Umformungsanordnung mit mechanischen Kontakten. In Umformungsanordnungen mit mechani schen Kontakten können bekanntlich mit den letzteren Mittel, z. B. gesättigte Schaltdros seln, in Reihe liegen, die zur Erleichterung der Schaltvorgänge in der Nähe des Strom nullwertes eine Abflachung des Stromverlau- fes und damit eine stromschwache Pause her vorrufen. Es ist ferner bekannt, die Kontakt stellen durch Nebenwege mit gittergesteuerten Entladungsventilen zu überbrücken.
Mit die ser Überbrückung wird beim Einschaltvorgang bezweckt, die sich schliessenden Kontakte von der Beanspruchung mit. der vollen Betriebs spannung zu entlasten, die andernfalls vor dem Schliessvorgang zu Funkenentladungen zwischen den sich einander nähernden Kon takten führen könnte.
Beim Ausschaltvor- manx#- wird mit Hilfe der Nebenwege der Anstieg der wiederkehrenden Spannung ver zögert und dadurch das Zustandekommen von Rückzündungen verhindert. In den bekannten Umformungsanordnungen wird ein Nebenweg mit Entladungsventil entweder nur für den Einsehaltv organg oder nur für den Aussehalt- vorgan !g benützt.
Zur Beherrschung beider Vorgänge sind bei einer bekannten Umfor- tnungsanordnung zwei verschiedene Neben wege mit je einem besonderen Entladungs ventil vorgesehen.
Erfindungsgemäss kann demgegenüber eine erhebliche Aufwandersparnis dadurch erzielt werden, dass gemeinsam für den Schliess- und Öffnungsvorgang einer Kontaktstelle ein Neben- weg mit einem Entladungsventil vorgesehen ist. An das Steuergitter dieses Entladungs ventils kann z. B. eine Wechselspannung gelegt werden, die zur Zeit der Kontaktöffnung positive und zur Zeit der Kontaktschliessung negative Werte hat, welch letzteren zur Ein leitung des Schliessvorganges eine höhere Zündspannung von entgegengesetzter Rich tung überlagert wird.
Damit ist der weitere Vorteil verbunden, dass der Nebenweg im Augenblick der Kontaktöffnung ohne weiteres freigegeben wird, während eine vorzeitige Zündung des Entladungsrohres beim Ein schaltvorgang mit Sicherheit unterbunden wird. Die Gefahr einer vorzeitigen Zündung ist nämlich deswegen gegeben, weil die Span nung an den Kontakten und damit am Ent ladungsgefäss des Nebenweges schon mehrere Millisekunden vor dem Einschaltaugenblick verhältnismässig hohe positive Werte haben kann.
Würde nun aber die Zündung zu früh stattfinden, nämlich zu einer Zeit, in der der vorgeschaltete veränderliche Widerstand einen verschwindend kleinen Wert hat, so könnte der Nebenweg infolge Fehlens wirksamer Strombegrenzungsmittel einen übermässig gro ssen Strom führen, der das Entladungsventil gefährden würde. Gleichzeitig ist mit der Ver meidung einer vorzeitigen Stromübertragung über die Entladungsventile der Nebenwege noch eine Ersparnis an Leistungsverliisten ver bunden, die sonst durch die unerwünschte vor zeitige Stromübertragung verursacht werden würden.
Der Umstand, dass der Zündzeit. Punkt durch Überlagerung einer besonderen Zündspannung zum Zeitpunkt der Kontakt schliessung in ein enges Abhängigkeitsverhält nis gebracht werden kann, derart, dass die Zündung erst unmittelbar vor dem Zustande kommen einer galvanischen Verbindung über die mechanischen Kontakte stattfindet, er möglicht schliesslich auch eine Verringerung des Aufwandes für das stromabflachende Mittel;
dieses braucht dann nämlich nur eine sehr kurze stromschwache Pause hervorzu rufen, ohne dass zu befürchten ist, diese könnte finit der Zündung des Entladungsrohres be ginnend bereits abgelaufen sein, bevor die Bontake vollständig geschlossen sind.
In der Zeichnung sind in den Fig. 1, ?, 1 und 5 verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Anordnung schematisch für eine Phase dargestellt. Mehrphasenanord- nungen beliebiger Phasenzahl können daraus ohne weiteres durch Vervielfachung abgeleitet werden. Fig. 3 zeigt verschiedene Spannungs kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise.
