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Schalteinrichtung Es sind Schalteinrichtungen zum Unterbrechen und
Schließen eines Stromkreises mit einem zur Unterbrechungsstelle parallel geschalteten
Kondensator bekannt. Bei derartigen Schalteinrichtungen ist vorgeschlagen worden,
innerhalb des zur Unterbrechungsstelle parallelen Strompfades eine Drossel mit denn
Kondensator in Reihe zu schalten, deren Magnetkern beim Durchgang eines Stromes
von vorbestimmter Richtung und Stärke gesättigt ist und sich bei Überschreitung
eines bestimmten Wertes des Durchgangsstromes entsättigt, zu dem Zweck, den bei
der Öffnung der Unterbrechungsstelle zum Parallelkondensator fließenden Ladestrom
ungehindert durchzulassen, jedoch dem bei der Schließung über die Unterbrechungsstelle
zur Entladung kommenden Kondensatorstrom vorübergehend einen wesentlich erhöhten
Widerstand entgegenzusetzen, damit der Entladungsstrom keinen schädlichen Schließungsfunken
hervorrufen kann.
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Zur Erhöhung der Schaltleistung können bekanntlich mehrere sich gleichzeitig
schließende und öffnende Unterbrechungsstrecken hintereinandergeschaltet werden,
auf die die Spannung durch Parallelschaltung gleicher Scheinwiderstände (Impedanzen)
gleichmäßig oder in einem bestimmten Teilungsverhältnis verteilt wird. Dies ist
aber nicht möglich, wenn eine Sättigungsdrossel im Parallelpfad eingeschaltet ist.
Erfindungsgemäß wird die Drossel gleichmäßig oder in einem bestimmten Teilungsverhältnis
unterteilt, und ihre einzelnen Teile werden zusammen mit gleichen oder entsprechenden
Teilen der übrigen Scheinwiderstandseinheiten (Impedanzen) des Parallelpfades in
den zu den einzelnen Unterbrechungsstrecken parallel
liegenden Teilstromkreisen
gleichmäßig bzw. dem Teilungsverhältnis entsprechend verteilt angeordnet.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt.
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Fig. i und 2 enthalten einphasige Schaltbilder der grundsätzlichen
Anordnung sowie einer weiteren Ausgestaltung; Fig.3 zeigt das Schaltbild einer mehrphasigen
Umformungsanordnung.
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Nach Fig. i hat eine zur Unterbrechung eines Gleichstromes oder Wechselstromes
dienende Schalteinrichtung zwei ruhende Kontaktstücke i i, i i' und eine bewegliche
Schaltbrücke i2, die bei der öffnungeine Abhebebewegung ausführen kann. Der Parallelpfad
besteht beispielsweise aus zwei gleichen Kondensatoren 14, i4', zwei gleichen ohmschen
Widerständen 15, i5' und einer Sättigungsdrossel 16, deren Magnetkern 17 vorzugsweise
aus einer hochwertigen Eisensorte hergestellt ist. Seine Magnetisierungskennlinie
soll im ungesättigten Gebiet möglichst wenig gegen die Flußachse geneigt sein, an
den Übergangsstellen in die gesättigten Gebiete je einen scharfen Knick aufweisen
und in den gesättigten Gebieten bei möglichst hoher Sättigungsinduktion nahezu parallel
zur Achse der magnetischen Erregung verlaufen. Der Kern 17 ist beispielsweise mittels
einer zusätzlichen Erregerwicklung z6' so vormagnetisiert, daß in der gleichen Richtung,
in der bei der Öffnung der Unterbrechungsstelle ein Ladestrom zu den Kondensatoren
des Parallelpfades fließt, der Sättigungsknick gerade um einen geringen Betrag überschritten
ist, so daß der Ladestrom zur Erleichterung der Unterbrechung ungehindert über den
Parallelpfad fließen kann. Der bei der Schließung der Unterbrechungsstelle in umgekehrter
Richtung fließende Entladestrom wirkt dann der Vormagnetisierung entgegen und versetzt
