgespannten Gleichstrom, einen Reihenwiderstand in diese einzuschalten und dadurch den Strom des Kreises auf einen so niedrigen Wert zu senken, daß eine Unterbrechung erfeigen kann. Der Widerstand ist mit einem Schaltelement parallelgeschaltet, das so dimensioniert ist, daß es wenigstens während einer kurzen Zeit den ganzen Strom leiten kann. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus einer Parallelschaltung eines Widerstandes, der im wesentlichen den ganzen Strom im Stromkreis führen kann, eines Schaltelements, das wenigstens während einer· kurzen Zeit den ganzen Strom im Stromkreis führen kann, und eines Hilfsschalters be·?· ■ steht, der normalerweise geschlossen ist und den Strom im Strom-preferably a line for high-voltage direct current, a Switch on series resistance in this and thereby the current of the circle to such a low value that it can cause an interruption. Resistance is with one Switching element connected in parallel, which is dimensioned so that it conducts the entire current at least for a short time can. The invention is characterized in that the arrangement from a parallel connection of a resistor, which is essentially can carry all the current in the circuit, a switching element, at least for a short time the whole Current in the circuit, and an auxiliary switch be ·? · ■ which is normally closed and the current in the electricity
kreis führt, und daß weiter Anordnungen vorhanden sind, die zu Anfang eines Schaltverlaufs den Hilfsschalter öffnen und einen Startimpuls für das Schaltelement erzeugen, so daß dieses mit niedriger Impedanz leitend wird und damit den Strom übernimmt und danach schnell seine Impedanz auf einen Wert erhöht, der viel größer als die Resistanz des Widerstandes ist, so daß der Strom gezwungen wird, durch den Widerstand "zxx fließen und dadurch auf einen so niedrigen Wert herabgesetzt wird, daß der Hauptschalter die 'endgültige Unterbrechung des Stromkreises zustandebringen kann.circle leads, and that further arrangements are available that open the auxiliary switch at the beginning of a switching process and generate a start pulse for the switching element, so that this is conductive with low impedance and thus takes over the current and then quickly increases its impedance to a value that is much greater than the resistance of the resistor, so that the current is forced to flow through the resistor "zxx and is thereby reduced to such a low value that the main switch can bring about the final interruption of the circuit.
Zum Ausschalten von llochleistungsstromlcreisen ist es bekannt, zwei Schalter '"parallel, zu schalten, -von denen der eine als ·To switch off hole power circuits, it is known to connect two switches' "in parallel, one of which is
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-L--L-
Vakuumschalter ausgebildet ist und die Stromunterbrechung übernimmt, während der andere der Stromleitung dient und nur beim Unterbrechungsvorgang geöffnet wird, so daß der Strom gezwungen wird, durch den Vakuumschalter zu fließen.Vacuum switch is designed and takes over the power interruption, while the other is used for the power line and is only opened during the interruption process, so that the current is forced will flow through the vacuum switch.
Es sind weiter Wechselstromschalter mit Rohrkontakten bekannt,There are also known alternating current switches with pipe contacts,
t
bei denen vor der Trennung der Kontakte ein Plasmastrom erzeugt wird, der beim Trennen der Kontakte zunächst die Stromführung »
übernimmt. Der Plasmastrom wird dann durch eine Gasströmung geblasen, so daß beim Stromnulldurchgang ein Abschalten erreicht
wird. Beide bekannten Schaltanordnungen arbeiten nicht nach dem Prinzip der Erfindung, nach dem der zu unterbrechende Strom
durch Einschalten eines Widerstandes in den Stromkreis auf einen so niedrigen Wert herabgesetzt wird, daß die Unterbrechung des
Stromes durch einen Schalter möglich wird, der den vollen Hetzstrom
bei der gegebenen Netzspannung nicht unterbrechen kann.t
in which a plasma current is generated before the contacts are separated, which initially takes over the current flow when the contacts are separated. The plasma flow is then blown through a gas flow, so that a switch-off is achieved when the current crosses zero. Both known switching arrangements do not work according to the principle of the invention, according to which the current to be interrupted is reduced by turning on a resistor in the circuit to such a low value that the interruption of the current is possible by a switch, the full Hetz current in the cannot interrupt the given mains voltage.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, in dieser zeigen:The invention is explained below with reference to the drawing, in which:
Fig. 1 ein Sehaltschema einer Anordnung gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a Sehaltschema an arrangement according to the Invention,
Fig. 2 bzw. 3 die Spannung bzw. den Strom als Funktion der Zeit während eines SehaltVorganges,Fig. 2 and 3 the voltage or the current as a function of time during a SehaltVorganges,
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. 4 und 5 zweiAusführungsformen des -Schaltelemente und. 4 and 5 two embodiments of the switching elements and
■ " ".,Pig. 6 "bis 12 eine Inderung der Anordnung für stark - -induktive Leitungen.■ ""., Pig. 6 "to 12 change the arrangement for strong - -inductive lines.
Bin Gleichstromkreis mit einer,erfindungsgemäßen Anordnung enthält eine Spaimungsquelle Ό" und einen Belastungswiderstand Rv. Die Ieitungsinduktanz ist mit I bezeichnet und "besteht zum wesentlichen Teil aus den in Verbindung mit den Stromrichtern notwendigen Anodendrosseln. Zwischen den Punkten 2 und 3 in der Leitung 1 sind ein Hilfsschalter 4, ein Schaltelement 5 mit regelbarer innerer Impedanz und ein. Widerstand 6 parallel miteinander eingeschaltet. Der Hilfsschalter kann ein Leistungstrennschalter oder ähnlicher Typ sein, so daß er nicht den Stromkreis zu unterbrechen "braucht, sondern nur einen Lichtbogen mit einem mäßigen Lichtbogenspamiungsfall erzeugt. Das Schaltelement 5 kann eine Gasentladungsanordnung sein, in der die Lichtbogenentladung vom Plasmazustandmit einem Bogenspannungsfall von der Größenordnung von einigen 10-20 Volt zu einem Raumladungszustand mit einem sehr großen Bogenspannungsfall regelbar ist. Pur"einen gewissen Typ von solchen Gasentladungsanordnungen gilt·, daß der niedrige Bogenspannungsfall nur aufrechterhalten werden kann, ..-,„ wenn die Bedingung R . η >A erfüllt ist, wobei R der effektive Radius 'der Gasentladungsanordnuiig ist, η die Dichte der neutralen Atome in Gas Und A eine Größe, die vom Typ deijaeutralen Atome imA direct current circuit with an arrangement according to the invention contains a voltage source Ό "and a load resistor Rv. The line inductance is denoted by I and" consists mainly of the anode chokes required in connection with the converters. Between points 2 and 3 in line 1 are an auxiliary switch 4, a switching element 5 with adjustable internal impedance and a. Resistor 6 switched on in parallel with each other. The auxiliary switch can be a circuit breaker or a similar type, so that it does not need to interrupt the circuit, but only generates an arc with a moderate arc voltage drop. The switching element 5 can be a gas discharge arrangement in which the arc discharge from the plasma state with an arc voltage drop of the order of magnitude can be regulated from a few 10-20 volts to a space charge state with a very large arc voltage drop. For a certain type of such gas discharge arrangement, the low arc voltage drop can only be maintained... if the condition R. η> A is fulfilled, where R is the effective radius of the gas discharge arrangement, η is the density of the neutral atoms in gas, and A is a quantity that is of the deija neutral atom type
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Gas und einem eventuell axialen Magnetfeld durch den Sntladungskanal abhängt. Der Bogenspannungsfall der Entladungsstrecke kann folglich durch "Variation von einer oder mehreren der zu der genannten Bedingung gehörenden Größen auf einen gewünschten Wert gesteuert werden. Der effektive Radius der Sntladungsstrecke kann mit Hilfe von "beweglichen Schirmen variiert werden, die als IrisTolenden wirken. Die Dichte der neutralen Atome im Gas kann dadurch variiert werden, da<3 man in der einen oder anderen Weise den Druck der Sntladungsstrecke variiert. Die Größe A kann z.B. mit Hilfe eiiss durch die Entladungs strecke gehenden axialen. Magnetfeldes in gewünschter Richtung "beeinflußt werden.Gas and a possible axial magnetic field through the discharge channel depends. The arc voltage drop of the discharge path can consequently by "varying one or more of the variables belonging to the mentioned condition to a desired one Value can be controlled. The effective radius of the discharge path can be varied with the help of "movable screens that act as iris tolenden. The density of the neutral atoms in the gas can be varied because <3 one in one or the other Way the pressure of the discharge path varies. The size A can e.g. with the help of an axial line going through the discharge path. Magnetic field in the desired direction "are influenced.
