Schaltung für Wechselstromschütze in elektrischen Anlagen Magnetisch hochbelastete Wechselstromkreise wie z. B. die Primärkreise von Schweisstrafos müssen bekanntlich in bestimmten Phasenlagen des Stromes ein- und ausgeschaltet werden, um eine Überlastung der Spannungsquelle durch überstarke Einschaltstromstösse zu verhindern.
Der Idealfall, dass die Ausschaltung bei einem vernachlässigbaren Momentanwert des magnetischen Flusses und die Einschaltung bei Beginn einer Halb welle des Stromes erfolgt, lässt sich zwar durch elek tronische Hilfsmittel verwirklichen, erfordert aber einen erheblichen Aufwand. Gegenstand der Erfin dung ist demgegenüber eine sehr einfache Schaltung, welche das gleiche Ziel mit einer für die meisten praktischen Fälle ausreichenden Annäherung zu er reichen gestattet.
Die Erfindung geht von der Erfahrung aus, dass die Ansprechzeit, innerhalb deren ein moderner Schütz ein- bzw. ausschaltet, meist weniger als eine Halbwelle umfasst, innerhalb deren der Strom in seiner Erregerwicklung fliesst, und dass diese An sprechzeit sich mit einfachen Mitteln in einem ge wünschten Masse verlängern lässt. Die Erfindung be dient sich zum Aus- und Einschalten von magnetisch belasteten Wechselstromkreisen eines Schützes mit wenigstens einer Erregerwicklung und einem Halte kontakt; sie besteht darin, dass der Steuerkontakt und der Haltekontakt des Schützes, über je ein Ventil an Wechselspannung gelegt sind.
Diese Ventile haben entgegengesetzte Durchlassrichtungen, und ihre Stromkreise sind an die magnetische und mecha nische Trägheit des Schützes derart angepasst, dass das Schütz erst dann einschaltet bzw. ausschaltet, wenn die Dauer des Stromflusses durch seine Erreger wicklung bzw. die Dauer der Stromlosigkeit seiner Erregerwicklung angenähert den Betrag der Dauer einer vollen Halbwelle des Stromes erreicht.
Dadurch kann man leicht erreichen, dass die Aus- und Ein schaltung etwa dann erfolgt, wenn der Strom (J) sich in derjenigen Halbwelle, in welcher der Gleich richter des Steuerkreises durchlässig ist, dem Null durchgang nähert; dies entspricht einer Phase der Wechselspannung von etwa 70 bis 90 in bezug auf den vorangegangenen Nulldurchgang der Spannung und bei überwiegend induktivem Verbraucher dem Ende bzw. Anfang einer Halbwelle des geschalteten Stromes.
In der erfindungsgemässen Schaltung des Schützes wartet das Schütz also nach dem Öffnen oder Schliessen seines Steuerkontaktes zunächst, bis der angeführte, ziemlich genau definierte Phasenwinkel von etwa 70 bis 90 in bezug auf den vorangegan genen Nulldurchgang der Spannung erreicht ist; erst dann schaltet es aus oder ein. Der einzige Nachteil gegenüber den eingangs erwähnten elektronischen Schaltungen besteht darin, dass gelegentlich eine längere Wartezeit in Kauf genommen werden muss; sie kann aber im Höchstfall nur knapp drei Halb wellen - das heisst immer nur den Bruchteil einer Sekunde - betragen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Von diesen zeigt: Fig. 1 ein Beispiel der erfindungsgemässen Schal tung, Fig.2 das Diagramm eines Ausschaltvorganges, und Fig.3 das Diagramm eines nachfolgenden Ein schaltvorganges.
Gemäss Fig. 1 liegt im Stromkreis der Wechsel spannungsquelle 1 und des Verbrauchers 2 ein Schütz, dessen Erregerwicklung mit 3 und dessen Arbeitskontakt mit 10 bezeichnet ist. Die Erreger wicklung 3 liegt über den Steuerkontakt 4, den Gleichrichter 5 und den Widerstand 6 an Wechsel spannung. Gleichzeitig mit dem Arbeitskontakt 10 wird ein Haltekontakt 7 betätigt, welcher über den Gleichrichter 8 und den Widerstand 9 an der Erreger wicklung 3 liegt.
