Kontaktstromrichter. Es sind Kontaktstromrichter vorgeschla gen worden, bei denen die Stroniumformung mittels elektromagnetisch betätigter Schalt kontakte erfolgt. Die Schaltkontakte besitzen ein Magnetsystein mit einer Hatiptstrom- wicklung, die in Reihe mit dem Kontakt ge schaltet ist und diesen so lange geschlossen hält,
bis der Strom in ihr nach Ablauf der natürliehen Stromführungsdauer den Betrag des Haltestromes unterschreitet. Bei einem mit derartigen Kontakten aLisgerüsteten Strom richter passt sich somit die Schliessungs dauer der Kontakte selbsttätig den jeweiligen Belastungsverhältnissen an.
Es ist ferner bereits vorgeschlagen wor den, in Reihe mit den Kontakten Schalt drosseln anzuordnen, durch die am Ende der Stromführungszeit eine Stromabflachung (stromschwache Pause genannt Ausschalt stufe ) zur Erleichterung der Aussehaltver- hältnisse hervorgebracht wird.
Durch die gleiche oder durch eine zweite Drossel kann auch bei Beginn der Stromführung eine als Ein.schalt,stuf.e bezeichnete Stromabflachung erzeugt werden, die ein zu schnelles Anst *gen des Kontaktstromes unmittelbar nach el der ersten Kontaktberührung verhindert.
Durch Vormagnetisierung mittels besonderer Hilfs stromkreise könnendie Augenblickswerte des Hauptstromes, den:die Kontakte ein- und aus schalten müssen, während der Dauer der Aus- schalt- -und Einschaltstufen praktisch auf ,den Wert Null oder auf geringe positive Werte gebracht werden.
Die Erfindung fusst auf der Überlegung, dass beim Vorhandensein von Ein- und Aus- gehaltstufen das Schliessen und Öffnen des Kontaktes nicht vom Hauptstrom. unmittelbar besorgt werden kann.
Beim Einschalten näm- lieh muss das Magnetsystem eine Durchflu- tung von mindestem der Höhe der Anzugs- durchflutung besitzen, damit sich der Kon takt überhaupt schliesst; vom Hauptstroni aber kann ein derartiger 36frag erst zur Ver fügung gestellt werden, wenn er nach<B>Ab-</B> lauf der Einschaltstufe auf einen entspre- ch,end-en Wert angestiegen ist.
Die bereits an- derweit vorgeschlagene Steuerung des Ein- schaltens durch den Strom eines dein Kon takt unmittelbar parallel geschalteten Ventils ist daher bei Verwendung einer praktisch in der Nullinie verlauf enden Einschaltstufe nicht möglich. Beim Ausschalten würde sich der Kontakt öffnen, wenn der abnehmende Hauptstroin einen der Abfalldurchflutung entsprechenden Wert unterschreitet. Die Kon takttrennung würde also bereits vor dem Be ginn der Ausschaltstufe erfolgen, was mit einem Aufreissen des restlichen Kontakt stromes und folglich mit Werkstoffwande rung verbunden ist.
Demgegenüber besteht die Erfindung in der Verwendung besonderer Steuermittel zur Erregung einer zur Kontaktschliessung erfor- cleiglichen Anzugskraft in einem wählbaren Augenblick bei positiv gerichteter, das heisst in der vorgeschriebenen Stromflussrichtung treibender Einschaltspannung, jedoch vor dem auf die Einschaltstuf e f olgenden Anstieg des Kontaktstromes, Lind einer zum Halten ausreichenden Maknetkraft während des der Aussehaltstufe vorhergehenden Abfalles des Kontaktstromes.
Für die Steuerung des Schliess- und <B>Öff-</B> nungsvorganges kann beispielsweise ein Ne- benschlussstromkreis oder auch ein getrennter Stromkreis vorgesehen sein, durch den die Kontaktschliessung eingeleitet und mindestens bis zum Beginn der Ausschaltstufe aufrecht erhalten wird. Sind f erner, z. B. zwecks Er höhung des zulässigen Gesamtbetriebsstronies des Schaltst.romrichters, mehrere zueinander parallel geschaltete Kontakte vorhanden, so brauch-en die zusätzlichen Steuermittel nicht für jeden dieser Kontakte vorgesehen zu sein.
Es ist ohnehin praktisch nur schwer zu errei- ehen, dass sich sämtliche Parallelkontakte genau gleichzeitig schliessen bzw. öffnen, son dern es wird stets einer beim Schliessen der erste und einer beim öffnen der letzte sein.
Deshalb kann es von Vorteil sein, den Kontaktstromrichter in der Weise weiter aus zugestalten, dass die Hauptstromwicklung und die Steuerwicklung auf verschiedenen Magneten angeordnet, und dass den Magneten verschiedene, einander parallel geschaltete Kontakteinrichtungen zugeordnet, sind.
Der Vorteil besteht darin, dass sieh immer derselbe Kontakt bzw. dieselben Kontakte, nämlich,die der Steuerwicklung zugeordneten, nach Art sogenannter Vorkontakte zuerst schliessen und zuletzt öffnen, und zwar zu solchen Zeiten, in denen sich der zu schaltende Strom gerade in einer Stufe befindet und somit die Schlie ssung und Öffnung praktisch strom- und spannungslos erfolgt.
Diese Kontakte über nehmen bei dem auf die Kontaktschliessung folgenden Stromanstieg zunächstden Gesamt strom jedesmal vorübergehend so lange, bis der die Hauptstromspule tragende Magnet nach Erreichen seines Anzugswertes auch die übrigen Kontakte der ParalleIschaltung ge schlossen hat. Dadurch sind für diese sich ,9päter schliessenden Kontakte die Voraus- setzlillgen fÜr einen einwandfreien Dauer betrieb sichergestellt.