Die Methode, einen Widerstand parallel mit einer Schaltstrecke einzuschalten, ist "bei gewöhnlichen Wechselstromschaltern "bekannt und auch "bei Stufenschaltern, aber in diesen fällen ist deren Punlction ganz anders* als "bei der vorliegenden 3rfinduii;j.The method of putting a resistor in parallel with a switching path to switch on is known "in ordinary AC switches" and also "for tap changers, but in these cases theirs Punlction quite different * than "in the present 3rfinduii; j.
Bei der in I1Ig. 4 gezeigten weiteren Variation der Sasentladungsanordnung ist diese an einer Vakuumpumpe hei 10 an^esclilosseii, die normalerweise den Druck irj&er Züntladungs strecke awisohsn der Anode 11 und Kathode 12 so niedrig hält, daß die innere lripedc.xiz sehr hoch und die Strecke nicht leitend ist.In the case of I 1 Ig. 4 is another variation of the Sasentladungsanordnung shown on a vacuum pump at 10 an ^ esclilosseii, which normally keeps the pressure irj & er Züntladungs distance awisohsn the anode 11 and cathode 12 so low that the inner Iripedc.xiz is very high and the distance is not conductive.
Mit Hilfe einer an der Seite der Entladungsstreoke cureordneten Plasmakanone 13 kann ein Plasma 14 in die Iratladungsstrecke entweder kontinuierlich oder intermittierend eingeführt werden,With the help of a cure arranged on the side of the discharge street Plasma gun 13 can either charge a plasma 14 into the Irat charge range be introduced continuously or intermittently,
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wobei die Entladung bei einer verhältnismäßig niedrigen Spannung zwischen Anode und Kathode gezündet und der Bogenspannungsfall auf einem so niedrigen Viert während einer so langen Zeit gehalten wird, daß die Schaltstrecke im Ililfssehalter Zeit hat, ganz entionisiert zu werden und der Lichtbogen dort gelöscht wird. Die Entladungsanordnung ist an der der Plasmakanone entgegengesetzten Seite mit einer eventuell gekühlten"Kondensationsfläche 15 versehen, an der Ionen und Elektronen rekombiniert werden. Das neutrale Gas wird mit der Vakuumpumpe entfernt.wherein the discharge is at a relatively low voltage ignited between anode and cathode and the arc voltage drop held on such a low fourth for such a long time that the contact gap in the auxiliary holder has time to be completely deionized and the arc is extinguished there. The discharge arrangement is opposite to that of the plasma gun Side with a possibly cooled "condensation surface 15, at which ions and electrons are recombined. The neutral gas is removed with the vacuum pump.
Die in Fig. 4 geseigte Entladungsanordnung kann auch in der in Fig. 5 gezeigten Weise abgeändert werden. Anode und Kathode sind ringförmig und die Plasmakanone ist so angeordnet, daß sie ein Plasma längs des Entladungsrohres mit einer solchen Frequenz und Impulslänge emittieren kann, daß es immer ein Plasma zwischen der Anode und Kathode gibt. In der rechten Ecke der Anordnung ist eine Kondensations- und Entionisierungsanordnung, wo die Ionen rekombiiiiert werden und das neutrale Gas entweder auf kalten oder Getter-Flächen 15 kondensiert oder durch eine Vakuumpumpe 10 weggepumpt >'ird. Der rechte Teil der Anordnung kann eventuell ein großes Volumen 16 umfassen, damit das Gas, das nicht unmittelbar weggepumpt werden kann, nicht in das Entladungsrohr zurückdringen soll.The inclined in Fig. 4 discharge arrangement can also in the can be modified in the manner shown in FIG. Anode and cathode are ring-shaped and the plasma gun is arranged so that they a plasma along the discharge tube with such a frequency and pulse length that there is always a plasma between the anode and cathode there. In the right corner of the assembly is a condensation and deionization assembly where the Ions are recombined and the neutral gas is either condensed on cold or getter surfaces 15 or by a vacuum pump 10 pumped away> 'ird. The right part of the arrangement can possibly include a large volume 16 so that the gas, which cannot be pumped away immediately, does not enter the discharge tube should push back.
Weil man in den zuletzt beschriebenen Anordnungen Gas verwendet, das schon ionisiert ist, wenn es in die Sntladungsstrecke kommt,Because gas is used in the arrangements just described, that is already ionized when it comes into the discharge path,
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erzeugt, und der Lichtbogenfall ist ausreichend, um einen Ent-generated, and the arc case is sufficient to
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kann es mit Hilfe der elektromagnetischen Kräfte dazu gebracht *,.' werden, sich viel schneller zu bewegen als nicht ionisiertes · Gas. Die Impedanzänderung der Entladungsanordnung kann dadurch sehr schnell erhalten werden.it can be brought about with the help of electromagnetic forces *. ' will move much faster than non-ionized gas. The change in impedance of the discharge arrangement can thereby be obtained very quickly.
Wenn der Stromkreis geschlossen ist, soll die Anordnung eine niedrige Impedanz haben.* Bei Unterbrechung soll ihre Impedanz in kurzer Zeit auf einen hohen, aber endlichen Wert ansteigen, t ! When the circuit is closed, the arrangement should have a low impedance. * In the event of an interruption, its impedance should rise to a high but finite value in a short time, t !
wodurch der Strom auf einen so niedrigen Wert sinkt, daß ein normaler Schalter oder Leistungstrennschalter eineendgültige Unterbrechung zustandebringen-kann, wie zuvor beschrieben ist.whereby the current drops to such a low value that a normal switch or circuit breaker can produce a final interruption, as previously described.
