DE967019C - Mechanischer Schaltstromrichter - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 26. SEPTEMBER 1957

S25387 VIIIb/2id*

ist als Erfinder genannt worden

Mechanischer Schaltstromrichter

Das Hauptpatent hat angefangen am 10. April 1951

Patentanmeldung bekanntgemacht am 4. Februar 1954

Patenterteilung bekanntgemacht am 12. September 1957

Das Hauptpatent behandelt einen mechanischen Schaltstromrichter, dessen Kontakte elektromagnetisch geschlossen und gehalten werden und mit Schaltdrosseln zur Erzeugung von Ein- und Ausschaltstufen in Reihe liegen. Besondere elektrische Steuermittel dienen dazu, eine zur Kontaktschließung erforderliche Anzugskraft in einem wählbaren Augenblick bei positiv gerichteter, d. h. in der vorgeschriebenen Stromflußrichtung treibender Einschaltspannung, jedoch vor dem auf die Einschaltstufe folgenden Anstieg des Kontaktstromes, und eine zum Halten ausreichende Magnetkraft während des der Ausschaltstufe vorhergehenden Abfalles des Kontaktstromes zu erzeugen. Zu diesem Zwecke trägt das Magnetsystem des Kontaktes als Steuerwicklung eine zusätzliche Wicklung, die vom Strom eines Nebenschlußsteuerkreises oder eines getrennten Stromkreises gespeist wird. Außerdem ist eine vom Hauptstrom durchflossene Wicklung vorgesehen, die während des größten Teiles der Zeit, in der der Kontakt stromführend ist, einen erhöhten Kontaktdruck verursacht. Erfindungsgemäß kann ein solcher Schaltstromrichter in der Weise vorteilhaft weiter ausgestaltet sein, daß die Hauptstromwicklung und die Steuerwicklung auf verschiedenen Magneten angeordnet und daß den Magneten verschiedene, einander parallel geschaltete Kontakteinrichtungen zugeordnet sind.

Durch die Parallelschaltung mehrerer Kontakteinrichtungen wird der zulässige Gesamtbetriebsstrom des Schaltstromrichters erhöht. Die zusätz-

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lichen Steuermittel brauchen aber nicht für alle parallel geschalteten Kontakte vorgesehen zu sein. Es ist ohnehin praktisch nur schwer zu erreichen, daß sich sämtliche parallel geschalteten Kontakte genau gleichzeitig schließen bzw. öffnen, sondern es wird stets einer beim Schließen der erste und einer beim Öffnen der letzte sein. Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß sich immer derselbe Kontakt bzw. dieselben Kontakte, nämlich die der ίο Steuerwicklung zugeordneten, nach Art sogenannter Vorkontakte, zuerst schließen und zuletzt öffnen, und zwar zu solchen Zeiten, in denen sich der zu schaltende Strom gerade in einer Stufe befindet und somit die Schließung und Öffnung praktisch strom- und spannungslos erfolgt. Diese Kontakte übernehmen bei dem auf die Kontaktschließung folgenden Stromanstieg zunächst den Gesamtstrom jedesmal vorübergehend so lange, bis der die Hauptstromspule tragende Magnet nach Erreichung zo seines Anzugswertes auch die übrigen Kontakte der Parallelschaltung geschlossen hat. Dadurch sind auch für diese sich später schließenden Kontakte die Voraussetzungen für einen einwandfreien Dauerbetrieb sichergestellt, da auch bei ihrer vorzeitigen Öffnung infolge und während des Abfalles des Hauptstromes unter den Haltewert der fallende Strom wieder in seiner Gesamtheit von den der Steuerwicklung zugeordneten Kontakten, die durch den in dieser Wicklung fließenden unabhängigen Haltestrom noch geschlossen gehalten werden, kurzzeitig übernommen wird, bis sich nach Eintritt der Ausschaltstufe auch diese Kontakte praktisch strom- und spannungslos öffnen. Damit ist ein vollständiger Schutz sämtlicher Kontakte ohne nennenswerten zusätzlichen Aufwand, insbesondere für den Steuerkreis, erreicht. Die der Steuerwicklung und ihrem Magnet zugeordneten Kontakte können überdies wegen ihrer kurzzeitigen Beanspruchung mit dem Gesamtstrom, dessen Augenblickswerte gerade dann immer sehr niedrig sind, mit kleineren Abmessungen ausgeführt sein als die anderen, ebenso ihre elektromagnetische Betätigungseinrichtung.

