DE1045523B

DE1045523B - Elektrisches Ausloesesystem

Info

Publication number: DE1045523B
Application number: DES46519A
Authority: DE
Inventors: Samuel Haemmerli
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1955-11-28
Filing date: 1955-11-28
Publication date: 1958-12-04

Description

DEUTSCHES

Die Hauptpatentanmeldung betrifft ein elektrisches Auslösesystem für Gleich- oder Wechselstrom mit mindestens einem vom zu überwachenden Strom erregten Magnetsystem, bei dem zur Auslösung eines elektrischen Energiespeichers sowohl der Momentanwert des zu überwachenden Stromes als auch dessen Steilheit durch elektronische Mittel erfaßt werden und das ferner derart ausgebildet ist, daß für das Ansprechen der elektronischen Mittel bei Stromsteilheiten bis zu 10^s A/s vornehmlich der Momentanwert des zu überwachenden Stromes maßgebend ist, wogegen bei größeren Stromsteilheiten die zeitliche Änderung des Stromes zusätzlich wirksam wird.

Die elektronischen Schaltmittel, z. B. eine vorionisierte Funkenstrecke, benötigen im allgemeinen zu ihrer Betätigung (Zündung) einen hohen und steilen Spannungs- oder Stromimpuls. Um beispielsweise eine Funkenstrecke in Luft bei Atmosphärendruck zuverlässig und verzögerungsfrei zu zünden, soll der Zündspannungsstoß eine Amplitude von mindestens 10 kV und eine Frontsteilheit von mindestens 200 V/μβ aufweisen. Bei einer Kaltkathodendiode liegen die entsprechenden Werte etwa bei 6 kV bzw. 100 V/[is.

Das auf die bisherige Weise mit Hilfe eines Magnetsystems, z. B. eines Stromwandlers, gewonnene Auslöse-

Elektrisch.es Auslösesystem

Zusatz zur Patentanmeldung S 42725 VIIIb/21 c
(Auslegeschrift 1 040 114)

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Samuel Hämmerli, Oberengstringen, Zürich (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

nötige Zündenergie sehr klein. Unter diesen Umständen kann das zur Zündung der Kaltkathodenröhre dienende

signal in Form einer dem Momentanwert bzw. der Steilheit 25 Auslösesignal wie bisher z.B. von einem Stromwandler des zu überwachenden Stromes proportionaler Spannung mit ohmscher und bzw. oder induktiver Bürde abgeleitet genügt in vielen Fällen diesen Bedingungen nicht und werden. Die Verwendung von HilfsStromkreisen mit Kaltreicht dann zur direkten Betätigung der genannten Schalt- kathodenröhren ermöglicht ferner eine weitgehende Freimittel nicht aus. heit in der Art der Auslösung. Beispielsweise kann das Bei dem den Gegenstand vorliegender Erfindung 30 Auslösesystem auf einfache Weise so eingerichtet werden, bildenden Auslösesystem nach Anspruch 1 der Haupt- daß die Mittel zur Erzeugung des Betätigungsimpulses in Patentanmeldung ist der genannte Nachteil vermieden. beiden Richtungen des zu überwachenden Stromes zur Gemäß der Erfindung enthält das Auslösesystem wenig- Wirkung kommen können, indem für jede Stromrichtung stens einen Hilfsstromkreis mit einem geladenen Konden- ein Hilfsstromkreis vorgesehen wird. Die Ausbildung kann sator, einer Kaltkathodenröhre, die in Abhängigkeit vom 35 ferner so gewählt werden, daß die Polarität des Be-Momentanwert und bzw. oder der Steilheit des zu über- tätigungsimpulses von der Richtung des zu überwachenden wachenden Stromes gezündet wird und bei deren Zündung Stromes entweder unabhängig oder abhängig ist.
die Entladung des Kondensators erfolgt, und Mitteln, Soll die Auslösung des elektrischen Energiespeichers die vom Entladestrom des Kondensators wenigstens einen mittels einer Gasentladungsstrecke mit Hochspannungs-Impuls zur Betätigung von die Auslösung des elektrischen 40 zündung (Funkenstrecke, Kaltkathodenröhre od. dgl.) Energiespeichers bewirkenden Schaltmitteln ableiten. bewirkt werden, so wird im Hilfsstromkreis zweckmäßiger-Auf diese Weise kann erreicht werden, daß die Am- weise ein Transformator zur Erzeugung der Zündspannung plitude und die Steilheit des erzeugten Impulses vom angeordnet. Bei Gasentladungsstrecken mit Magnetfeld-Momentanwert und von der Steilheit des zu über- zündung kann an die Stelle des vorgenannten Transwachenden Stromes unabhängig sind und stets eine ein- 45 formators die Wicklung zur Erzeugung des Zündmagnet-

