DE1041589B - Schutzeinrichtung fuer Kontaktstromrichter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es sind mechanische Stromrichter bekanntgeworden, bei denen eine Kontaktbrücke periodisch zwei feste Kontaktstücke miteinander metallisch verbindet. Beispielsweise können hierzu die üblichen Druckkontakte mit Doppelunterbrechung verwendet werden oder auch Wälzkontakte, bei denen sich ein Wälzkörper auf zwei festen Kontakten abwälzt. Wenn die doppelt unterbrechenden Kontakte derartiger Konstruktionen ordnungsgemäß arbeiten, so kann in dem Stromkreis, welcher von einem festen Kontaktstück über eine Auslöseeinrichtung zur Kontaktbrücke führt, weder bei geschlossenem Kontakt noch bei offenem Kontakt Strom fließen. Denn bei geschlossenem Kontakt ist dieser Stromkreis kurzgeschlossen, bei offenem Kontakt ist er offen. Nur in dem Fall, daß die sich öffnende Kontaktbrücke einen Lichtbogen hinter sich herzieht, wie dies beispielsweise bei Rückzündungen der Fall ist, treibt der Spannungsabfall dieses Lichtbogens einen Strom durch die Auslöseeinrichtung, welcher auf die Schutzeinrichtung des Stromrichters arbeitet. Man kann auf diese Weise erreichen, daß die Schutzeinrichtung immer dann anspricht, wenn an den Kontakten Lichtbogen auftreten. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß über die Auslöseeinrichtung die Kontaktbrücke mit einem der festen Kontaktstücke galvanisch verbunden ist, so daß statt der Doppelunterbrechung nur noch Einfachunterbrechung vorhanden ist, was die Betriebssicherheit des mechanischen Stromrichters verringert.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung für Kontaktstromrichter, bei dem die Schaltstrecken aus zwei festen Kontaktstücken und einer Schaltbrücke bestehen. Bei derartigen Kontaktstromrichtern ist es bekannt, die Kontaktbrücke zum Anschluß von Meß- bzw. Überwachungskreisen zu benutzen. Erfindungsgemäß werden die eben angedeuteten, die Betriebssicherheit beeinträchtigenden Umstände dadurch verringert, daß der Spannungsabfall des in Störungsfällen zwischen dem Kontaktstück und der Kontaktbrücke auftretenden Lichtbogens über einen Wandler, der keinen größeren Strom als 0,5 A führen kann, dem Steuergitter einer vorzugsweise nach dem Ruhestromprinzip betriebenen Elektronenröhre zugeführt und dadurch die Schutzeinrichtung zur Auslösung gebracht wird. In diesem Fall kann nämlich von der Kontaktbrücke her kein Lichtbogen zu einem der festen Kontaktstücke zünden, da bekanntlich die Mindeststromstärke eines Lichtbogens zwischen metallischen Kontakten in der Größenordnung von 0,5 bis 1 A ist.

Vorteilhafterweise macht man den Auslösekreis, der an der Kontaktbrücke angeschlossen ist, möglichst hochohmig, so daß der größtmögliche Strom möglichst noch kleiner als 0,5 A ist. Dies ist dann möglich, wenn Schutzeinrichtung für Kontaktstromrichter

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs - G. m. b. H._r Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dr.-Ing. Floris Koppelmann, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden

mit dem Auslöseimpuls die Schutzeinrichtung nicht

ao direkt betätigt wird, sondern wenn man den Auslöseimpuls auf das Gitter eines Vakuumrohres gibt. Statt des Vakuumrohres kann auch ein Transistor, ein magnetischer Verstärker oder ein empfindliches Relais benutzt werden.

Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung bei Stromrichtern, deren Kontakte durch hochwertige Sperrschichtgleichrichter (Germanium oder Silizium) induktivitätsarm überbrückt sind. In diesem Fall müssen nämlich nicht nur die Kontakte, sondern auch die Sperrschichtzellen geschützt werden, und man kann den Schutz der Kontakte und der Sperrschichtzellen durch die gleiche Auslöseeinrichtung bewerkstelligen. Beispielsweise kann, man in Reihe mit den Sperrschichtgleichrichtern Sicherungen schalten und die Spannung an diesen Sicherungen, wenn sie in Störungsfällen durchbrennen, auf das Gitter der Elektronenröhre geben.