Die Widerstände 6 und 9 sind so auf die magnetische und mechanische Trägheit des Schützes abgestimmt, dass das Schütz erst dann aus- bzw. einschaltet, wenn der Strom in seiner Erreger wicklung während einer bestimmten, etwa die Dauer einer Halbwelle umfassenden Zeitspanne unterbro chen bzw. eingeschaltet gewesen ist. Die Wirkungs weise ist dann folgende: Das Ventil 5 lässt nur die positiven Halbwellen Js, das Ventil 8 nur die negativen Halbwellen JH durch.
Bei dem in Fig.2 dargestellten Abschalt- vorgang sind Steuerkontakt 4 und Haltekontakt 7 zunächst geschlossen. Es möge nun der Steuer kontakt 4 im Zeitpunkt t,1 geöffnet werden. Da dieser Zeitpunkt um weniger als eine Halbwelle vor dem nächsten Nulldurchgang des im Steuerkreis 4 bis 6 fliessenden Stromes Ja liegt, kommt es im Zeitintervall der betreffenden Halbwelle noch nicht zur Abschal tung; der Haltekontakt 7 bleibt daher geschlossen und die nächste (negative) Halbwelle, welche der Erregerwicklung 3 über diesen Haltekontakt 7 und das Ventil 8 zufliesst, hält daher das Schütz ein geschaltet.
Die dritte Halbwelle nach dem Zeitpunkt t" müsste wieder über den Steuerkontakt 4 und das Ventil 5 kommen; sie fällt völlig aus, weil der Steuer kontakt 4 geöffnet ist. Gegen Ende dieser Halbwelle - das heisst unmittelbar vor dem Nulldurchgang des Stromes J, - kommt es dann zur Abschaltung A. Da hierbei auch der Haltekontakt 7 geöffnet wird, bleibt das Schütz dann offen.
Umgekehrt verlaufen die Vorgänge beim Ein schalten nach Fig. 3. Wird .er Steuerkontakt 4 bei spielsweise im Zeitpunkt t, geschlossen, so bleibt dies zunächst ohne Wirkung, weil die Phasendiffe renz von t, bis zum nächsten Stromnulldurchgang nur etwa 120 beträgt. Das Schütz bleibt also offen; da dann auch der Haltekontakt 7 offen bleibt, erhält die Erregerwicklung in der nächsten Halbwelle kei nen Strom.
In der dritten Halbwelle nach dem Zeit punkt t, hingegen fliesst durch die Erregerwicklung 3 vom Anfang an der Steuerstrom Js, so dass das Schütz am Ende dieser Halbwelle im Punkt E einschaltet. Hierbei wird gleichzeitig der Haltekontakt 7 ge schlossen, so dass das Schütz nun so lange ge schlossen bleibt, bis man den Steuerkontakt 4 wie der unterbricht und hierdurch erneut die in Fig. 2 dargestellten Vorgänge einleitet.
Wie man erkennt, .erfolgen Aus- und Einschal tung stets unmittelbar vor dem Nulldurchgang des Steuerstromes am Ende einer derjenigen Halbwellen, in denen das Ventil 5 des Steuerkreises 4 bis 6 durchlässig ist. Damit ist die Phase der Aus- und Einschaltung angenähert auf den gleichen Wert fixiert, so dass die Belastung des Verbrauchers 2 praktisch unter der gleichen Phase wieder einsetzt, unter der sie unterbrochen worden war. Hat der Verbraucher annähernd denselben Leistungsfaktor wie das Schütz, so wird er - ebenfalls ungefähr in einem Nulldurchgang des Stromes aus- bzw. ein geschaltet. Stossweise erfolgende Ummagnetisierungs- vorgänge werden hierdurch offenbar vermieden.
Statt einer einzigen Erregerwicklung (3) kann man natürlich auch getrennte Wicklungen für den Steuer- und Haltestromkreis am Schütz vorsehen; hierbei kann man den Eigenwiderstand dieser Wick lungen so wählen, dass die Widerstände 6 und 9 über flüssig werden. Ferner kann man in vielen Fällen durch Kondensatoren, welche man parallel zu den Widerständen 6 und 9 bzw. zur Erregerwicklung 3 (oder in Reihe mit dieser) schaltet, die Phasenver schiebung zwischen dem Belastungs- und dem Steuer strom und dadurch die Phasenlage, in welcher der Belastungsstrom aus- und eingeschaltet wird, günstig beeinflussen.