DE969870C

DE969870C - Schalteinrichtung fuer hochgespannten Gleichstrom

Info

Publication number: DE969870C
Application number: DEA8541D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Vitaly Grosse
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1943-05-20
Filing date: 1943-05-20
Publication date: 1958-07-24

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 24. JULI 1958

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(Ges. v. 15. 7. 1951)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Ein- und Ausschalten von hochgespanntem Gleichstrom mit einer Vielzahl in Reihe liegender, nacheinander öffnender Schaltstellen, die dabei laufend Widerstände in den Stromkreis einschalten. Es sind Schalter bekannt, bei denen in einer leitenden Flüssigkeit liegende ohmsche Widerstände nacheinander in den Stromkreis eingeschaltet werden und dadurch den Strom allmählich auf einen für die endgültige Löschung günstigen Wert herabsetzen. Bei sehr hohen Spannungen werden jedoch für die Widerstände hohe Ohmwerte benötigt, so daß die Widerstände und damit auch der Schalter entsprechend große Abmessungen erhalten. Ein ebenfalls großer Aufwand an Kondensatoren hoher Kapazität würde sich ergeben, wenn den Unterbrechungsstellen in an sich bekannter Weise Kondensatoren parallel geschaltet würden. Bei hohen Gleichspannungen macht sich außerdem die Tatsache nachteilig bemerkbar, daß die Reststrom-Unterbrechung nicht lichtbogenfrei erfolgt, da der Strom auf wirtschaftliche Weise nicht auf den Nullwert gebracht werden kann.

Demgegenüber erzielt die Schalteinrichtung für hochgespannten Gleichstrom nach der Erfindung auch bei geringem Aufwand an Mitteln eine lichtbogenfreie Stromunterbrechung in sicherer Weise dadurch, daß erfindungsgemäß in Reihe mit den Widerständen gleichstromvormagnetisierte Drosseln mit einem beweglichen Anker liegen, der der-

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art mit dem beweglichen Schaltkontakt gekuppelt ist, daß die Schaltstelle in dem Augenblicks wo bei Annäherung des Ankers an den Drosselkern der Strom durch Null geht, geöffnet wird. Diese veränderbaren Drosseln haben die Eigenschaft, daß bei Annäherung des Ankers die gesamte Durchflutung des Kreises auf einen niedrigen, dem Magnetisierungsbedarf entsprechenden Wert absinkt. Ist dabei dieser Wert niedriger als die Durchflutung der ίο Magnetisierungswicklung, so kehrt sich der Hauptstrom um und geht dabei durch Null. Tritt in dem Augenblick die Stromunterbrechung auf, so erfolgt sie lichtbogenfrei.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf ¹S die Zeichnung verwiesen.

Fig. ι zeigt schematisch mehrere Schaltstellen 11 bis 14, die durch den beweglichen Schaltstift 1 schnell hintereinander geöffnet oder geschlossen werden. Zur allmählichen Drosselung des hochgespannten Gleichstroms dienen die in Reihe geschalteten Widerstände 31, 32 und 33. Damit nun die Öffnung der Schaltstellen lichtbogenfrei erfolgt, ist jede Schaltstelle über die veränderlichen Induktivitäten 40 bis 44 mit den Widerständen verbunden. Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer solchen Induktivität mit bewegtem Eisenkern. Dabei bedeuten 2 und 3 die Leitungsanschlüsse, 40 die Hauptstromwicklung, 5 die von einem Gleichstrom durchflossene Magnetisierungswicklung, der durch eine hohe Induktivität 6 konstant gehalten wird, 7 den festen und 8 den bewegten Teil des Eisenkreises der Drossel. Wird der bewegte Teil 8 im Sinne seines Pfeiles bewegt, so ergibt sich ein Verlauf des Hauptstromes als eine ausgezogene Linie, wie Fig. 3 es zeigt. Während der Zeit T erfolgt die Bewegung des Ankers 8. Nach Beendigung seiner Bewegung steigt der Strom, wenn keine Maßnahmen zu seiner Unterbrechung getroffen worden sind, langsam auf den Ausgangswert an. In Fig. ι wird nun die Überleitung des Stromes auf die Widerstände dadurch sichergestellt, daß die Schaltstellen 11 bis 14 den Strom während seiner Nulldurchgänge unterbrechen, d. h., diese Schaltstellen müssen ähnlich wie normale Schaltanordnungen mit Löschung eines Wechselstromlichtbogens ausgebildet sein. Die Bewegungen der Eisenkerne der Induktivitäten 40 ff. müssen mit der Bewegung des Schaltstückes 1 gekuppelt sein. Es ist auch die Verwendung eines für alle Drosseln gemeinsamen, bewegten Ankers 8 möglich, wie esFig.4 zeigt. Dabei treten in den jeweils durch zwei Induktivitäten, einen Widerstand und eine Schaltstelle, z.B. 11-41-31-42, gebildeten Stromkreis Spannungen auf, welche zunächst den Strom an der Schaltstelle über den Wert Null hinaus, wie Fig. 3 zeigt, vermindern, dann jedoch, da die Induktivität sich wieder vermindert, zu erhöhen suchen. Den Verlauf des Stromes bei Überbrückung der Schaltstelle 11 zeigt die gestrichelte Kurve in Fig. 3.