Aber noch aus einem anderen Grunde ist die Erfindung bei Stromrichtern' mit Sperrschichtventilen im Nebenweg von besonderer Bedeutung. Es läßt sich nämlich nicht vermeiden, daß die Kontaktbrücke eines der festen Kontaktstücke etwas früher berührt als das andere. Wenn nun im Augenblick dieser Berührung am offenen Kontakt Spannung vorhanden ist, so würde diese Spannung unter Umständen zur Auslösung des Schutzes führen, ohne daß eine Störung vorliegt, d. h. ohne daß das Ansprechen der Schutzeinrichtung notwendig ist. Dies tritt nicht auf, wenn induktivitätsarme, hochschluckfähige Sperrschichtzellen parallel zu den Kontakten liegen, welche bereits vor dem Schließen des Kontaktes stromleitend sind und welche andererseits nach dem Öffnen des Kontaktes noch stromleitend bleiben, was durch entsprechende Einstellung der Schließzeit und der Phasenlage der Kon-

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takte erreicht werden kann. In diesem Fall schalten nämlich die Kontakte sowohl beim Einschalten als auch beim Ausschalten nur den kleinen Spannungsabfall an den stromführenden Sperrschichtzellen, welcher je nach der Zahl der in Reihe geschalteten Zellen 0,5 bis beispielsweise 5 V beträgt.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Fig. 1 zeigt die Schaltung eines Gleichrichters nach der Erfindung. Es handelt sich um eine dreiphasige Brückenschaltung mit den Kontakten 1 bis 6 und vor den Kontakten liegenden Schaltdrosseln 7 bis 12. Parallel zu den Kontakten liegen Sperrschichtgleichrichter 13, welche durch eine schnelle Sicherung 14 geschützt sind. Die Kontaktbrücke 15 ist über einen Gleichrichter 16 an einen Übertrager 17 angeschlossen. Der Übertrager 17 arbeitet über Schutzwiderstände 18, einen Gleichrichter 19, eine Fallklappe 20 auf einen Gitterübertrager 21. Im Anodenkreis des Elektronenrohres 22 liegt die Auslösespule 23 des Schutzschalters oder Kurzschließers der Anlage. Solange der Übertrager 21 spannungslos ist, ist das Gitter des Elektronenrohres 22 positiv, so daß der Anodenstrom fließen kann. Zündet zwischen 1 und 15 ein Lichtbogen, so liefert der Übertrager 17 einen Spannungsimpuls, welcher sich auf den Übertrager 21 fortpflanzt und das Gitter des Elektronenrohres 22 negativ macht, so daß der Strom in 23 kurzzeitig so stark vermindert wird, daß die Spule 23 die Schutzeinrichtung auslöst. Durch einen Kondensator 24 kann der Strom, welcher von der Brücke 15 zum Kontakt 1 fließt, auf kleinen Werten, beispielsweise kleiner als 0,5 A, gehalten werden. Wie Fig. 1 zeigt, kann auf die Anschlüsse 25 und 26 des Übertragers 21 gleichzeitig der Auslöseimpuls von allen sechs Kontakten gegeben werden. Fig. 1 zeigt weiter, daß außerdem auch die beim Durchbrennen der Schutzsicherung 14 an den Übertragern 27 anspringende Spannung auf das Gitter des Elektronenrohres 22 gegeben werden kann. Die Übertrager 27 haben sekundärseitig zwei Wicklungshälften, damit sowohl bei Überlastung der Sperrschichtzellen 13 als auch bei Durchschlagen in Rückwärtsrichtung das Elektronenrohr 22 gesperrt wird. Die Gleichrichter 19 sind erforderlich, um die vielen gleichzeitig auf die Leitungen 25 und 26 arbeitenden Auslösekreise gegeneinander abzusperren. In Fig. 2 ist angedeutet, wie die Spannung an den sich öffnenden Hauptkontakten verläuft. Sowohl beim Ausschalten als auch beim Einschalten der Kontakte ist eine Zeitlang, nämlich während der Entsättigungszeit der Schaltdrosseln 7 bis 12, die Spannung A11 am Kontakt sehr klein, beispielsweise 1 V. Diese kleine Spannung kann auch in dem Fall, daß die Kontaktbrücke 15 den unteren Klotz des Kontaktes 1 früher berührt als den oberen, keine genügend starken Impulse auf das Gitter von 22 geben. Man kann die Spannung A u noch weiter verringern, indem man in den Nebenweg mit Hilfe induktivitätsarmer Übertrager kleine negative Spannungen induziert. In Fig. 2 ist durch die gestrichelten Linien α angedeutet, wie die Spannung an den Kontakten 1 bis 6 verlaufen würde, wenn keine hochwertigen Sperrschichtnebenwege vorhanden wären. Beim Ausschalten würde in diesem Fall eine induktive Spannungsspitze entstehen, beim Einschalten könnte der Kontakt etwas vor oder etwas hinter dem Nulldurchgang der Sperrspannung schließen. In beiden Fällen würde er im Schließzeitpunkt nicht spannungsfrei sein,

