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Mechanischer Schaltstromrichter Zusatz zum Patent 869 983 Das Hauptpatent
betrifft einen mechanischen Schaltstromrichter mit in Reihe mit den Schafkontakten
liegenden vormagnetisierten Schaltdrosseln, deren Vorrnagnetisierung aus einem gleichbleibenden
und einem spannungsabhängigen Anteil besteht. Bekanntlich ist in Brückenschaltungen,
in denen eine einzige Schaltdrossel für je zwei im Gegentakt arbeitende Kontakte
vorgesehen ist und in Abständen von 18o' e1. die gleiche Funktion mit entgegengesetzten
Stromflußrichtungen auszuführen hat, gewöhnlich jeder Schaltdrossel ein zweitcrKern
zur Erzeugung der Einschaltstufe zugeordnet. Dabei kann die Hauptstromwicklung beiden
Kernen gemeinsam sein, es kann. n aber auch neben einer Ausschaltdrossel eine vollständige
Einschaltdrossel mit eigener Hauptstromwicklung vorgesehen sein. In beiden Fällen
sind besondere Einschaltkerne vorhanden. Die Unterschiede ihrer Wirkungsweise gegenüber
derjenigen der Ausschaltkerne ist durch ihre verschiedene Vormnagnetisierung bedingt.
In der Anwendung der kombinierten Vormagnetisierung nach dem Hauptpatent :auf besondere
Einschaltkerne der erwähnten Art besteht die vorliegende Erfindung. Demgemäß ist
die Vormagnetisierung der besonderen Einschaltkerne ebenfalls aus einem gleichbleibenden
und einem spannungsabhängigen Anteil zusammengesetzt; Lage und Höhe dieser Anteile
sind naturgemäß von denen der Ausschaltkerne verschieden.
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In den Fig. i biss 3 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Fig: i zeigt das vollständige Schaltschema einer dreiphasigen
Brückenschaltung.
Voneinander entsprechenden Teilen der verschiedenen Phasen ist der Einfachheit halber
immer nur einer mit einer Bezugsziffer versehen. In den beiden andren Figuren tragen
gleiche Teül@e wie in Fig. r die gleichen Bezugsziffern. In diesen Figuren sind
der besseren übersicht wegen Teile der Schaltungen weggelassen, sie können durch
zyklische Vertauschung der gezeichneten Teile und ihrer Anschlüsse und durch Ergänzung
fehlender Teile aus Fig. i vervollständigt werden.
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Die Umformungsanordnung nach Fig. i ist an eine Wechselspannungsquelle
i, z. B. die Sekundärwicklung eines Speisetransformators, angeschlossen. Die Anodenleitungen
führen über eine gemeinsame Hauptstromwieklung 3 der Schaltdrosseln 2o und 2, von
denen die erstere beim Einschalten und die letztere beim Ausschalten -wirksam wird,
indem sie eine Stromstufe endlicher Dauer erzeugt, in welcher der Strom praktisch
Null ist und demzufolge das Ein- bzw. Ausschalten unter erleichterten Bedingungen
vor sich geht. Im Anschluß ran .die Wicklung 3 verzweigen sich die Anodenleitungen
auf die Schaltstellen 4 und 4', von denen die eine an die positive und die andere
an die negative Gleichstromschiene angeschlossen ist. Die Kontakte können, wie im
Hauptpatent :erwähnt, entweder motorisch angetrieben oderelektromagnetisch in Abhängigkeit
von den Augenblickswerten des Stromes bzw. der Spannung gesteuert werden. Die Betätigungseinrichtung
ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Gleichstromkreis :enthält einen Verbraucher
5. Weitere Teile, wie z. B.eine Glättungsdrossel, :ein Lastschalter und ein Gr=
dlastkreis, sind ebenfalls nicht dargestellt und können. in an sich bekannter Weise
ergänzt werden.
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Die Einschaltdrossel 2o erhält einen gleichbleibenden Vormagnetisierungsanteil
durch eine Wicklung 16 und einen spannungsabhängigen Anteil durch eine Wicklung
i g. Beide Anteile wirken beim Einschalten in gleicher Richtung magnetisierend wie
der Hauptstrom. Die Ausschaltdrossel 2 erhält die entsprechenden Anteile durch Wicklungen
6 bzw. i o. Beide Anteile wirken beim Ausschalten in entgegengesetzter Richtung
magnetisierend wie der Hauptstrom. Der gleichbleibende Vormagnetisierungsanteil
besteht aus einem Hilfsstrom wechselnder Richtung mit trapezförmigem Verlauf, der
beispielsweise von einem :dreiphasigen symmetrischen Reihentransduktor 7o geliefert
wird. Die Phasenlage des Trapezstromes wird beispielsweise mittels eines Hilfstransformators
i g, der an die Wicklung i angeschlossen sein kann, durch Anwendung einer geeigneten
Phasenkombination eingestellt. Statt dessen kann als Hilfstransformator auch ein
Drehtransformator verwendet werden, der eine nachträgliche Einstellung der Phasenlage
ermöglicht. Für die beiden Schaltdrossehz 2o und 2 kann der gleiche Trapezstrom
verwendet werden. Daher liegen die Hilfswicklungen 6 und 16 in Reihe. Unter der
Voraussetzung, da.ß Ein- und Ausschaltkerne .den gleichen mittleren Durchmesser
haben, aus dem gleichen Magnetwerkstoff bestehen und gleiches Magnetisierangsverhalten
zeigen, wird die Windungszahl der Wicklung 16 des Einschaltkernes vorteilhaft etwas
kleiner bemessen ;als die Windungszahl der Wicklung 6.