Auch bei ihrer vorzei tigen Öffnung infolge und während des<B>Ab-</B> falles des Hauptstromes unter den Haltewert wird der gesamte Hauptstrom wieder von den der Steuerwicklung zugeordneten Kontakten, die durch den in dieser Wieklung fliessenden unabhängigen Haltestrom noeh gesehlossen gehalten werden, kurzzeitig übernommen, bis sich nach Eintritt der Aussehaltstufe auch diese Kontakte praktisch stroni- und span n ungslos öffnen. Damit ist ein vollständiger Schutz sämtlicher Kontakte ohne nennens werten zusätzlichen Aufwand, insbesondere für den Steuerkreis, erreicht.
Die der Steuer- wieklung und ihrem Magneten zugeordneten Kontakte können überdies wegen ihrer kurz zeitigen Beanspruchung mit dem Gesamt strom, dessen Augenbliekswerte gerade dann immer sehr niedrig sind, mit kleineren<B>Ab-</B> messungen ausgeführt sein als die andern, ebenso ihre elektromagnetische Betätigungs einrichtung.
In den Fig. <B>1, 3, 5</B> bis<B>7</B> und<B>9</B> sind ver schiedene Stromrichterschaltungen als Aus führungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt; die Fig. 2, 4 und<B>8</B> enthalten Schaubilder zur Erläuterung der Wirkungs weise. Von den Schaltbildern zeigen die Fig. <B>1, 3, 5</B> und<B>6</B> einphasige Einwegsehal- tungen. Aus ihnen lassen sich Mehrphasen- schaltungen ohne weiteres ableiten.
In den Fig. <B>7</B> und<B>9</B> sind Mehrphasenanordnungen angedeutet" von denen jedoch der besseren übersieht halber jeweils nur eine Phase voll ständig dargestellt ist. Die übrigen Phasen sind gleich ausgestaltet unddementsprechend zu ergänzen. Anordnungen mit andern Pha senzahlen, auch Brückenschaltungen, lassen sieh da raus durch sinngemässe Übertragunc ableiten'. Gleiche Teile sind in sämtlichen Fi guren mit gleichen Bezugszeiehen versehen.
Gemäss Fig. <B>1</B> speist !die Sekundärwiek- lung <B>1</B> eines Transformators den Hauptstrom kreis des Gleichrichters, der aus,der Reihen- sehaltung der Schaltdrossel 2 mit den einan der parallel geschalteten Kontakten<B>3</B> und 3a, der Hauptstromwieklung 4 und der Belastung <B>5</B> besteht. Die Schaltdross.el kann dabei mit Vormagnetisierungskreisen zur Beeinflussung der Höhenlage der Einschaltstufe und der Aussehaltstufe und unter Umständen auch der Länge der Einschaltstufe versehen sein.
Zur Verbesserung der Form der Ausschalt stufe kann die Schaltdrossel ferner mit wei teren Hilfsstromkreisen, ausgestattet sein, die der Übersichtlichkeit wegen ebenfalls nicht dargestellt sind. Weiterhin kann parallel zu den Kontakten ein Parallelpfad angeordnet sein, der aus einem Ohmsehen Widerstand tind/oder einer Kapazität oder aus einem Sehwingningskreis, oder aus einem ungesteuer- ten oder einem gesteuerten Ventil, oder auch aus einer Kombination einzelner der voro-e- nannten Elemente besteht.
Ein in der Zeichnung nicht dargestellter )Magnet, auf Jeni sich die Hauptstromwick- lung 4 befindet, steuert allein den Kontakt<B>3.</B> Der Parallelkontakt 3a dagegen wird von einem zweiten, nicht dargestellten Magneten betätigt, der die Steuerwickliang <B>8</B> trägt. Der Kontakt<B>3</B> kann sich zunächst nicht schliessen, da die Hauptstromspule 4 bei geöffnetem Kontakt stromlos ist.
Im Nebenschluss züi der aus der Sehaltdrossel 2, dem Kontakt<B>3</B> und der Hauptstromwicklung 4 bestehenden o Reihensehaltung von la bis lb ist ein Steuer kreis angeschlossen, der eine steuerbare Ven tilanordnung, z.
B. ein gittergesteuertes Ent ladungsventil<B>6,</B> vorzugsweise ein Caesium- clampfgefäss, ferner einen Ohmschen Wider- 5 stand<B>7,</B> die Steuerwicklung<B>8</B> und eine Gleichspannungsquelle <B>9</B> enthält. Letztere kann in Mehrphasenanordnung mehreren Phasen gemeinsam sein. Ihre Spannung e, wird zweckmässig um ein Geringes höher als o die Zündspannung des Steuerventils<B>6</B> ge wählt.
Hierdurch wird erreicht., dass das Ven til<B>6</B> praktisch nur dann zünden kann, wenn ,die zwischen den Punkten la und lb wirk same Spannung, die die Einschaltspannung <B>5</B> des Kontaktes<B>3</B> !darstellt, von der negativen spann-ung bereits auf einen positiven Sperr, Wert angestiegen ist. Die Gittersteuerungdes Ventils<B>6</B> kann zum Zwecke der Gleichspan- nungsregelung durch Teilaussteuerung mit Hilfe einer bekannten Einrichtung bewirkt werden.