Im Anodenkreis des Elektronenrohres 22 kann statt der Gleichstrombatterie ein Hilfsgleichrichter die Stromversorgung übernehmen, wobei dieser Gleichrichter von der gleichen Spannung gespeist werden kann wie der Hauptgleichrichter. Dies hat den Vorteil, daß beim Ausbleiben oder Absinken der Wechselspannung die Schutzeinrichtung 23 anspricht, weil der Anodenstrom zu klein wird, und zwar erfolgt dieses Ansprechen in manchen Fällen so frühzeitig, daß noch keine Rückzündung an den Kontakten auftritt.

Wenn die Kontakte 1 bis 6 versehentlich bereits öffnen, bevor der Anodenstrom auf Null abgesunken ist, so können die Sperrschichtventile 13 diesen Strom bis zu einer gewissen Größe kurzzeitig übernehmen, ohne daß Feuer an den Kontakten auftritt. Wird der Strom in 13 zu groß, so spricht die Sicherung 14 an, und der Übertrager 27 gibt einen Impuls auf das Gitter von 22, so daß der Umformer auslöst, ohne daß am Kontakt 15 Lichtbogen aufgetreten sind. Man sieht, daß die Anordnung der Fig. 1 einen recht vollkommenen Schutz des Gleichrichters darstellt, daß insbesondere manche Störungen ohne Verbrennungen an den Kontakten abgeschaltet werden können.

Da mechanische Gleichrichter in der Regel in Betrieben eingesetzt werden, deren Stromversorgung nicht längere Zeit unterbrochen werden darf, ist es zweckmäßig, die Schutzeinrichtung nach der Erfindung sehr sorgfältig auszuführen, unter Umständen die verschiedenen Elemente der Schutzschaltung doppelt zu bestücken, so daß bei Versagen eines Elementes noch kein Versagen der Funktion der Schutzeinrichtung auftritt bzw. schnell von dem gestörten Element auf ein zweites Reserveelement umgeschaltet-werden kann. Insbesondere ist die Schutzschaltung in bekannter Weise gegen magnetische und elektrostatische Felder abzuschirmen, was durch die gestrichelten Linien in den Übertragern 17, 21 und 27 angedeutet ist. Die Fallklappen 20 dienen dem Zweck, nach der Störung festzustellen, welcher Kontakt die Ursache der Störung war und welche Störung an diesem Kontakt vorgelegen hat.

Die Anordnung nach der Erfindung kann immer dann benutzt werden, wenn je Phase mindestens zwei Unterbrechungsstellen vorhanden sind. Der Gleichrichter 16 im Auslösekreis der Kontaktbrücke kann unter Umständen fortfallen. Er ist jedoch dann notwendig, wenn an die Kontaktbrücke 15 noch andere Kreise angeschlossen werden, beispielsweise der bekannte Überwachungskreis für die Kontaktschließzeiten. Dieser Überwachungskreis wird dann in gleieher Weise durch einen Gleichrichter abgeriegelt und ebenfalls so hochohmig ausgeführt, daß von ihm her nur Ströme kleiner als 0,5 A zur Kontaktbrücke fließen können.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schutzeinrichtung für Kontaktstromrichter, bei dem die Kontakte aus zwei festen Kontaktstücken bestehen, auf denen eine Kontaktbrücke periodisch Kontakt macht, vorzugsweise für solche, bei denen die Kontakte durch hochwertige Sperrschichtgleichrichter induktivitätsarm überbrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall des in Störungsfällen zwischen dem Kontaktstück und der Kontaktbrücke auftretenden Lichtbogens über einen Wandler, der keinen größe_ren Strom als 0,5 A führen kann, dem Steuergitter einer vorzugsweise nach dem Ruhestromprinzip betriebenen Elektronenröhre zugeführt und dadurch die Schutzeinrichtung zur Auslösung gebracht wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Elektronenröhre ein

Transistor, magnetischer Verstärker, Relais usw. mit kleiner Ansprechleistung vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Gitter der Elektronenröhre gleichzeitig ein Auslöseimpuls gegeben wird, wenn die Sperrschichtgleichrichter überlastet sind! oder durchschlagen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 735 368.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen