Kontaktumformer. Die Erfindung betrifft einen Kontakt umformer zum Umformen von Wechselstrom in Gleichstrom oder Gleichstrom in Wechsel strom oder Wechselstrom in Wechselstrom anderer Frequenz. Kennzeichnend für einen solchen Umformer ist eine Schalteinrichtung, die periodisch den Laststrom von einer abzu lösenden Phase an eine ablösende Phase über gibt (Kommutation).
Zur Entlastung der Kontakte dieser Schalteinrichtung von Schaltfeuer ist schon vorgeschlagen worden, eine in Serie mit der Schaltstelle liegende und eine stromschwache Pause in der Nähe des Stromnulldurchganges erzeugende Schaltdrossel mit einem Neben pfad parallel zu der Schaltstelle, der ein plötzliches Anspringen der Spannung beim offnen derselben verhindern soll, zu kombi nieren.
Weiter ist vorgeschlagen worden, den Schaltstellen einen Gleichrichter parallel zu schalten, welcher die Last übernimmt, wenn diese sich öffnen.
Nach der vorliegenden Erfindung sind zur Entlastung der Schaltstellen von Schaltfeuer folgende Massnahmen. vorgesehen. Je zwei Phasenwicklungen des Speisetransformators, die einander zu gegebener Zeit ablösen, wer den auf der .Seite der Schalteinrichtung über eine veränderliche Impedanz verbunden. Der Scheinwiderstand derselben soll während der Kommutationszeit der zwei Phasen kleiner sein als während der Zeit, in der nur eine oder gar keime dieser Phasen Laststrom führt.
Ausserdem ist im greis, gebildet aus der ver änderlichen Impedanz und den zwei -Schalt stellen, eine Zusatzspannung eingefügt, die in dem Sinne wirkt, dass die Kommutation ver bessert wird.
Zur Erläuterung der vorliegenden Erfin dung dienen die F'ig. 1 bis 4 der beiliegenden, schematischen Zeichnung, die Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes. be trifft.
Fig. 1 zeigt einen dreiphasigen Strom richter. 1, 2, 3 sind die drei Sekundärphasen des Speisetransformators. 4 ist die Schalt einrichtung mit den drei Schaltstellen 5, 6, 7. In der gezeichneten Stellung soll gerade Phase 1 durch 2 abgelöst werden; Schaltstelle 5 ist also zu öffnen. Weiter ist 8 die gleich- si.romseitige Belastung und 9 eine Glättungs- drossel. Zwischen den drei Phasenwicklungen sind die veränderlichen Impedanzen 10, 11, 12 und die Zusatzspannungen 13, 14, 15 ein gefügt.
Es können auch in Reihe zu den Phasen unmittelbar vor den Schaltstellen noch andere Zusatzspannungen (13', 14', 15' in Fig. 1) eingefügt werden. Die Wirkungs weise der veränderlichen Impedanzen 10, 11, 12 und der Zusatzspannungen 13, 14, 15 ist nun folgende: Im gezeichneten Zeitmoment soll der Scheinwiderstand der Impedanz 10 wesent lich kleiner als der der Impedanzen 11 und 12 und die Spannung der Spannungsquelle. 13 so gerichtet sein, dass der Strom, der sich ihr zufolge im Kreis, bestehend aus dieser Span nungsquelle 13, Impedanz 10, Schaltstelle 6 und Schaltstelle 5, ausgebildet, dem durch Schaltstelle 5 fliessenden Laststrom entgegen wirkt.
Die veränderliche Impedanz (10, 11, 12) kann beispielsweise eine sich sättigende In duktivität sein. Die an ihr wirkende Span nung setzt sich zusammen aus der verketteten Spannung der zwei miteinander kommutie renden Phasen und der Zusatzspannung (13, 14, 15).
Die Induktivität und die Zusatz- spannung sind so bemessen, dass das zeitliche Integral der an der Induktivität wirksamen resultierenden Spannung während der Kom- mutationsperiode grösser und während der übrigen Zeit kleiner ist als die Flussverket- tung am Sättigungsknick der Magnetisie- rungskurve derselben.
Dabei ist diejenige Flussverkettung gemeint, die erreicht wird, wenn das Eisen der Induktivität gesättigt wird und somit die Magnetisierungskurve durch den Sättigungsknick verläuft. Damit ist aber zwangsläufig der Scheinwiderstand dieser Induktivität ausserhalb der Kommuta- tionsperiode sehr gross und während derselben sehr klein, so dass sie nur hier von einem nennenswerten Strom durchflossen wird. Fig. 4 veranschaulicht diesen Sachverhalt.
i; ist der Strom in der Schaltstelle 5 und i2 der Strom in der Schaltstelle 6, während i', und i', die Ströme in den entsprechenden Phasenwiclklungen 1 und 2 bedeuten. Die Differenz ist der Strom, den die Span-, nungsquelle 13 durch die Impedanz 10 treibt. Der zeitliche Verlauf der Zusatzspannung kann so gewählt werden, da.ss der Nulldurch gang von z, sehr flach wird, wie dies. Fig. 4 zeigt.
