Anordnung zur Unterbrechung und Schliessung eines Stromkreises. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der eine Anordnung zur Unterbrechung und Schliessung eines Stromkreises betreffenden, im Hauptpatent beschriebenen Erfindung.
Nach denn Hauptpatent ist innerhalb des zur Unterbrechungsstelle parallelen Strompfades eine Drossel mit dem Kondensator in Reihe geschaltet, deren. Eisenkern beim Durchgang eines Stromes von vorbestimmter Richtung urid Stärke gesättigt ist und sich bei Unter schreitung eines bestimmten Wertes des Durchgangsstromes sprunghaft entsättigt, beispielsweises zu dem Zwecke, den bei der Öffnung der Unterbrechungsstelle zum Paral lelkondensator fliessenden Ladestrom unge hindert durchzulassen,
jedoch dem bei der Schliessung über diel Unterbrechungsstelle zur Entladung kommenden Kondensatorstrom @-orübergehend einen wesentlich erhöhten Widerstand entgegenzusetzen, damit der Ent- adungsst.rom keinen schädlichen Schliessungs funken. hervorrufen kann. Vorliegende Erfindung befasst sich mit ,der Hintereinanderschaltung mehrerer sich bleichzeitig schliessender und öffnender Unter brechungsstrecken in der durch das. Haupt patent geschützten Anordnung.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist die Drossel in einem bestimmten Teilungsverhältnis unter teilt und sind ihre einzelnen, Teile zusammen mit im gleichen Verhältnis ihrer Kapazitäten stehenden Kondensatoren in zu den einzelnen Unterbrechungsstellen parallel liegenden Teil stromkreisen verteilt angeordnet. Als bevor- zugtes Teilungsverhältnis kann eine Unter teilung in untereinander gleiche Teile ge wählt werden.
In der Zeichnung sind verschiedene Aus- führungsbeäspiele des Erfindungsgegenstan des dargestellt. Die Fig. 1 und. 2 enthalten einphasige Schaltbilder .der grundsätzlichen Anordnung sowie einer weiteren Ausgestal tung;
Fig. 3 zeigt das Schaltbild einer mehr phasigen -Umformungsanordnung." - .. . ,. Nach Fig. 1 hat eine zur Unterbrechung eines Gleichstromes oder Wechselstromes die nende Schalteinrichtung zwei ruhende Kon taktstücke 11, 11' und eine bewegliche Schaltbrücke 12, die bei der Öffnung eine Abhebebewegung ausführen kann. Der Paral lelpfad besteht beispielsweise aus zwei glei chen Kondensatoren 14, 14', zwei gleichen Ohmschen Widerständen 15, 15' und zwei gleichen Teilspulen einer Sättigungsdrossel 16, deren Magnetkern 17 vorzugsweise aus einer hochwertigen Eisensorte hergestellt ist.
Seine Magnetisierungskennlinie soll im un gesättigten Gebiet möglichst wenig gegen die Flussachse geneigt sein, an den Übergangs stellen in die gesättigten Gebiete je einen scharfen Knick aufweisen und in den gesät tigten: Gebieten bei möglichst hoher Sätti gungsinduktion nahezu parallel zur Achse der magnetischen Erregung verlaufen.
Der Kern 17 ist beispielsweise mittels einer zu sätzlichen Erregerwicklung 16' so vormagne tisiert, dass in der gleichen Richtung, in der bei der Öffnung der Unterbrechungsstelle ein Ladestrom zu den Kondensatoren des Paral lelpfades fliesst, der Sättigungsknick gerade um einen geringen Betrag überschritten ist, so dass der Ladestrom zur Erleichterung der Unterbrechung ungehindert über den Paral lel- pfad fliessen kann.
Der bei der Schliessung der Unterbreichungsstelle in umgekehrter Richtung fliessende Entladestrom wirkt dann der Vormagnetisierung entgegen und versetzt bereits, wenn er einen sehr geringen. @@rert erreicht hat, den Drosselkern in den unge sättigten Zustand, wodurch sich die Indukti- vität der Drossel gegenüber dem gesättigten Zustand um das Vielfache erhöht. Diese In duktivität verhindert vorläufig ein weiteres Ansteigen des Entladestromes. Die Schlie ssung der Unterbrechungsstelle geht daher unter erleichterten Bedingungen vor sich.
Da eis nun auch bei grösster Herstellungsgenauig keit praktisch nicht immer vermieden werden kann, dass sich von den beiden Unter brechungsstellen zwischen den Kontakten 11, 12 und den Kontakten 11', 12 die eine um eine winzige Zeitspanne früher schliesst als die andere, so hat jeweils die zuletzt schlie- Bende 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.
Infolge dessen kann bei gleicher Beanspruchung eine doppelt so hohe Einschaltspannung be herrscht, also die gleiche Einrichtung mit doppelt so hoher Spannung betrieben werden wie ohne die Verbindung 13. Zur Erleichte rung des Öffnungsvorganges kann ausserhalb des Parallelpfades in Reihe mit der Schalt einrichtung eine Schaltdrossel 18 mit einem Magnetkern 19 vorgesehen sein, der eiben- falls aus einer hochwertigen Eisensorte be steht und bei Nennstrom hochgesättigt ist, sich aber jedesmal bei einem Unterbrechungs vorgang in deir Nähe des Nullwertes des Durchgangsstromes sprunghaft entsättigt, so dass ein stromschwaches Zeitinterval entsteht,
in der die Unterbrechung unter erleichterten Bedingungen vor sich gehen kann. Auf dem Kern 19 kann eine Vormagnetisierungswick- lung 18' angebracht sein, die mit Gleich- oder Wechselstrom gespeist wird und zur zusätz lichen Steuerung des jeweils gewünschten Magnetisierungszustandes der Schaltdrossel sowie zur Regelung dienen kann.