Normalerweise ist der Stromkreis dadurch geschlossen, daß sowohl , .-#*Normally the circuit is closed by the fact that both, .- # *
der Hilfsschalter 4 als auch der Reihenschalter 7 geschlossen , "·the auxiliary switch 4 and the series switch 7 closed, "·
ist. Der Widerstand 6 und auch das Schaltelement 5 haben eine so hohe Resistanz, daß der Strom ganz durch die beidenÄchalter ! 4 und 7 fließt. Ein UnterbrechungsVorgang beginnt damit, daß *' der Hilfsschalter 4 geöffnet wird. Dabei wird ein Lichtbogenis. The resistor 6 and also the switching element 5 have a resistance so high that the current flows right through the two switches! 4 and 7 flows. An interruption process begins with * ' the auxiliary switch 4 is opened. This creates an arc
ladungsverlauf durch das Schaltelement 5 zu starten. Der Bogen- 'i spannungsfall im Sehaltelement 5 ist erheblich niedriger als der lichtbogenfall über dem Hilfssohalter, dies hat zur Pplge, daß 4er Lichtbogen über dem Hilfsschalter schnell erlischt und V-der Strom ganz durch das Schaltelement fließt. Sobald der Licht- [ bogen im Hilfsschalter 4 erloschen ist, wird die Impedanz des · *to start the course of charge through the switching element 5. The arc 'i voltage drop in Sehaltelement 5 is considerably lower than the arc-over event the Hilfssohalter, this has the Pplge that 4p arc across the auxiliary switch turns off quickly and V, the current flows entirely through the switching element. Once the light [is arc in the auxiliary switch 4 extinguished, the impedance of the · is *
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Schaltelements nach oben gesteuert, so daß der Bogenspannungs-, fall zunimmt, wodurch ein immer größerer Seil des Stromes durch .·" den ..Widerstand 6 fließt. Damit eine Über schaltung des Stromes vom Schaltelement 5 zum Widerstand 6 erfolgen kann, muß die Impedanz des Schaltelementes viel größer-als die des.Widerstandes werden. Damit die totale Schaltzeit des Gleichstromkreises so kurz wie möglich wird, muß die Impedanz der Anordnung mit der Zeit so. zunehmen, daß die Spannung über ihr die ganze Zeit maximal ist, d.h. gleich der vom Gesichtspunkt der Isolationsfestigkeit aus höchst zugelassenen, was erreicht werden kann, wenn der Widerstand 6 von nicht linearem !Typ ist. In der Regel ist die höchst zugelassene Spannung gleich der doppelten Betriebsspannung. Switching element controlled upwards, so that the arc voltage, fall increases, whereby an ever larger rope of the current through . · "The ... resistor 6 flows. This means that the current is switched over can take place from the switching element 5 to the resistor 6, the impedance of the switching element is much larger than that of the resistor will. So the total switching time of the DC circuit is as short as possible, the impedance of the arrangement must with the time so. that tension increase over her all the time is maximum, i.e. equal to what is most permissible from the point of view of insulation strength, which can be achieved, when the resistor 6 is of the non-linear! type. Usually the highest permitted voltage is equal to twice the operating voltage.
In Pig. 2 und 3 sind die Spannung und der Strom als I^inktion der Zeit, bei einem ünterbrechungsvorgang gezeigt. Vor der Zeit t=0 herrscht die iäetriebsspannung U^, Sobald der Hilfsbehälter 4 'ö ff net und" das Schaltelement 5 den Strom übernimmt, steigt die Spannung etwas, aber diese Zunahme, die die Größenordnung von ca. 10-30 ToIt hat, ist völlig vernachlässigbar verglichen mit der 3etriebsspannung in der Größenordnung von 100 kV. Zur Seit t=0 steigt die innere Impedanz des Schaltelements, und .nach der Zeittist seine Impedanz so viel gestiegen, daß die totale Impedanz der Anordnung im wesentlichen gleich der Belastung simp:edans ist, was dadurch erreicht wird, daß die ImpedanzIn Pig. 2 and 3 are the voltage and the current as I ^ inction of the Time shown during an interrupt operation. Before time t = 0 The operating voltage U ^ prevails as soon as the auxiliary container 4 'opens net and' the switching element 5 takes over the current, increases the tension something, but this increase that the order of magnitude of about 10-30 ToIt is completely negligible compared with the operating voltage of the order of 100 kV. To the Since t = 0 the internal impedance of the switching element rises, and after time its impedance has risen so much that the total impedance of the arrangement essentially equal to the load simp: edans is what is achieved by the impedance
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des Widerstandes 6 ungefähr gleich der der Belastungsimpedanz gewählt wird und die Spannung des Systems auf die doppelte Betriebsspannung gestiegen ist, weil der Strom in dieser kurzen Periode nicht Zeit gehabt hat, ilen nennenswert zu verändern. Mit dem Zunahmen der Schaltimpedanz fließt mehr und mehr Strom durch den Widerstand, und zum Schluß ist die Spannung so hoch gestiegen, daß der ganze Strom durch den Widerstand 6 fließt und praktisch gar nicht durch das Schaltelement 5. Damit die Spannung über der Anordnung kon£..>imt ist, wenn der Strom sinkt und eine kurze Schaltzeit ergib'«« muß der Widerstand eine nicht lineare Stromspannungscha,rakteristik haben, !fach der Zeit T ist eine so große Impedanz in den Kreis eingeschaltet worden, daß der Strom auf einen so niedrigen Wert gesunken ist, daS schließlich eine Schaltung mit dem lleihenschalter 7 erlir.lten v/erden kann. Die Punktion des Schaltelexaents 5 ist also die, beim Öffnen des Hilfsschalters 4 den Strom zu übernehmen und ihn danach zum Widerstand 6 unter solchen Bedingungen zu übertragen, daß die Spannung des Systems nicht die zugelassene Schaltspanmmg übersteigt. Sobald der Strom vom Widerstand 6 ubernoiaaen v/orden ist, soll die innere Impedanz des Sehaltelements praktisch unendlich hoch sein können.of the resistor 6 is chosen to be approximately equal to that of the load impedance and the voltage of the system has risen to twice the operating voltage because the current has not had time to change significantly in this short period. As the switching impedance increases, more and more current flows through the resistor, and in the end the voltage has risen so high that the entire current flows through the resistor 6 and practically not at all through the switching element 5. So that the voltage across the arrangement kon £ ..> imt is, if the current sinks and a short switching time results, the resistor must have a non-linear voltage characteristic,! times the time T, such a large impedance has been switched into the circuit that the current is applied to one The value has fallen so low that a circuit with the loan switch 7 can finally be grounded. The puncture of the Schaltelexaents 5 is thus to take over the current when the auxiliary switch 4 is opened and then to transfer it to the resistor 6 under such conditions that the voltage of the system does not exceed the permitted switching voltage. As soon as the current from the resistor 6 has passed, the internal impedance of the holding element should be able to be practically infinitely high.
Wenn der Parallelwiderstand 6 eins lineare StroE-Spannunröcxiarakteristik hat, wird der Strom nach einem Schaltnsnöver nur halbiert, weil die maximale Resistanz, die eingeschaltet wird, ungefähr gleich der Belastungsresistanz ist, sonst wird die SpannungWhen the parallel resistor 6 has a linear StroE voltage variance characteristic the current is only halved after a switching maneuver, because the maximum resistance that is turned on is approximately equal to the load resistance, otherwise the voltage will
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über dem System größer als die doppelte Betriebsspannung. In "einem solchen EaIl ist eine Anzahl von erfindungsgemäßen Anordnungen erforderlich, die hintereinander geschaltet sind, um den Ström auf einen für die endgültige Schaltung annehmbaren Wert zu senken. Wenn der Widerstand dagegen von nicht-linearem Syp 1st, kann der Strom mit einer oder swei Anordnungen von der ßrSßenordnung kA auf einig© Ampere reduziert werden.across the system greater than twice the operating voltage. In "Such an EaIl is a number of arrangements according to the invention required, which are connected in series to bring the current to an acceptable level for the final circuit Lower value. If the resistance is on the other hand of non-linear Syp 1st, the stream can come with one or two arrangements of the order of magnitude kA can be reduced to a few © amperes.
