DE915359C - Anordnung zur Schaltung von Wechselstromkreisen im Nulldurchgang - Google Patents

Description

• .Anordnung zur Schaltung von Wechselstromkreisen im Nulldurchgang Ein elektrischer Wechselstromkreis wird im allgemeinen geschaltet werden, wenn der Strom einen gewissen von Null verschiedenen Wert hat. Die Schaltung gerade im Nulldurchgang wird immer ein seltener Zufall sein. Bei einem von Null verschiedenen Stromwert entsteht aber während des Schaltvorganges ein Lichtbogen mit den bekannten schädlichen Folgen für das Schaltgerät. Es sind daher Bestrebungen im Gange, Schaltgeräte zu entwickeln, bei denen der Laststrom in der Nähe des Nulldurchganges geschaltet wird. Hierzu gehören insbesondere die Kontaktumformer mit synchronisierten Schaltgeräten. Andere Möglichkeiten werden z. B. von Buchhold in der ETZ vom 31. Dezember 1942, S.6oi ff., beschrieben.
• Auch die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, einen Wechselstromkreis im Nulldurchgang zu schalten, und geht zur Lösung dieses Problems einen neuartigen Weg. Als Schaltmittel dient ein Relais, dessen mögliche sekundliche Schalthäufigkeit mindestens gleich der Periodenzahl des zu schaltenden Wechselstromes ist und dessen Arbeitswicklung durch gleichgerichteten, in Phase mit dem zu schaltenden Wechselstrom pulsierenden Strom erregt ist. Zur Durchführung einer Schalthandlung wird der Wirkungsbereich dieser Wicklung derart verlegt, daß beim Durchgang des abfallenden Astes des pulsierenden Stromes durch den Ansprechwert des Relais die Schalthandlung ausgelöst wird.
• Die Erfindung sei an Hand der Fig. i bis 7 erläutert, und zwar sei zunächst die Schaltung der Fig. i besprochen. Es soll sich darum handeln, eine Spule Sp im Nulldurchgang auszuschalten. Das Relais K und der Druckknopf D sind zunächst geschlossen zu denken. Das Relais besitzt die beiden Wicklungen W; und W2, von denen die Wicklung W, an einem Gleichstromnetz, die Wicklung WZ dagegen an einem Gleichrichter Gl liegt; der über den Nebenschlußwiderstand NW an den Stromkreis der SpuleSp angeschlossen ist. Die Wicklungen W1 und W2 wirken im Relais im gleichen Sinne: In Fig. 2 ist der Laststrom is in der Spule dargestellt, während in Fig. 3 die Ströme in den Wicklungen W1 und W2 eingetragen sind. (Die Ströme sollen proportional der Zugkraft der Wicklungen sein.) Der Strom il ist eine Parallele zur Abszisse, der Strom i2 dagegen die bekannte Kurve des gleichgerichteten pulsierenden Wechselstromes. il und i2 ergeben die Stromkurve (Zugkraftkurve) J. Die Kennlinie des für die Erregung des Relais notwendigen Stromes Zerr ist durch die entsprechend bezeichnete Parallele zur Ordinate dargestellt. Die Stromkurve J liegt weit oberhalb der Kennlinie ierr, so daß Relais R eingeschaltet bleibt. Um es im Nulldurchgang auszuschalten, soll gemäß der Erfindung der Wirkungsbereich der pulsierend erregten Wicklung verlegt werden. Das geschieht im Falle des Ausführungsbeispieles durch Öffnen des Druckknopfes D und der hiermit verbundenen Entregung der Wicklung W1. Durch diesen Schaltvorgang wird die der Geraden il entsprechende Zugkraft der Relaiswicklungen abgeschaltet. Die Stromkurve J, d. h. die diesem Strom entsprechende Zugkraft, sinkt auf den Wert i2 herab. Der Druckknopf D wird im Zeitpunkt 1, geöffnet. Der pulsierende Gesamtstrom J verläuft in diesem Zeitpunkt im aufsteigenden Ast A der Kurve J: Im Zeitpunkt t2 sinkt der Zugkraftwert auf den Wert A2 herab. Eine Wirkung dieses Absinkens tritt jedoch noch nicht ein, da der Stromwert (Zugkraftwert) immer noch weit oberhalb der Ansprecherregung des Relais R liegt. Nach Überschreiten des Scheitelpunktes klingt der Ast der Kurve immer mehr ab, bis er schließlich im Zeitpunkt t3 den Wert i"., erreicht bzw. kurz danach unterschreitet. Im Zeitpunkt t3 fällt also das Relais R ab, so daß kurze Zeit danach, im Zeitpunkt t4, die Spule Sp ausgeschaltet wird, und zwar, wie Bild 2 zeigt, dicht in der Nähe des Nulldurchganges. Zur genauen Einstellung der Phasenlage des pulsierenden Stromes dient der Kondensator C, mit dessen Hilfe also die Übereinstimmung zwischen Relaisschaltung und Nulldurchgang herbeigeführt werden kann.
