CH225250A - Mehrphasige Wechselstromschalteinrichtung mit periodisch bewegten Kontakten. - Google Patents

Description

      Mehrphasige        Wechselstromschalteinrichtung    mit periodisch     bewegten        Itontaliten.       Es sind     Wechselstromschalteinrichtungen     mit periodisch bewegten Kontakten (Syn  chronschalter) bekannt, z. B. Kontaktstrom  richter, bei welchen zur Unterdrückung der  Funkenbildung an den Kontakten in die  periodisch zu unterbrechenden Stromkreise  Drosselspulen eingeschaltet sind, die bei  niedrigen Strömen ungesättigt, bei hohen  Strömen aber gesättigt sind. Diese Drossel  spulen sind so bemessen, dass sie den zu un  terbrechenden Strom während des für den  Schaltvorgang bestimmten Zeitabschnittes  klein halten, aber unwirksam werden, sobald  der über die Kontakte fliessende Strom einen  bestimmten Wert erreicht.

   Es ist weiter be  kannt, zum Zweck der Verringerung des  Spannungsanstieges und der Erleichterung  der     Kommutierung    als Parallelweg zu den  Kontakten des Stromrichters eine Impedanz  (Kondensator oder     dergl.)    zu schalten. Bei  bekannten Einrichtungen, welche eine Schalt  drossel und einen Parallelkondensator in  Kombination verwenden, wird zwar am Ende  des Stromflusses über die Kontakte eine    stromschwache Pause erzeugt, die das     fun-          kenfreie    Öffnen der Kontakte ermöglicht,  und es wird der Spannungsanstieg am  Parallelkondensator verhindert, bis die     Über-          schlagsspannung    der Kontakte gross genug  ist, es besteht aber der Nachteil,

   dass  der Stromverlauf im Hauptkreis des     Kon-          taktstromrichters    während der stromschwa  chen Pause vom     Magnetisierungsstrom     abhängig ist. Weiterhin ist die richtige       Magnetisierung    der Schaltdrossel während  der Dauer des     Kontaktunterbruches    nicht  unter allen Umständen gewährleistet. Der  Stromverlauf durch die Drossel in der Pause,  während welcher das Drosseleisen ungesät  tigt     ist    und somit die Drossel einen höheren  induktiven Widerstand darstellt als bei ge  sättigtem Eisen, ergibt sich aus     Fig.    1. Bei  diesem Vorgang wird die Schaltdrossel ent  gegen der Stromrichtung im Hauptkreis  magnetisiert.

   Beim Schliessen der     Kontakte     muss die zugehörige Drossel jedoch wieder  in Richtung des Stromes im Hauptkreis  magnetisiert sein, um Stromanstiegsverzöge-           rungen    im eingeschalteten Kontakt zu ver  meiden. Die Schaltdrosseln sind gekennzeich  net durch das für ihre     Ummagnetisierung     von     +    zu -Sättigung notwendige Span  n_ungszeitintegral. Bei offenem Kontakt lie  gen Schaltdrossel und     Kontakt-Parallel-          kondensator    in Reihe an der zwischen zu  gehöriger     Wechselstromphase    und zugehöri  gem Gleichstrompol vorhandenen Spannung.

    Diese Spannung hat ein dem Kontaktstrom  entgegengesetztes Vorzeichen, steigt nach  der Kontaktöffnung auf ein Maximum und  fällt vor der nachfolgenden Schliessung des  Kontaktes wieder auf Null. Die Spannung  an der     Kontaktparallelkapazität    folgt dieser  Spannung nach Massgabe des Ladestromes,

    der die Schaltdrossel durchfliessen muss und  der durch deren     Magnetisierungszustand    be  grenzt     ist.    Die Spannungsdifferenz zwischen       Kondensatorspannung    und der     Spannung          Wechselstromphase-Gleichstrompol    liegt an  der Drossel und verläuft gemäss     Fig.        \?.    Sie  ist relativ klein und die     Drossel-Umma.gneti-          sierung    erfolgt deswegen nur langsam, so  dass bei Drosseln mit grosser     Ummagnetisie-          rungszeit    die erforderliche Sättigung im  Einschaltmoment des Kontaktes nicht ge  währleistet ist.