Um die Steilheit der Spannung zu verhindern» die über der Anordnung entsteht ,wenn der Strom durch das Schaltelement fließt und der Schalter abgetrennt wird, kasm ein Kondensator parallel mit dem Widerstand angeschlossen werden. Wenn die beiden Impedanzen aus genügend großen Kondensatoren'hestehen,. 28nnen diese den genannten Kondensator ersetzen«To prevent the steepness of the voltage »the one above the Arrangement arises when the current flows through the switching element and the switch is disconnected, a capacitor kasm in parallel be connected to the resistor. If the two impedances consist of sufficiently large capacitors. 28these can denote the replace named capacitor «
Mit Hilfe dieser Schaltung ist es möglich, fixe Spannung über den "beiden reihengesehalteten Schaltelementen so zu steuern, daß die Überschlagsfestigkeit von wenigstens eiern einen Zeit hat, so schnell zu steigen, daß eine Wiederzündung über der ganaen Schaltstreeke verhindert wird»With the help of this circuit it is possible to have fixed voltage over to control the "two switching elements arranged in series, that the flashover strength of at least one time has to rise so fast that a reignition over that ganaen Schaltstreeke is prevented »
Die 0leichstromleitung 1 in Iig„ 6 umfaßt eine Spannungsquelle U, den äquivalenten Belastungswiderstand E^. und die lie itungs induktanz L♦ Die Schaltanordnung ist zwischen zwei Bankten 2 und eingesetzt und enthält eine Anzahl zwischen den genannten Punlcfen parallel angeschlossener Zweige« JSiner dieser Zweige enthält denThe direct current line 1 in Iig "6 comprises a voltage source U, the equivalent load resistance E ^. and the line inductance L ♦ The switching arrangement is between two banks 2 and used and contains a number between the points mentioned branches connected in parallel «JSiner of these branches contains the
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Hilfsschalter 4, ein anderer das Schaltelement 5 in Reihe mit einem Schalter 8, der im folgenden Reihenschalter genannt wird. Diese zwei Schaltelemente sind in einem Punkt 9 zusammengeschaltet. Ein dritter Zweig enthält zwei Impedanzen 10 und 11 in Reihe, und sie sind in einem Punkt 12 zusammengeschaltet. Die Punkte 9 und 12 sind verbunden, so daß sie sich auf demselben Potential befinden. Die Impedanzen 10 und 11 können aus Kondensatoren bestehen oder aus einer Kombination von Kondensatoren und Widerständen. Welcher Typ von Impedanzen verwendet werden soll, hängt von den Eigenschaften der Leitung und der übertragenen Leistung ab und wird von Pail zu Pail bestimmt.Auxiliary switch 4, another the switching element 5 in series with a switch 8, which is called a series switch in the following. These two switching elements are connected together at a point 9. A third branch contains two impedances 10 and 11 in series and they are connected together at a point 12. the Points 9 and 12 are connected so that they are at the same potential. The impedances 10 and 11 can consist of capacitors consist or a combination of capacitors and resistors. What type of impedances are used depends on the properties of the line and the transmitted power and is determined from pail to pail.
Bei der Anordnung nach Pig, 6 besteht ein vierter Zweig aus einem Kondensator 13, der zur Aufgabe hat, die in der Leitung gespeicherte Energie aufzunehmen, die beim Schaltvorgang frei wird. Wenn die Impedanzen 10 und 11 aus Kondensatoren bestehen und es möglich ist, sie so zu dimensionieren, daß sie außerdem als Spannungsteiler für die zwei reihengeschalteten Schaltelemente 5 und 8 dienen und auch die freigewordene Energie aufnehmen können, kann der Kondensator 13 weggelassen werden. Der fünfte Zweig besteht aus dem Widerstand 6.In the arrangement according to Pig, 6 a fourth branch consists of a capacitor 13, which has the task of being in the line absorb stored energy that is released during the switching process. When the impedances 10 and 11 consist of capacitors and it is possible to dimension them so that they also act as a voltage divider for the two series-connected switching elements 5 and 8 serve and can also absorb the released energy, the capacitor 13 can be omitted. The fifth branch consists of resistor 6.
Mit einer Schaltung nach Pig. 6 erhält man keine vollständige Unterbrechung, weil der Widerstand 6 es zuläßt, daß ein gewisser Strom im Kreise zwischen den Punkten 2 und 3 fließt. Pur dieWith a circuit according to Pig. 6 one does not get a complete interruption, because the resistor 6 allows a certain Current flows in a circle between points 2 and 3. Pure the
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; -- 13 - ■■■; - 13 - ■■■
• endgültige Unterbrechung ist ein zusätzlicher Schalt er 7 er-'forderlich, in Fig. 7 ist ein Kreis gezeigt, der eine voll-• final interruption an additional switch 7 is required, in Fig. 7 a circle is shown which has a full
■'ständige Unterbrechung, erlaubt, Bei .dieser ist der .Widerstand 6-mit einem kondensator 14 reihengeschaltet, der dann den" Kondensator 13 in Fig. 6 ersetzen kann.■ 'constant interruption, allowed. With .this is the .resistance 6-connected in series with a capacitor 14, which then becomes the "capacitor 13 in Fig. 6 can replace.
Beim Schaltvörgang müssen der Hilfsschalter 4 und der Reihenschalter 8 synchronisiert sein, so daß der Reihenschalter geschlossen ist-, bis der Strom ganz vom Hilfsschalter zum Zweig mit dem Schaltelement und dem Reihenschalter übergeschaltet ist. Ehe im Schaltelement 5 der Impedanzwechsel stattfindet, werden die Eontakte des Reihenschalters geöffnet. Wenn das Abschneiden des Stromes durch das Schaltelement stattfindet, wird der Strom durch diesen Zweig UuIl oder praktisch Null und wird zum Kondensator 13 bzw. 14 übertragen, der dann geladen wird. Wenn das Schaltelement seine hohe Impedanz 5-10MikrοSekunden lang aufrechterhalten kann, hat der Reihenschalter eine so hohe Spannungsfestigkeit erreicht, daß er eine Steilheit Tön einigen 100 V/yus der wMerkehrenden Spannung bewältigen kann-, und die wiederkehrende Spannung und eine eventuelle Wiederzündung im .Schaltelement haben nun zur Folge, daß die Energie . in der Impedanz 10 im Schaltelement entladen wird und die ganze Spannung über dem Kondensator 13 bzw. 14 und dem Widerstand ζ> sich kurz^ei%ig über die Impedanz 11 und den Reihenschalter.8 legt.During the switching process, the auxiliary switch 4 and the series switch 8 must be synchronized so that the series switch is closed until the current is completely switched from the auxiliary switch to the branch with the switching element and the series switch. Before the impedance change takes place in the switching element 5, the contacts of the series switch are opened. When the current through the switching element is cut off, the current through this branch becomes UuIl or practically zero and is transferred to the capacitor 13 or 14, which is then charged. If the switching element can maintain its high impedance for 5-10 microseconds, the series switch has reached such a high dielectric strength that it can cope with a slope of a few 100 V / yus of the recurring voltage and the recurring voltage and a possible re-ignition in the switching element now have the consequence that the energy. is discharged in the impedance 10 in the switching element and the entire voltage across the capacitor 13 or 14 and the resistor ζ> is briefly over the impedance 11 and the series switch.8.