wandfreie Betätigung der genannten Schaltmittel gewährleisten. Die Kaltkathodenröhre benötigt zur Zündung nur eine Spannung von etwa 150 V bei verhältnismäßig geringer Steilheit. Sie weist gegenüber Elementen mit ähnlichen elektrischen Eigenschaften, wie z. B. Thyratrons mit geheizter Kathode, entscheidende betriebliche Vorteile auf, von denen nur die lange Lebensdauer und das Fehlen einer Heizung als wesentlichste genannt seien. Der Zündverzug ist praktisch vernachlässigbar und die

feldes im Hilfsstromkreis angeordnet werden.

In der Zeichnung sind drei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes für Wechselstrom schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Prinzipschaltung eines nur in einer Richtung des zu überwachenden Stromes wirksamen Auslösesystems ;

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Schaltung für die Auslösung in beiden Stromrichtungen, wobei die Polarität

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Claims

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des Betätigungsimpulses von der Richtung des zu über- Sekundärwicklung des Wandlers 3 angeschlossen sind,

wachenden Stromes unabhängig ist; Der übrige hier nicht dargestellte Teil der Schaltung

Fig. 3 zeigt eine Schaltimg für die Auslösung in beiden entspricht demjenigen nach Fig. 1.

Stromrichtungen, wobei die Polarität des Betätigungs- Die Wirkungsweise dieser Schaltung stimmt im wesent-

irapulses von der Richtung deszu überwachenden Stromes 5 liehen mit derjenigen der zuerst beschriebenen überein,

abhängig ist. - - - mit dem Unterschied, daß nun das Auslösesystem in

In Fig. 1 bedeutet 1 die vom zu überwachenden Strom beiden Richtungen des zu überwachenden Stromes zum

durchflossene Leitung, 2 einen Shunt mit ohmschem und Ansprechen gebracht werden, kann, wobei in der einen

induktivem Widerstand, an dem eine vom Momentanwert Richtung die Röhre 11 und in der anderen Richtung die

und der Steilheit des zu überwachenden Stromes ab- io Röhre 11' gezündet wird.

hängige Spannung auftritt, und 3 einen Wandler zur In gewissen Fällen kann es nötig sein, daß die Polarität Erzeugung des Auslösesignals. Der Auslösestromkreis des Betätigungsimpulses von der Richtung des zu überenthält als elektrischen Energiespeicher einen Konden- wachenden Stromes abhängig ist. Dies gilt insbesondere sator 4, der über einen Widerstand 5 mit einer Gleich- für die sogenannten Modulationsschalter, bei denen durch Spannungsquelle 6 verbunden und mit der angegebenen 15 einen dem Hauptstrom entgegengesetzt gerichteten Polarität aufgeladen ist, eine Funkenstrecke 7 mit den Impulsstrom ein künstlicher Stromnulldurchgang erzeugt Hauptelektroden 71, 72'und* der Zündelektrode 73 und wird. Für diesen Zweck eignet sich ein Auslösesystem ferner die Ausschaltwicklung-8 eines z. B. im Zuge der gemäß der in Fig. 3 dargestellten Schaltung.
Leitung 1 liegenden Schalters, Die Umformung des dem Als Schaltmittel für die Auslösung des elektrischen Wandler 3 zu entnehmenden Auslösesignals in einen zur 20 Energiespeichers dient wiederum eine Funkenanordnung7, Zündung der Funkenstrecke 7 ausreichenden Hoch- die jedoch im vorliegenden Beispiel als Polwendeschalter spannungsimpuls übernimmt nun ein Hilfsstromkreis, der arbeitet und aus vier Hauptelektroden 71 bis 74 und einen über den Spannungsteiler 10 mit der Gleich- vier Zündelektroden 75 bis 78 besteht. Der Auslösestromspannungsquelle 6 verbundenen und mit der angegebenen kreis ist dem Schalter 14 in der Leitung 1 parallel gePolarität aufgeladenen Kondensator 9, eine Kaltkathoden- 25 schaltet. Für jede Stromrichtung ist, ähnlich wie bei der röhre 11 mit der Anode 111, der Kathode 112 und der Schaltung nach Fig. 2, ein Hilfsstromkreis vorgesehen, Zündelektrode 113 und einem Transformator 12 zur Er- wobei jeder Hilfsstromkreis einen Transformator 12 bzw. zeugung der Zündspannung enthält. Zur besseren Aus- 12' mit je zwei Sekundärwicklungen enthält. Die Sekunnutzung des Wandlers 3 kann es vorteilhaft sein, eine därwicklungen des Transformators 12 sind mit den Batterie 13 (punktiert eingezeichnet) zur positiven Vor- 30 Elektroden 71, 75 bzw. 72, 77 und diejenigen des Transspannung der Zündelektrode 113 der Kaltkathodenröhre formators 12' mit den Elektroden 72, 76 bzw. 73, 78 der 11 vorzusehen. Funkenstreckenanordnung 7 verbunden.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1 ist kurz Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist folgende: Beim