In Fig. 2 sind in Abhängigkeit von der Zeit tdie sinusförmige Sekundärspannung e der Transformatorwicklung <B>1,</B> der Strom i in dem beschriebenen Nebenflusssteuerkreis und der über :die Kontakte fliessende Strom<B>1</B> im Hauptkreis aufgetragen. Wird das Steuer ventil<B>6</B> durch die Zuführung eines positiven Gitterimpulses nach Ablauf des vom Zeit punkt to gerechnetenSteuerwinkels a im Zeit punkt, t, gezündet, so führt der Steuerkreis einen zunächst ansteigenden Strom.
Beim Er reichen des Ansprechwertes i' schliesst sich der Kontakt 3a im Zeitpunkt t". Der nunmehr über diesen Kontakt einsetzende Hauptstrom I hat zunächst während der Einschaltstufe At,# eine sehr geringe Höhe. Die Stuf enströme sind bei geeigneter Bemessung der Schalt- drosselvormagnetisierung praktiseli Null und in Fig. 2 nur der Deutlichkeit wegen oberhalb der Nullinie angegeben.
Unter dem Einfluss der während der Einschaltstufe an der Schaltdrossel 2 und somit zwischen den Punkten la und lb liegenden Spannung steigt der Steuerstrom während der Ein schaltstufe noch weiter an und vergrössert .dadurch den Kontaktdruck. Die Einschalt stufe ist im Zeitpunkt, t2 beendet, wo die Drossel 2 ihre Sättigung erreicht hat. Von i) Lin ab sind zwischen den Punkten la und lb Dur die Ohmschen und induktiven Span nungsabfälle der Wicklungen 2, 4 und des Kontaktes<B>3</B> wirksam.
Der Steuerstrom i klingt daher auf einen im wesentlichen durch die Spannung e, und.,den Wirkwiderstand,des Steuerkreises bestimmten stätionären Wert ab, der so einzustellen ist, dass er noch ober halb des Abfallstromwertes i" der Steuer- wieldung <B>8</B> liegt. Der Verlauf des- Haupt, stromes <B>1</B> vom Zeitpunkt t2 ab ist durch die Spannung e -und den Belastungswiderstand.<B>5</B> gegeben.
Hat beispielsweise der Lastkreis rein Ohinsehen Charakter, so steigt der Strom<B>1</B> 7unächst steil an und erreicht dabei den An zugswert<B>F</B> der Steuerwicklung 4. Die Strom massstäbe sind so gewählt, dass dieser Wert in der Figur auf gleicher Höhe mit demWert i' liegt.
Nach Überschreitung des Anzugs wertes<B>F</B> im Zeitpunkt t,9 schliesst sieh der Kontakt<B>3</B> und übernimmt bei entsprechender Abgleiehung der- Widerstandswerte der ver schiedenen Kontaktstrompfade einen über- -wiegenden Anteil des Hauptstromes L Der letztere nähert sich am Ende der Halbwelle wieder dem Wert Null.
Sobald der Abfallwert <B>F'</B> der Hauptstromwieklung 4 im Zeitplankt, t4 untersehritt-en wird<B>-</B> auch dieser Wert ist 'bei den gewählten Strommassstäben in glei- eher Höhe mit i" liegend angenommen<B>-</B> öffnet sich der Kontakt<B>3,</B> wobei der Kontakt 3a den bereits stark abgesunkenen Gesamt strom übernimmt. Kurz darauf, im Zeitpunkt t5, tritt der letztere indie Aufflehaltstufe ein.
An der Schaltdrossel 2 erscheint jetzt eine entgegengesetzte Spannung, durch die der Steuerstrom i auf<B>Null</B> und das Ventil<B>6</B> zum Erlöschen gebracht wird. Bei Unterschreitung des Abfallwertes i" öffnet siel-i der Kontakt 3a wunschgemäss innerhalb der Ausschaltstafe At., im Zeitpunkt t.. Der Zeitpunkt t7 bezeich net das Ende der Ausschaltstufe.
Falls der Stufenstrom nicht vollständig auf den Wert <B>Null</B> abgeglichen ist, fliesst er in der Zeit von t#" bis t7 über einen Nebenweg, oder er wird in Gestalt eines Vormagnetisierungsstromes von einer der obengenannten besonderen Vormagnetisierungswickluingen übernommen. Durch die Aufrechterhaltung des Steuer stromes i bis zum Einsatz der Ausschaltstufe At#, im Zeitpunkt t5 wird verhindert, dass sich der Kontakt<B>3</B> infolge der nachlassenden magnetischen Zugkraft des Kontaktstromes r allein vorzeitig öffnet.
Ein besonderer Vor teil der beschriebenen Schaltung besteht darin, dass die Hauptstromsp-ale 4 bei Strom- rieb-tern für höhere Stromstärken mit gerin ger Windungszahl bis herunter zu mir einer einzigen Windung ausgeführt werden kann, wodurchder induktive, Gleichspannungsabfall gering gehalten und eine Verschlechterung des Leistungsfaktors vermieden wird.
Infolge der Verwendung der beschrie benen Steuerung kann der Schaltstromrichter unterhalb der therm-isch zulässigen Höchst- stromstärke mit Belastungsströmen beliebiger Höhe bis herunter zu einem Mindeststrom sehr geringen Betrages betrieben werden, der bei Verwendung einer Sehaltdrossel zur Si- eherstellung der riehtig(,n Magnetisierung dieser Schaltdrossel notwendig ist.