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Bei der in Pig. 7 gezeigten Ausführungsform muß der Kondensator 14 so dimensioniert sein, daß er die ganze übrigbleibende magnetische Energie übernehmen kann, ohne daß eine zu hohe Spannung erhalten wird. Der Widerstand 6 hat zur Aufgabe, etwas mehr Energie zu verbrauchen, so daß der Kondensator kleiner gemacht werden kann. Mit dieser Einrichtung wird sich unmittelbar nach dem Abschneiden des Stromes eine Spannung über das Schaltelement und den Reihenschalter legen. Wenn dies unzweckmäßig sein sollte, kann ein zusätzlicher Kondensator parallel eingeschaltet v/erden, analog mit dem in Mg. 6 gezeigten.In Pig. The embodiment shown in FIG. 7 must include the capacitor 14 be dimensioned in such a way that it can take over all of the remaining magnetic energy without causing an excessively high voltage is obtained. The resistor 6 has the task of consuming a little more energy, so that the capacitor is made smaller can be. With this device, a voltage is generated across the switching element immediately after the current is cut and put the series switch. If this is inexpedient, an additional capacitor can be connected in parallel to ground, analogous to that shown in Fig. 6.
Der Reihenschalter 8 muß eine sehr hohe wiederkehrende Spannungsfestigkeit haben. Bei einem Abschneiden des Schaltelements ist es nicht ganz sicher, ob der Strom exakt Hull wird, deshalb muß der Reihenschalter einen übriggebliebene! lieststrom vollständig unterbrechen können.The series switch 8 must have a very high recurring dielectric strength. When the switching element is cut off it is not entirely sure whether the current will be exactly Hull, so the series switch has to be a leftover one! reads stream completely can interrupt.
Der Schalter kann ein Vakuumschalter mit z.B. Wolframkontakten sein, der die Shigke.'.t liat, den Lichtbogen, spontan bei Strömen von weniger als ca. 50 Amp. zu löschen. Es ist auch möglich, einen Druckgasschalter zu benutzen, der mit Druckluft oder einem elektronegativen Gas arbeitet und mit dem eine forcierte Schaltung bei 10 bis 20 Amp. erhalten wird.The switch can be a vacuum switch with e.g. tungsten contacts be that of the Shigke. '. t liat, the arc, spontaneous with currents of less than about 50 amps. It is also possible, to use a compressed gas switch that works with compressed air or an electronegative gas and with which a forced switching at 10 to 20 amps.
Wenn der Reihenschalter nicht den Reststrom zu unterbrechen vermag, muß ein künstlicher ITulldurchgang für den Strom ge- schaffen'werden, und die J1Ig. 8a und 8b zeigen zwei VariationenIf the series switch is unable to interrupt the residual current, an artificial zero crossing must be created for the current , and the J 1 Ig. 8a and 8b show two variations
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einer Schaltung zu diesem Zweck. Fach der in Fig. 8a gezeigten Variation ist parallel mit dem Reihenschalter 8 ein Schwingungskreis angeordnet, der aus einem Kondensator 15 und einer Spule' 16 besteht. Wenn die Lichtbogenspannung bei Stromabnahme steigt, "wird im Schalter e-in Strom mit einer solchen Richtung induziert, daß ein künstlicher Nulldurchgang erhalten wird.a circuit for this purpose. Compartment that shown in Fig. 8a Variation, an oscillating circuit is arranged in parallel with the series switch 8, which consists of a capacitor 15 and a coil ' 16 consists. If the arc voltage increases as the current decreases, "is induced in the switch e-in current with such a direction, that an artificial zero crossing is obtained.
Bei der in I1Ig. 8b gezeigten Variation ist der Schwindungskreis mit einer Funkenstrecke 17 reihengeschaltet. Der Kondensator kann von Anfang an gpLäden sein, und wenn die Funkenstrecke gesundet wird, weil die Iiichtbogenspaniiung über dem Reiherischalter einen gewissen Wert überstiegen hat, wird ein künstlicher Nulldurchgang induziert, und der Schalter schaltet. Die Funkenstrecke kann auch durch irgendeinen äußeren Impuls gezündet werden. Der Kondensator kann auch von Anfang an ungeladen sein. In the case of I 1 Ig. 8b, the oscillation circuit is connected in series with a spark gap 17. The capacitor can be charged from the start, and when the spark gap is restored because the arc voltage across the series switch has exceeded a certain value, an artificial zero crossing is induced and the switch switches. The spark gap can also be ignited by any external impulse. The capacitor can also be uncharged from the start.
Wenn das Schaltelement 5 nach wiederholter Wiederzündung schließlich selbst eine vollständige Schaltung bewirken kann, kann der Reihenschalter 8 weggelassen werden. Der Kondensator 13 bzw. 14 dient in einem solchen Fall zwei Zwecken, einerseits um zu verhindern, daß die durch die Wiederzündung erzeugten Spannungsoszillationen im Netz zu groß werden, andererseits zum Verhindern einer allzu schnellen Spannungsbeanspruchung des Schaltelements nach einem Abschneiden des Stroms.When the switching element 5 after repeated re-ignition finally can even effect a complete circuit, the series switch 8 can be omitted. The capacitor 13 or 14 in such a case serves two purposes, on the one hand to prevent that the voltage oscillations generated by the re-ignition become too large in the network, on the other hand to prevent excessively rapid voltage stress on the switching element after a power cut.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Schaltung muß der Reihenschalter 8 geschlossen sein, wenn das Schaltelement 5 zündet. Erst danachIn the circuit shown in FIG. 6, the series switch 8 must be closed when the switching element 5 ignites. Only after
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soll der Reihenschalter öffnen. Dies dauert ca. 10 msek. und Γ während dieser Zeit soll das Schaltelement brennen. Wenn das * Schaltelement den Strom abschneidet, kann der Reihenschaltershould open the series switch. This takes about 10 msec. and Γ during this time the switching element should burn. If that * Switching element cuts off the current, the series switch can
schnell entionisiert werden.quickly deionized.
Wenn der Reihenschalter ein mechanischer Schalter der früher genannten Typen ist, muß das Schaltelement 10 msek, lang brennen.If the series switch is a mechanical switch of the types mentioned earlier, the switching element must burn for 10 msec.
Wenn der Wunsch vorliegt, die,Brennzeit des Schaltelements 5 zu verkürzen, kann man in verschiedenen Weisen verfahren.If there is a desire to increase the burning time of the switching element 5 to shorten, one can proceed in different ways.
Bei einem dieser Verfahren besteht der Reihenschalter aus einer ! oder mehreren gesteuerten Funkenstrecken, z.B. Vakuumfunkenstrecken. Wenn das Schaltelement einen Zündimpuls bekommt, zündet gleichzeitig die Funkenstrecke. Das Schaltelement braucht nun, nur eine so lange Zeit zu brennen, wie der Reihenschalter zum Erlöschen braucht. Damit diese Anordnung funktionieren soll, ist es jedoch erforderlich, daß die Summe der Resistanzen des Schaltelements 5 und Reihenschalters 8 viel kleiner als Q&e ' . : Resistanz des Parallelschalters 4 ist, sonst erfolgt keine Kommutierung. />;In one of these methods, the series switch consists of one! or several controlled spark gaps, eg vacuum spark gaps. When the switching element receives an ignition pulse, the spark gap ignites at the same time. The switching element now only needs to burn as long as the series switch needs to go out. In order for this arrangement to function, however, it is necessary that the sum of the resistances of the switching element 5 and series switch 8 be much smaller than Q & e '. : Resistance of parallel switch 4 is, otherwise no commutation takes place. />;
Gemäß einem anderen Verfahren wird der Eontaktarm im Reihenschalter 8 mit einer Anordnung versehen, die einen Zünddraht mit sich zieht, wenn der Reihenschalter öffnet, dadurch kann der Reihenschalter anfangen zu öffnen, bevor der ParallelschalterAccording to another method, the contact arm is in series switch 8 provided with an arrangement that pulls an ignition wire with it when the series switch opens, thereby the Series switches begin to open before the parallel switch
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roll offen und entionisiert ist. Ala Folge davon erhält man eine kurze Brennzeit des Sehaltelements und einen schnelleren . Schaltverlauf. Um einen ausreiehend niedrigen Widerstand im Re'ihensehalter während der Kommutierung zu erhalten, muß; der Draht dick sein, oder die Druckluftbeblasung darf nicht beginnen, ehe der Strom vom Parallelschalter zum Schaltelement und Reihenschalter kommutlert hat.roll is open and deionized. Ala consequence of this one gets a short burning time of the holding element and a faster one . Switching process. To ensure a sufficiently low resistance in the Maintaining row holders during commutation must; the wire is thick, or the compressed air blowing must not start, before the current from the parallel switch to the switching element and series switch has commutlert.