In der Zeichnung ist in Fig. ι ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in Anlehnung an Fig. ι des Hauptpatents dargestellt. Auch Fig. 2 ähnelt der entsprechenden Figur des Hauptpatents und dient zur Erläuterung der Wirkungsweise.

Gemäß Fig. ι speist die Sekundärwicklung ι eines Transformators den Hauptstromkreis des Gleichrichters, der aus der Reihenschaltung der Schaltdrossel 2 mit den einander parallel geschalteten Kontakten 3 und 3_a, der Hauptstromwicklung 4 und der Belastung 5 besteht. Zusätzliche Vormagnetisierungsanordnungen und Parallelpfade, wie im Hauptpatent angedeutet, können hier ebenfalls vorgesehen sein. Der in der Zeichnung nicht dargestellte Magnet, auf dem sich die Hauptstromwicklung 4 befindet, steuert allein den Kontakt 3. Der Parallelkontakt 3_ß dagegen wird von einem zweiten, nicht dargestellten Magnet betätigt, der die Steuerwicklung 8 trägt. Der Kontakt 3 kann sich zunächst nicht schließen, da die Hauptstromspule 4 bei geöffneten Kontakten stromlos ist. Im Nebenschluß zu der aus der Schaltdrossel 2, den Kontakten und der Hauptstromwicklung 4 bestehenden Reihenschaltung von α bis b ist ein Steuerkreis angeschlossen, der ein gittergesteuertes Entladungsventil 6, einen ohmschen Widerstand 7, die Steuerwicklung 8 und eine Gleich-Spannungsquelle 9 enthält. Die Spannung e_z der letzteren wird zweckmäßig um ein geringes höher als die Zündspannung des Steuerventils 6 gewählt. Hierdurch wird erreicht, daß das Ventil 6 praktisch nur dann zünden kann, wenn die zwischen den Punkten α und b wirksame Spannung, die die Einschaltspannung der Kontakteinrichtung darstellt, von der negativen Sperrspannung bereits auf einen positiven Wert angestiegen ist. Die Gittersteuerung des Ventils 6 kann zum Zwecke der Gleichspannungsregelung durch Teilaussteuerung mit Hilfe einer der zahlreichen bekannten Methoden bewirkt werden.

