Thyristoren
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Kommutierung des Stromes von einem Kontakt auf einen Thyristor, wobei der Thyristor parallel zum Kontakt geschaltet ist.
Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen die Kommutierung des Stromes auf den Thyristor unter Zuschaltung von Induktivitäten in den Thyristorkreis erfolgt.
Dabei ergibt sich der Nachteil, daß am Kontakt ein Lichtbogen auftritt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaf¬ fen, mit welcher beim öffnen des Kontaktes ein Lichtbo¬ gen verhindert wird.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Kontakt mindestens ein, vorzugsweise mehrere ohmsche Widerstän¬ de 7, 8, 9, 10 parallel geschaltet sind, und daß jeder Widerstand einzeln mittels eines verzögert öffnenden Kontaktes 3, 4, 5, 6 abschaltbar ist, wobei die Ab¬ schaltzeiten gestaffelt sind, und daß .der Spannungsab¬ fall am Kontakt 1 bzw. an den verzögert öffnenden Kontakten 3, 4, 5, 6 kleiner als 30 Volt ist.
Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist es möglich, die Kommutierung des Stromes stufenweise durchzuführen. Der Vorteil dabei ist, daß ein Lichtbo¬ gen und somit ein Abbrand am Kontakt sicher verhindert wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß an Stelle des Kontaktes und der parallel geschalteten ohmschen Widerstände ein bewegliches lameliiertes
Kontaktstück vorgesehen ist, welches aus einzelnen, voneinander isolierten Lamellen aus elektrisch leiten¬ dem Material besteht, wobei diese Lamellen gegeneinan-_■ der in Richtung des Abhebens des Kontaktstückes, ver- schiebbar sind und vorzugsweise unterschiedliche Wider¬ standswerte aufweisen, und daß die Lamellen während des Öffnungsvorganges nacheinander von einem oder mehreren . gegenüberliegenden Kontaktstücken abheben.
Damit ist es möglich, sehr große Stromstärken zu kom utieren und die Zunahme des Kontaktwiderstandes . fein abzustufen.
Das Merkmal einer Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das dem beweglichen lamellierten Kontakt¬ stück gegenüberliegende feste Kontaktstück aus einzel¬ nen, voneinander isolierten Lamellen aus elektrisch leitendem Material besteht, wobei die Widerstandswerte dieser Lamellen vorzugsweise unterschiedlich sind. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die Zunahme des Kontaktwiderstandes wesentlich genauer abstufbar ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das dem beweglichen lamellierten Kontaktstück gegenüberlie¬ gende feste Kontaktstück aus einzelnen, voneinander isolierten Lamellen aus elektrisch leitendem Material besteht, wobei die Widerstandswerte der Lamellen gleich sind, und daß jeweils zwei benachbarte Lamellen über einen separaten ohmschen Widerstand miteinander leitend verbunden sind, und daß die Widerstandswerte der ohmschen Widerstände vorzugsweise unterschiedlich sind._
Dabei ist vorteilhaft, daß mittels der separaten ohmschen Widerstände und deren große Variationsmöglich¬ keit mit unterschiedlichsten Widerstandwerten die Schaltungsanordnung optimal auslegbar ist.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist an Stelle des Kontaktes und der parallel geschalteten ohmschen Widerstände eine bewegliche oder feststehende, in Rich¬ tung des Abhebens keilförmig ausgebildete Lamelle aus elektrisch leitendem Material als Schleifkontakt vorge¬ sehen, deren Querschnitt nach dem oder den gegenüber¬ liegenden Kontaktstücken hin abnimmt.
Der Vorteil dabei ist, daß die Zunahme des Kontaktwi¬ derstandes beim Ausschaltvorgang nicht mehr stufenweise, sondern stetig erfolgt.
An Hand eines Schaltbildes soll die Erfindung nun noch näher erläutert werden.
Bei der Kommutierung des Stromes von Kontakten auf zu diesen parallelgeschaltete Thyristoren darf der Stromanstieg in den Thyristoren einen oberen Wert von etwa 100 Ampere pro Mikrosekunde nicht überschreiten. Üblicherweise wird dieser Stromanstieg durch Zuschalten von Induktivitäten in den Thyristorzweig auf einem zulässigen Wert gehalten. Dies hat den Nachteil, daß der Spannungsabfall am öffnenden Kontakt so hoch wird, daß ein Lichtbogen entsteht.
Dieser Nachteil wird vermieden, indem man stufenweise oder kontinuierlich den Spannungsabfall am Kontakt über die Durchlaßspannung des Thyristors erhöht, so daß die Kommutierung nich plötzlich, sondern langsam erfolgt.
Die Fig. 1 zeigt die Parallelschaltung eines Kontaktes ι mit einem Thyristor 2 und mehreren ohmschen
Widerständen 7, 8, 9, 10, welche jeweils einzeln mit¬ tels verzögert öffnender Kontakte 3, 4, 5, 6 abεchalt- bar sind.
Vor der Kommutierung sind sowohl der Kontakt 1 als auch die Kontakte 3, 4, 5, 6 geschlossen, der Thy- ristor 2 befindet sich im nichtleitenden Schaltzustand.