Nach Fig. 1 ist eine Kontakteinrichtung 11 mit einer Schaltdrossel 12 in Reihe geschaltet. Die Schaltdrossel stellt den stromabflachenden Reihenwiderstand dar. Sie besitzt einen beim Nennstromwert hochgesättigten Magnetkern <B>13,</B> durch dessen Entsättigung in der Nähe des Stromnull-wertes eine stromschwache Pause hervorgerufen wird.
Er wird mit Hilfe einer zusätzlichen Wicklung 1.1 so vormagnetisiert, da.ss er vor der Kontaktöffnung bei einem geringen positiven Wert des übertragenen Stromes in den ungesättigten Zustand gelangt, vor der Kontaktschliessung jedoch sieh bereits im Zustand der Sättigung im Sinne des zu übertragenden Stromes befindet. Ausserdem ist ein gegebenenfalls mit Hilfe einer beson deren Wicklung 15 vormagnetisierter Hilfs kern 16 vorgesehen, der auch mit der ge meinsamen Hauptwicklung 12 verkettet ist.
Er erzeugt bei der Kontaktschliessung eine stromschwache Pause, bleibt jedoch beim Aus- sehal.tvorgang gesättigt.
Parallel zur Kontaktstelle 11 liegt ein Gas entladungsgefäss 17. Das Steuergitter dieses Entladunfgsgefässes liegt über Vorwiderstände <B>18</B> und 7.9 an einer Hilfswechselspannung, die beispielsweise mittels eines Hilfstransforma tors 20 aus dem Weebselspannungsnetz der Umformungsanordnung entnommen werden kann, das in der Zeichnung nicht mitdar- gestellt ist.
Die richtige Svi}ehronlage der Git- tervorspannung kann dureli Pliasenkombina- t.ion oder mittels eines vor-esehalteten Dreh- tra-nsforinators erzielt werden. Die Hilfsspan nung kann aber auch aus einer beliebigen Wechselspannungsquelle entnommen werden, die svneliron zur Hauptweeliselspannung an getrieben oder gesteuert wird.
Die IIilfsweehselspannung- ?0 erteilt dein Steuergitter des Entladungsgefässes 17 vor und während des Aussehaltvor-anges ein posi tives Potential. Wenn daher durch Öffnung der Kontaktstelle 11 die Überbrückung des Entladungsrohres 17 aufgehoben wird, so zün det dieses sofort und übernimmt den an der Kontaktstelle 11 unterbrochenen Strom. Vor und während der Schliessung der Kontaktstelle 11 ist das Critter negativ.
Zur Einleitung des Schliessvorganges kann das Entladungsgefäss durch eine beliQbige, beispielsweise fremd er zeugte Zündspannung gezündet werden, die periodisch s@-nchron mit der Weehselspannun@g,- der Umformungsanordnung auftritt. Es kann auch eine positive Hilfsgleichspannung durch s@Tnehron gesteuerte Hilfskontakte kurz vor dem Einsehaltau-renbliek an das Steuergitter gelegt werden.
Besonders vorteilhaft ist es aber, die an der zu schliessenden Kontaktstelle <B>11</B> herrschende Spannung als Zündspannung an das Steuergitter des Entladungsgefässes zu legen.
Besteht die Kontakteinrichtung 11 aus zwei ruhenden Kontaktstücken ?? und 23 und einer beweglichen Kontaktbriieke '?1-, so kann das Steuergitter des Entladungsgefässes 17 einfach mit der Kontaktbrücke 2-1 über Widerstände 18, \35 verbunden werden.
Dureli geeignete Einstellung der ruhenden Kontakt- st.üeke, nämlich durch einen geringen Vor schub des anodenseitigen Kontaktstückes \?'? gegenüber 23 wird erreicht., da.ss die Kontakt brücke 2.1 stets zuerst mit dem Kontaktstück 22 in Berührung kommt.
Dadurch erhält das Gitter des Entladungsgefässes 17 einen posi tiven Zündspannungsstoss und zündet un mittelbar, bevor die Kontaktbrücke 21 auch mit, dem ruhenden Kontaktstück 23 in Berüh rung kommt und dadurch eine galvanische Verbindung an der Kontaktstelle 11 herge stellt wird. Bei der Kontaktschliessung tritt infolgedessen an der Kontaktstelle 11 nur eine \pannung von der Höhe des Spannungsabfalles im Nebenweg, also praktisch die Brennspan nung des Entladungsrohres 17 auf.