      Gegenstand der Erfindung ist eine     mehr-          phasige        Wechselstromschalteinriehtung    mit  periodisch bewegten Kontakten, insbesondere  für     Kontaktstromrichter,    bei welcher Mittel  zur Verhütung der Funkenbildung an den  Kontakten und zur Erleichterung der     Kom-          mutierung    vorgesehen sind, z. B. Schalt  drosseln, und bei welcher die geschilderten  Mängel dadurch behoben sind, dass erfin  dungsgemäss die periodisch zu unterbrechen  den Phasenleitungen des Stromkreises durch  Impedanzen miteinander gekoppelt sind.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungs  beispiel der Erfindung schematisch an einem       Kontaktstromrichter    in     Fig.    3 dargestellt,  während     Fig.    4 im Diagramm die Um  magnetisierungsspannung der Transforma  toren im     Illauptkreis    des     Kontaktstromrich-          ters    zeigt.    In     Fib.    3 bedeuten     a1,        a_,        a3    die periodisch  sich öffnenden und schliessenden Kontakte in  den Phasenleitungen     R,        S,   <I>T</I> eines Kontakt  stromrichters zum Umrichten von Drei  phasenstrom in Gleichstrom.

   Der Antriebs  motor des     Kontaktstromriehters    ist mit b be  zeichnet. Mit c ist die     Glättungsdrossel    und  mit d die Belastung im Gleichstromkreis dar  gestellt. In den Phasenleitungen des Haupt  kreises liegen als     Koppeltransformatoren          e1,        e.,   <I>e,</I> ausgebildete Schaltdrosseln, deren       Erregerwielzliiiigen    f 1,     f        @,    f     a    aus dem drei  phasigen Hilfskreis     lt    gespeist werden, wo  bei der Hilfsstrom den Verlauf des Haupt  kreisstromes in der stromschwachen     Pause     steuert.

   Die     Phasenleitungen        R,        S,   <I>T</I> sind  durch Impedanzen     g1,        @'=,        g;@    miteinander ge  kuppelt, die     beispielsweise    in Dreieck (Ring)  geschaltet und     weehselstromseitig        unmittel-          bar        vor    den     Kontakten        a1,        a,.,        a"    angeordnet  sind.

   Als Koppelimpedanzen kommen ausser  Kapazitäten auch     Induktivitäten,        Ohmsche          Widerstände    oder aus Kapazität.     Induktivi-          tät    und Widerstand gebildete     Kombinationen     in Betracht. Der Hilfskreis     la    für die Erre  gung der Transformatoren     e1,        e.,,        e3    ist unter  Einschaltung des     Zwischentransformators    i  vom Hauptkreis     B,   <I>S, T</I> abgezweigt.  



  Die Wirkung dieser Einrichtung ist fol  gende:     In    dem     Zeitpunkt,    wo der Kontakt     a1     in Phase     R    geschlossen ist, der Kontakt     a,    in  Phase     S    gerade einschaltet und der Kontakt       a"    in Phase<I>T</I> offen ist, ist der Transforma  tor es über die     Parallelschaltung    der Impe  danzen     g;

  ,,    und     g.,    mit dem Gleichstrom  Pluspol verbunden und liegt an der Span  nung zwischen Phase T und dem Pluspol,  abzüglich der von den Impedanzen     g.    und     g3     aufgenommenen Spannung, wodurch er in  Richtung des Phasenstromes ummagnetisiert  wird. Kontakt     a1    in Phase B öffnet, nach  dem der Strom in dieser Phase Null gewor  den ist. Wenn der Transformator     e1    in Phase  B gesättigt ist, tritt am Kontakt     ctl    der Mo  mentanwert der Wechselspannung zwischen  den Phasen     F-S    auf.

   Weil für diesen Span  nungsanstieg die Kopplungsimpedanz     g1    mit  den in Serie liegenden Kopplungsimpedanzen           gy    und g3 parallel geschaltet ist, tritt an den  letzteren je der halbe     Momentanwert    der  Spannung zwischen den Phasen     R    und     S    zu  sätzlich zu der dort schon vorhandenen Span  nung auf.