Soll der äussere Belastungskreis mit Strömen unter halb dieser Grösse betrieben werden, so kann in üblicher Weise eine Grundlast parallel zum äussern Belastungskreis vorgesehen werden. Kommt jedoch eine derart geringe äussere Belastung betriebsmässig nicht vor, so kann die Grundlast entbehrt werden;
denn eine völlige Abschaltung der Last durch Unter brechung des Belastungskreises oder Unter brechung des Primärkrei-ses des Gleiehriehter- transformators, das heisst also duireh Fort- nahme der Wechselspannung, oder durch Fortnahme des Zündimpuls & s des Steuer- ventil.s, ist ohne weiteres möglich.
In Fig. <B>1</B> 'ist noch gezeigt, wie Tür den Fall, dass als Gleichspannungsquelle für den Steuerkreis eine Akkum'alatorenbatterie ver wendet wird, diese Batterie von dem mit ihr be triebenen Gleichrichter während,des Betriebes geladen werden kann.
Hierzu braueht ledig- lich,der negative Pol<B><I>N</I></B> der Batterie in der in Fig. <B>1</B> dargestellten Weise über einen Wider stand 5a, der zur Einstellung der Ladestrom- ,stärke dieni, mit dem an der Belastung<B>5</B> lie genden Ende der Transformatorwicklung oder noch zweckmässiger mit einer Anzapfung geringerer Spannung verbunden za werden.
Dadurch ist es möglich, die Batterie in Dauerlaclung in ihrem richtigen Ladezustand zu erhal-ten. Die Gleichspannung e, kann aber auch durch Gleie'hrichtung, z. B. der B-e- triebswechselspannung, vorzugsweise mittels eines Trockengleichrichters, gegebenenfalls in Verbindung mit Glättungsmitteln, erzeugt werden.
In gewissen Fällen ist es möglich, ohne die Batterie<B>9</B> oder eine andere Zusatzspannungl- auszukommen. In andern Fällen kann die Verwendung einer den Zündvorgang des Ge fässes<B>6</B> unterstützenden Zusatz-Wechselspan- nung e', zweckmässig sein, die z. B. durch eine zusätzliche Transformatorwicklung er- geugt werden kann, wie sie in Pig. <B>1</B> gestri- ehelt angedeutet ist.
Damit die Anstiegsdauer des Steuerstromes verkürzt und der Lösch vorgang des Ventils<B>6</B> beschleunigt wird, kann der Widerstand<B>7</B> durch einen Kondensator<B>10</B> überbrückt werden.
Verlegt man den Anschluss des Strom kreises der Steuerspule<B>8</B> vom Punkt lb nach Punkt 1c, so durchfliesst der Steuerstrom ausser der Nebenschlussspule <B>8</B> auch noch die Hauptstromspule 4, wodurch die magnetische Zugkraft beim Einschalten noch gesteigert wird.
Eine gleichartige Wirkung kann erzielt werden, ohne dass auf die Möglichkeit der La dung der bei Punkt lb angeschlossenen Batte rie verzichtet wird, wenn man die Haupt- stromspuile 4 in den Abschnitt la-ld verlegt (vergleiche Fig. <B>5).</B> Ferner kann die Neben- sehlussspule <B>8</B> auch auf der Anodenseite des Steuerventils<B>6</B> liegen.
Schliesslich kann der Steuerkreis vom Hauptkreis potentialmässig getrennt werden, indem seine Anschlüsse von den Stellen la und lb hinweg an die Enden le bzw. lf einer Hilfswicklung<B>11</B> der Schaltdrossel 2 verlegt -würden. Der Löschimpuls fürdas Steuergefäss <B>6</B> wird dann durch die Hilfswicklung<B>11</B> er zeugt.
In dieser Wicklung wird während der A:tisschaltstufe durch die Ummagnetisierang der Schaltdrossel eine Spannung erzeugt, die der Richtung des Steuerstromes entgegen- gerichtet ist und den Strom infolgedessen nach Eintritt der Ausschaltstufe auf Null bringt.
Damit auch bei der Schaltung mit galvanisch getrenntem, an der Wicklung <B>11</B> angeschlossenem Steuerkreis eine Zündung des Cefässes und damit die Schliessung des Kon taktes nur bei positiv gerichtet-er Einsehalt- qpannung erfolgt, kann der Gittersteuer- impuls bei negativen Werten der Einschalt spannung unterdrückt werden.
Dazu kann beispielsweise einevon derEinschaltspannung beeinflusste Trockengleichrichter-Modulator- sehaltung benutzt werden, oder auch ein Über trager für den Gitterspannungsimp-als, der bei negativen Werten der Einschaltspannung gesättigt wird. Statt eines gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsgefässes kann als steuerbares Ventil im Steuerkreise eine magnetisch, & teuer- bare Anordnung mit Ventil#virk-Lmg verwen det werden, z.
B. eine sogenannte Ventil- drosseh>, das ist eine Sättigungsdrossel mit veränderbarer Gleichstromvormagnetisierung in Verbindung mit einem Ventil. Als Ventil kann ein ungesteuerter Gleiehrichter, vor zugsweise ein Trockengleichrichter, oder auch ein ungesteuertes Gas- oder Dampfentladungs- gefäss, z. B. ein Caesiumdampfentladungs- gefäss, Verwendung finden. Die Ventildrossel bietet den Vorteil einer praktisch unbegrenz ten Lebensdauer und ist einfach in der Schal tung.
Fig. <B>3</B> zeigt ein Schaltungsbeispiel. mit einer Ventildrossel im Steuerkreis. Der Steuer vorgang deµ Kontaktes spielt sich in gleich artiger Weise ab wie bei der Verwendung von gittergesteuerten Entladungsröhren. Zu sei ner Erläuterung dient dalier,die oben behan delte Fig. 2, die dazu mit einigen Ergänzun gen versehen ist, ferner Fig. 4, welche die Hystereseschleife,der Sättigungsdrossel zeigt.