Die Höhe des Stromes ist, durch den in diesem Augen- bliek ungesättigten Magnetkern 16 begrenzt. Da auch beim Ausschalten infolge des un- esättigten Zustandes des Kernes 13 nur ein sehr ;reringer Strom fliessen kann, so wird das Entladungsrohr 17 nur mit einem sehr niedrigen zeitlichen Strommittelwert in der Grössenordnung von einigen Hundertstelam- pere beansprucht und kann daher verhä.ltnis- mässig- klein sein.
In Reihe mit dem Gefäss liegt ein Strombegrenzungswiderstand 21, der im\ Störungsfalle das Gefäss sehützt. Die Brennspannung des Entladungsrohres 17 so wie der Spannungsabfall am Widerstand 21 und sonstige Spannungsabfälle im Nebenweg, die für die Kontaktspannung bestimmend Sind, können z. B. gemäss Schweizer Patent. Nr. 297588 sowohl beim Ausschaltvorgang als auch beim Einsehaltv organg durch eine in den Nebenweg eingeführte Zusatzspannung teil weise oder ganz kompensiert werden.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass an der Kon taktstelle 11 selbst bei Dauerbetrieb mit sehr grossen Leistungen und über lange Betriebs zeiten hin praktisch keine Werkstoffwande- rung auftritt.
Soll es dem Zufall überlassen bleiben, mit welchem von den beiden Kontaktstücken 22 und 23 die bewegliche Brücke 24 zuerst. in Be- rührung kommt, so kann eine positive Hilfs- Npannungsquelle in der Verbindung zwischen dem Steuergitter des Entladungsgefässes 17 und der Kontaktbrüeke 21 vorgesehen werden.
Diese Hilfsspannungsquelle besteht nach Fig.1 -ins einem Kondensator 26, der mittels eines Hilfstransformators 27 über einen Trocken- lrleichrichter <B>28</B> aufgeladen werden kann. Der Ililfstransformator 27 kann an das Wechsel spannungsnetz der Umformungsanordnung an geschlossen sein. Zur Erzielung einer beson ders geringen Zündverzögerung kann auch eine hochfreqtaente Hilfsspannungsquelle an Stelle der Teile 26 bis 28 verwendet werden.
Die Zündsteuerung kann atach mit Hilfe eines Vorkontaktes bewirkt werden, der kurz vor der Schliessung der Hauptkontakte einen auf der Anodenseite der Hauptkontakte ange brachten Gegenkontakt berührt.
Das Entladungsgefäss 17 ist beim Ein schaltvorgang nur während einer sehr kurzen Zeit. von weniger als 1/1o Millisekunde strom führend. Es gibt Entladungsgefässe, die wäh rend dieser kurzen Stromführungsdauer ver hältnismässig hohe Stromspitzen von einigen tausend Ampere vertragen können, obwohl sie nur für eine mittlere zeitliche Strombean spruchung in der Grössenordnung von einigen Ampere bemessen sind. Verwendet man ein derartiges Entladungsgefäss für den vorliegen den Zweck, so kann man den Aufwand für die Einschaltdrossel erheblich verringern, indem man gemäss Fig. 2 in Anordnungen mit von der Hauptdrossel 12 getrennt ausgeführter Einschaltdrossel 12' den Nebenweg vor der Einschaltdrossel 12' anschliesst.
Die Ein schaltdrossel braucht dann nur für eine Span nung von der Höhe des Spannungsabfalles im Nebenweg, also im wesentlichen von der Höhe der Brennspannung des Entladungsgefässes 17 bemessen zu sein. Unter Umständen kann man bei so kleinen Spannungen überhaupt ohne Einschaltdrossel auskommen. Die Anord nung nach Fig. 2 kann im übrigen in gleicher Weise ausgestaltet werden wie die Anordnung nach Fig. 1.