Der durch die Schaltstelle 5 zu unter brechende Strom kann somit klein gehalten werden, und bei Anwendung bekannter Mit tel zur Verhinderung eines zu grossen plötz lichen Spannungsanstieges kann diese funken frei geöffnet werden.
Die gleiche Wirkung erhält man, wenn man, statt der Zusatzspannung (13, 14, 15) zwischen den Phasen, die Zusatzspannungen (13', 14', 15') in Reihe zu den Phasen unmit telbar vor die Schaltstellen einfügt. Die an der veränderlichen Impedanz 10 ausserhalb der Kommutationszeit wirkende Spannung ist in diesem Fall die verkettete Spannung der Sekundärwicklung des Transformators, während der Kommutationszeit ist dagegen die auf die Impedanz 10 wirkende Spannung hauptsächlich durch die Summe der Zusatz spannungen 13', 14' gegeben.
Die sich sätti gende Induktivität und die Zusatzspannungen sind wieder so bemessen, dass das zeitliche Integral der an der Induktivität wirkenden Spannung während der Kommutationszeit grösser und während der übrigen Zeit kleiner als die Flussverkettung am Sättigungsknick der Magnetisierungskurve ist. Dies hat die gleiche Änderung des Scheinwiderstandes der Impedanz und die gleiche günstige Wirkung auf die Kommutation, wie bereits oben erläu tert wurde.
Gegenüber der bekannten Anordnung, die Schaltdrosseln in Serie mit den Schaltstellen und Nebenpfade parallel zu denselben ver wendet, besitzt die Anordnung nach der Er findung den Vorteil, dass im Ausschalt moment nur eine sehr kleine Induktivität im Kreise ist. Die im Ausschaltmoment wieder- kehrende Spannung verläuft aber um so flacher, je kleiner diese ist. Beispielsweise kann hier die natürliche Kapazität der Schalteinrichtung genügen, um den Verlauf genügend flach zu halten.
Dies bedeutet aber einen wesentlichen Vorteil, weil damit die Schwierigkeiten, die beim Einschalten lei- siungsfähiger Nebenpfade auftreten, nicht bestehen.
Um einen einwandfreien Betrieb des Kon taktumformers unabhängig von der gleich- stromseitigen Belastung zu gewährleisten, ist es notwendig, dass die Zusatzspannungen (13, 14, 15) oder (13', 14', 15') vom gleichstrom- seitigen Laststrom gesteuert werden. Wird z. B. die Zusatzspannung (13, 14, 15) in einem Generator erzeugt, dann kann dessen Erregung vom Laststrom gesteuert werden. Die lastabhängige Zusatzspannung (13', 14', 15') kann man z.
B. in Ohmschen Widerständen erzeugen, die an den durch 13', 14', 15' ange deuteten Stellen der Fig. 1 eingeschaltet sind und je von einem der Ströme i" iz und i3 durchflossen werden. Dadurch, dass dieser Widerstand erst während der Kommutations- periode oder kurz vorher eingeschaltet wird, findet eine Verschlechterung des Wirkungs grades der Anlage praktisch nicht statt.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung, die dies ermöglicht. Statt aus Druckkontakten, wie in Fig. 1 in 4 ange deutet, besteht sie aus einem leitenden Segment 16, das unter den Zuführungsbürsten der drei Phasen weggleitet. Am ablaufenden Ende sind eine oder mehrere Lamellen 17 über die Widerstände 18 unter sich und mit dem Segment 16 verbunden. Bevor im Be trieb eine Schaltstelle geöffnet wird, wird also ein gewisser Widerstandswert eingeschal tet.
Die Zunahme des Übergangswiderstandes infolge Verkleinerung der StromÜbergangs- fläche von einer Bürste gegenüber einem ablaufenden Segment wirkt in demselben Sinne und genügt. bei geeigneter Formgebung allein schon zur Erzeugung der nötigen Zu satzspannung. An Druckkontakten ist allge mein der Übergangswiderstand druckabhän gig. Bei Verwendung einer Schalteinrichtung niit Druckkontakten (wie 4 in Fig. 1) lässt sich die gewünschte Widerstandszunahme durch geeignete Steuerung des Kontakt druckes erzielen.
Ausserdem besteht die Mög- lichkeit, mit einer Kontaktanordnung nach Fig. 3, die nur einen Pol der Kontakteinrich- tung 4 darstellt, durch einen oder mehrere Vorkontakte 19, die in Serie mit dem Haupt kontakt liegen, einen oder mehrere Wider stände 20 einzuschalten, bevor letzterer ge öffnet wird.
Der Widerstand wird in diesem Fall stufenweise eingeschaltet, während im Falle der Fig.2 eine stetige Einschaltung des Widerstandes stattfindet.