Die in Fig. <B>3</B> mit einem einzigen Kontakt <B>3 -</B> ohne Parallelkontakt<B>-</B> dargestellte Schaltung stimmt in wesentlichen Teilen mit der in Fig. <B>1</B> dargestellten Schaltung überein, An Stelle eines gittergesteuerten Ventils ist jedoch eine Ventildrossel vorgesehen, welche aus einem Trockengleichrichter<B>16</B> und einer Sättigungsdrossel<B>30</B> einem Magnetkern<B>17,</B> einer Hauptvicklung <B>18</B> und einer Vormagne- tisierungswicklung <B>19</B> bestellt.
Die Vormagne- tisierungswicklung <B>19</B> wird von einem Gleich- stroin i, durchflossen, der z. B. aus einer Batterie<B>33</B> über eine Stabilisierungsdrossel <B>32</B> und einen zum Zwecke -,der Spannungs regelung des Stromrichte-rs veränderbaren Wi derstand<B>31</B> entnommen werden kann.
Gemäss Fig. 2 befindet sich zu Beginn der Arbeitsl-ialbwelle der WechseIspannung am Punkt to die Drosselspule infolge der Vor- magnetisier1.ing mit dem Gleichstrom iv in einem magnetischen Zastand, der dem Punkt <B>ü</B> auf der dargestellten Hystereseschleife, in Pig. 4 entspricht.
lUnter dem Einfluss der an steigenden Wechselgpann-Ling wird vom Zeit punkt to bis zum Punkt tj. der Drosselkern<B>17</B> bis zum Eintritt der Sättigung ummagneti siert. Dem entspricht das Durchlaufen der Hysteffleschleife in Fig. 4 von a über b nach <B>e.</B> Für diese Änderung des magnetischen Zu standes der Drossel wird,die in Fig. 2 schraf fiert eingezeichnete Spannungsfläche<B>F,</B> ver braucht.
Der Steuerstrom i hat während die ses Abschnittes nur kleine, der Breite der Hyster.eseschleife entsprechende Werte, die zum Anziehen des Kontaktes noch nicht aus reichend sind. Dieser Anfangsverlauf des Steuerstromes i wird durch eine gestrichelte Linie zwischen to und t, wiedergegeben. Vom Zeitpunkt t, an stimmt der Verlauf des Stenerstromes mit dem oben geschilderten Verlauf, der sich bei Verwendung eines gitter- gesteLierten Entladungsventils<B>6</B> nach Fig. <B>1</B> ergibt, grundsätzlich überein.
Der Steuer strom i steigt also von t, aus steil an, erreicht den Anzugswert der Steuerspule<B>8</B> im Zeit punkt t" (Einschaltzeitpunkt) und wächst darüber hinaus bis zu einem Höchstwert an. Dem entspricht in Fig. 4 das Kurvenstück c--d. Sodann klingt der Steuerstrom i bis auf einen Betrag ab, der oberhalb des Haltewertes i" liegt und bis zum Zeitpunkt t5 erhalten bleibt.
Dann nimmt er unter der Wirkung der jetzt negativ gerichteten Wechselspan- nang, die als Spannung an der Schaltdrossel 2 während der Ausschaltstule in Erscheinung tritt, weiter in Richtung auf Null ab, wobei sieh der Kontakt<B>3</B> im Zeitpunkt t., öffnet. Dem entspricht auf der Hysteresesehleife das Stück d-e-f. Im Punkt<B>f</B> (Zeitpunkt t6 in Fig. 2) geht der Drosselkern<B>17</B> vom gesättig ten Zustand wieder in,den ungesättigten Zu stand über. Anschliessend wird die Drossel zurückmagnetisiert vom Punkt<B>f</B> auf Punkt a.
Hierzu ist die durch die ZetP unkte t6 und ts in Fig. 2 begrenzte Spannungsfläche F2 er forderlich, die in ihrer Grösse der Fläche<B>F,</B> gleich ist.
Der Strom i läuft während dieses Abschnittes nach der gestrichelten Linie mit sehr geringen Werten aus mid wird im, Zeit punkt ts zu<B>Null.</B> Während des anschliessen- ,den Abschn.ittes von ts bis züm Ende der Periode verweilt der Kern<B>17</B> im Zustands punkt a auf der Hystereseschleif e, und die Wechselspannung liegt als Sperrspannung am Ventil<B>16.</B>
Mit der Ventildrossel nach Fig. <B>3,</B> be stehend aus der Reihensehaltung der gleieh- stromvormagnetisierten Sättigungsdrossel<B>30</B> und des Ventils<B>16</B> wird somit die gleiche Steuerwirkung erreicht wie mit dem gitter gesteuerten Entladungsventil<B>6</B> niteh Fig. <B>1.</B> Die vorbesehriebene Anordnung wurde aber lediglich als Ausführungsbeispiel gewählt.
Der gleiche Erfolg kann grundsätzlich auch mit jeder andern magnetisch steuerbaren An ordnung mit Ventilwirkung erreicht werden, welche es gestattet, den Anstieg des Steuer stromes i im Zeitpunkt to entsprechend einer Spannungsfläche<B>F,</B> von wählbarer Grösse zu verzögern, und welche es verhindert, dass der Ste-Lierstrom i, nachdem er auf den iNallwert gesunken ist, in negativer Richtung so weit ansteigt, dass der Schaltmagnet etwa in der negativen Halbwelle den Kontakt noch ein mal schliessen könnte.
