CH228078A - Kontaktumformer mit Schaltdrosseln. - Google Patents

Description

  Kontaktumformer mit     Schaltdrosseln.       Es sind Kontaktumformer bekannt ge  worden, bei denen die Schaltkontakte mit  Hilfe von Schaltdrosseln weitgehend ent  lastet werden. Um den Spannungsabfall der  artiger     Kontaktumformer    klein zu halten, ist  es notwendig, für die Schaltdrosseln ein Ma  terial mit sehr scharfem Sättigungsknick der       14fagnetisierungskennlinie    zu verwenden. Diese  Eigenschaft weist zum Beispiel eine 50%ige       Eisen-Nickellegierung    auf. In manchen Fäl  len ist man jedoch gezwungen, mit billigeren  Materialien, zum Beispiel Eisensilizium, aus  zukommen.  



  Die Erfindung bezweckt, den Spannungs  abfall zu vermindern, welcher bei nicht schar  fem Sättigungsknick der     Magnetisierungs-          kennlinie    auftritt. Dieser Spannungsabfall  rührt daher. dass im Augenblick des     Zuschal-          tens    einer Phase die     -Magnetisierung    der zei  gehörigen Schaltdrossel einen geringen Wert  Bein hat, welcher beim Erreichen des vollen  Laststromes auf den Wert BI     ansteigt.    Tre-         ten    n     Kommutierungsvorgänge    je Sekunde  auf, so ist der Spannungsverlust:

      <I>d U = n .</I>     w   <I>. q .</I> (BI - Bei,),    dabei ist<I>w</I> die     Windungszahl    und<I>q</I> der  Eisenquerschnitt der Drossel.  



  Erfindungsgemäss wird bei Kontaktum  formern mit Schaltdrosseln, insbesondere aus       Siliziumeisen    und insbesondere in mehr als       dreiphasiger    Brückenschaltung, dieser Span  nungsabfall dadurch verringert, dass im Ein  schaltaugenblick eines     Kontaktes    die zuge  hörige Schaltdrossel durch einen im wesent  lichen lastunabhängigen Strom höher vor  erregt wird als im Ausschaltzeitpunkt. Diese       Vorerregung    wird zweckmässig so hoch ge  wählt, und zwar mindestens 5     Amperewin-          dungenjcm,    dass die     Magnetisierung    im Ein  schaltaugenblick     s.ieli    dem Wert BI nähert.

    Würde man die dazu notwendige     Vorerregung     in der bekannten Weise auch im Ausschalt  zeitpunkt wirken lassen, so würde der vom           Kontakt    zu unterbrechende Strom     unzulässi-          liehe    Werte annehmen.  



  In     Fi.g.    1 der Zeichnung sind zur Erläu  terung die Verläufe von Strom und Span  nung für einen     Umformer    in     sechsphasiger     Brückenschaltung beispielsweise dargestellt.  Die Kurve     für    stellt den Strom in einer  Schaltdrossel dar, die     Kurve        TT,Perr    die Sperr  spannung an einem zugehörigen Kontakt,  die Kurve     iv,    den bislang üblichen     Vorerreger-          strom    und die Kurve     iV=    den zusätzlichen       Vorerregerstrom    im Sinne der Erfindung.

    Der Strom     i,    ist in Grösse und     Phasenlage     so gewählt, dass im Ausschaltzeitpunkt     t""     der über den Kontakt fliessende Strom, wel  cher gleich der Summe des     Vorerregerstromes     lind des     Magnetisierungsstromes    der Schalt  drossel ist. einen kleinen Wert aufweist.

   In  diesem Falle schwingt die Sperrspannung im  Augenblick der Kontaktöffnung um ein ge  ringes ins Positive, wie es für die Sicherheit  der Unterbrechung erforderlich ist.     Würde     man     iv,    sehr viel grösser wählen, so würde  die Sperrspannung im     Ausschaltaugenblick     so stark ins Positive ansteigen,     dass    der Kon  takt feuern     würde.    Die Form des Stromes       iv.;    wird nun nach der Erfindung derart ge  wählt, dass dieser Strom im Ausschaltaugen  blick sehr kleine Werte hat, während er im  Einschaltaugenblick     tei"    einen grossen Spitzen  wert aufweist.

   Demgemäss wird die     Magne-          tisierung        B"i"    gross und damit nach obiger  Formel der Spannungsabfall klein.  



  Eine     Stromform    dieser Art lässt sich in  einfacher Weise durch Einschalten einer  Sättigungsdrossel in den     Vorerregerkreis    er  zielen. In     Fig.        \3    ist ein entsprechendes Aus  führungsbeispiel dargestellt. Aus einem Dreh  stromnetz     LTVW    werden die Phasen 1 bis 6       eines    in sechsphasiger Brückenschaltung ar  beitenden Umformers gespeist.

   Die Phasen l  bis 6 führen über Schaltdrosseln 7 bis     1\?    und  weiter über Einschaltdrosseln 13 bis 18 zu  den Kontakten 19 bis 30, die im Takte der       sechsphasigen    Brückenschaltung auf die  Gleichstromschienen 31 und     3\?    schalten.     Zur     Erzielung eines für vollkommen     schaltfeuer-          frei    arbeitende     Kontakte        notwendigen    Span-    dienen die gedämpften Kon  densatoren. 33 bis 38.

   Die Schaltdrosseln 7  bis 1?     tragen    je zwei     Vorerregerwicklungen,     von denen die eine aus     einem    nicht gezeich  neten Stromkreis     finit    dein Strom     -i,    erregt  wird,     während    die     z,veite    einen zusätzlichen       Strom        i.,,_.    führt.     Dieser    Strom wird den Wick  lungen über einen Phasendreher 45 und über  die drei     Sättigungsdrosseln    39<B>,</B>40.41 zuge  führt.