folgende: Zünden der Kaltkathodenröhre 11 auf Grund eines Über-

Sobald der Momentanwert und bzw. oder die Steilheit 35 stromes in der Leitung 1, z. B. in der durch den · Pfeil des in der Leitung 1 fließenden Stromes in der einen angegebenen Richtung, entstehen an den Sekundär-Stromrichtung ein vorgegebenes Maß überschreiten, wicklungen des Transformators 12 Hochspannungsimerreicht die an der Sekundärwicklung des Wandlers auf- pulse, die bewirken, daß zwischen den Elektroden 71 und tretende Spannung den Wert der Zündspannung der 75 einerseits und 72 und 77 andererseits Überschläge Kaltkathodenröhre, wodurch die Zündung dieser Röhre 4° auftreten, worauf die Entladung zwischen den Haupteingeleitet wird. Der Kondensator 9 entlädt sich über die elektroden 71 und 74 und zwischen den Hauptelektroden Kaltkathodenröhre 11 und die Primärwicklung des Trans- 72 und 73 eingeleitet wird. Nun entlädt sich der Kondenformators 12. Infolge des Entladestromstoßes entsteht an sator in der durch den Pfeil angegebenen Richtung über der Sekundärwicklung des Transformators 12 ein Span- den noch geschlossenen Schalter 14, also in Gegenrichtung nungsimpuls hoher Steilheit und Amplitude, der die 45 zum Strom in der Leitung 1. Im Schalterzweig ent-Zündung der Funkenstrecke 7 veranlaßt. Nun entlädt steht ein künstlicher Stromnulldurchgang, wodurch die sich der Kondensator 4 über die Ausschaltwicklung 8 und Löschung des zwischen den Kontakten des Schalters 14 bewirkt damit die Auslösung des Schalters. Die Ent- beim Öffnen entstandenen Lichtbogens begünstigt wird. ladungen in der Kaltkathodenröhre 11 und an der Steigt der Strom in der Leitung 1 in der dem Pfeil Funkenstrecke 7 erlöschen, sobald die Kondensatoren 9 50 entgegengesetzten Richtung über den Ansprechwert an, und 4 entladen sind. Anschließend erfolgt sofort die so zündet die Kaltkathodenröhre 11', wodurch an den Wiederaufladung der Kondensatoren. Da beide Konden- Sekundärwicklungen des Transformators 12' Hochspansatoren 4 und 9 an ein und derselben Spannungsquelle nungsimpulse entstehen, die in analoger Weise eine Entangeschlossen sind, besteht Gewähr, daß die Funken- ladung zwischen den Hauptelektroden 71 und 72 sowie strecke 7 nur dann gezündet wird, wenn der Kondensator 4 55 73 und 74 einleiten. Infolgedessen entlädt sich der geladen ist. Fließt der Strom in der Leitung 1 in der um- Kondensator 4 im Auslösestromkreis in der dem Pfeil gekehrten Richtung, so unterbleibt eine Zündung der entgegengesetzten Richtung, so daß der Impulsstrom und Kaltkathodenröhre 11, wenn Momentanwert und bzw. der Leitungsstrom im Schalterzweig wiederum entgegen- oder Steilheit des zu überwachenden Stromes nicht extrem gesetzte Richtung aufweisen,
hohe Werte annehmen. 60