Der Schaltstromrichter nach Fig. <B>3</B> ist ferner mit einem Parallelpfad ausgerüstet, der den Kontakt<B>3</B> überbrüekt und ein Wei terfliessen eines nicht genau auf Null abge- gliehenen,
sondern beispielsweise durch Vor- magnetisierang über die Nullinie verlegt-en Stufenstromes auch nach der Kontaktöffnung gestattet und #dadureh die Fortdauer der richtigen Ummagnetisierung der Schaltdrossel während der Reststiafe gewährleistet. In Fig. <B>3</B> ist als Beispiel ein Parallelpfa#d mit einem steuerbaren Ventil 34 dargestellt. Wegen des geringen Spannungsabfalles von nur einigen Volt wird vorteilhaft ein gitter7 gesteuertes Caesiumdampfrohr benutzt.
Das Ventil ist mit einem Gitterkreis versehen, der aus der negativen Vorspannung 12, der Ste-tiersp-ude <B>13</B> und dem Gitterwiderstand 14 besteht. Die Steuerspule<B>13</B> ist eine Hilfs wicklung auf der Schaltdrossel 2. Die Polari tät dieser Sp-Lde wird so gewählt, dass sieh das Gitter während der Aussehaltstufe gegen- über der Kathode auf positivem Potential be findet und du Ventil somit bei der Kontakt öffnung einen etwaigen positiven Reststrom übernehmen kann.
Sowohl bei der galvanischen als auch bei der magnetischen'Ankopplung des Steuer kreises an den Hauptstromkreis kann der Steuerstrom !die Phasenlage der von der Schaltdrossel erzeugten Ausschaltstufe, ins besondere in voreilendem Sinne, beeinflussen. Diese zuweilen unerwünschte Beeinflussung wird verhindert durch eine derartige Ausbil- clung und Ankopplung des Ste-uerkreises an den Hauptstromkreis, dass der Steuerstrom kreis während der stromführenden Kontakt- schlusszeit vom Hauptstromkreis entkoppelt ist.
Fig. <B>5</B> zeigt ein derartiges Schaltungs beispiel. Der Hauptstromkreis besteht aus den gleichen Teilen wie nach Fig. <B>1</B> und<B>3.</B> Der Steuerkreis enthält ausser dem Steuer ventil<B>6</B> und der Steuerwicklung<B>8</B> mit der dazu in Reihe liegenden Zusatzspannungs- quelle <B>9</B> noch -einen zusätzlichen Stromzweig mit einem Ventil<B>15,</B> z. B. einem Trocken gleichrichter, und einem vorzugsweise einstell baren Ohmschen oder indaktiven Widerstand 20. Dieser Steuerkreis ist in sich geschlossen.
Die beiden Ventile<B>6</B> und<B>15</B> sind so geschal tet, dass sie<B>-</B> bezogen auf diesen Kreis<B>-</B> in gleicher Richtung durchlässig sind. über den Widerstand<B>7</B> und einen Kondensator<B>16</B> ist der Steuerkreis an den Hauptstromkreis ka- pazitiv angekoppelt. Der Kondensator kann ,in der Stelle la oder ld angeschlossen sein.
Die Wirkungsweise dieses Steuerkreises ist folgende: Der Kondensator<B>16</B> wird während der ne gativen Halbwelle der speisenden Wechsel spannung über das Ventil<B>15</B> aufgeladen. Seine Entladung beginnt mit der Zünd-ung des steuerbaren Ventils<B>6,</B> Nach dem Zünden des Ventils<B>6</B> beginnt auch aus der Batterie<B>9</B> ein Strom über das Ventil<B>15</B> zu fliessen. Über die Steuerspule<B>8</B> fliesst der Sammdn- strom des Kondensators<B>16</B> und des Ventils <B>15.</B> Der Steuerstrom verläuft also ähnlich wie nach Fig. 2.
Der Zeitverzug vom Zünden des Ventils<B>6</B> bis zum<B>-</B>Schliessen des Kontaktes<B>8</B> ist jedoch kleiner wegen der den Aufbau des Feldes in der Spule<B>8</B> unterstützenden Wir kung des Entladestromes de Kondensators. Dieser Zeitgewinn ermöglicht es, den Schalt- stromrichter voll auszusteuern und dadurch einen besseren Leistungsfaktor zu erzielen. Mit der weiteren Entladung des Kondensators <B>16</B> klingt der Ste-Lierstrom auf seinen statio nären Wert ab.
Während dieser Zeit fliesst der Ste-Lierstrom lediglich im Steuerkreis, nämlich von der Gleichstromquelle<B>9</B> über das Ventil<B>15,</B> den Widerstand<B>-9-0,</B> das Ventil<B>6</B> und die Steüerwicklung <B>8,</B> ohne den Beginn der Ausschaltstufe irgendwie zu beeinflussen.
Tritt die Schaltdrossel 2 in die* Ausschalt stufe, so entsteht an ihrer Wicklung ein Spannungsimpuls, und es fliesst ein diesem entsprechender Ladestr#om über das Ventil<B>15</B> und die Widerstände 20 und<B>7</B> zum. Konden sator<B>16.</B> Dadurch wird am Widerstand 20 ein zusätzlicher Spannungsabfall<B>1</B> verursacht, welcher den durch das Ventil<B>6</B> hindurcii- fliessenden Steuerstrom herabsetzt.
Sobald der Steuerstrom' den Abfallwert unterschrei tet, öffnet sich der Kontakt<B>3.</B> Die weitere Absenkung des Steuerstromes bis zum Lö schen des gesteuerten Ventils<B>6</B> wird durch die die Drosselspannung ablösende Sperrspan- ii-Ling am Kontakt<B>3</B> unterstützt. Der Steuer strom ble ibt dann bis zum nächsten, das Gitter des Ventils<B>6</B> beeinflussenden Steuer impuls -unterbrochen.
