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Schalteinrichtung, insbesondere für periodisches Schalten Bei Schalteinrichtungen,
die häufig betätigt werden müssen, ist es erwünscht, jede- Funkenbildung bei der
Kontaktunterbrechung zu unterdrücken, da andernfalls eine rasche Zerstörung der
Kontakte eintritt. Von besonderer Bedeutung ist diese Bedingung bei Schalteinrichtungen
für periodisches Schalten, wie sie z. B. für die Umformung von Strömen und Spannungen,
also für die Zwecke der Gleichrichtung, der Wechselrichtung und für die Frequenzumformung,
benutzt werden. Im letzteren Falle ist eine funkenlose Schalteröffnung zwar grundsätzlich
durch die Verwendung von besonderen Kommutierungshilfseinrichtungen, wie z. B. Schaltdrosseln
oder Ventilen, möglich. Hierbei ist es jedoch erforderlich, den Übergang des Stromes
von einem Schaltkontakt auf einen der gleichen Einrichtung angehörigen anderen Kontakt
durch eine Wendespannung zu bewirken, die während der gleichzeitigen Einschaltung
der beiden Schaltwerke, d. h. während der sog. Überlappungszeit, wirksam - ist.
Entnimmt man, wie es bisher üblich war, diese Wendespannungen dem speisenden Netz
als Differenz _ zweier Phasenspannungen, so zeigt es sich, daß in dem speisenden
Netz ein nacheilender Leistungsfaktor in Kauf genommen werden muß. Dies hat seinen
Grund darin, daß man in der Wahl des Öffnungszeitpunktes innerhalb der Periode der
Wechselspannung nicht völlig frei ist, sondern auf das richtige Vorzeichen der".
Wendespannung Rücksicht nehmen muß. Auch bei Einrichtungen für Einzelschaltungen
ist eine freie Wahl des bffnungszeitpunktes der Schalteinrichtung nicht möglich,
vielmehr ist die Wirksamkeit der Hilfseinrichtungen, die zur funkenlosen Unterbrechung
dienen können, an ganz bestimmte Zeitpunkte der Wechselspannungsperiode gebunden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung insbesondere
für periodisches-Schalten, zu schaffen, bei der die obengenannten Beschränkungen
hinsichtlich der Wahl der Schaltzeitpunkte nicht mehr vorhanden sind, und die bei
der Umformung von Strömen und Spannungen ermöglicht, in dem
Wechselstromnetz
auch mit voreilendem Leistungsfaktor zu arbeiten. Zur Lösung dieser Aufgabe werden
Schaltkontakte benutzt, mit Haltevorrichtungen versehen sind, @i e den Schaltkontakt
so lange in der Einschärit#: stellung festhalten, bis der Strom einen bestim@uten
Kleinstwert unterschritten hat. Sölch4 selbsthaltenden Schaltkontakte sind an sich
bereits bekannt. Sie wurden bisher jedoch nur dazu benutzt, um beim Schalten von
Wechselströmen eine Trennung der Schaltkontakte genau im Nulldurchgang des Stromes
zu erzielen.
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Gemäß der Erfindung erfolgt nun eine die selbsttätige öffnung des
Schaltkontaktes veranlassende Herabsetzung des Stromes unter den erwähnten Kleinstwert
in einem beliebigen Zeitpunkt mittels einer Hilfsschalteinrichtung, die in Reihe
mit einer zur Abgabe vorübergehender. der Arbeitsstromrichtung in den Schaltkontakten
entgegengesetzt gerichteter Stromimpulse fähigen Spannungsquelle zu den Schaltkontakten
parallel geschaltet ist. Die Hilfsspannungsquelle. die die vorübergehenden, von
selbst wieder verschwindenden Stromimpulse zu liefern hat, wird im einfachsten Falle
durch einen Kondensator gebildet, der entweder aus dem Netz, in welchem die Schaltvorrichtung
liegt, selbst oder aus einer fremden Spannungsquelle aufgeladen wird. Einrichtungen,
bei denen einem Schaltkontakt ein Stromzweig, bestehend aus einer Hilfsschalteinrichtung.
und ein damit in Reihe geschalteter Kondensator parallel geschaltet ist, sind ebenfalls
als solche bekannt. Die bekannten Einrichtungen dieser Art dienen jedoch nicht dazu,
den Strom in dem noch geschlossenen Kontakt auf einen bestimmten Kleinstwert herabzusetzen;
vielmehr treten die Kondensatoren erst dann in Wirkung, wenn der Schaltkontakt bereits
geöffnet ist, und sollen den dabei an dem Schaltkontakt entstehenden Lichtbogen
zum Verschwinden bringen.