In Fig. 2 sind in Abhängigkeit von der Zeit t die sinusförmige Sekundärspannung e der Transformatorwicklung 1, der Strom i in dem beschriebenen Nebenschluß-Steuerkreis und der über die Kontakte fließende Strom I im Hauptkreis aufgetragen. Wird das Steuerventil 6 durch die Zuführung eines positiven Gitterimpulses nach Ablauf des vom Zeitpunkt t₀ gerechneten Steuerwinkels α im Zeitpunkt t_x gezündet, so führt der Steuerkreis einen zunächst ansteigenden Strom. Beim Erreichen des Ansprechwertes V schließt sich der Kontakt 3_a im Zeitpunkt t_e. Der nunmehr über diesen Kontakt einsetzende Hauptstrom I hat zunächst während der Einschaltstufe Δ t_E eine sehr geringe Höhe. Unter dem Einfluß der während der Einschaltstufe an der Schaltdrossel 2 und somit zwischen den Punkten a und b liegenden Spannung steigt der Steuerstrom während der Einschaltstufe noch weiter an und vergrößert dadurch den Kontaktdruck. Die Einschaltstufe ist im Zeitpunkt t.₂ beendet, wo die Drossel 2 ihre Sättigung erreicht hat. Von nun ab sind zwischen den Punkten α und b nur die ohmsehen und induktiven Spannungsabfälle der Wicklungen 2, 4 und des Kontaktes 3_a wirksam. Der Steuerstrom i klingt daher auf einen im wesentlichen durch die Spannung e_z und den Wirkwiderstand des Steuerkreises bestimmten stationären Wert ab, der so einzustellen ist, daß er noch oberhalb des Abfallstromwertes i" der Steuerwicklung 8 liegt. Der Hauptstrom verläuft nach Ablauf der Einschaltstufe vom Zeitpunkt t₂ ab nach Werten, die durch die Spannung e und den Belastungswiderstand 5 gegeben sind. Er steigt also zunächst steil an und erreicht dabei den Anzugswert /' der Steuerwicklung 4. Die Strommaßstäbe sind so gewählt, daß -dieser Wert in der Figur auf gleicher Höhe mit dem Wert V liegt. Nach Überschreitung des Anzugswertes /' im Zeitpunkt t_s schließt sich der Kontakt 3 und übernimmt bei entsprechender Abgleichung der Widerstandswerte der verschiedenen Kontaktstrompfade einen überwiegenden Anteil des Hauptstromes /. Der letztere nähert sich am Ende der Halbwelle wieder dem Wert

Null. Sobald der Abfallwert/" der Hauptstromwicklung 4 im Zeitpunkt t_i unterschritten wird — auch dieser Wert ist bei den gewählten Strommaßstäben in gleicher Höhe mit i" liegend angenommen —■ öffnet sich der Kontakt 3, wobei der Kontakt 3_fl den bereits stark abgesunkenen Gesamtstrom übernimmt. Kurz darauf, im Zeitpunkt t_s, tritt der letztere in die Ausschaltstufe ein. An der Schaltdrossel 2 erscheint j etzt eine entgegengesetzte Spannung, durch die der Steuerstrom i auf Null und das Ventil 6 zum Erlöschen gebracht wird. Bei Unterschreitung des Abfallwertes i" öffnet sich der Kontakt 2>a wunschgemäß innerhalb der Ausschaltstufe Δ tj^ im Zeitpunkt t_a. Der Zeitpunkt t₆ bezeichnet das Ende der Ausschaltstufe. Falls der Stufenstrom nicht vollständig auf den Wert Null abgeglichen ist, fließt er in der Zeit von t_a bis i₆ über einen Nebenweg, oder er wird in Gestalt eines Vormagnetisierungsstromes von einer der obengenannten besonderen Vormagnetisierungswicklungen übernommen.

Die im Hauptpatent erwähnten Vorteile bleiben bei der vorliegenden Anordnung in vollem Umfang erhalten. Aus dem dargestellten Ausführungsbeispiel können mehrphasige Anordnungen und andere Schaltungen, beispielsweise in Anlehnung an die Fig. 3 und 4 des Hauptpatents, abgeleitet werden. Auch die Verwendungsmöglichkeiten entsprechen den im Hauptpatent angegebenen. Für die konstruktive Durchbildung der Kontakteinrichtung und ihrer Betätigungsorgane kann beispielsweise das Deutsche Patent 735 645 unter sinngemäßer Trennung der Magnetwicklungen Anhaltspunkte liefern.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mechanischer Schaltstromrichter, dessen Kontakte elektromagnetisch betätigt werden und mit vormagnetisierten Schaltdrosseln in Reihe liegen, mit vom Kontaktstrom durchflossener Hauptstromwicklung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung und mit zusätzlicher Steuerwicklung nach Patent 966 694, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstromwicklung und die Steuerwicklung auf verschiedenen Magneten angeordnet und daß den Magneten verschiedene, einander parallel geschaltete Kontakteinrichtungen zugeordnet sind.

2. Schaltstromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Steuerwicklung und ihrem Magnet zugeordneten Kontakte kleiner sind als die anderen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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