Durch entsprechende Bemessung des Widerstandes 20 und des Kon- densators <B>16</B> sowie des Widerstandes<B>7</B> und auell der Spannungsquelle<B>9</B> wird erreicht, dass siell der Kontakt<B>3</B> innerhalb der Aus- schaltstufe der Drossel 2 öffnet.
Während der negativen Halbwelle wird der Kondensator<B>16</B> über das Ventil<B>15</B> wieder aufgeladen. Hierdurch wird der weitere Vor teil erzielt, dass das Ventil<B>6</B> schon so recht zeitig vor dem Nalldurchgang der Einschalt spannung gezündet werden kann, dass die Kontaktschliessung mit diesem N-Li.Ildurch- gang zeitlich zusammenfällt und inithiD eine volle Ausssteuerung des Schaltstromriellters erreicht wird.
Der gleiche<B>.</B> Vorteil wird auch dadurch er zielt, dass der Steuerkreis an eine der Kom- inutierungsspannung voreilende Spannung angeschlossen wird. Eine in dieser Weise ver besserte Schaltung nebst dem dazugehörigen Vektorbild zeigt Fig. <B>6.</B> Hauptkreis und Steuerkreis enthalten dieselben Bestandteile wie in Fig. <B>1</B> und<B>3.</B> Ausserdem liegt an der .speisenden Wicklung<B>1,</B> die über den einen Anschlasspunkt des Hauptstromkreises hinaus mit Zusatywindungen versehen ist, ein Span- nungsteilerkreis,
bestehend aus einer Reihen- schalti--Lng eines Xondensators 22 -und eines Widerstandes<B>23.</B> An dem Widerstand<B>23</B> herrscht infolgedessen eine gegenüber der Hauptspannung e voreilende Spannung e" an die der Steuerstromkreis angeschlossen ist. In diesem Falle setzt der Steuerstrom -unter sonst gleichen Umständen früher ein. Da aber diese voreilende Spannung am Ende der Stromübertraguligszeit bereits vor'Beginn der Ausschaltstufe durch Null geht, so würde auch der Steuerstromkreis vorzeitig gesperrt und der Ausschaltvorgang lediglich vom Hauptstrom gesteuert werden. Der Kontakt würde sich also vor dem Beginn der Aus schaltstufe öffnen.
Dem kann dadurch abge holfen werden, dass die Spannung der Batte rie<B>9</B> höher gewählt wird, derart, dass die Sperrang des Steuerkreises erst bei einem negativen Wert der Steuerspannung ev ein tritt. Eine andere Möglichkeit, die Voll- ausstexierung des Sehaltgleichrichters zu er reichen, bietet beispielsweise eine Anordnung gemäss Fig. <B>7.</B> Hier ist in den Ste-Lierstrom- kreis eine Zusatzspannungsquelle in Gestalt eines Hilistransformators 24 eingefügt.
Dieser erzeugt in der dargestellten Schaltung eine -um 900 el. voreil#ende Komponente eg 0, so dass die Gesamtspannung e, des Steuerstromkrei ses gegenüber der Kommutierungsspaiinung eTR ebenfalls voreilt.
Die Kommutierungs- spannung ist die Einschaltspaunung des Kon taktes<B>3.</B> In Fig. <B>8</B> ist unter anderem der Ver lauf der erwähnten Spannungen in Abhängig keit von der Zeit t wiedergegeben.
Der Zusatztransformator 24 ist in eine elektrische Weiche eingeschlossen, die einen Teil des Ateuerstromkreises bildet. Den einen Zweig dieser Weiche bildet die Reihenschal tung des Zusatztransformators 24 mit einem Ventil<B>25,</B> der andere Zweig enthält lediglieh ein Ventil<B>26.</B> Die Wirkung dieser Weiche und der gesamten Anordnung wird im folgen- den am Schaublid Fig. <B>8</B> erläutert, wo ähnlich wie in Fig. 2 auch der Verlauf des Steuer stromes i und der Hauptströme IR und <B>4</B> Kurvenform eingetragen ist.
Im Steuerkreise ist, sobaldder zugehörige Kontakt<B>3</B> geschlossen und die Einschaltstufe, At, der davorliegenden Sehaltdrossel abgelau- fin ist, ausser- der Spannung der Batterie<B>9</B> nicht mehr die resultierende Spannung e" sondern nur noch die Zusatzspannung <I>e,</I> wirksam, weil dann die Reihensehaltung der nunmehr gesättigten Sehaltdrossel 2 und des geschlossenen Kontaktes<B>3</B> (sowie der Haupt- stromspule 4)
eine direkte Verbindung zwi- sehen der Transformator-Anschlussstelle Lind der Batterie-Anschlussstelle bildet, in der mir geringfügige Spannungsabfälle vorhanden .sind, die in erster Annäherung vernachlässigt werden können.
Solange die Zusatzspannung e, .)0 positiv ist, fliesst der Steuerstrom i über den Zweig 24,<B>25</B> der Weiche. Von dem Zeitpunkt t' ab, in welchem die Zusatzspannung ego durch Null geht, fliesst der Steuerstrom über den andern, das Ventil<B>26</B> enthaltenden Zweig der Weiche. Der negativen Zusatzspannung e, hält eine Gegenspannung am Ventil<B>25</B> da", Gleichgewicht.
Sie verliert also ihren Einfluss auf den Steuerkreis, und damit bestimmt die Batterie<B>9</B> allein den weiteren Verlauf des Steuerstromes i. Der resultierende Verlauf der veränderlich-en Spannang, die sich der Batteriespannung im Steuerstromkreis über lagert, ist in Fig. <B>8</B> durch eine starke ausge zogene Linie wiedergegeben.