bereits, wenn er einen sehr geringen Wert erreicht hat, den Drosselkern in den ungesättigten
Zustand, wodurch sich die Induktivität der Drossel gegenüber dem gesättigten Zustand
um das Vielfache erhöht. Diese Induktivität verhindert vorläufig ein weiteres Ansteigen
des Entladestromes. Die Schließung der Unterbrechungsstelle geht daher unter erleichterten
Bedingungen vor sich. Da es nun auch bei größter Herstellungsgenauigkeit praktisch
nicht immer vermieden werden kann, daß sich von den beiden Unterbrechungsstellen
zwischen den Kontakten 11, 12 und den Kontakten i i', 12' die eine um eine
winzige Zeitspanne früher schließt als die andere, so hat jeweils die zuletzt schließende
die gesamte an der Schalteinrichtung liegende Spannung einzuschalten. Dieser Nachteil
wird dadurch vermieden, daß die Kontaktbrücke 12 mit einer Mittelanzapfung
13 der Drossel 16 verbunden wird. Infolgedessen kann bei gleicher Beanspruchung
eine doppelt so hohe Einschaltspannung beherrscht, also die gleiche Einrichtung
mit doppelt so hoher Spannung betrieben werden wie ohne die Verbindung i3. Zur Erleichterung
des Öffnungsvorganges kann in bekannter «leise außerhalb des Parallelpfades in Reihe
mit der Schalteinrichtung eine Schaltdrossel 18 mit einem Magnetkern r9 vorgesehen
-sein, der ebenfalls aus einer hochwertigen Eisensorte besteht und bei Nennstrom
hochgesättigt ist, sich aber jedesmal bei einem Unterbrechungsvorgang in der Nähe
des Nullwertes des Durchgangsstromes sprunghaft entsätti.gt, so daß eine stromschwache
Pause entsteht, in der die Unterbrechung unter erleichterten Bedingungen vor sich
gegen kann. Auf dem Kern i9 kann in ebenfalls bekannter Weise eine Vormagnetisierungswicklung
18' angebracht sein, die mit Gleich- oder Wechselstrom gespeist wird und zur zusätzlichen
Steuerung des jeweils gewünschten Magnetisierungszustandes der Schaltdrossel sowie
zur Regelung dienen kann. Mit Hilfe von drei Anordnungen gemäß Fig. i, die an die
Sekundärwicklung eines Drehstromtransformators angeschlossen werden, wobei in bekannter
Weise die beweglichen Kontaktbrücken durch einen am gleichen Netz liegenden Synchronmotor
über Kurbeln, Nocken, Exzenter od. dgl. angetrieben werden, kann in bekannter Weise
Drehstrom in Gleichtrom umgeformt werden oder umgekehrt, wobei der eine Pol der
Gleichstromseite vom Sternpunkt der Sekundärwicklung des Drehstromtransformators
gebildet wird, während die drei Schalteinrichtungen auf der dem Transformator abgewendeten
Seite zum zweiten Gleichstrompol zusamengefaßt werden.
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Fig. 2 stellt beispielsweise eine Phase eines mehrphasigen Graetz-Systems
dar, wobei eine von einem Wechselstromsystem kommende Hauptleitung zu zwei abwechselnd
arbeitenden Schalteinrichtungen verzweigt ist, von denen die eine die positiven,
diQ andere die negativen Halbwellen führt. Zu den in Fig. i dargestellten Teilen
kommen also in Fig. 2 die ruhenden Schaltstücke 4a und 4i', die beweglichliche Schaltbrücke
42, die Kondensatoren 44 und 44', die Widerstände 45, 45@, die Drossel 46 mit der
Mittelanzapfung 43 und dem Kern 47 hinzu. Die Wicklung der Schaltdrossel 18 ist
hier zwecks guter Isolation und geringer Streuung in zwei parallele Zweige aufgeteilt.
Die Kerne 17 und 47 sind ebenfalls mit der Schaltdrossel 18 verkettet. Dadurch können
unter Umständen besondere Vormagnetisierungseinrichtungen der einzelnen Kerne fortfallen.
Die Spulen 16 und 46 haben gleichen Wicklungssinn und annähernd gleiche Windungszahl
wie die Spule 18.