Damit die Mittel zur Erzeugung des Betätigungs- Patentansprüche:
impulses in beiden Richtungen des zu überwachenden

Stromes zur Wirkung kommen können, werden gemäß der · 1. Elektrisches Auslösesystem mit mindestens einem abgeänderten Schaltung nach Fig. 2 zwei Hilfsstromkreise vom zu überwachenden Strom erregten Magnetsystem, vorgesehen, die je eine Kaltkathodenröhre 11 bzw. 11' 65 bei dem zur Auslösung eines elektrischen Energieenthalten. Der Kondensator 9 und der Transformator 12 Speichers sowohl der Momentanwert des zu übersind für beide Hilfsstromkreise gemeinsam. Die Kalt- wachenden Stromes als auch dessen Steilheit durch kathodenröhren 11 und 11' sind im Gegentakt geschaltet, elektronische Mittel erfaßt werden und bei dem ferner indem die Kathoden derselben gemeinsam an eine Mittel- für das Ansprechen der elektronischen Mittel bei anzapfung und die Zündelektroden je an ein Ende der 70 Stromsteilheiten bis zu 10⁵ A/s vornehmlich der

Momentanwert des zu überwachenden Stromes maßgebend ist, wogegen bei größeren Stromsteilheiten die zeitliche Änderung des Stromes zusätzlich wirksam wird, nach Patentanmeldung S 42725 VIIIb/21c, gekennzeichnet durch wenigstens einen Hilfsstromkreis mit einem geladenen Kondensator, einer Kaltkathodenröhre, die in Abhängigkeit vom Momentanwert und bzw. oder der Steilheit des zu überwachenden Stromes gezündet wird und bei deren Zündung die Entladung des Kondensators erfolgt, und Mitteln, die vom Entladestrom des Kondensators wenigstens einen Impuls zur Betätigung von die Auslösung des elektrischen Energiespeichers bewirkenden Schaltmitteln ableiten.
2. Auslösesystem nach Anspruch 1, bei dem die Auslösung des elektrischen Energiespeichers mittels einer Gasentladungsstrecke mit Hochspannungszündung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Hilfsstromkreis ein Transformator zur Erzeugung der Zündspannung angeordnet ist.
3. Auslösesystem nach Anspruch 1, bei dem die Auslösung des elektrischen Energiespeichers mittels einer Gasentladungsstrecke mit Magnetfeldzündung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jm Hilfsstromkreis eine Wicklung zur Erzeugung des Zündmagnetfeldes angeordnet ist.
4. Auslösesystem nach Anspruch 1, bei der die Mittel zur Erzeugung des Betätigungsimpulses in beiden Richtungen des zu überwachenden Stromes zur Wirkung kommen können, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Stromrichtung ein Hilfsstromkreis vorhanden ist.
5. Auslösesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltkathodenröhren der beiden Hilfsstromkreise im Gegentakt geschaltet sind, indem die Kathoden derselben gemeinsam an eine Mittelanzapfung und die Zündelektroden je an einem Ende der Sekundärwicklung eines die Zündspannung liefernden Wandlers angeschlossen sind und daß für beide Hilfsstromkreise ein gemeinsamer Kondensator vorhanden ist.
6. Auslösesystem nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Hilfsstromkreise ein gemeinsamer Transformator vorgesehen ist.
7. Auslösesystem nach den Ansprüchen 2 und 4, bei dem die Schaltmittel zur Auslösung des elektrischen Energiespeichers als elektronischer Polwendeschalter ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hilfsstromkreis einen Transformator mit zwei Sekundärwicklungen enthält, wobei die Enden jeder Sekundärwicklung mit einer Haupt- und einer Zündelektrode des Polwendeschalters verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©1809' 697/440 11.58.