Ausserdem ist in Fig. 2 noch ein Hilfskon takt 29 vorgesehen, der synchron mit der Hauptkontaktstelle 11 betätigt wird und das Entladungsgefäss 17 während der Sperrzeit vor Beanspruchung schützt. Wenn nach der Öffnung der Hauptkontakte der über den Ne benweg fliessende Strom den Nullwert passiert, so erlischt die Entladung im Gefäss 17. Der Hilfskontakt 29 kann dann völlig Strom- und spannungslos geöffnet werden. Vor Zündung des Entladungsgefässes 17, die dein Einschalt vorgang der I-Iauptkontakte vorangeht, kann der Hilfskontakt 29 ebenfalls Strom- und spannungslos wieder geschlossen werden.
Der Hilfskontakt 29 verhindert auch eine unzeitige Zündung des Entladungsgefässes 17 während der Sperrzeit, wenn die Spannung an den Kontakten während dieser Zeit vorüber gehend positiv wird. Letzteres kann beispiels weise eintreten, wenn zwei Kontaktstellen ini Clegentakt arbeiten, die einerseits an eine Be ineinsame Wechselstromzuleitung und ander seits an entgegengesetzte Gleichstrompole an geschlossen sind. Derartige Kontaktanordnun gen liegen unter anderem vor in 1Vlehrphasen- brüekenschaltungen und entsprechenden Drei ] eiterschaltungen mit einem Nulleiter und zwei Aussenleitern auf der Gleichstromseite.
In Fig. 3 sind verschiedene Spannungskurven einer Dreiphasenbrückenschaltung für eine Umformungsanordnung mit, sechs paarweise in Gegentakt arbeitenden Kontaktstellen in Abhängigkeit von der Zeit t (im Winkelmass) eingetragen. Im obern Teil der Fig. 3 sind zu nächst die drei Phasenspannungen Z'1, Zr2 und U3 gestrichelt angedeutet, ebenso die Kurven der verketteten Spannungen, z. B. U31 bzw. Teile dieser Kurven, aus denen sich durch Um klappung der negativen Halbwellen die Gleich spannung der Umformungsanordnung ergibt.
ao bezeichnet den Schnittpunkt der Span nungskurven t% und ('i und somit den Zeit punkt, in welchem bei voller Aussteuerung die positiven Kontakte der Phase 1 zu schliessen wären. Es sei nun angenommen, dass die Anordnung- für Teilaussteuerung in weitem Bereich eingerichtet ist und beispielsweise mit einem Steuerwinkel<I>a</I> i 60 arbeite. Es er geben sich dann unter anderem die Einsehalt zeitpunkte El für die eine Kontaktstelle der Phase 1, E2 für die Folgephase und E'1 für die andere Kontaktstelle der Phase 1.
Auf der linken Seite der Figur sind mit ausgezogenen Linien die Spannungskurven der beiden Gleichstrompole eingezeichnet, wobei eine Kommutierungszeit ti, angenommen wurde, die wegen der hohen Augenblickswerte der Kom- mutierungsspannung U31 verhältnismässig kurz ist.
Die Spannungskurven der beiden ( T leielistronipole übersehneiden sieh. Die un- geglättete Gleichspannung, die auf der reeh- ten Seite dieser Figur mit ausgezogenen Li nien angegeben ist, weist. also negative Spitzen auf, die in der Figur schraffiert sind.
Wä B rend der Sperrzeit liegt nun aber die Gleich spannung auch an der jeweils offenen Kon taktstelle, solange die in Gegentakt arbeitende Kontaktstelle geschlossen ist. Die Spannung an der offenen Kontaktstelle hat. jedoch ge rade die umgekehrte Rielitung wie die wäh rend der Stroinübertragung;szeitwirksame trei bende Spannung.
Hat also die Gleielxspan- nung negative Spitzen, so treten an den offenen Kontaktstellen entsprechende positive Spannungsspitzen auf, die bei positiver Git- tervorspannung zur Zündung des Entladungs gefässes führen, falls das Gitter nicht gegen über der Kathode negatives Potential hat.
Die Kurve der Kontaktspannung ui; ist in Fig. 3 unten eingezeiehixet. Solange die Kon taktstelle geschlossen ist, also vom Einschalt zeitpunkt E bis zum Ausschaltzeitpunkt A1, ist die Kontaktspannung :Null. Der Ausschalt zeitpunkt A1 liegt hierbei kurz nach dem Be ginn der auf die Kominutierungszeit ti; fol genden stromsehwaehen Pause, deren Dauer durch den veränderlichen Reihenwiderstand, also z.