Der Steuerstromkreis wird erst gesperrt, sobald die Aussehaltstufe At. beginnt und damit sprunghaft die Kommutierungsspan- n',Ing -eRS im Steuierkreise erscheint und der Spannung der Batterie<B>9</B> entgegenwirkt. In diesem Falle ist also bei Vollaussteuerung die richtige tage des Ausschaltzeitpunktes ta, nämliel-i innerhalb der Stufe At", sogar ohne erhöhte Spannung der Batterie<B>9</B> gewähr leistet.
Die voreilende Spannung ev tritt im Steuerkreise der Phase R erst wieder auf, während die Phase T den vollen Hauptstrom führt.
Die Anordnung nach Fig. <B>9</B> unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. <B>7</B> durch eine andere Reihenfolge der verschiedenen hinter- einandergeschalteten Teile des Steuerstrom kreises und ausserdem durch eine andere Mög- liehkeit, eine voreilende Zusatzspannung ab zugreifen.
In beiden Anordnungen ist ausser dem ein zusätzlich-er Hilfsstromzweig zur Vor- magnetisierung der Schaltdrossel 2 in Ein schaltrichtung mittels einer Hilfswicklung 21 angegeben, der ausserdem ein Ventil<B>27</B> und einen Widerstand<B>28</B> enthält. Dieser Hilfs- stromzweig kann<B>je</B> nachdem, ob die span nungsabhängige Einschaltvormagnetisierung etwa im Schliesszeitpunkt t" oder schon früher einsetzen soll, vor der elektrischen Weiche, wie dargestellt, bzw. dahinter angeschlossen sein.
Ferner ist in -der Anordnung nach Fig. <B>9</B> als Schaltmittel im Steuerkreise statt eines gittergesteuerten Entladungsgefässes eine Ventildrossel vorgesehen. Da der Steuerstrom kreis wegen der Weiche bereits Ventilcharak ter hat, ist zu diesem Zwecke lediglich eine Sättigungsdrossel<B>30</B> erforderlich, die aus einer Hilisanordnung, bestehend aus einer Batterie<B>33,</B> einen Spannungsteiler<B>31</B> und einer Stabilisierungsdrossel<B>32</B> mit Gleich strom in beiden Richtungen und mit regel barer Höhe vorerregt werden kann.
Dabei ist beispielsweise angenommen, dass der Kern der Sättigungsdrossel<B>30</B> aus einem Magnetwerk stoff besteht, dessen Kennlinie zwar ebenso wie die in Fig. 4 dargestellte Kennlinie im ungesättigten Gebiet merklich gegen die Flussachse geneigt ist, jedoch abweichend da von infolge kleinerer Breite der Ilysterese- sehleife eine geringere Remanenz hat.
Die Wirkungsweise des Schaltgleichriehters nach Fig. <B>9</B> ist grundsätzlich die gleiche wie bei dem Sehaltgleichriehter nach Fig. <B>7.</B> Die Erreieliung der' Vollaussteuerung kann noch dadurch behindert sein, dass die Schaltdrossel 2 beim Einschalten noch nicht in Richtung des zu erwartenden Stromflusses voll gesättigt i.st. Sie erzeugt dann eine Ein schaltstufe At., dieden sofortigen Anstieg des Hauptstromes verhindert, wie beispielsweise die Kurven IR und Is in Fig. <B>8</B> zeigen.
Damit diese Einschaltstufe nicht zu lang wird, muss die Schaltdrossel, die sich nach Ablauf der Ausschaltstufe At" im negativen Sättigungs zustand befindet, vor der Kontaktschliessung mindestens teilweise rückmagnetisiert werden. Dazii, ist inden Anordnungen nach den Fig. <B>6,</B> <B>7</B> und<B>9</B> eine zusätzliche Wicklung<B>29</B> auf der Schaltdrossel 2 vorgesehen.
Für die oben er wähnten Fälle, in denen der Einschaltzeit punkt t" mit dem Zeitpunkt to zusammenfällt, kann die Schaltdrossel bis zur vollen positi ven Sättigung rückmagnetisiert werden, so dass eine Einschaltstufe überhaupt nicht elit- s s teht. Das ist deswegen zulässig,
weil in die- sem Falle Strom und Spannung im Ein- sehaltaugenblick ohnedies ihrer Natur nach gerade den Wert Null haben.
Lediglich mit Rücksieht auf eine gewisse unvermeidliche Streuung des Einschaltzeitpunktes kann noch eine kleine Reststufe beibehalten werden, die den Aussteuerungsgrad nicht merkliell herab setzt, so dass trotzdem praktisch von einer Vollaussteuerung gesprochen werden kann, Die Erfindung ist nicht auf Kontakt- stromrichter im engeren Sinne, das heisst zum speziellen Zwecke der reinen Gleichrichtung beschränkt, sondern kann gleichzeitig auch zur willkärlichen Unterbrechung und Wieder einschaltung des gleichgerichteten.
Stromes und damit in den in den Ausführungsbeispie len gegebenen. Schaltungen ohne weiteres zur Erzeugung von Gruppen. gleichgerichteter Stromimpulse benutzt werden, wie sie z. B. für Schweisszwecke oder in galvanischen An lagen benötigt werden. Wird für jede der beiden Halbwellen eine der beschriebenen Einrichtungen in AntiparalleIschaltung be nutzt, so kann diese Anordnung auch als reine Wechselstromschalteinrichtung verwen det werden.