• Im Ausführungsbeispiel geschieht die Verlegung des Wirkungsbereiches des pulsierenden Stromes durch die Abschaltung (bzw. Zuschaltung, wie noch erläutert werden wird) einer gleichstromerregten Relaiswicklung. Eine andere Möglichkeit, die allerdings baulich voraussichtlich nicht so einfach werden wird, ist die, daß man zur Verlagerung des Wirkungsbereiches der Spule W2 eine mechanische Gegenkraft (Gewicht, Federn od. dgl.) schaltet. Eine weitere Möglichkeit zur Durchführung der Erfindung ist die, unmittelbar dem pulsierenden Strom in der Wicklung WZ einen Gleichstrom zu überlagern, der ab-bzw. zugeschaltet wird. Man kommt dann mit einem Relais mit nur einer Wicklung aus.
• In den Fig. q. und 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung dargestellt, die das Einschalten eines Wechselstromkreises im Nulldurchgang sicherstellt. Die Wicklung W2 ist in diesem Falle über den Spannungsteiler zv, und w4 an die Phasen R und S des Netzes angeschlossen. Die Einwirkungen der Wicklungen W1 und W2 auf das Relais sind jetzt entgegengesetzt. Bei offenem Druckknopf D ist nur die pulsierende Erregerwicklung W2 eingeschaltet, und zwar, wie die Figur erkennen läßt, im Sinne eines Öffnens des Relais. Im Diagramm der Fig.5 ist entsprechend der Linie der pulsierenden Zugkraft negativ eingezeichnet. Wird jetzt im Zeitpunkt t2 durch Niederdrücken des Druckknopfes D die entgegenwirkende Wicklung W1 zugeschaltet, so wirkt sich die Verschiebung des Wirkungsbereiches der Wicklung W2 in der Weise aus, daß der abfallende Ast des pulsierenden Stromes zunächst die Nullinie überschreitet und bei weiterem Anstieg im Zeitpunkt t3 den Wert a",r für die Ansprecherregung des Relais überschreitet. Das Relais spricht also an und schaltet die Spule Sp im Zeitpunkt 1" also im Nulldurchgang ein.
• In den Fig. 6 und 7 ist schließlich der Fall der Umschaltung einer Spule Spl auf eine Spule SP2 dargestellt. Die Wicklungen W1 und W2 sind in diesem Falle durch eine Wicklung W3 ergänzt. Die Schaltung ist eine Vereinigung der eben erläuterten beiden Schaltungen. Um von Spule Spl auf Spule SP2 umzuschalten, wird durch Niederdrücken des Druckknopfes die negativ erregte Wicklung W3 in ihrem Wirkungsbereich nach dem Positiven verlegt, so daß im Zeitpunkt t3 die Umschaltung erfolgt. Durch Abschalten der Spule Spl wird auch die Wicklung W3 abgeschaltet, da ja durch den Nebenschlußwiderstand NW, kein Strom mehr fließt. Nach der Umschaltung liegt die Wicklung W2 zusammen mit der Wicklung Wl an Spannung, so daß jetzt die Schaltung nach Fig. i hergestellt ist.