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Die Erregerwicklungen des Transduktors 70 sind sämtlich in Reihe geschaltet
und werden aus einer Gleichstromquelle 7, beispielsweise einer Gleichrichteranordnung,
über einen Einstellwiderstand $ und eine Stabilisierungsdrosselg gespeist.
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Der Hilfsstromkreis der Wicklung i g, durch die der Einschaltkern
den spannungsabhängigen Vormagnetisierungsanteilerhält, gabelt sich in zwei Zweige,
die je einen Einstellwiderstand 14 bzw. 14' und ,ein gesteuertes Ventil 15
bzw. 15' mit verschiedenen Durchlaßrichtungen enthalten. Dieser Hilfsstromkreis
liegt parallel zur Reihenschaltung der Schaltdrosselwicklung 3 rund der Kontaktstelle
4. bzw. der Kontaktstelle 4'. Die Ventile sind mit an sich bekannten Mitteln so
gesteuert, daß die Hilfsströme in der Wicklung i 9 jedesm.al erst zugleich mit der
Kontaktschließung -oder kurz vorher einsetzen, je nachdem, ob nach der Kontaktschließung
die ganze Einschaltstufie oder nur ein Restteil von ihr ablaufen soll. Das richtet
sich ;nach dem Aussteuerungsgrad der Umformungsanordnung und der damit verbun-,denen
Höhe der Kommutierwngsspannung beim Einschalten, welche die Ummagnetisierung der
SchaltdrosSel2o während der Einschaltstufe bewirkt.
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Der spannungsabhängige Anteil der Ausschaltvormagneti@sierung -wird
der Hilfswicklung i o von der Spannung zwischen den jeweils an .der Kommutierung
beteiligten Phasen der Wechselspannungsquelle i über einen Widerstand i i zugeführt.
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Statt einer besonderen Hilfswicklung io kann nach Fig. 2 ein, Teil
der Hauptwicklung 3 der Ausschaltdrosse12 in Sparschaltung verwendet werden, wenn
.eine selbständige Einschaltdrossel 20 mit eigener H,auptstromwicklung 13 vorhanden
ist. In diesem Falle kann die wechselstromseitige Anschlußstelle der Hilfswicklung
19 entweder, wie gezeichnet, zwischen den Wick:unigen 3 und 13 oder auch
zwischen den Wicklungen 3 und i liegen, denn im Bereich des Einschaltvorganges ist
die Ausschaltdro@ssel 2 gesättigt und infolgedessen die Wicklung 3 spannungslos.
Die Hilfswicklungen 6 und 16 können auch in dieser Schaltung m einem gemeinsamen
Stromkreis liegen. Unter der obenerwähnten Voraussetzung gleichen Magnetwerkstoffes
sind dann die Windungüzahlen der Wicklungen 6 und 16 vorteilhaft @so auszulegen,
daß der gleiche Strom, der beide durchfließt, im Kern der Einschaltdrossel 2o eine
kleinere Feldstärke erzeugt als im Kern der Ausschaltdrossel 2. Danach soll beispielsweise,
falls beide Kerne den gleichen Durchmesser haben, die Hilfswicklung 16 eine kleinere
Windungszahl haben als die Hilfswicklung 6.
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Eine andere Abänderung der Schaltung hinsichtlich :des den spannungsabhängigen
Anteil der Einschaltvormagnetisierung liefernden Hilfsstromkreises zeigt Fig. 3.
Damach ist die Wicklung 19 über einen Einstellwiderstand 14 und eine Parallelschaltung
zweier gesteuerter Entladungsventile 15 und 15' mit verschiedenen Durchlaßrichtungen
an der vorhergehenden
Phase angeschossen. Diese Schaltung ist verhältnismäßig
ungünstig, weil hier der Hilfsstrom in der Wicklung i9 unnötig lange fließt, nämlich
nicht nur, wie in den Schaltungen nach den Fig. i und 2, his zum Ende der Einschaltstufe,
sondern darüber hinaus während des Hauptstramübertragungsmeitabschnktes bis zum
Beginn der nächsten Kommut'erung. Daraus ergeben sich höhere Verluste und ein geringerer
Wirkungsgrad. Allerdings wird in der Schaltung nach Fig. 3 nur ein einziger Widerstand
1 ¢ gebraucht. In der Schaltung nach den Fig. i und 2 dagegen besteht bei Verwendung
einfies einzigen gemeinsamen Widerstandes vor der Gabelung die Gefahr eines direkten
Kurzschlusses der Gleichstromseite, falls einem der beiden Ventile 15 und 15' eine
Rückzündung widerfährt.
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In der Schaltung nach Fig.3 können die beiden Rohre 15 und 15' weggelassen
werden, wenn der Schaltstromrichter dauernd mit voller oder nur um die Dauer der
Einschaltstufe verminderter Aussteuerung betrieben werden soll. In den Schaltungen
nach Fig. i und 2 können im Falle einer dauernden vollen Aussteuerung an Stelle
der gesteuerten Ventile 15 und 15' umgesteuerte verwendet werden.
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Allgemein kann bei geringeren Ansprüchen bezüglich der Abgleichung
des Stufenstromes eine der beiden Vommagnetisierungskomponenten sowohl des Einschaltkernes
als auch des Ausschaltkernes durch einen smnusförmigen Wechselstrom geeigneter Höhe
und Phasenlage ersetzt oder auf einte der beiden Komponenten verzichtet werden.
Ferner können zur Verbesserung der Stufenform an sich bekannte Stmeckkreise milt
besonderen Hilfswicklungen für die Einschaltkerne :oder für die Ausschaltkenw oder
für beide Kernarten verwendet werden.