B. durch die Sehal-tdrossel, gegeben ist und für den betrachteten Betriebsfall den Wert :A t haben möge. Während des auf den Aussehaltzeitpunkt 31 folgenden Restes der stromsehwachen Pause hat die Kontaktspan nung wegen der positiven Werte des Stufen stromes ebenfalls geringe positive Werte, steigt aber nach Beendigung,' der stronxsehwaeheii Pause, wenn sieh die Kontakte weit gexm- voneinander entfernt haben, auf hohe nega tive Werte an entsprechend der verketteten Spannung zwischen der soeben unterbrochenen Phase und der Folgephase.
Voin Einschalt zeitpunkt E'1 der andern Kontaktstelle an tritt an der betrachteten Kontaktstelle die Gleiehspannung mit umgekehrtem Vorzeieheii auf. Diese enthält die erwähnten positiven Spannungsspitzen, die in Abständen von je 60" aufeinanderfolgen. Nach der Offnung der an- lern Kontaktstelle im Augenblick A'1 tritt an der betrachteten Kontaktstelle die verkettete Spannung zwischen dieser Phase und der vorangehenden auf.
Der kurz vor dem Ein- scbal.taugenblick E1 vorhandene Wert. ja, die ser verketteten Spannung liefert den Zünd impuls für das Entladungsgefäss 17 des Neben we-es. Arbeitet der Umformer mit voller Aus- steuerung (a = 0 ), so ist der Wert u, gleich Null; das Entladungsgefäss 17 wird also beim Einsehaltvorgang nicht gezündet, sofern nicht die obenerwähnte Hilfsspannungsquelle 27 vorgesehen ist.
Da in diesem Falle die Ein- sclialtspannurig, mit der die Kontakte bean sprucht werden, Null ist, so hat das Versagen des Nebenwegventils bei voller Aussteuerung für die Kontakte keine nachteiligen Folgen. Zwischen voller Aussteuerung und sehr nied riger Teilaussteuerung können aber solche Be triebsstellungen liegen, wo die Einschaltspan nung einerseits zur rechtzeitigen Zündung des Entladungsgefässes 17 nicht ausreicht, ander seits jedoch schon merkliche Einschaltwande rung an den Kontakten hervorruft.
Für diese Fälle ist eine zusätzliche Hilfsspannungsquelle '' 7 auch dann vorteilhaft, wenn durch einen Vorkontakt oder durch einen geringen Vor schub des anodenseitigen Kontaktteils dafür t,,esorgt ist, dass auf der Anodenseite die erste Berührung stattfindet. Eine solche Hilfs- spannungsquelle kann natürlich auch in den jenigen dargestellten Anordnungen ergänzt erden, wo sie nicht gezeichnet ist.
W ird nun, wie bisher angenommen war, eine sinusförmige Wechselspannung als Vor spannung an das Gitter des Entladungsgefässes 1.7 gelegt, so muss diese in der Zeit von A', Iris Er verhältnismässig hohe negative Augen blickswerte haben, damit sie das Entladungs- ;rcfäss bis zu dem gewünschten Zündzeitpunkt sicher sperrt. Anderseits muss die Vorspannung im Ausschaltaugenblick < 1i hohe positive Au- @genblickswerte haben, damit beim Ausschalt vorgang eine rechtzeitige Zündung gewähr leistet ist.
Der Nulldurchgang der Gittervor- spannung müsste also etwa in der Mitte der Sperrzeit zwischen A, und El liegen. Eine derartige ('Tittervorspannung würde also wenig- stens bei einer oder zweien der erwähnten posi tiven Spitzen der Kontaktspannung ui; eine unerwünschte Zündung des Entladungs gefässes nicht verhindern können. Diese Auf gabe erfüllt dann eben der oben erwähnte 1lilfskontakt 29.
Das gleiche Ziel lässt sich auch -ohne zu- sät.zliche bewegte Teile erreichen, wenn man eine Gittervorspannung von annähernd recht eckiger Kurvenform verwendet. Diese hat noch den weiteren, nicht. nur für die erwähnten be sonderen Schaltungen, sondern auch für an dere Schaltungen wertvollen Vorteil, dass die Gittervorspannung ihre Phasenlage bei Änderungen des Aussteuerungsgrades in einem gewissen Bereich beibehalten kann. Eine derartige Kurvenform der Gittervorspannung ist daher auch dort vorteilhaft anwendbar, wo keine positiven Spannungsspitzen an den Kon takten während der Sperrzeit auftreten können.