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Soll bei der erfindungsgemäßen Einrichtung der Schaltkontakt in irgendeinem
Zeitpunkt geöffnet werden, so wird der Stromkreis des Kondensators durch die Hilfsschalteinrichtung
über den betreffenden Schaltkontakt geschlossen. Der Kondensator entlädt sich und
setzt dabei den Strom in dem zu öffnenden Schaltkontakt vorübergehend bis auf Null
herab. Der Nulldurchgang des abzuschaltenden Stromes verläuft dabei außerordentlich
steil. Das scheint zunächst im Widerspruch zu stehen finit der Wirkungsweise der
bisher bekannten Kommutierungshilfseinrichtungen> die alle darauf abzielen, den
Strom in der Umgebung des Nulldurchganges sich nur möglichst langsam ändern zu lassen,
da bekanntlich die Hauptschwierigkeit bei s:-)lchen Schalteinrichtungen in der genalten
Einstellung der Schaltzeitpunkte hjiegt und es nicht ohne weiteres möglich ist,
%inen Kontakt zwangsläufig so zu steuern, daß Y e r in einem bestimmten Zeitpunkt
öffnet.
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Diese Schwierigkeit ist jedoch beim Erfin-Y:;vdlingsgegenstand dadurch
überwunden, daß die zwangsläufige Steuerung des Kontaktes bei der öffnung aufgehoben
ist und daß der öffnungszeitpunkt nunmehr von dem Strom selbst festgelegt wird.
Hierzu dient die Haltevorrichtung, die stromabhängig den Kontakt so lange in der
Einschaltstellung festhält, bis der Strom einen bestimmten Kleinstwert erreicht
hat bzw. durch Null hindurchgeht.
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Immerhin wird unter Umständen auch zur selbsttätigen Öffnung des Kontaktes,
insbesondere bei nicht allzu hoher Trenngeschwindigkeit, noch eine gewisse Zeit
für die Bildung einer hinreichenden Isolationsstrecke zwischen den Kontaktstücken
benötigt, so daß es unter Umständen zweckmäßig erscheint, eine geringfügige Verflachung
des Stromverlaufs im Nulldurchgang zu bewirken. Dies kann in an sich bekannter Weise
zweckmäßig durch eine gesättigte Drossel erzielt werden, die sich in der Nähe des
Nulldurchganges entsättigt und eine starke Steigerung ihrer Induktivität erleidet.
Diese Drossel muß naturgemäß auch in dem Stromkreis der Hilfsstromquelle liegen.
Sie wirkt infolgedessen auf den von dieser gelieferten Stromimpuls dämpfend. Aus
diesem Grunde ist es zweckmäßig, die Drossel so gering zu bemessen, wie es eben
zur Erzielung einer ausreichenden Verflachung der Stromkurve beim Nulldurchgang
erforderlich erscheint.
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Bei einer mehrphasigen Schalteinrichtung für Umformungszwecke muß
dem Strom bei der öffnung des einen Kontaktes die Möglichkeit geboten werden, unverzüglich
auf eine andere Phase überzugehen. Infolgedessen wird gleichzeitig mit der Schließung
des Hilfsstromkreises auch der Kontakt der Folgephase geschlossen, der dann in einem
gewünschten Zeitpunkt seinerseits wieder in der angegebenen Weise zur funkenlosen
Unterbrechung gebracht wird. Es ist unter diesen Umständen vorteilhaft, die Hilfsschalteinrichtung
mit demselben Antrieb zu kuppeln, der auch die Hauptkontakte betätigt. Es lassen
sich dann leicht die gewünschten Beziehungen zwischen den Schaltzeitpunkten der
Hauptkontakte und der Hilfskontakte innehalten.
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Wenn die Hilfsstromquelle als Kondensator ausgebildet ist, so erfolgt
dessen Ladung zweckmäßig über ein Ventil, da in diesem Falle die Abschaltung des
Ladestromkreises durch die Ventilwirkung selbsttätig erfolgt, was eine erhebliche
Vereinfachung der Steuerung ergibt. Wird als Ventil eine steuerbare
Entladungsstrecke,
also beispielsweise ein Gas- oder Dampfentladungsrohr, benutzt, so kann dieses auch
gleichzeitig die Einschaltung des Entladestromkreises mit übernehmen, wodurch dann
eine besondere Hilfsschalteinrichtung in Fortfall kommen kann. Besonders zweckmäßig
ist die Verwendung von Ventilen zur Entladung des Kondensators, wenn diese nicht
aus einem Gleichstromnetz, sondern aus dem Wechselstromnetz erfolgen soll.