   Entsprechend den     i    gleichzeitigen Ar  beiten der Drosseln in den Leitungen 1 und  4     bezw.    ? und ?     bezw.    3 und 6 sind je zwei  Wicklungen. in     Reilie        geseha.ltet.    Die Begren  zung des     Vorerregerstromes    erfolgt durch  eine normale Drossel 4?, 43, 44. Der Stern  punkt dieser Drossel kann. mit dein Stern  punkt des Phasendrehers 45 verbunden wer  den.

   Der Phasendreher     4:5    wird so geregelt,  dass die in Bild 1     angedeutete    Phasenlage, bei  der die     Drosseln    39 bis 41     ,jeweils    im Aus  schaltzeitpunkt     ungesättigt    sind, d. h. ver  schwindend kleinen Strom     fuhren,        erreiclii     wird. Die Grösse     des        Scheitelwertes    von     z#,:,     im     Aiigenbliclz    des     Einschaltens        lässt    sich  durch die Drosseln 4? bis 44 einstellen.  



       Naturgemäss    verbraucht     dei-    durch den  Phasendreher 45 gespeiste V     orerregerkrei-          Blindleistung.    Um diese möglichst klein     zli     halten, wird man die Spannung in diesen     i     Kreis unter Umständen so klein wählen,     da(,')     die Drosseln 4? bis 44 klein  -erden     bezw.     ganz in Fortfall kommen können.

   Eine Grenze  in der     Verkleinerung    dieser Spannung ist da  durch gegeben, dass die     Riickwirlzung    der  Spannung an den     Drosseln    7 bis 1? auf den       Vorerreger@strom        i",    den     charakteristischen     Verlauf dieses Stromes, wie er in Bild 1 an  gedeutet ist. nicht     t@-esentlich    stören darf.  



  Gibt man den     Drosseln    39 bis 41 eine       entsprechende        Vorerregung,    so     lässt    sich     i',,     im     Augenblick        t"",    derart beeinflussen, dass  unter Uniständen die     Vorerregung        i"    ent  behrt werden kann.

   Der vom Phasendreher  45 abgegebene Strom enthält eine starke  dritte     Oberwelle.        U    m das Netz von dieser       Oberwelle    zu entlasten, kann man den     Pha-          sendreher   <B>45</B>     zusätzlich.    mit Kapazitäten be  lasten.           1'm    den Aufwand,     insbesondere    für die  Drosseln 39 bis 41, klein zu halten, ist es     not-          ivendig,    den' Scheitelwert des Stromes     i,          rieht    zu gross zu wählen.

   Für jede     Magneti-          sierungskennlinie    des jeweiligen     Schaltdros-          seleisens    gibt es einen günstigsten Wert für  diesen Strom, bei dessen Überschreitung der  Gewinn an Nutzspannung im Verhältnis zum  Aufwand für den     Vorerrege@rkreis    unwirt  schaftlich klein wird. Bei dem heute üblichen       Siliziumeisen    liegt dieser Wert     zwischenetwa     5 bis 100     Amperewindungen/cm.     



  Die Erfindung kann auch dadurch ver  wirklicht werden, dass statt der Sättigungs  drossel 39 bis 41 andere Einrichtungen ver  wendet werden, welche auf die     Drosseln    7  bis 12 im geeigneten Zeitpunkt Stromstösse  geben. Zum Beispiel können solche Strom  stösse über gittergesteuerte     Ga.sentladungs-          gefässe    aus     Kondensatorbatterien    entnommen  werden.  



  Die Erfindung lässt sich insbesondere bei       Briickenschaltungen    mit mehr als drei Phasen  leicht verwirklichen; denn bei diesen Schal  tungen ist die Schaltdrossel vor dem Ein  schalten längere Zeit stromlos und das     Iler-          auftreiben    ihrer     Magnetisierung    kann in ein  fachster Weise bewirkt werden. Da bei die  sem     Hera.uftreiben    der     Magnetisierung    in der  Schaltdrossel eine Spannung induziert wird,  darf damit erst begonnen werden, nachdem  der von ihr gespeiste Kontakt bereits ge  öffnet ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kontaktumformer mit Schaltdrosseln, die keinen scharfen Sättigungsknick der Magne- tisierungskennlinie aufweisen, dadurch .ge kennzeichnet, dass im Einschaltaugenblick eines Kontaktes die zugehörige Schaltdrossel durch einen im wesentlichen lastunabhängigen Strom höher vorerregt ist als im Ausschalt zeitpunkt. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Kontaktumformer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorerregung der Drossel im Einschaltaugenblick minde stens 5 Amperewindun,gen/cm beträgt. 2.

   Kontaktumformer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorerreger- kreis Sättigungsdrosseln angeordnet sind, welche mit Grösse und Phase der Vorerreger- spannung und dem Widerstand des Vor erregerkreises derart abgeglichen sind, dass jeweils während der Entsättigung der Haupt schaltdrosseln, das heisst in der Umgebung des Ausschaltzeitpunktes der zugehörigen Kontakte auch die Sättigungsdrosseln im Vorerregerkreis entsättigt sind und daher kleinen Strom führen,

   während jeweils im Einschaltaugenblick der Kontakte die Sätti gungsdrosseln im Vorerregerkreis gesättigt sind und grossen Strom führen. 3. Kontaktumformer nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass die Sättigungsdrosseln im Vor erregerkreis derart vorerregt sind, dass der von den Kontakten zu öffnende Strom bei allen Betriebszuständen schwach positiv ist.

   4. Kontaktumformer nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Hauptsehaltdrosseln noch eine zweite, im wesentlichen sinusför- mige Vorerregung besitzen, welche den Kon taktstrom im Augenblick des Öffners schwach positiv machen. ;