   Diese stossartig auftretende Zu  satzspannung erhöht die am Transformator  vorhandene     Spannung    und wirkt sich somit  am Transformator     e3    in der Weise aus, dass  dessen     Ummagnetisierung    beschleunigt wird,  wie aus Kurve     ss        (Fig.    4) ersichtlich, in wel  cher die Abszisse die Zeit und die Ordinate  die Spannung am Transformator     e3    dar  stellen. Die gleiche Wirkung tritt ein, wenn  an Stelle der Dreieck- oder Ringschaltung  eine Sternschaltung für die Koppelimpedan  zen verwendet wird.  



  Den noch verhältnismässig grossen Ma  gnetisierungsstrom in der stromschwachen  Pause x     (Fig.    1) kann man kompensieren,  wenn dafür gesorgt wird, dass in den Erre  gerwicklungen     h,        f2,        f3    der Transformatoren       e"        e2,        e3    ein Strom fliesst, der dem     Magneti-          sierungsstrom    in Form und Grösse entgegen  gerichtet ist. Wie     Fig.    1 zeigt, ist dieser ein  von Null ansteigender Strom, der z.

   B. durch  einen Wechselstrom mit gleichem     Nulldurch-          gangspunkt    und gleich grossem, jedoch ent  gegengesetzt gerichtetem Anstieg kompen  siert werden kann. In diesem Fall wird die       Abschrägung    in     Fig.    1 durch eine Horizon  tale ersetzt. Der Strom im     Hilfskreis    h für  die Erregung wird unabhängig von der  Spannung an den Transformatoren,     wenn    im  Hilfskreis     Induktivitäten    vorhanden sind,  deren Spannung ein Vielfaches der     Transfor-          matorenspannung    ist.  



  Mit wechselnder Belastung im Haupt  kreis<I>R,</I>     S,   <I>T</I> ändert sich die     Überlappung     der Ströme der einzelnen Phasen und damit  ändert sich auch die Lage und die Grösse der  stromschwachen Pause x in     Fig.    1. Zur Er  zielung einer genügenden Kompensation muss  dafür gesorgt werden, dass der Erregerstrom  diesen     Änderungen    sich selbsttätig anpasst,  indem die Erregerströme der Transformato  ren in Grösse und Phasenlage in bezug auf  die Ströme im Hauptkreis regulierbar sind.

    Wenn dabei der Hilfskreis h über einen    Zwischentransformator     ä    vom Hauptkreis  <I>R,</I>     S,   <I>T</I> abgezweigt ist, dann kann dieser als  Reguliertransformator für die     Regelung    von  Grösse und Phase des Erregerstromes ausge  bildet sein.

   Der gleiche Zweck kann auch in  der Weise erreicht werden, dass in den Hilfs  kreis h für die Erregung der Transformato  ren     Serieschwingungskreise        eingeschaltet     werden, die aus Kapazitäten     k1,        k2,    kg,     In-          duktivitäten        h,        1"   <B>1,</B> und Widerständen     ml,          m2,   <I>m3</I> bestehen.

   Die     Schwingungskreise     werden vorteilhaft so abgestimmt, dass sie an  genähert in Resonanz mit der Frequenz im  Hauptkreis     R,        S,   <I>T</I> sieh befinden. Dabei  kann durch Beeinflussung     einzelner    Ele  mente der Schwingungskreise, nämlich der       Induktivitäten,    Kapazitäten, Widerstände,  die Grösse und die Phasenlage des Erreger  stromes gegenüber dem Strom im Hauptkreis  geregelt werden.

   Die Regelung der     Indukti-          vität    der Schwingungskreise kann beispiels  weise durch     Änderung    ihrer     Windungszahl     oder durch Änderung des magnetischen Wi  derstandes ihres greises erfolgen.  



  Da die     Überlappung    sowie die Lage     und     die Grösse der stromschwachen Pause vom  Strom im Hauptkreis abhängig sind, erfolgt  bei     Kontaktstromrichtern    die     Beeinflussung     des     Erregerstromes    in Phase und Grösse     in     Abhängigkeit vom Hauptkreis. In     Fig.    3 er  folgt der Antrieb des Steuerschalters n für  die Veränderung der     Induktivitäten    in den       Serieschwingungskreisen    des Hilfskreises h  in Abhängigkeit von     Änderungen    der Be  lastung im Gleichstromkreis des Kontakt  stromrichters.

