CH223864A - Schaltanordnung für den funkenfreien Betrieb von Kontaktstromrichtern. - Google Patents

Description

  Schaltanordnung für den     funkenfreien    Betrieb von     Kontaktstromrichtern.            Kontaktstromrichter        (Synchronschaltein-          riehtungen)    haben gegenüber den rein stati  schen Stromrichtern den Vorteil eines we  sentlich kleineren Spannungsabfalles.

   Die       funkenfreie    Unterbrechung wird dadurch zu  erreichen versucht, dass in die periodisch zu  unterbrechenden Stromkreise Drosselspulen  geschaltet werden, welche so bemessen sind,  dass sie den zu unterbrechenden Strom wäh  rend des für den Schaltvorgang bestimmten       Intervalles    auf kleinen Werten halten, wäh  rend sie anderseits gesättigt und unwirksam  werden, sobald der über den Kontakt flie  ssende Strom einen     Momentanwert    von der  Grösse eines Bruchteils der Normallast er  reicht hat.

   Diese Einrichtung hat aber den  Nachteil, den Leistungsfaktor zu verschlech  tern und erfordert relativ grosse Drosselspu  len, da dieselben einerseits vom ganzen zu  schaltenden Strom durchflossen werden,  während anderseits an diesen Drosselspulen  zeitweise die volle Sperrspannung des Strom  richters auftritt. Um diese Mängel zu be  lieben, hat man angegeben, parallel zum Kon-         taktstromrichter    einen statischen Stromrich  ter     und    in Reihe mit dem letzteren eine       Hilfsspannungsquelle    zu schalten.

   Bei be  kannten     Einrichtungen    dieser     Art    wird wohl  die Funkenbildung beim Öffnen der Kon  takte des     Kontaktstromrichters    verhindert,  nicht aber beim     Schliessen    der Kontakte, wo  vor der     Kontaktberührung    über den Schlie  ssungslichtbogen Strom fliessen     kann,    weil  die Überbrückung durch den statischen  Stromrichter noch nicht hergestellt ist, wo  durch die Kontakte     zerstört    werden.  



       Gegenstand    der     Erfindung    ist eine  Schaltanordnung für den     funkenfreien    Be  trieb von     Kontaktstromrichtern    mit zeitweise  parallelliegender statischer Stromrichter  anordnung und     in    Reihe mit letzterer liegen  der     Hilfsspannungsquelle,    bei welcher dieser  Mangel dadurch behoben     wird,    dass erfin  dungsgemäss für die Ablösung der Phasen  am     Kontaktstromrichter        (Kommutierung)     eine statische     Stromrichteranordnung    mit  zwei Entladungswegen dient,

   von welchen je  eine wechselweise zu     Beginn    und Ende der      Kontaktdauer wirksam ist. Auf diese Weise  wird erreicht, dass nicht nur die Bildung von       Offnungs-,    sondern auch von Schliessungs  lichtbögen an den Kontakten von Kontakt  stromrichtern unterbunden ist.  



  In der Zeichnung sind Ausführungsbei  spiele der Erfindung schematisch an     Kon-          taktstromrichtern    in     Saugdrosselschaltung     mit     zweischenkliger    Saugdrossel dargestellt,  und zwar zeigt     Fig.    1 die Verwendung eines       Kontaktstromrichters    in Form einer Walze  mit Schleifbürsten und     Fig.    3 die Verwen  dung eines     Kontaktstromrichters    mit perio  disch gegeneinander beweglichen Hammer  kontakten. Die     Fig.    2 und 4 zeigen in zu  gehörigen Diagrammen die Arbeitsweise der  Anordnungen nach     Fig.    1 und 3.  



  In     Fig.    1 ist mit 1 der     Stromrichtert.rans-          formator    mit den Phasenwicklungen I bis     VI     in Sternschaltung mit Saugdrossel 5 bezeich  net. Der     Kontaktstromrichter    2 besitzt zwei  Sätze auf einer Walze diametral gegenüber  liegend angebrachter Kontaktlamellen 6, 7. 8  und 6', 7', 8' sowie Schleifringe 9, 10, 11.