• Die oben beschriebene Schaltung hat insbesondere Bedeutung für fühlergesteuerte Werkzeugmaschinen, bei denen in der Fühlvorschubbewegung oder in der Leitvorschubbewegung oder in beiden Umschaltungen von Kupplungen, Drehfelderzeugern usw. vorgenommen werden müssen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Schaltung von Wechselstromkreisen im Nulldurchgang, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltmittel ein Relais dient, dessen mögliche Schalthäufigkeit mindestens gleich der Periodenzahl des zu schaltenden Wechselstromes ist, und dessen insbesondere dauernd eingeschaltete Arbeitswicklung durch gleichgerichteten, in Phase mit dem zu schaltenden Wechselstrom pulsierenden Strom erregt ist, und daß zur Durchführung einer Schalthandlung der Wirkungsbereich dieser Wicklung derart verlegt wird, daß beim Durchgang des abfallenden Astes des pulsierenden Stromes durch den Ansprechstromwert des Relais die Schalthandlung ausgelöst wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Arbeitswicklung eines Relais, dessen mögliche Schalthäufigkeit mindestens gleich der Periodenzahl des zu schaltenden Wechselstromes ist, durch gleichgerichteten, in Phase mit dem zu schaltenden Wechselstrom pulsierenden Strom erregt ist und der Wirkung der Arbeitswicklung eine gleichbleibende Gegenkraft überlagert ist, die beim Einschaltvorgang des Stromkreises wirksam gemacht bzw. beim Abschaltvorgang aufgehoben wird, so daß im Zeitpunkt des Ansteigens bzw. Abklingens der pulsierenden -Gleichstromerregung der Arbeitswicklung auf den Ansprechwert des Relais dieses anspricht und den Wechselstromkreis beim Nulldurchgang schaltet.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i zum Abschalten eines Wechselstromkreises, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltmittel ein mit mindestens zwei Arbeitswicklungen versehenes Relais dient, von denen die eine gleichstromerregt, die andere in Phase mit dem abzuschaltenden Wechselstrom über einen Gleichrichter, insbesondere in Graetz-Schaltung, pulsierend erregt ist, wobei die Summenwirkung der beiden Wicklungen größer als die für die Erregung des Relais nötige Amperewindenzahl ist, die Wirkung der pulsierenden erregten Wicklung allein dagegen in der Nähe des Nulldurchganges des zu schaltenden Wechselstromes kleiner als die Erregungs-AW-Zahl des Relais ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch i für das Einschalten eines Wechselstromkreises, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltmittel ein mit mindestens zwei Arbeitswicklungen versehenes Relais dient, von denen die eine gleichstromerregt, die andere in Phase mit dem abzuschaltenden Wechselstrom über einen Gleichrichter; insbesondere Graetz-Schaltung, pulsierend ist, wobei die Wirkungen der beiden Wicklungen entgegengesetzt gerichtet sind und der pulsierende Strom nach Znschaltung der gleichstromerregten Wicklung in der Nähe des Nulldurchganges der Spannung bis auf den Ansprechstrom des Relais ansteigt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i für das Umschalten zweier Wechselstromkreise, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais mit zwei Arbeitswicklungen versehen ist, die je einem Kreis zugeordnet sind und von denen die eine als Einschaltwicklung (Anspruch 4), die andere als Ausschaltwicklung (Anspruch 3). geschaltet ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Gegenkraft die Kraft eines mechanischen Bauteiles (Gewicht, Feder od. dgl.) ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkraft durch einen dem pulsierenden Strom der Arbeitswicklung überlagerten Gleichstrom erzeugt wird. B. Anordnung nach Anspruch i für das Abschalten, dadurch gekennzeichnet, daß der pulsierende Strom dem zu schaltenden Kreis über einen Nebenschlußwiderstand entnommen wird. g. Anordnung nach Anspruch i für das Einschalten, dadurch gekennzeichnet, daß der pulsierende Strom dem zu schaltenden Kreis über einen Spannungsteiler entnommen, wird. io. Anordnung nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur genauen Einstellung des Schaltzeitpunktes des Relais die Phasenlage des pulsierenden Stromes entsprechend eingeregelt wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 7o8 9o6; französische Patentschrift Nr. 876 342.