DE1146941B

DE1146941B - Elektrischer Leistungsschalter

Info

Publication number: DE1146941B
Application number: DEB58835A
Authority: DE
Inventors: Hermann Boehm
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1960-08-03
Filing date: 1960-08-03
Publication date: 1963-04-11
Also published as: CH386525A

Description

Elektrischer Leistungsschalter Elektrische Leistungsschalter für größere Leistungen werden vielfach mit sogenannten Nebenkontakten ausgerüstet, die über einen Vorwiderstand parallel zu den Hauptkontakten geschaltet sind und nach diesen öffnen. Beim öffnen der Hauptkontakte fließt dann ein durch den Vorwiderstand begrenzter Strom, der zwischen den Hauptkontakten keine größere Spannung entstehen läßt, so daß der zwischen den Hauptkontakten entstehende Lichtbogen alsbald erlischt. Nach dem Erlöschen dieses Lichtbogens werden auch die Nebenkontakte geöffnet; da hier der Strom durch den Vorwiderstand begrenzt ist, kann sich auch hier kein allzu lang dauernder und großer Lichtbogen zwischen den Kontakten ausbilden.
Die Schaltkontakte für den Nebenstromweg sind möglichst so zu schalten, daß der über sie fließende Strom einerseits dem Lichtbogen zwischen den Hauptkontakten möglichst weitgehend und schnell die Energie entzieht, daß sie andererseits aber nach dem Erlöschen des Lichtbogens möglichst schnell öffnen und den Stromfluß vollständig unterbrechen. Diese Aufgabe wird von den bisher bekannten Leistungsschaltern nur unvollkommen gelöst. Es ist nämlich notwendig, den Schaltkontakt für den Nebenstromweg so spät zu öffnen, daß der Lichtbogen am Hauptkontaktpaar mit Sicherheit erloschen ist. Dementsprechend groß muß auch die Wärmekapazität des Vorwiderstandes bemessen sein, die es gestatten muß, den Strom auch während einer relativ lange dauernden schweren Abschaltung zu führen. Bei leichteren Abschaltungen bleibt also der Nebenwiderstand unnötig lange eingeschaltet. Vorteilhafter ist es daher, den Nebenwiderstand nicht nach Ablauf einer bestimmten Zeit, nach deren Ablauf der Lichtbogen mit Sicherheit auch bei schweren Abschaltungen zum Erlöschen kommt, zu öffnen, sondern bereits dann, wenn der Lichtbogen gerade erloschen ist. Dann ist es möglich, den Widerstand mit kleineren Abmessungen zu dimensionieren, da man bei einer nur gelegentlich auftretenden längeren Einschaltung bei einer schweren Abschaltung eine höhere Erwärmung zulassen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Schaltvorrichtung des Nebenstromweges so zu steuern, daß dieser unmittelbar nach Abreißen des Lichtbogens zwischen den Hauptkontakten geöffnet wird.
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für die Schalteinrichtung eines parallel zu den Hauptkontakten eines elektrischen Leistungsschalters liegenden, einen Strombegrenzungswiderstand enthaltenden Nebenstromweg, der nach öffnen der Hauptkontakte und der Unterbrechung des über die Hauptkontakte fließenden Stromes geöffnet wird. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß zur Steuerung der Schalteinrichtung des Nebenstromweges ein lichtempfindliches Element, z. B. eine Fotodiode oder ein Fototransistor dient, das unter der Lichtwirkung des Lichtbogens zwischen den Hauptkontakten die Schließung des Nebenstromweges und nach Aufhören der Lichteinwirkung die öffnung desselben bewirkt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert.
In Fig. 1 ist die im Prinzip bekannte Anordnung eines elektrischen Leistungsschalters mit einem Hauptkontaktpaar 1 und einem über einen Vorwiderstand 2 führenden Nebenweg dazu darstellt. Nach dem öffnen der Hauptkontakte 1 und nach Erlöschen des zwischen diesen erzeugten Lichtbogens ist der Nebenweg durch öffnen von Nebenkontakten 3 zu trennen. Erfindungsgemäß ist eine vom Lichtbogen zwischen den Hauptkontakten 1 steuerbare Fotodiode, ein Fototransistor od. dgl. vorgesehen, wodurch wiederum eine Vorrichtung zum öffnen der Nebenkontakte 3 gesteuert wird.
Nach Fig. 2 ist als Nebenweg ein zum Schalten von Stromkreisen an sich bekanntes Thyratron 4 vorgesehen, dessen Steuergitter gegenüber der Kathode bei brennendem Lichtbogen zwischen den Hauptkontakten 1 eine positive und sonst eine negative Spannung erhält. Zur Steuerung des Thyratrongitters dient ein Fototransistor 5, der durch eine entsprechende Spannungsquelle 6 die nötige Vorspannung erhält und auf dessen lichtempfindlichen Teil der Lichtbogen bzw. ein Lichtbogenfußpunkt zwischen den Hauptkontakten durch eine einfache optische Vorrichtung 7 abgebildet wird.