    Auf den Lamellen des     Kontaktstromrichters     schleifen Bürsten     Ia    bis     VIa,    die in unter  einander gleichen     Abständen    am Umfang der  Schaltwalze verteilt angeordnet und mit den  Enden der     Phasenwicklungen    I bis     VI    ver  bunden sind. Zwischen den als Auflauflamel  len dienenden Lamellen 6, 6' und den als  Ablauflamellen dienenden Lamellen 8, 8' lie  gen die Hauptlamellen 7, 9', deren Kontakt  dauer ein Vielfaches derjenigen der andern  Lamellen ist.

   Die Lamellen 6, 6' und 8, 8'  sind über die Schleifringe 9, 10 mit den,  Anoden     3a,   <I>3b</I> des statischen Stromrichters 3  mit     Dampfentladungsst,recke    verbunden. Die  Kontaktlamellen 7, 7' sind über den Schleif  ring 11 einerseits mit dem einen Pol des  Gleichstromnetzes und anderseits über eine       Hilfsspannungsquelle    4 mit der Kathode des  Stromrichters 3 verbunden.

   Die     Beriihrungs-          zeiten    der Auflauflamellen 6, 6' und     der    Ab  lauflamellen 8, 8' mit den Bürsten müssen  so, gewählt. sein, dass der statische Stromrich  ter mindestens während der grössten vorkom-         menden        Überlappungsdauer    zweier sich ab  lösender Anoden eingeschaltet ist.  



  Die Schaltvorgänge bei der Anordnung  nach     Fig.    1 spielen sich gemäss     Fig.    2 wie  folgt ab: In     Fig.    2 stellt     a    die Strom- und  b die Spannungskurve     dar.        Die    Auflauf  lamelle 6     (Fig.    l)     läuf    t im Zeitpunkt A     (Fig.    2)  unter die mit der Phase I verbundene Bür  ste     Ia,    und zwar stromlos; da die Bürste     Ia     noch nicht positiv und die Anode nicht lei  tend     geworden    ist.

   Erst im     Zeitpunkt    B       (Fig.    2), also erst wenn zwischen Lamelle 6  und Bürste     Ia    bereits eine genügend grosse  Kontaktfläche besteht,     ist    die Spannung an  Bürste     Ia    genügend positiv, um den Licht  bogenfall der Anode 3a des Stromrichters 3  zu decken, so dass Strom über Lamelle 6 und  Anode 3a fliessen kann.

   Mit dem Einsetzen  des Stromflusses über Anode 3a wird der  vorher aus Phase     Y    über Lamelle 8 und       Anode        3b    fliessende Strom abgelöst; der zur  Zeit C den Nullwert     erreicht.    Die     Überiap-          pung    der Ströme ist mit     u        bezeichnet.    Nach  dem der über Lamelle 8 und Anode 3b flie  ssende     Strom    Null geworden ist, läuft La  melle 8 von Bürste Va weg, so dass nun  Phase V abgeschaltet ist:

   Im Zeitpunkt D  tritt Lamelle 7     unter    die Bürste     Ia,    wodurch  die Phase I unter     Umgehung    des Stromrich  ters 3 unmittelbar mit dem positiven Pol des  Gleichstromnetzes     verbunden    ist. Dieser Zu  stand stellt die     Hauptarbeitsperiode    von  Phase I dar, wo der Spannungsabfall des  Systems sehr klein ist; weil er nur aus Bür  stenverlusten besteht.

   Diese     Ilauptarbeits-          periode        dauert,    solange die Lamelle 7 unter  der Bürste     Ia    hinweggleitet: Darauf tritt im       Zeitmoment    E die Lamelle 8 unter die- Bür  ste     Ia,    während noch     4ie    Lamelle 7 unter  der Bürste     Ia    sich befindet.