Mit Hilfe von drei Anordnungen gemäss Fig. 1, die an die Sekundärwicklung eines Drehstromtra.ns- formators angeschlossen werden, wobei die beweglichen Kontaktbriicken durch einen am gleichen Netz liegenden Synchronmotor über Kurbeln, Nocken, Exzenteir oder dergleichen angetrieben werden, kann Drehstrom in Gleichstrom umgeformt werden oder umge kehrt, wobei ,der eine Pol der Gleichstrom seite vom Sternpunkt der Sekundärwicklung des Drehstromtransformators gebildet wird,
während die drei Schalteinrichtungen auf der dem Transformator abgewendeten Seite zum zweiten Gleichstrompol zusammengeifasst wer den.
Fig. 2 stellt beispielsweise eine Phase eines mehrphasigen Graetz-Systems dar, wo bei eine von einem Wechselstromsystem kom mende Hauptleitung zu zwei abwechselnd arbeitenden Schalteinrichtungen verzweigt ist, von denen die eine die positiven, die andere die negativen Halbwellen führt.
Zu den in Fig. 1 .dargestellten Teilen kommen also in Fig. 2 die ruhenden Schaltstücke 41 und 41', die bewegliche Schaltbrücke 42, die Konden satoren 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 Isola tion und geringer Strenung in zwei parallele Zweige aufgeteilt. Die Kerne 17 und 47 sind ebenfalls mit der Schaltdrossel 18 verkettet. Dadurch können unter Umständen besondere Vormagnetisie)rungseinrichtungen der einzel nen Kerne fortfallen.
Die Spulen 16 und 46 haben gleichen Wicklungssinn und annähernd gleiche Windungszahl wie die Spule 18.
Bei der Öffnung einer Unterbrechungs- stille nimmt der gleiche Strom, der in der Schaltdrossel 18 fliesst, seinen Weg auch über den Parallelpfad und somit über die Drossel 16 bezw. 46 und wirkt hier der von. der Spule 18 auf den Kern 17 bezw. 47 wirkenden Er regung entgegen. Es soll dafür gesorgt sein, .dass die Kerne 17 und 47 jedesmal während der Öffnung der zugehörigen Schalteinrich tung im gesättigten Zustand verbleiben, da mit der Ladestrom ungehindert in die Paral lelkondensatoren fliessen kann.
Wird dies nicht durch Wahl einer Eisensorte, deren Magnetisieirungskennlinie den Sättigungs knick ihres absteigenden Astes unterhalb ,des Nullwertes der Gesamterregung aufweist, von selbst erreicht, so kann es durch eine etwas geiringere Windungszahl der Drossel 17, 47 gegenüber der Schaltdrossel 18 oder durch eine zusätzliche Vormagnetisierung .er zwungen 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 zusätzliches Vormagnetisierung der Kerne 17, 47, die aber jetzt einen andern Wert haben muss als die oben erwähnte Vormagne- tisierung während des. Öffnungsvorganges. Das lässt sich z. B. erreichen durch Speisung der Vormagnetisierungswieklung mit einer Hilfswechselspannung geeigneter Frequenz und Phasenlage.
Fig. 3 zeigt ein Umformungsanordnung zum wechselweisen Energieaustausch zwi schen einem Drehstromnetz 10 und einem Gleichstromnetz 20 mit sechs in Graetz- Schaltung angeordneten Kontaktanordnun gen 1-6, die in der ziffernmässig festgelegten Reihenfolge abwechselnd geschlossen und ge öffnet werden. Die Kontakteinrichtungen 1 und 2 sind gerade geschlossen. Sobald sich die Kontakteinrichtung 3 geschlossen hat, öffnet sich die Kontakteinrichtung 1 usw.
Die Dros seln 16 und 46, 26 und 56, 36 und 66 sind hier jeweils auf einem einzigen Kern 17, 27 bezw. 37 angeordnet, der auch mit der Wick lung einer Schaltdrossel 18, 28, 38 verkettet ist, .die ausserdem noch einen eigenen Kern 19, 29, 39 hat. Der gewünschte jedeismalige Magnetisierungszustand der verschiedenen Magnetkerne kann auch hier nach .den zu den Fig. 1 und 2 gegebenen Richtlinien durch passende Wahl der Windungszahlen, Ab stimmung der Parallelpfade und gegebenen falls zusätzliche Vormagnetisierung der ver schiedenen Kerne hergestellt werden.
Ebenso wiq in Fig. 3 an Hand einer Um formungsanordnung gezeigt ist, können ganz allgemein die Paralleldrosseln mehrerer Ab zweigschalter, die an ,die gleiche Haupt leitung angeschlossen sind, auf einem ge meinsamen Magnetkern angeordnet sein.
Die vorstehend beschriebenen Einrichtun gen. und Merkmale sind vorteilhaft auch im Zusammenhang mit solchen bekannten Schalt- oder Umformungseinrichtungen verwendbar, bei denen zur Abflachung des Stromverlaufes zwecks Herabsetzung der Schaltbeanspru- ehungen in Reihe mit der Schaltstelle eine selbsttätig gesteuerte Wicklung oder verän derliche Impedanz vorges.ahen ist, deren Wir- kungsweise derjenigen :
einer Schaltdrossel mit gegebenenfalls vormagnetisiertem Magnet kern oder .gemäss dem schweizerischen Patent Nr. 214488 mit mehreren verschieden vor magnetisierten Magnetkernen entspricht, wo,- bei zusätzliche Mittel, etwa gleicher Art, an- gewendet sein können, um im Schaltaugen blick den Strom von der Schaltstelle auf einen dazu parallelen Strompfad hinwegzuverlegen bezw. vorübergehend fernzuhalten.