DE1041589B

DE1041589B - Protection device for contact converter

Info

Publication number: DE1041589B
Application number: DEL27235A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Floris Koppelmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-03-27
Filing date: 1957-03-27
Publication date: 1958-10-23
Also published as: CH365443A

Description

DEUTSCHESGERMAN

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.Mechanical converters have become known in which a contact bridge periodically has two fixed ones Connect contact pieces with each other metallically. For example, the usual pressure contacts can be used for this purpose can be used with double interruption or also rolling contacts, in which one rolling element is on two solid contacts. If the double breaking contacts of such constructions properly work, so can in the circuit, which of a fixed contact piece via a trip device leads to the contact bridge, neither when the contact is closed nor when the contact is open Electricity flow. Because when the contact is closed, this circuit is short-circuited, when the contact is open is he open. Only in the event that the opening contact bridge creates an arc behind it draws in, as is the case, for example, with re-ignition, the voltage drop drives this arc a current through the tripping device, which is applied to the protective device of the converter is working. In this way you can ensure that the protective device always responds when on arcing occurs at the contacts. However, this arrangement has the disadvantage that over the trigger device the contact bridge is galvanically connected to one of the fixed contact pieces, so that instead of the double interruption, only single interruption is present, which increases the operational safety of the mechanical converter reduced.

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.The invention relates to a protective device for contact converters in which the switching path consists of two fixed contact pieces and one Switching bridge exist. In such contact converters, it is known to use the contact bridge for connection to be used by measuring or monitoring circuits. According to the invention, the just indicated, the operational safety impairing circumstances is reduced by the fact that the voltage drop the arcing that occurs between the contact piece and the contact bridge in the event of a fault via a converter that cannot carry a current greater than 0.5 A, the control grid of a preferably fed according to the closed-circuit principle operated electron tube and thereby the protective device is triggered. In this case, the contact bridge cannot Ignite the arc to one of the fixed contact pieces, as is known to be the minimum current strength of an arc between metallic contacts is on the order of 0.5 to 1 A.

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 KontaktstromrichterAdvantageously, the trip circuit that is connected to the contact bridge is made as possible high resistance, so that the largest possible current is still less than 0.5 A if possible. This is possible if Protective device for contact converters

Anmelder:Applicant:

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

Dr.-Ing. Floris Koppelmann, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Floris Koppelmann, Berlin-Siemensstadt,
has been named as the inventor

mit dem Auslöseimpuls die Schutzeinrichtung nichtwith the trigger pulse, the protective device does not

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.ao is actuated directly, but when you press the trigger on the grid of a vacuum tube. Instead of the vacuum tube, a transistor, a magnetic amplifier or a sensitive relay can be used.

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.The invention is of particular importance in converters whose contacts are of high quality Junction rectifiers (germanium or silicon) are bridged with low inductance. In this case namely not only the contacts but also the junction cells have to be protected, and you can provide protection of contacts and junction cells with the same trigger. For example, fuses can be connected in series with the junction rectifiers the voltage at these fuses, if they blow in the event of a fault, on the grid of the electron tube give.

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-But there is another reason why the invention applies to converters with barrier valves in the byway of particular importance. It can namely not be avoided that the contact bridge of a of the fixed contact pieces touches a little earlier than the other. If now at the moment of this contact If there is voltage at the open contact, this voltage could trigger the Protection without a fault being present, d. H. without the need for the protective device to respond is. This does not occur when low inductance, high swallowing junction cells are in parallel the contacts are which are already conductive before the contact is closed and which on the other hand, remain conductive after opening the contact, which can be achieved with the appropriate setting the closing time and the phase position of the

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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.clocks can be achieved. In this case the contacts switch both when switching on and even when switching off, only the small voltage drop across the live junction cells, which is 0.5 to 5 V, for example, depending on the number of cells connected in series.