   Beim Wegglei  ten der Lamelle 7 von der     Bürste        Ia    kann für  die Ablösung der     Phasenstrom    I über La  melle 8 und     Anode    3b fliessen.     Dabei    tritt im  Zeitpunkt F zwischen beiden der am Strom  richter bestehende Spannungsabfall von ca.  20 V. auf, der aber durch die Hilfsspan  nungsquelle 4 kompensiert werden kann.  Kurz nach dem Weggleiten der Lamelle 7      von Bürste     Ia    im Zeitmoment A1 kommt  Lamelle 6 unter Bürste Ma, wodurch sich  der zwischen Phase V und Phase I beschrie  bene     Ablösungsprozess    mit den Phasen I und       III    wiederholt.

   Die Brenndauer jeder Phase  beträgt 120' plus     Überlappung.     



  In gleicher Weise, wie für die Phasen I,       III,    V des einen     Dreiphasensystems    beschrie  ben, erfolgt die Ablösung der Phasen     II,    IV,       VI    des andern     Dreiphasensystems,    wobei  dieser Vorgang dadurch eingeleitet wird,       da,ss    die von der Bürste     Ia    ablaufende La  melle 6 vor dem Auflaufen auf die Bürste       IIIa    zu der dazwischen gelegenen Bürste Ha  gelangt, so dass sich für diese Phasenfolge  das Spiel entsprechend     Fig.    2 vom Zeitpunkt  A an wiederholt.  



  An Stelle des beim Beispiel benutzten       zweianodigen    Stromrichters 3 können ebenso  gut zwei     Einanodenventile    Verwendung fin  den,     bezw.    ein statischer Stromrichter mit  zwei Anodengruppen, wobei jede Anoden  gruppe zwei oder mehr parallel arbeitende  Anoden besitzt. Der statische Stromrichter  kann für die Spannungsregulierung mit  Steuergittern versehen sein. Für die Gitter  steuerung kann ein mit dem     Kontaktstrom-          richter    gekuppelter Verteiler dienen. Eine  zur Kompensation des Spannungsabfalles im  statischen Stromrichter dienende Hilfsspan  nungsquelle kann anstatt auf der Kathoden  seite auch ebensogut auf der Anodenseite des  statischen Stromrichters vorgesehen sein.  



  Beim Beispiel nach     Fig.    3 ist ein     Kon-          taktstromrichter    2 mit periodisch, z. B. mit  Hilfe von Kurvenscheiben betätigten Ham  merkontakten, angenommen. Als Hilfsspan  nungsquelle für die Kompensation des Span  nungsabfalles im statischen Stromrichter 3  wird vorteilhaft ein Hilfstransformator 12  auf der Anodenseite des Stromrichters ver  wendet, dessen     Sekundärwicklungen    in Reihe  mit den Sekundärwicklungen des     Stromrich-          tertransformators    1 liegen. Gegenüber der  Verwendung einer Gleichstrommaschine auf  der Kathodenseite hat diese Anordnung den  Vorteil, dass die bei dieser auftretenden, stö  renden Funken am Kollektor vermieden    sind.

   Der     Kontaktstromrichter    2a besitzt  achtzehn Kontakte in sechs Gruppen von je  drei     Kontakten    6a,<I>7a,</I> 8a, bis<I>6f, 7f,</I> 8f. Die  Kontakte 6a bis 6f werden mit der Anode 3a,  die Kontakte 8a bis 8f mit der Anode 3b,  und die Kontakte 7a bis 7 f mit der Kathode  des statischen     Stromrichters    3     bezw.    dem  einen Pol des Gleichstromnetzes verbunden.  



  Die Arbeitsweise der     Anordnung    nach       Fig.    3 ist grundsätzlich die gleiche wie für       Fig.    1 beschrieben. Die Kontakte 6a usw.  sind die Auflaufkontakte, die Kontakte 8a  die Ablaufkontakte, und die Kontakte 7a  führen den Strom während der     Hauptarbeits-          periode    des Stromrichters. Die Arbeitszeiten  der Kontakte für die Ablösung der Phasen  V, I und     III    des     Stromrichtertransformators     1 ergeben sich aus dem Diagramm     Fig.    4.  



  Der Stromrichter 3 braucht bei Betrieb  mit     zweischenkliger    Saugdrosselspule nur für  zirka einen Viertel der vollen Leistung der  Anlage bemessen zu werden, bei Betrieb mit       dreischenkliger    Saugdrosselspule sogar nur  für einen Sechstel der vollen Leistung. .  



  Die     Lichtbogenabfallverluste    können bei  Betrieb mit     dreischenkliger    Saugdrosselspule  bei der vorliegenden Schaltung angenähert  auf einen Fünftel gegenüber einem Betrieb  mit gewöhnlichem     Quecksilberdampfgleich-          richter    herabgesetzt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Schaltanordnung für den funkenfreien Betrieb von Kontaktstromrichtern mit zeit weise parallelliegender, statischer Stromrich- teranordnung und in Reihe mit letzterer lie gender Hilfsspannungsquelle, dadurch ge kennzeichnet, dass für die Ablösung der Pha sen am Kontaktstromrichter (Kommutie- rung) eine statische Stromrichteranordnung mit zwei Entladungswegen dient, von wel chen je eine wechselweise zu Beginn und Ende der Kontaktdauer wirksam ist. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1.

   Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die statische Stromrichteranordnung ein Zweianodenventil ist. 2. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die statische Stromrichteranordnung ein Ventil mit zwei, Anodengruppen ist, wobei jede Anoden gruppe mindestens zwei parallel arbeitende Anoden besitzt. 3. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als statische Stromrichteranordnung zwei Einanodenven- tile dienen. 4.

   Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die statische Stromrichteranordnung mit Gittersteuerung für die Spannungsregelung versehen ist. 5. Anordnung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass für die Gitter steuerung der statischen Stromrichteranord- nung ein mit dem Kontaktstromrichter ge kuppelter Verteiler dient. 6.

   Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass auf einer Schalt walze mindestens ein Satz Kontaktlamellen angebracht ist, auf welchen am Umfang der Schaltwalze in gleichen Abständen verteilte Kontaktbürsten schleifen, die mit den Pha senenden des Stromrichtertransformators ver bunden sind, dass von den Lamellen eine als Auflauflamelle und eine andere als Ablauf lamelle dient, welche beide über je einen Schleifring mit Anoden der statischen Strom- richteranordnung so verbunden sind, dass zwei getrennte Entladungswege vorhanden sind, sowie dass zwischen der Auflauf- und der Ablauflamelle die eigentliche Arbeits lamelle liegt;

   welche über einen besonderen Schleifring mit dem einen Pol des Gleich stromnetzes verbunden ist. 7. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Hilfsspan nungsquelle für die Kompensation des Span-, nungsabfalles in der statischen Stromrichter anordnung auf der Kathodenseite derselben angeordnet ist. B. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Hilfsspan nungsquelle für die Kompensation des Span nungsabfalles in der statischen Stromrichter anordnung auf der Anodenseite derselben an geordnet ist. 9.

   Anordnung nach Unteransprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem einen Pol des Gleichstromnetzes verbun dene Schleifring über die zur Kompensation des Spannungsabfalles in der statischem Stromrichteranordnung dienende Hilfsspan- nungsquelle mit der Kathodenseite der sta tischen Stromrichteranordnung verbunden ist. 10.

   Anordnung nach Unteranspruch 8, da durch gekennzeichnet, dass als Hilfsspan nungsquelle ein Hilfstransformator dient, dessen Sekundärwicklungen in Reihe mit den sekundären Phasenwicklungen des Strom richtertransformators liegen.