Die Drossel 40 wird für den Dauerstrom ausgelegt. Sie ist erforderlich, um den Strom überhaupt über die Drogsein und Widerstände zu leiten. Die sonstigen Drosseln werden nur für kurzzeitige Beanspruchung durch den bereits verminderten Strom ausgelegt. Die Drossel 44 ergibt zusammen mit der Schaltstelle 14 die Endunterbrechung.

Der Bewegungsverlauf an den Schaltstellen 11 ff. bzw. die Bewegung des Schaltstückes 1 soll mit hoher Geschwindigkeit erfolgen, was durch volle Ausnutzung des Antriebes, der vorzugsweise pneumatisch ist, erreicht wird. Der Antrieb arbeitet in der Regel mit konstanter Beschleunigung, so daß der Verlauf der Bewegung und der Durchschlagsfestigkeit parabolisch ist. Ist nun der Verlauf der wachsenden Durchschlagsfestigkeit an den einzelnen Unterbrechungsstellen gegeben, so ist es zweckmäßig, die Parallelwiderstände derart zu bemessen, daß die an den Schaltstellen auftretenden Spannungen sich möglichst eng an einen Spannungsverlauf anschmiegen, der durch die Durchschlagsfestigkeit vermindert durch einen Sicherheitsfaktor gegeben ist. Die Höhe des Sicherheitsfaktors ist durch die Streuung der Überschlagsspannung und durch die Toleranzen des Bewegungsverlaufs gegeben.

Fig. 5 zeigt einen derartigen Spannungsverlauf bei der Anordnung nach Fig. 1; dabei bedeutet U_d dieDurchschlagsfestigkeit, kU_d die zulässige Beanspruchung der gesamten Schaltstelle zwischen dem festen Kontakt von 11 und Schaltstift 1. Die Kur- venU₂, U₃ und £/₄ zeigen den Vorlauf der Spannung an den einzelnen Zwischenkontakten gegen den festen Kontakt der Schaltstelle 11. Die Zeit T stellt den Vorlauf des Kontaktes 1 dar.

Bei Schaltern für hohe Spannungen, bei denen kurze Abschaltzeiten verlangt werden, ist unter Umständen die Verwendung eines bewegten Schaltstückes für die Schaffung der erforderlichen Trennstrecke nicht ausreichend. Es werden dann mehrere Anordnungen nach Fig. 1 in Reihe geschaltet und die Bewegungen der Schaltstücke miteinander gekuppelt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die öffnung der einzelnen Schaltstellen durch die verschiedenen Schaltstücke nicht gleichzeitig, sondern derart erfolgt, daß die Öffnungsaugenblicke sich über die Gesamtschaltzeit gleichmäßig verteilen. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige und überspannungsarme Drosselung des Stromes erreicht.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zum Ein- und Ausschalten von hochgespanntem Gleichstrom mit einer Vielzahl in Reihe liegender, nacheinander öffnender Schaltstellen, die dabei laufend Widerstände in den Stromkreis einschalten, dadurch gekennzeichnet, daß zur lichtbogenfreien Öffnung der Schaltstellen in Reihe mit den Widerständen iao gleichstromvormagnetisierte Drosseln mit einem beweglichen Anker liegen, der derart mit dem beweglichen Schaltkontakt gekuppelt ist, daß die Schaltstelle in dem Augenblick, wo bei Annäherung des Ankers an den Drosselkern der Strom durch Null geht, geöffnet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Drosseln ein einziger mit dem beweglichen Schaltstift gekuppelter und längs dieser vorbeigeführter Anker vorgesehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der den Spannungsverlauf beeinflussenden Mittel, daß die an den einzelnen Schaltstellen anwachsenden Spannungen etwa den gleichen Verlauf wie die anwachsende Durchschlagsfestigkeit dieser Schaltstrecken aufweisen und um einen Sicherheitsfaktor kleiner als diese sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3 mit mehreren in Reihe liegenden Gruppen von Schaltstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsaugenblicke der einzelnen Schaltstellen in den verschiedenen Gruppen sich über die gesamte Schaltzeit gleichmäßig verteilen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 556469, 715 336.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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