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Bei der Öffnung einer Unterbrechungsstelle nimmt der gleiche Strom,
der in der Schaltdrossel 18 fließt, seinen Weg auch über den Parallelpfad
und somit über die Drossel 16 bzw. 46 und wirkt hier der von der Spule i8 auf den
Kern 17 bzw. 47 wirkenden Erregung entgegen. Es soll dafür gesorgt sein, daß die
Kerne 17 und 47 jedesmal während der Öffnung der zugehörigen Schalteinrichtung
im gesättigten Zustand verbleiben, damit der Ladestrom ungehindert in die Parallelkondensatoren
fließen kann. Wird dies nicht durch Wahl einer Eisensorte, deren Magnetisierungskennlinie
den Sättigungsknick ihres absteigenden Astes unterhalb des Nullwertes der Gesamterregung
aufweist, von selbst erreicht, so kann es durch eine etwas geringere Windungszahl
der Drossel 16, 46 gegenüber
der Schaltdrossel i S oder durch eine
zusätzliche Vormagnetisierung erzwungen werden. Die Überführung in den ungesättigten
Zustand erfolgt während der Sperrzeit entweder durch infolge geeigneter Abstimmung
des Parallelpfades in diesem sich bildende Stromschwingungen oder durch eine zusätzliche
Vormagnetisierung der Kerne 17, 47, die aber jetzt einen anderen Wert haben muß
als die obenerwä'hnte Vormagnetisierung während des Üffnungsvorganges. Das läßt
sich z. B. erreichen durch Speisung der Vormagnetisierungswicklung mit einer Hilfswechselspannung
geeigneter Frequenz und Phasenlage.
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Fig.3 zeigt eine Umformungsanordnung zum wechselweisen Energieaustausch
zwischen einem Drehstromnetz io und einem Gleichstromnetz 20 mit sechs in Graetz-Schaltung
angeordneten Kontaktanordnungen i bis 6, die in der ziffernmäßigen Reihenfolge abwechselnd
geschlossen und geöffnet werden. Die Kontakteinrichtungen i und 2 sind gerade geschlossen.
Sobald sich die Kontakteinrichtung 3 geschlossen hat, öffnet sich die Kontakteinrichtung
i usw. Die Drosseln 16 und 46, 26 und 56, 36 und 66 sind hier jeweils auf einem
einzigen Kern 17, 27 bzw. 37 angeordnet, der auch mit der Wicklung einer Schaltdrossel
18, 28, 38 verkettet ist, die außerdem noch einen eigenen Kern 19, 29, 39 hat. Der
gewünschte jedesmalige Magnetisierungszustand der verschiedenen Magnetkerne kann
auch hier nach den zu den Fig.i und 2 gegebenen Richtlinien durch passende Wahl
der Windungszahlen, Abstimmung der Parallelpfade und gegebenenfalls zusätzliche
Vormagnetisierung der verschiedenen Kerne hergestellt werden.
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Ebenso wie in Fig. 3 an Hand einer Umformungsanordnung gezeigt ist,
können ganz allgemein die Paralleldrosseln mehrerer Abzweigschalter, die an die
gleiche Hauptleitung angeschlossen sind, auf einem gemeinsamen Magnetkern angeordnet
sein.
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Die vorstehend beschriebenen Einrichtungen und Merkmale sind vorteilhaft
auch im Zusammenhang mit solchen bekannten Schalt- oder Umformungseinrichtungen
verwendbar, bei denen zur Abflachung des Stromverlaufes zwecks Herabsetzung der
Schaltbeanspruchungen in Reihe mit der Schaltstelle eine selbsttätig gesteuerte
Wicklung oder veränderliche Impedanz vorgesehen ist, deren Wirkungsweise derjenigen
einer Schaltdrossel mit gegebenenfalls vormagnetisiertem Magnetkern oder, einem
früheren Vorschlage gemäß, mit mehreren verschieden vormagnetisierten Magnetkernen
entspricht, wobei zusätzliche Mittel, etwa gleicher Art, angewendet sein können,
um im Schaltaugenblick den Strom von der Schaltstelle auf einen dazu parallelen
Strompfad hinwegzuverlegen bzw. vorübergehend fernzuhalten.