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,The invention is illustrated by way of example in the drawing. Fig. 1 shows the circuit of a rectifier according to the invention. It is a three-phase bridge circuit with contacts 1 to 6 and switching reactors 7 to 12 in front of the contacts. Junction rectifiers 13, which are protected by a fast fuse 14, are parallel to the contacts. The contact bridge 15 is connected to a transformer 17 via a rectifier 16. The transformer 17 works via protective resistors 18, a rectifier 19, a drop flap 20 on a grid transformer 21. The tripping coil 23 of the circuit breaker or short-circuiter of the system is located in the anode circuit of the electron tube 22. As long as the transformer 21 is de-energized, the grid of the electron tube 22 is positive, so that the anode current can flow. If an arc ignites between 1 and 15, the transformer 17 delivers a voltage pulse which propagates to the transformer 21 and makes the grid of the electron tube 22 negative, so that the current in 23 is briefly reduced so much that the coil 23 is the protective device triggers. The current which flows from the bridge 15 to the contact 1 can be kept at low values, for example less than 0.5 A, by means of a capacitor 24. As FIG. 1 shows, the trigger pulse from all six contacts can be given to the connections 25 and 26 of the transformer 21 at the same time. 1 further shows that the voltage that occurs when the protective fuse 14 is blown at the transformers 27 can also be applied to the grid of the electron tube 22. The transducers 27 have two winding halves on the secondary side so that the electron tube 22 is blocked both when the junction cells 13 are overloaded and when there is a breakdown in the reverse direction. The rectifiers 19 are required in order to shut off the many tripping circuits working simultaneously on the lines 25 and 26 from one another. In Fig. 2 it is indicated how the voltage runs on the opening main contacts. Both when switching off and when switching on the contacts, the voltage A11 at the contact is very small for a period of time, namely during the desaturation time of the switching chokes 7 to 12, for example 1 V. Block of contact 1 touched earlier than the upper one, do not give sufficiently strong impulses to the grid of 22. The voltage A u can be reduced even further by inducing small negative voltages in the bypass with the aid of low-inductance transformers. In FIG. 2, the dashed lines α indicate how the voltage at the contacts 1 to 6 would run if there were no high-quality secondary barrier paths. In this case, when switching off, an inductive voltage spike would occur; when switching on, the contact could close a little before or a little after the zero crossing of the reverse voltage. In both cases it would not be voltage-free at the time of closing,

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.In the anode circuit of the electron tube 22, an auxiliary rectifier can be used instead of the direct current battery Take over power supply, with this rectifier being fed by the same voltage can like the main rectifier. This has the advantage that if there is no or a drop in the alternating voltage the protective device 23 responds because the anode current is too small, and this takes place In some cases, they respond so early that the contacts have not yet re-ignited.

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.If contacts 1 to 6 accidentally open before the anode current has dropped to zero is, the barrier valves 13 can take over this current briefly up to a certain size, without fire occurring at the contacts. If the current in 13 is too high, the fuse 14 responds, and the transmitter 27 gives a pulse to the grid of 22, so that the transducer trips without the Contact 15 arcs have occurred. It can be seen that the arrangement of FIG. 1 is quite perfect Protection of the rectifier means that, in particular, some disturbances without burns to the Contacts can be switched off.

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.Since mechanical rectifiers are usually used in companies, their power supply may not be interrupted for a long time, it is advisable to use the protective device according to the invention to be carried out very carefully, the various elements of the protective circuit may be doubled so that if an element fails, the function of the protective device does not fail occurs or can be switched quickly from the faulty element to a second reserve element. In particular, the protective circuit is in a known manner against magnetic and electrostatic fields shield, which is indicated by the dashed lines in the transformers 17, 21 and 27. the Drop flaps 20 are used to determine after the malfunction which contact is the cause of the malfunction and what fault there was at this contact.

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.The arrangement according to the invention can always be used when there are at least two interruption points per phase. The rectifier 16 in the trip circuit of the contact bridge can be omitted under certain circumstances. However, it is necessary if other circuits are connected to the contact bridge 15 , for example the known monitoring circuit for the contact closing times. This monitoring circuit is then sealed off in the same way by a rectifier and also has such a high resistance that only currents less than 0.5 A can flow from it to the contact bridge.

Claims

Patent claims:

1. Protection device for contact converters, in which the contacts consist of two fixed contact pieces, on which a contact bridge periodically makes contact, preferably for those in which the contacts are bridged by high-quality junction rectifiers with low inductance, characterized in that the voltage drop of the faults between the contact piece and the contact bridge arc occurring across a transducer which may result in no size _ren current than 0.5 a, is supplied to the control grid of a preferably operated according to the principle of power electron tube and is thereby brought the protective device to trigger.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that instead of the electron tube a

Transistor, magnetic amplifier, relay, etc. is provided with a small response power.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that on the grid of the electron tube a trigger pulse is given at the same time if the junction rectifiers are overloaded! or punch through.

Documents considered: German Patent No. 735 368.

1 sheet of drawings