Nach einem dritten Verfahren kann die Schaltung, wie in Fig. gezeigt, modifiziert werden. Hier liegt der Parallelschalter nur über dem Schaltelement. Der Vorteil dieser Schaltung ist, daß die beiden Schalter gleichzeitig öffnen können. Hier braucht das Schaltelement nur eine so lange Zeit zu brennen, daß der Lichtbogen erlischt, z.B. einige 100/Us. Ein anderer Vorteil ist, daß der Parallelschalter nur ca, 10 kV zu bewältigen braucht im Gegensatz zu voller Schaltspannung bei einer Schaltung nach Jig. 6. Dies hängt von.der Spannungsteilerschaltung 10, 11 ab.According to a third method, the circuit, as shown in Fig. shown, modified. The parallel switch is located here only above the switching element. The advantage of this circuit is that the two switches can open at the same time. Here the switching element only needs to burn long enough for the Arc extinguishes, e.g. a few 100 / Us. Another advantage is that the parallel switch only needs to cope with approx. 10 kV in contrast to full switching voltage with a circuit after Jig. 6. This depends on the voltage divider circuit 10, 11.
Als eine weitere Variante der in.Jig, I gezeigten Schaltung kann ein Kondensator zwischen den Punkten 2 und 5 geschaltet werden mit dem Zweck, die Steilheit der wiederkehrenden Spannung zu vermindern.As a further variant of the circuit shown in.Jig, I. a capacitor can be connected between points 2 and 5 with the purpose of increasing the steepness of the recurring tension Reduce.
-Die Erfindung umfaßt auch die in Pig, TO gezeigte Abänderung der Anordnung, die in Pig. 6 und 7 gezeigt ist. Das Schaltelement 5 Joesteht aus einer Vakuumentladungsanordnung, die nicht, dazu-The invention also includes the modification shown in Pig, TO the arrangement made in Pig. 6 and 7 is shown. The switching element 5 Jo is made up of a vacuum discharge arrangement that does not add to it
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geeignet ist, den ganzen Strom kontinuierlich zu führen, sondern in erster Linie nur während des Schaltverlaufs. !lach der vorge-• schlagenen Abänderung ist der Hilfsschalter 4 parallel mit der Reihenschaltung des Schaltelements 5 und dem Reihenschalter 8 durch eine kontinuierlich leitende Niederdruckentladungsstrecke 18 in Reihe mit einem Schnellschalter 19 ersetzt. Der Schnellschalter kann ein Druckgasschalter sein, der mit Druckluft oder einem anderen geeigneten elektronegativen Gras arbeitet, z.B. mit Sl?g. Er kann auch als Ionenventil mit einem Blockierungs-" gitter^ausgebildet sein.is suitable to carry the entire current continuously, but primarily only during the switching process. laugh the previous • In the proposed modification, the auxiliary switch 4 is parallel to the series connection of the switching element 5 and the series switch 8 replaced by a continuously conductive low-pressure discharge path 18 in series with a high-speed switch 19. The quick switch can be a pressurized gas switch that works with compressed air or some other suitable electronegative grass, e.g. with Sl? g. It can also be used as an ion valve with a blocking " grid ^ be formed.
Bei einer Schaltung soll eine Stromunstabilität in der Sntladungsstrecke 18 induziert werden, so daß diese abschneidet, d.h. so, daß ihre stromleitende Fähigkeit kurzzeitigabnimmt oder ganz verschwindet. Ehe dies Abschneiden beginnt, muß der Reihenschalter 19 geöffnet werden. Wenn das Abschneiden so langwierig ist wie 5-10/us, hat der Reihenschalter Zeit, entionisiert zu werden und einen großen Teil seiner Spannung wieder aufzunehmen. Böim Abschneiden wird der ganze Strom zur Aufladung der Kondensatoren 10, 11 und 13 übergeschaltet. Wenn der Kondensator 13 . 5/uP beträgt, steigt die Spannung zwischen den Punkten 2 und 3 mit ungefähr 500 V//Us, was ein normaler Wert für einen Druck-luftschalter ist. Mit Hilfe der Kondensatoren 10 und 11 wird diese Spannung in geeeigneter Weise zwischen der Entladungsstrecke und dem Reihenschalter verteilt. Wenn die Spannung nach einigenIn a circuit, there should be a current instability in the discharge path 18, so that it cuts off, i.e. so that its ability to conduct electricity is temporarily reduced or completely disappears. Before this clipping begins, the series switch must be used 19 can be opened. If the cutting takes as long as 5-10 / us, the series switch has time to deionize and to resume much of its tension. During the cutting process, the entire current is used to charge the capacitors 10, 11 and 13 switched over. When the capacitor 13 . 5 / uP, the voltage between points 2 and 3 increases by approximately 500 V // Us, which is a normal value for a compressed air switch is. With the help of the capacitors 10 and 11 is this voltage in a suitable manner between the discharge path and distributed to the series switch. When the tension after some
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hundert Mikroöekunden die Netzspannung erreicht hat, kann der ganze Strom im Parallelwiderstand 6 geleitet werden, wobei die im Kreise gespeicherte magnetische Energie im Widerstände verschwindet und der Strom abnimmt.100 microseconds the mains voltage has reached, the whole current can be conducted in the parallel resistor 6, whereby the magnetic energy stored in the circle disappears in the resistor and the current decreases.
Eine endgültige Schaltung erfolgt mit dem Schalter 7. Wenn der Widerstand 6 entfernt oder mit einem Kondensator reihengeschaltet wird wie in Fig. 7, kann eine vollständige Schaltung ohne den äußeren Schalter 7 erfolgen, aber dann·muß der Kondensator 13 so groß gewählt werden, daß er die übriggebliebaie magnetische Energie aufnehmen kann, ohne daß allzu große Überspannungen entstehen. A final switching takes place with switch 7. If the Resistor 6 removed or connected in series with a capacitor becomes as in Fig. 7, a complete circuit can be made without the external switch 7, but then the capacitor 13 be chosen so large that it removes the remaining magnetic ones Can absorb energy without causing excessive overvoltages.