   Bei     gontaktstromrichtern    kann  ferner die Regelung der Phasenlage und  Grösse des Erregerstromes gleichzeitig mit  der Einstellung der Phasenlage für die Kon  taktgabe an den     Stromrichterkontakten    er  folgen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Mehrphasige Wechselstromschalteinrich- tung mit periodisch bewegten Kontakten, insbesondere für Kontaktstromrichter, bei welcher Mittel zur Verhütung der Funken bildung an den Kontakten und zur Erleich terung der Kommutierung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die periodisch zu unterbrechenden Phasenleitungen des Stromkreises durch Impedanzen miteinander gekoppelt sind.

   UNTERANSPRüCHE 1. Wechselstromschalteinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kontaktstromrichtern die die Phasen leitungen koppelnden Impedanzen wechsel- stromseitig unmittelbar vor den Kontakten angeordnet sind. 2. Wechselstromschalteinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die die Phasenleitungen koppelnden Impe danzen in Sternschaltung angeordnet sind. 3. Wechselstromschalteinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da:ss die die Phasenleitungen koppelnden Impe danzen in Ringschaltung angeordnet sind.

   4. Wechselstromschalteinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenleitungen des Hauptkreises durch Kapazitäten gekoppelt sind. 5. Wechselstromschalteinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenleitungen des Hauptkreises durch Induktivitäten gekoppelt sind. 6. Wechselstromschalteinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenleitungen des Hauptkreises durch Ohmsche Widerstände gekoppelt sind.

   7. Wechselstromschalteinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenleitungen des Hauptkreises durch eine Kombination von Kapazität, Induktivi- tät und Widerstand gekoppelt sind. B. Wechselstromschalteinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss in die Phasenleitungen des periodisch zu un terbrechenden Hauptkreises Wicklungen von als Schaltdrosseln wirkenden Transformato ren geschaltet sind, deren Erregerwicklungen aus einer Hilfsstromquelle gespeist werden.

   9. Wechselstromschalteinrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerkreis für die Transformato- ren von dem zu unterbrechenden Hauptkreis abgezweigt ist. 10. Wechselstromschalteinrichtung nach Unteransprueh 9, dadurch gekennzeichnet, da.ss der Erregerkreis für die Transformato ren über Zwischentransformatoren vom Hauptkreis abgezweigt ist. 11. Wechselstromsehalteinriclitung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Erregerkreis für die Transforma toren Induktivitäten eingeschaltet sind.

   12. Wechselstromschalteinriehtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Erregerkreis für die Transforma toren Serieschwingungskreise eingeschaltet sind, die aus Induktivität, Kapazität und Widerstand bestehen. 13. Wechselstromschalteinrichtung nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung an den Induktivitäten im Erregerkreis der Transformatoren ein Mehr faches der Spannung an der Erregerwicklung selbst ist.

   14. Wechselstromschalteinrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungskreise im Erregerkreis so abgestimmt sind, dass sie angenähert in Resonanz mit der Frequenz des Hauptkreises sich befinden. 15. Wechselstromschalteinrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerströme der Transformatoren in Grösse und Phasenlage in bezug auf die Ströme im Hauptkreis regulierbar sind.

   16. Wechselstroinschalteinrielitung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischentransformatoren als Regu liertransformatoren für die Regelung von Grösse und Phase des Erregerstromes für die Transformatoren ausgebildet sind. 17. Wechselstromsclialleinriclitung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivitäten im Erregerkreis re gulierbar sind. 18. Wechselstromschalteinrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazitäten im Erregerkreis regu lierbar sind.

   <B>19.</B> Wechselstromschalteinrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstände im Erregerkreis regu lierbar sind. 20. Weehselstromschalteinrichtung nach Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Induktivität durch Änderung ihrer Windungszahl erfolgt. 21. Wechselstromschalteinrichtung nach Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Induktivität durch Änderung des magnetischen Widerstandes ihres Kreises erfolgt.

   22. Wechselstromsehalteinrichtung nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kontaktstromrichtern die Beeinflus sung des Erregerstromes in Phase und Grösse in Abhängigkeit vom Hauptkreis erfolgt. 23. Wechselstromschalteinrichtung nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kontaktstromrichtern die Regelung der Phasenlage und Grösse des Erreger stromes gleichzeitig mit der Einstellung der Phasenlage für die Kontaktgabe an den Stromrichterkontakten erfolgt.