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Schaltanordnung zum Unterbrechen von Gleichstrom Die Erfindung betrifft
eine Schaltanordnung zur Unterbrechung von Gleichstrom während eines mit Hilfe eines
Kondensators künstlich erzeugten Stromn:ulldurchganges. Dabei soll der Unterbrechungsvorgang
günstig gestaltest werden. Es soll vor allem auch erreicht werden, daß sch die Kontakte
während des Stromnu'lldurchsganges mindestens nahezu in der günstigsten Läsch,stellung
befinden. Bei den bekannten Anordnungen ,dieser Art besteht in dieser Hinsicht zwischen
Stromnulldurchgang und Kontaktbewegung kein zuverlässiiger Zusammenhang.
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Die Erfindung besteht nun. darin, daß der Stromnullsdurchgang zusätzlich
dadurch herbeigeführt wird, daß eine zum Kondensator parallel liegende, zur Stromdrosselung
dienende Induktivität erhöht wird. Dies kann durch den Ablauf einer mechanischen
Bewegung erzielt werden, die sich mit der Kontaktbewegung zeitlich so kuppeln läßt,
daß sich die Kontakte während des künstlich erzeugten Stromnulldurchganges :in der
günstigsten Löschstellung befinden. Die erfindungsgemäße Maßnahme hat auch den Vorteil,
daß infolge der Drosselung der Durchgang der Stromkurve durch Null flacher erfolgt.
Geringe Abweichungen des Ausgehblickes der Unterbrechung vom Nulldurchgang wirken
sich daher nicht nachteilig aus.
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Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung noch näher
erläutert.
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Die Fig. i bis 3 zeigen zunächst eine für den Erfindungszweck geeignete
Drossel, d.ie natürlich auch als Glättungsdrossel dienen kann. Der äußere
Aufbau
ähnelt einer Erdschlußdrossel. Es bezeichnen i und :2 -die Gleichstromanschlüsse,
3 und 4 die Schenkelwicklungen, 5 einen Ölkessel, 6 und 7 die Joche, 8 und g die
Schenkel, deren ,innerer Aufbau in Fig.2 und 3 dargestellt :ist. Mit io sind Anschlüsse
für die Betätigung der Schenkel angedeutet. Ein Schenkel besteht aus einem Isolierrohr
vi, dessen Inneres nicht mit Öl gefüllt ist und von unten: her .zwgängig :ist. Darin
sind an zwei flachen Tragschienen, die aus Isolierstoff i2- oder aus einem urmagnetischen
Metall besteben. können, die einzelnen Eisenstücke 13 befestigt. Es ist zweckmäßig,
das Eisen zu lamellieren, um die Bildung von Wirbelströmen zu vermeiden, welche
bei der Erhöhung der Induktivität entgegengesetzt zum Hauptstrom fließend auftreten
können und die Herabdrückung des Hauptstromes hindern könnten. Dazwischen, liegen
bewegliche Anker 14, welche auf Führungen 15 gleiten, die ihrerseits von Tragschienen
16 gehalten werden. In Dauerbetrieb werden die Anker durch nicht dargestellte Sperrklinken
in der äußeren Lage festgehalten. Beim Abschaltvorgang werden sie mechanisch oder
pneumatisch freigegeben. Ihre durch magnetische Kräfte einsetzende Bewegurig kann
durch Druckluftantriebe 17 beschleunigt werden. Nach Abschalten des Stromes
drücken. die Federn i8 die Anker in die Anfangsstellung zurück. i9, sind Druckluftleitungen,
2o die Antriebsstangen für die Sperrklinken. Durch die gegenläufige Bewegung je
zweier Anker heben sich ehre Schläge auf. Um Prellwirkung zu vermeiden, können hydraulische
Bremsen vorgesehen werden.
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Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung, und zwar für niedrige Spannung,
bei der zwei Spulen 3 und 4, die in Reihe geischaltet sind, .im Dauerbetrieib gegensinnig
durchflossen werden. Dabei entsteht nun ein schwacher Streufluß, der -den Weg zwischen
beiden Spulen nimmt. Zur Stromunterdrückung wird die innere Spule mit dem als Rotor
ausgebildeten Teilei des Magnetkreises um i&oi° gedreht, wodurch die maximale
Leitfähigkeit der Anordnung erreicht wird. In beiden Endlagen befindet sich .der
Anker im Gleichgewicht.
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Die Vergrößerung der Induktivität auf elektrischem Wege kann nun unter
Ausnutzung der Eisensättigung durch Doppelmagnetisierung des Eisenweges erfolgen.
Dabeli ist, wie bekannt; der magnetisierende Stromkreis mit dem Hauptstromkreis
nicht verkettet. Der magnetisierende Stromkreis kann nun dauernd von einem Glelichstrom
durchflossen sein. Es ist auch möglich, die Magretisierung durch phasenverschobene
Wechselströme zu erzeugen. Fig. 5 zeigt eine derartige Drossel, deren Vormagnetisierung
durch ein Drehstromsystem z3 bis 25 erzeugt wird. Infolge der Phasenr verschiebung
der drei Magnetisierungen bleibt die resultierende Herabsetzung der Induktivität
konstant. Zur Induktivitätserhöhung brauchen also nur die Niederspannungs-Wechselstromkreise
unterbrochen zu werden.
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Den Einfluß der Induktivitätserhöhung .auf den Stromverlauf zeigt
beispielsweise Fig. 6 für eine Schaltung nach dem mit starken Linien gezeichneten
Teil :der Fig. 7, in der S den Schalter, L die veränderliche Induktivität .und R
den -Leitungswiderstand darstellt. Die Kurve 26 ist der Weg des Ankers, @z. B. des
Ankers. 14 nach Fig. 2, 27 der Verlauf der Induktivität L und 28. der Verlauf des
Stromes.
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Dlie erfindungsgemäße Anordnung weist nun parallel zur Induktivität
L einen Kondensator C auf. Bei geeigneter Bemessung der Kapazität kann ein Stromverlauf
2-g nach Fig. 8 erreicht werden. Der Gesamtstrom wechselt dabei kurzzeitig das Vorzeichen,
er geht dabei also zweimal durch Null (30, 31). Dieses Zeitintervall ist für die
Unterbrechung des Stromes besonders günstig. Der Schalter S kann hierbei als normaler
Wechselstromschalter ausgebildet werden, da er nur dazu dient, eine Rückzündung-
zu vermeiden. Wird die Gleichspannung mittels Gleichrichter geliefert, so übernehmen
diese beim Nulildurchgang 30.des Stromes selbsttätig die Stromunterbrechung, da
sie ja den Strom in umgekehrter Richtung nicht hindurchlassen.
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Beii zweckmäßiger Zusammenarbeit der veränderlichen Drossel mit dem
Schalter können Verhältniisse erreicht werden, welche für die Abschaltung wesentlich
günstiger sind als bei no.rmaJen Wechselstromschaltern.
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Durch Abstimmung des Kondensators auf den Verlauf zier Irnduktivitätsänderung
kann erstens erreicht werden, daß der Strom, solange er in entgegengesetzter Richtung
fließt, sehr gering bleibt, so daß für die Unterbrechung nicht nur die Stromnudldurchgänge,
sondern auch der dazwischenliegende Zeitraum als praktisch stromlose Pause zur Verfügung,steht.
Ferner ist im Gegensatz zu den normalen Wechselstromschaltern der Zeitpunkt des
S:tromnull!durchganges unabhängig von der erzeugenden ,EMK. Er ist vielmehr von
dem Verlauf der Induktivitätsänderung abhängig. Wird nun der Vorgang der In.duktivitätsänderung
mit der Schaltbewegung gekuppelt, so kann erreicht werden, daß beim ersten oder
zweiten Nulldurchgang des Stromes sich die Schalterkontakte gerade in der zur Löschung
günstigsten Stellung befinden. Bei Ausnutzung der stromlosen Pause ist es sogar
möglich, die Kontakte während dieser Pause praktisch lichtbogenfrei und so schnell
zu trennen, daß eine Wiederzündung nicht eintreten kann.
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Der Verlauf der Unterdrückung des Stromes ist nun nicht nur vom Verlauf
der Induktivitätsänderung, sondern auch von .dem Anfangswert des Stromes abhängig.
Um stets die günstigsten. Löschverhältnisse zu erhalten, ist es zweckmäßig, denVerlauf
derInduktivitätsänderung abhängig von dem Strom und gegebenenfalls von: seiner zeitlichen
Änderung zu steuern. Hierzu stehen verschiedene Mittel zur Verfügung. Erstens hängt
-die magnetische Anziehungskraft und damit die Geschwindiglaelit der Induktivitätsänderung
unmittelbar von dem Strom ab, während die Spannung an einer unveränderlichen Drosselspule
von ,der Stromänderung abhängt. Diese zweite Abhängigkeit ist besonders
dann
wichtig, wenn ein Kurzschluß während des Stromanstieges abgeschaltet werden soll.
Durch diese Regelgrößen können nun zusätzliche Antriebsmittel (Druckluft oder Bremsen),
gegebenenfalls über Röhrenverstärker, beeinflußt werden.