Die in Pig. 10 gezeigte Anordnung zum Induzieren einer Strominstabilität in der Entladungsstrecke 10 besteht aus einem separat ladbaren Kondensator 20, einem Stromsteller 21 und einer zweckmäßigen Impedanz 22. Diese Anordnung ist parallel mit der Entladungsstrecke geschaltet. Wenn der Stromsteller 21 geschlossen wird und der Kondensator 20 sich über der Entladungsstrecke ent-. IMt, wird-der Strom durch diese zunehmen, so daß ein Abschneiden entsteht. Dieser zusätzliche Strom muß so groß sein, daß die ."■' ',abilität so lange dauert, daß der Reihensehalter 19 Zeit hat, entionisiert zu werden. Wenn die Entladungsstrecke 18 aus einem Mchtbogen besteht, der im Quecksilberdampf brennt, können die Dimensionen des Gefäßes, der Gasdruck und Gastyp so gewähltThe one in Pig. The arrangement shown in FIG. 10 for inducing a current instability in the discharge gap 10 consists of a separate one chargeable capacitor 20, a current regulator 21 and an appropriate one Impedance 22. This arrangement is in parallel with the discharge path switched. When the current regulator 21 is closed and the capacitor 20 is discharged across the discharge path. IMt, will-the current through them will increase so that a clipping occurs. This additional current must be so large that the . "■ '', ability lasts so long that the row holder 19 has time has to be deionized. If the discharge path 18 consists of a power arc that burns in the mercury vapor, can the dimensions of the vessel, the gas pressure and gas type so chosen
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werden, daß die Entladung nur aufrechterhalten werden kann, wenn ein zusätzlicher Gaseinlauf in der Nähe der Anode angeordnetthat the discharge can only be sustained if an additional gas inlet is arranged near the anode
wird. Wenn dieser Gaseinlauf geschlossen wird, wird die Entladung gedrosselt und der Strom abgeschnitten.will. When this gas inlet is closed, the discharge is throttled and the current is cut off.
Auch wenn der Schnellschalter 19 aus einer kontinuierlich leitenden Fiederdruckentladungsstrecke des Ionenventiltyps besteht, enthält die Schalteranordnung keine mechanischen Teile und kann folglich sehr schnell sein. In einem solchen Jail wird eine Strominstabilität in dem einen Ventil induziert, wobei die beiden Ventile stromlos werden. Das Ventil, das normalleitend war, wird schnell entionisiert und kann also den Kreis unterbrechen, auch wenn das erste Ventil nach der Instabilität wieder zünden wollte. Wenn der Reihenschalter mit einem Blockierungsgitter versehen ist, wird dieses negativ gemacht, wenn das erste Ventil abschneidet. Das Abschneiden muß so lange dauern, daß dae Gitter Zeit hat, die Strombahn zu blockieren. Der Reihenschalter kann auch kein Gitter haben, aber dann muß das Abschneiden so lange dauern, daß die Ent ionisierung groß genug wird.Even if the quick switch 19 is made of a continuously conductive There is a low-pressure discharge path of the ion valve type, the switch arrangement contains no mechanical parts and can consequently be very quick. In such a jail there will be a current instability induced in one valve, whereby the two valves are de-energized. The valve that was normally conducting will quickly deionized and can therefore interrupt the circuit, even if the first valve tried to re-ignite after the instability. If the series switch is provided with a blocking grid, this will be made negative when the first valve cuts off. The cutting off must take so long that the grid has time to block the current path. The series switch can also do not have a grid, but then the cutting must take so long that the deionization is large enough.
Gemäß der Erfindung enthält die Schaltanordnung einen Widerstand 6, der mit dem Hilfsschalter 4 und dem Schaltelement 5 parallelgeschaltet ist. Der Widerstand hat zur Aufgabe, den Strom des Kreises zu übernehmen, nachdem das Schaltelement seine Impedanz auf einen sehr hohen Wert vergrößert hat, und die induktive Energie zu verbrauchen, die im Gleichstromkreis gespeichert ist. Eine ·According to the invention, the switching arrangement contains a resistor 6 which is connected in parallel with the auxiliary switch 4 and the switching element 5 is. The resistor has the task of taking over the current of the circuit after the switching element has its impedance has increased to a very high value, and to consume the inductive energy that is stored in the DC circuit. One ·
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.endgültige Unterbrechung des Gleiclistromkreises geschieht mit. final interruption of the track circuit occurs with
. . Hilfe des äußeren Schalters 7. :. . Using the outer switch 7.:
Wenn der Kreis stark induktiv ist, kann es sich als praktisch unmöglich erweisen oder wenigstens als unzweckmäßig, den Widerstand für die ganze magnetische Energie, die in der Leitung .; vorhanden ist, zu dimensionieren. ■If the circuit is highly inductive it may prove practically impossible, or at least inexpedient, to resist all the magnetic energy that is in the line. ; is available to dimension. ■
Pig. 11 und 12 zeigen zwei Schaltungen, hei welchen der Widerstand 6 aus einer Anzahl von Teilwiderständen aufgebaut ist, die mit Hilfe von Kondensatoren und Funkenstrecken parallel mit dem Schaltelement angeschlossen sind* Jeder Kondensator ist mit einem über eine Hilfsfunk-enstrecke einschaltbaren Entladungswider stand versehen. Bei der Ausführungsform nach J1Ig. ist ein erster Ceilwiderstand 60 zwischen den Punkten 2 und 3 mittels einer !Funkenstrecke 50 und eines Kondensators 40 angeschlossen. Ein zweiter Teilwiderstand 61' ist in gleicher Weise mittels einer Funkens tr ecke 51 und eines ,Kondensators 4-1 angeschlossen. Der Kondensator 40 kann mit Hilfe eines Entladungswiderstandes 63 und einer Hilfsfunkenstrecke 53 entladen werden. In derselben Weise kann der Kondensator 21 über einen Entladungswiderstand 64 und eine Hilfsfunkenstrecke 54 entladen werden. .Sämtliche !Funkenstrecken sind gesteuert, so daß man ihren Zündaugenblick bestimmen kann.Pig. 11 and 12 show two circuits in which the resistor 6 is made up of a number of partial resistors which are connected in parallel with the switching element with the aid of capacitors and spark gaps * Each capacitor is provided with a discharge resistor that can be switched on via an auxiliary spark gap. In the embodiment according to J 1 Ig. a first cable resistor 60 is connected between points 2 and 3 by means of a spark gap 50 and a capacitor 40. A second partial resistor 61 'is connected in the same way by means of a spark trap 51 and a capacitor 4-1. The capacitor 40 can be discharged with the aid of a discharge resistor 63 and an auxiliary spark gap 53. In the same way, the capacitor 21 can be discharged via a discharge resistor 64 and an auxiliary spark gap 54. .All! Spark gaps are controlled so that you can determine their ignition instant.
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■ Wenn die Spannung über der Anordnung steigt, weil das Schaltelement 5 von einem nieder- zu einem hochohmigen Zustand umgeschaltet ist, soll die Funkenstrecke 50 bei dem maximal zugelassenen Spannungswert über der Anordnung zünden.■ When the voltage across the arrangement rises because the switching element 5 switched from a low to a high resistance state is, the spark gap 50 should ignite at the maximum permissible voltage value across the arrangement.
Der Kondensator 40 fängt dann an, mit einer Zeitkonstante geladen zu werden, die vom Schaltstrom und der Größe des Kondensators bestimmt ist, gleichzeitig wird ein Teil der magnetischen ■Energie im Widerstand 60 verbracht. Wenn der Kondensator beginnt geladen zu werden, hört der Strom auf, in diesem Zweige zu fließen, und die Spannung über der Anordnung fängt wieder an zu steigend-Sobald die Spannung wieder den maximal zugelassenen Wert erreicht hat, wird die Funkenstrecke 51 gezündet und der Stron fängt an* durch die Zweige 41, 51, 61 zi/fließen, wobei der Kondensator 41 geladen und Energie im Widerstand 61 verbraucht wird. SobaldThe capacitor 40 then begins to be charged with a time constant that depends on the switching current and the size of the capacitor is determined, at the same time a part of the magnetic ■ energy in the resistor 60 is spent. When the capacitor starts Once charged, the current ceases to flow in this branch and the voltage across the arrangement begins to rise again-as soon as the voltage has again reached the maximum permitted value, the spark gap 51 is ignited and the current begins * through the branches 41, 51, 61 zi / flow, the condenser 41 is charged and energy in resistor 61 is consumed. As soon
j der Strom nicht mehr durch den Kreis 40, 50, 60 fließt, erlischt die Funkenstrecke 50 und die Hilfsfunkenstrecke 53 wird gezündet, so daß der Kondensator 40 sich über dem Widerstand 63 entlädt. Die Kreise v/erden so dimensioniert, daß die Zeitkonstante für 63, 40 kleiner ist als für 61, 41. Hierdurch ist der Kondensator 40 entladen, ,ehe der Kondensator 41 vollgeladen ist.j the current no longer flows through circuit 40, 50, 60, goes out the spark gap 50 and the auxiliary spark gap 53 are ignited, so that the capacitor 40 discharges through the resistor 63. The circles are dimensioned so that the time constant for 63, 40 is smaller than for 61, 41. As a result, the capacitor 40 is discharged before the capacitor 41 is fully charged.
Wenn der Kondensator 41 beginnt voll geladen*zu sein, fängt die Spannung wieder an zu steigen. Dann muß 50 gezündet werden, soWhen the capacitor 41 starts to be fully charged *, the starts Tension to rise again. Then 50 has to be ignited, like this
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daß der Strom zum Zweig 40, 50, 60 zurückgeschaltetwird. Die Funkenstrecke 51 erlischt, und die Funkenstrecke 54 bekommt einen Zündimpuls, so daß der Kondeneator 41 sich über dem Widerstand 64 entlädt, was in einer Zeit geschehen soll, die kürzer als die ist, die der Kondensator 40 braucht, um geladen zu werden. Dann wird das beschriebene Schaltmanöver wiederholt, bis die induktive Energie, die noch vorhanden ist, in einem der Kondensatoren 40 und 41 aufgenommen wird. Der Kreis ist dann unterbrochen.that the current is switched back to branch 40, 50, 60. The spark gap 51 goes out, and the spark gap 54 receives an ignition pulse, so that the capacitor 41 discharges through the resistor 64, which should happen in a time which is shorter than that which the capacitor 40 needs to be charged. The switching maneuver described is then repeated until the inductive energy that is still present is absorbed in one of the capacitors 40 and 41. The circle is then broken.
Wenn es für zweckmäßig befunden wird, können mehrere Zweige" mit Kondensator, Funkenstrecke und YJiderstand nacheinander geschaltet werden, so daß der Strom unterbrochen werden kann, ohne daß der zuerst eingeschaltete Zweig wieder benutzt zu werden braucht.If found appropriate, several branches " with capacitor, spark gap and resistor connected one after the other so that the current can be interrupted, without the branch that was switched on first being used again needs to be.
Fig. 12. zeigt einen Kreis, der Funkenstrecken ohne äußere Zündan-Ordnungen enthält und in dem die Hilfsfunkenstrecke für die Entladungskreise der Kondensatoren mit drei Elektroden und mit der •Mittelelektrode an öinen anliegenden Zweig angeschlossen ausgebildet ist. Die Zündspannungen für die Funkenstrecken 50, 51 und 32 sollen etwas verschieden sein, so daß Ucq/· ^t-* χ Ί*ς ρ 'SO gezündet ist und 40 voll geladen ist, steigt die Spannung über' der Zündspannung für 51, so daß diese zündet und der Strom.zum Zweig 41, 61 hinüberfließt. Dabei entsteht ein Zündimpuls über derFig. 12 shows a circle, the spark gaps without external ignition arrangements contains and in which the auxiliary spark gap for the discharge circuits of the capacitors with three electrodes and with the center electrode connected to an adjacent branch is. The ignition voltages for the spark gaps 50, 51 and 32 should be slightly different, so that Ucq / · ^ t- * χ Ί * ς ρ 'SO ignited and 40 is fully charged, the voltage rises above' the ignition voltage for 51, so that it ignites and the Strom.zum Branch 41, 61 flows over. This creates an ignition pulse over the
- 24 009813/0652 - 24 009813/0652
15S599315S5993
- 24 JPunkenstrecke 53 über den Kondensator 43 mit einer gewissen- 24 J gap 53 through the capacitor 43 with a certain
Zeitverschwedung, Diese Verschiebung muß so groß sein, daß 50Time wasted, this shift must be so great that 50
erlöschen kann, ehe 53 zündet. Sobald 41 voll geladen ist, zündet 52, und nach einer gewissen Verzögerung zündet 44» so daß 41 entladen wird. In analoger Weise werden die anderen Zweige einer nach dem anderen eingeschaltet. Zum Schluß ist der Strom so niedrig, daß die übriggebliebene induktive Energie im zuletzt eingeschalteten Zweig gelagert ist.can go out before 53 ignites. As soon as 41 is fully charged, 52 will ignite, and after a certain delay 44 will ignite like this that 41 is discharged. The other branches are switched on one after the other in an analogous manner. At the end is the Current so low that the remaining inductive energy is stored in the branch that was switched on last.
Bei dieser Schaltung braucht die Entladung der Kondensatoren nicht besonders schnell zu geschehen, sondern die Zeitkonstante der Entladungskreise kann so lang gemacht werden, daß der ganze Schaltprozess vollendet ist, ehe der zuerst eingeschaltete Kondensator entladen ist.In this circuit, the capacitors need to be discharged not to happen particularly quickly, but the time constant of the discharge circles can be made so long that the whole Switching process is completed before the capacitor that was switched on first is discharged.
Wenn eine kleinere Anzahl von Zweigen verwendet wird, kann eine Rückschaltuns vom letzten zum ersten Zweig vorgenommen werden, wie mit gestrichelten Linien und dem Kondensator 45 in Fig. 12 angedeutet ist. In dieser Weise kann der Strom mehrere Male, zu jedem Zweige geschaltet werden. In diesem JFaIl muß die Zeitkonstante der Entladung der Kondensatoren .so gewählt werden, daß ein gewisser Kondensator nicht völlig entladen sein soll, bis kurz bevor sein Zweig in den Kreis eingeschaltet wird, weil sonst seine Funkenstrecke zu früh zünden würde.If a smaller number of branches is used, you can switch back from the last to the first branch, as with dashed lines and the capacitor 45 in FIG. 12 is indicated. In this way, the stream can run several times, too each branch can be switched. In this case the time constant the discharge of the capacitors. Chose so that a certain capacitor should not be completely discharged until shortly before its branch is switched into the circuit, because otherwise its spark gap would ignite too early.
009813/0652009813/0652
■ V- "; - 25 - ' .' ■" "■"■.■■:■ V- "; - 25 - '.' ■ "" ■ "■. ■■:
Anordnungen des beschriebenen Typs sind bekannt und werden in der Kraftteeßnik zum Schutz' gegen Überspannungen verwendet. · Fach der vorliegenden Erfindung haben sie jedoch nicht zx Aufgabe, hauptsächlich eine Ausrüstung zu schützen, sondern die induktive Energie zu verbrauchen, die in einer Übertragung für hochgespanntenG-leichstrom gespeichert ist, um eine sichere Unterbrechung des StromesT"zu ermöglichen.Arrangements of the type described are known and are described in US Pat the Kraftteeßnik used to protect against overvoltages. · Subject of the present invention, however, they do not have the task of mainly to protect equipment, but to consume the inductive energy that is used in a transmission for high voltage light current is saved to a safe interruption des StromesT "to enable.
- ,-.26:» 009S13/0652 W-, -. 26: »009S13 / 0652 W
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