Der Kommutierungsvorgang wird mit der Zuführung eines Zündimpulses an die Steuerelektrode des Thyristors 2 eingeleitet, der ihn in den leitenden Schaltzustand überführt; die Anoden-Katodenstrecke wird niederohmig. Unmittelbar darauf wird der Kontakt 1 geöffnet. Die Kontakte 3, 4, 5, 6 sind vorerst geschlossen.
Zu diesem Zeitpunkt entspricht die Schaltung einer Parallelschaltung des Thyristors 2 mit den ohmschen Widerständen 7, 8, 9, 10.
Der zu kommutierende Strom fließt, verkehrt proportio¬ nal den Widerstandswerten, zum größten Teil über die ohmschen Widerstände 7,8,9,10, der Reststrom über den Thyristor 2. Nun öffnet der Kontakt 3, wodurch dem Thyristor 2 nur mehr die ohmschen Widerstände 8, 9 und 10 parallel liegen. Als Folge des gestiegenen Gesamtwi¬ derstandswertes der Parallelschaltung fließt nun ein größerer Anteil des Gesamtstromes als bisher über den Thyristor 2, ein verkleinerter Anteil über die Wider- stände.
Nachdem die Kontakte 4 und 5 geöffnet haben, ist nur mehr der ohmsche Widerstand 10 parallel zum Thyristor 2 geschaltet. Dieser wiederum gestiegene Widerstandswert der Parallelschaltung bewirkt eine abermalige Erhöhung der Stromübernahme durch den Thyristor 2.
Zum Schluß des Kommutierungsvorganges öffnet der Kon¬ takt 6, wodurch der ohmsche Widerstand 10 abgeschaltet wird. Der gesamte Strom fließt nun über den Thy¬ ristor 2.
Durch die Wahl geeigneten Materials und entsprechende Dimensionierung der ohmschen Widerstände 7, 8, 9, 10, sowie die Abstimmung der Widerstandswerte mit den Ab¬ fallzeiten der verzögert öffnenden Kontakte 3, 4, 5, 6, läßt sich die Schaltungsanordnung für jede Thyristorty¬ pe optimal anpassen. Bei der Auslegung der ohmschen Widerstände ist zu beachten, daß der am Kontakt 1 bzw. an den verzögert öffnenden Kontakten 3, 4, 5, 6 auftretende Spannungsabfall unterhalb des Wertes bleibt, bei dem ein Lichtbogen auftritt. Diese Minimal¬ spannung liegt bei etwa 30 Volt.
An Hand der Fig. 2 und 3 wird die Weiterbildung der Erfindung als lamelliertes Kontaktstück näher erläu- tert. Fig. 2 zeigt in der Seitenansicht eine Seitenla¬ melle 12 eines beweglichen Kontaktstückes 11, und gegenüberliegend zwei feste Kontaktstücke 13a, 13b.
An zwei Langlöchern 14a, 14b der Seitenlamelle 12 ist zu erkennen, daß die dahinterliegenden Lamellen mit Langlöchern unterschiedlicher Länge bzw. mit Rundlö¬ chern versehen sind. Dabei fluchten von den beiden das jeweilige Lang- bzw. ein Rundloch begrenzenden Halb¬ kreisbögen jene, die auf der dem festen Kontaktstück zugewandten Seite liegen.
Im geschlossenen Schaltzustand liegen die Stirnflächen aller Lamellen 12, 15, 16 auf den beiden festen Kon¬ taktstücken 13a, 13b an.
Die Vorderansicht des beweglichen Kontaktstückes 11 und das feste Kontaktstück 13a zeigt Fig. 3. Die einzelnen Lamellen 12, 15, 16 sind, unter Verwendung isolieren¬ der Zwischenschichten 18, gegeneinander lose verschieb- bar, mittels eines Befestigungsbolzens 17, dem ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Isolierrohr überge¬ schoben ist, fixiert.
Beim Ausschaltvorgang wird der Befestigungsbolzen 17 von einem Schaltmechanismus in die den festen Kontakt¬ stücken 13a, 13b gegenüberliegende Richtung bewegt. .
Dadurch werden als erstes die mit Rundlöchern oder den kürzesten Langlöchern versehenen Lamellen 16 abgehoben. Somit verteilt sich der Strom auf die weiterhin auf dem festen Kontakt anliegenden Lamellen 12, 15, wodurch sich der Kontaktwiderstand und der am Kontakt auftre¬ tende Spannungsabfall erhöhen. Mit fortschreitender Ausschaltbewegung werden als nächstes die Lamellen 15 abgehoben, was ein weiteres Ansteigen des Kontaktwi¬ derstandes und des Spannungsabfalls am Kontakt zur Folge hat.
Als letzte werden die Lamellen 12 mit den längsten Langlöchern von den festen Kontaktstücken 3a, 3b abge¬ hoben und vom Schaltmechanismus in die Endstellung des Ausschaltvorganges gebracht.
Durch entsprechende Materialauswahl und Dimensionierung der Lamellen kann der ohmsche Widerstand des .Kontakt- - Stückes den jeweiligen Erfordernissen optimal angepaßt werden. Zu beachten ist wiederum, daß der auftretende Spannungsabfall zwischen den festen Kontaktstücken 13a, 13b und der jeweils abhebenden Lamelle des beweglichen Kontaktstückes 11 kleiner als 30 Volt ist.