Da beim Wechselstrombetrieb die Vorrichtung nach Fig.2 nur während einer Halbwelle wirksam sein kann und während der zweiten Halbwelle unwirksam ist, kann nach Fig. 3 auch für jede Halbwelle ein gesonderter Nebenweg vorgesehen sein, der einmal aus einem Thyratron 4a mit Vorwiderstand 2 a und Steuervorrichtung 5 a, 6 a, 7 a und das andere Mal aus einem dazu antiparallel geschalteten Thyratron 4 b mit Vorwiderstand 2 b und Steuervorrichtung 5 b, 6 b, 7 b besteht. Nach Fig. 4 läßt sich diese Vorrichtung noch vereinfachen, indem die beiden Thyratrone 4a, 4b in an sich bekannter Weise unmittelbar antiparallel in Reihe mit dem gemeinsamen Vorwiderstand geschaltet werden, wobei zur Steuerung gleichfalls der gemeinsame Fototransistor 5 mit Spannungsquelle 6 und optischer Vorrichtung 7 dient. Lediglich zwischen Spannungsquelle 6 und den Kathoden der beiden Thyratrone 4 a, 4 b sind zur Vermeidung eines Kurzschlusses der beiden Thyratrone zwei Gleichrichter 8 a, 8 b einzuschalten.
Entsteht zwischen den Hauptkontakten 1 ein Lichtbogen, so wird das Steuergitter des bzw. der Thyratrone 4 oder 4 a, 4 b positiv, so daß das Thyratron, dessen Anode zugleich eine positive Spannung erhält, zündet. Das gezündete Thyratron stellt praktisch einen Kurzschluß dar, so daß der hindurchfließende Strom und damit die dem Lichtbogen entzogene Energie durch den Vorwiderstand 2 bestimmt werden. Beim Ende der Halbwelle, bei dem die Anode des Thyratrons ihre positive Spannung verliert, erlischt das Thyratron. Solange aber das Steuergitter positiv bleibt, d. h. solange der Lichtbogen zwischen den Hauptkontakten 1 brennt, zündet das Thyratron jedoch sofort wieder beim Positivwerden der Anode während einer folgenden Halbwelle (entsprechend das gegebenenfalls antiparallel geschaltete Thyratron); ist aber infolge Erlöschens des Lichtbogens das Steuergitter negativ geworden, so zündet das Thyratron nicht mehr und ist daher einem unendlich großen Widerstand, d. h. einem geöffneten Kontakt gleichwertig.
Die dargestellte, mit Thyratronen arbeitende Einrichtung hat den Vorteil, ohne mechanisch bewegte und dem Verschleiß unterliegende Teile (vom Hauptkontakt ist abzusehen) auszukommen und bei guter Stromleitfähigkeit praktisch trägheitslos ein- und auszuschalten. Ob zwischen den Hauptkontakten 1 und dem Phototransistor 5 bzw. dem diesen äquivalenten Glied ein Filter zur Aussiebung eines bestimmten Spektrums aus dem Licht des Lichtbogens oder ein verstärkendes Glied zwischen dem Fototransistor 5 und dem Gitter des Thyratrons 4 vorgesehen wird, hängt von der Art des Leistungsschalters und der zu schaltenden Leistung im Einzelfall ab. Desgleichen ist es für das Prinzip der Erfindung gleichgültig und nach dem Einzelfall zu bestimmen, welche Typen und Größen von Thyratronen verwendet werden; ob z. B. auch Kaltkathodenröhren ausreichen oder nicht. Entsprechend gehören andere Abwandlungen mit zum Gegenstand der Erfindung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Steuervorrichtung für die Schalteinrichtung eines parallel zu den Hauptkontakten eines elek- trischen Leistungsschalters liegenden, einen Strombegrenzungswiderstand enthaltenden Nebenstromweges, der nach dem Öffnen der Hauptkontakte und der Unterbrechung des über die Hauptkontakte fließenden Stromes geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Schalteinrichtung des Nebenstromweges ein lichtempfindliches Element, insbesondere eine Fotodiode oder ein Fototransistor dient, das unter der Lichtwirkung des Lichtbogens zwischen den Hauptkontakten die Schließung des Nebenstromweges und nach Aufhören der Lichteinwirkung die Öffnung desselben bewirkt.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalteinrichtung im Nebenstromweg ein Thyratron vorgesehen ist; dessen Steuergitter gegenüber dessen Kathode bei brennendem Lichtbogen eine positive und im umgekehrten Falle eine negative Spannung erhält.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zwei antiparallel geschaltete Thyratrone als Nebenstromweg.