Die gewünschte annähernd rechteckige Kurvenform kann beispielsweise dadurch er halten werden, dass die Gitterspannung an einem. vom Wechselstrom eines Gleichstrom wandlers durchflossenen Widerstand abge griffen wird. Eine derartige Anordnung- ist in Fig. 4 beispielsweise dargestellt. Die Figur zeigt zwei im Gegentakt. arbeitende Kontakt einrichtungen 11 und 11' mit ihren Neben wegen, in denen die Entladungsgefässe 17 und 17' angeordnet sind. Die Gittervorspannung wird von einem Hilfswandler 30 geliefert, des sen Primärwicklung von der Spannung an einem Widerstand 31 gespeist wird. Dieser Widerstand liegt in Reihe mit den Wechsel stromwicklungen eines Gleichstromwandlers 32.
Die Gleichstromwicklungen dieses Wand- lers sind über einen vorteilhaft regelbaren Wi derstand 35 und eine Stabilisierungsdrossel 34 an ein Gleichstromnetz angeschlossen, bei spielsweise an das Gleichstromnetz der Um formungsanordnung selbst. Der Gleichstrom kreis des Gleichstromwandlers stellt dann zu gleich eine Grundlast für die Umformungs anordnung dar.
Von besonderem Vorteil ist eine Gittervor- spannung uv von der in Fig. 3 unten gezeicli- rieten Kurvenform mit verschiedener Länge der positiven und negativen Abschnitte.
Diese Kurvenform trägt dem Umstand Rechnung, dass die Öffnungszeit einer Kontaktstelle län ger ist als ihre Sehliessungszeit. Die gewünsehte Kurvenform wird dadurch erzielt, (Ia1) die Windungszahlverhältnisse auf den beiden Kernen des Gleichstromwandlers verschieden gewählt werden.
Die sieh hierbei ergebende vet:schiedene Höhe der positiven und nega tiven Werte ist. von untergeordneter Bedeu- tun-. Die in Fig. 3 unten dargestellte Kurven- 1'orin der Gittervorspannung uv erlaubt eine Änderung des Aussteuerungsgrades bis zur vollen Aussteuerung ohne Veränderung der Phasenlage der Csittervorspannurig-. Die posi tiven Spitzen der Kontaktspannung verschwin den,
wenn der Steuerwinkel u kleiner wird als 60 . Es hat deshalb keine nachteiligen Folgen, wenn der Einschaltzeitpunkt E'l, der in der Figur hinter dem Nulldureligang der Gittervorspannung liegt, bei Erhöhung des Aussteuerungsgrades vor diesen Nulldurch gang rückt.
Ähnliche, wenn auch weniger günstige Ver hältnisse können auch bei Verwendung einer sinusförmigen Gitterspannung da'durcll er zielt werden, dass maul dieser eine negativ e Cleiehspannung überlagert.
In Fig. 5 ist noch ein anderes Mittel zur Verhinderung unzeitiger Zündungen des Ent ladungsgefässes durch die positiven Spitzen der Kontaktspannung angegeben. Hier sind nämlich Hilfsdrosseln 36 vorgesehen, deren Magnetkerne mit Wechselstrom bis weit über den Sättigungsknick erregt werden. In den Hilfsdrosseln entstehen bei ihrer Entsättigunty Spannungsstösse, die kurzzeitige Ströme über einen im Gitterkreis liegenden Widerstand 37 treiben.
Durch Hintereinanderschaltung der Wicklungen von drei in einer Drehstromsehal- tung angeordneten Hilfsdrosseln unter Ver tauschung der beiden Anschlüsse einer dieser Wicklungen lassen sich drei iim je 60 aus einanderliegende Stromstösse gleicher Rich tung erzielen. Die entgegengesetzt gerich teten Stromstösse können durch Hilfsventile 38, 38' gesperrt, bzw. für das Entladungsrohr der im (-,egentalt arbeitenden Kontaktstelle nutzbar gemacht werden.
Weitere Wicklungen der Hilfsdrosseln 36 sind für zwei weitere, nicht mutgezeichnete Phasen einer Drelistroin- unifornlungsanordnun - vorgesehen. Die St.ruin- stösse rufen an dein Widerstand 37 Spannunns- stösse hervor, die sich der (xittervorspannung überlagern.
Richtung und Phasenlage dieser Spannungsstösse werden mit Hilfe eines Dreh- transformators 311 so eingestellt, dass sie zii den Zeiten, in denen die positiven Spitzen der Kontaktspannung auftreten, die Gittervor- spannung negativ machen.
Stromabflachende Reihenwiderstände, wie z. B. Ausschaltdrosseln und -egebenenfalls auch Einschaltdrosseln, sind in den Fig. 4 und 5 zu ergänzen; sie können in der gemein samen -#V eeliselstromzuleituli#,# vor der Ver zweigung zu den beiden Kontaktstellen 11 und 11' oder auch in jeder der Verzweigungslei tungen angeordnet sein.
Zur Vermeidung von Seli Tierigkeiten, die durch gelegentliches Versagen eines Entla dungsventils verursacht erden könnten, kann man das Entladungsventil finit einem zweiten Nebenweg umgehen, der beim Ausfall des Entladungsventils den ersten Nebenweg be lielfsmässig vertritt. Da die L'niformuntgsanord- nung mit dem zweiten Nebenweg allein nur vorübergehend betrieben wird, so kann dieser zweite Nebenweg weniger vollkommen ausge staltet sein als der das Entladungsventil ent haltende.
Er kann insbesondere einen höheren Spannungsabfall aufweisen; denn vorüber gehend kann eine durch höhere Kontaktspan nung verursachte Werkstoffwanderung an den Kontakten ohne merkliche Beeinträchtigung des Betriebes in Kauf genommen werden. Der Behelfsnebenweg kann daher beispielsweise ans reinem Wirkwiderstand bestehen, der natürlich im Hinblick auf die über ihn fliessenden Verlust ströme einen verhältnismässig hohen Wider standswert haben muss. Zur Verringerung dieser Verluste kann der Behelfsnebenweg auch einen Kondensator enthalten.
In diesem Fall muss unter Umständen durch Dämpfungswider- stä.nde von verhältnismässig hohem Wert dafür gesorgt werden, da2) während der stronl- sehwachen Pause, die dem Ausschaltvorgang vorausgeht, keine unerwünscht hohen Strom- sehwingungen auftreten können, die den Aus schaltvorgang stören.
Zur Unterdrückung derartiger Schwingungen kann auch an Stelle des Kondensators oder in Reihe mit denn Kon- densator ein Sperrschichtventil angeordnet -erden. Auch in diesem Fall ist mit einer (-i-höhten Kontaktspannung zu rechnen,
weil @perrsehiehtventile insbesondere für höhere Betriebsspannungen einen grösseren Span- nungsabtall in Durehlassrichtung aufweisen als T"itladungsventile. Dafür sind aber Ne- l@enwce, g die Sperrsehiehtventile oder Kon- clensatoren oder Wirkwiderstände oder eine Kombination dieser Mittel enthalten,
prak- t iseh dauernd betriebssicher.
Die beiden Nebenwege können auch über einen gemeinsamen Wirkwiderstand oder Kon densator oder über eine Reihenschaltung von beiden geführt werden, indem beispielsweise nur das Entladungsgefäss selbst durch einen Wirkwiderstand, einen Kondensator oder ein Sperrsehielitventil oder eine Kombination dieser Mittel unmittelbar überbrückt wird. Es kann ferner eine Zusatzspannung in den Ne benweg eingeführt werden, die die Brennspan nung des Entladungsgefässes und die Span nungsabfälle an den damit in Reihe liegenden Nebenwegteilen ganz oder teilweise kompen siert, während bei Ausfall des Entladungs gefässes vorübergehend in Kauf genommen werden darf, dass die Kompensation weniger vollkommen oder überhaupt unwirksam ist.
Damit der Behelfsbetrieb ohne Entladungs gefäss nicht längere Zeit andauern kann, ohne bemerkt zu werden, wird vorteilhaft eine selbsttätige Meldeeinrichtung an sich bekann ter Art vorgesehen, die einen Ausfall des Ent ladungsgefässes optisch oder akustisch anzeigt.
Forming arrangement with mechanical contacts. In forming arrangements with mechanical contacts rule can known with the latter means, for. B. saturated switching throttles lie in series, which cause a flattening of the current curve and thus a low-current pause to facilitate the switching operations in the vicinity of the current zero value. It is also known to make the contact by bypass routes with grid-controlled discharge valves.
With this bridging, the purpose of the switch-on process is to prevent the closing contacts from being stressed. to relieve the full operating voltage that could otherwise lead to spark discharges between the approaching contacts before the closing process.
With the switch-off pre- manx # - the increase in the recurring voltage is delayed with the help of the bypasses, thus preventing backfiring. In the known reshaping arrangements, a bypass with a discharge valve is used either only for the Einsehaltv process or only for the Aussehaltvorgan! G.
In order to control both processes, two different secondary paths, each with a special discharge valve, are provided in a known reforming arrangement.
According to the invention, on the other hand, a considerable saving in expenditure can be achieved in that a joint path with a discharge valve is provided for the closing and opening process of a contact point. To the control grid of this discharge valve can, for. B. an alternating voltage can be applied, which has positive values at the time of contact opening and negative values at the time of contact closure, which is superimposed on the latter to initiate the closing process a higher ignition voltage of the opposite direction.
This has the further advantage that the bypass path is readily released at the moment the contact is opened, while premature ignition of the discharge tube during the switching process is reliably prevented. There is a risk of premature ignition because the voltage on the contacts and thus on the discharge vessel of the bypass can already have relatively high positive values several milliseconds before the moment it is switched on.
However, if the ignition were to take place too early, namely at a time when the upstream variable resistance has a negligibly small value, the bypass could lead to an excessively large current due to the lack of effective current limiting means, which would endanger the discharge valve. At the same time, the avoidance of a premature power transmission via the discharge valves of the bypasses also means a saving in performance losses that would otherwise be caused by the undesired premature power transmission.
The fact that the ignition time. Point can be brought into a tight dependency relationship by superimposing a special ignition voltage at the time of contact closure, such that ignition only takes place immediately before a galvanic connection is established via the mechanical contacts, which ultimately also enables a reduction in the effort involved stream flattening agents;
this then only needs to cause a very short low-current pause, without having to fear that this could already have expired at the beginning of the ignition of the discharge tube before the bontakes are completely closed.
In the drawing, various exemplary embodiments of the arrangement according to the invention are shown schematically for one phase in FIGS. 1,?, 1 and 5. Multi-phase arrangements of any number of phases can easily be derived from this by multiplication. Fig. 3 shows various voltage curves to explain the operation.
According to FIG. 1, a contact device 11 is connected in series with a switching throttle 12. The switching choke represents the current flattening series resistance. It has a magnetic core <B> 13 </B> which is highly saturated at the nominal current value, and its desaturation near the current zero value causes a low-current pause.
It is pre-magnetized with the help of an additional winding 1.1 so that it reaches the unsaturated state before the contact is opened at a low positive value of the transmitted current, but before the contact is closed it is already in the state of saturation in terms of the current to be transmitted. In addition, an auxiliary core 16 which is premagnetized with the aid of a special winding 15 is provided, which is also linked to the common main winding 12.
It creates a low-current pause when the contact is closed, but remains saturated during the open-circuit process.
A gas discharge vessel 17 is located parallel to the contact point 11. The control grid of this discharge vessel is connected to an auxiliary AC voltage via series resistors <B> 18 </B> and 7.9, which can be taken from the alternating voltage network of the conversion arrangement, for example by means of an auxiliary transformer 20, which is shown in the Drawing is not shown.
The correct position of the pretensioning of the grating can be achieved by means of a combination of pliases or by means of a rotating transformer. The auxiliary voltage can also be taken from any alternating voltage source that is driven or controlled by svneliron for the main supply voltage.
The auxiliary alternating voltage? 0 gives your control grid of the discharge vessel 17 a positive potential before and during the disconnection phase. Therefore, if the bridging of the discharge tube 17 is canceled by opening the contact point 11, it ignites immediately and takes over the current interrupted at the contact point 11. Before and during the closure of the contact point 11, the critter is negative.
To initiate the closing process, the discharge vessel can be ignited by an arbitrary, for example externally generated, ignition voltage which occurs periodically in synchronism with the alternating voltage of the deformation arrangement. A positive auxiliary DC voltage can also be applied to the control grid via s @ Tnehron-controlled auxiliary contacts shortly before the entrance gate.
However, it is particularly advantageous to apply the voltage prevailing at the contact point 11 to be closed to the control grid of the discharge vessel as the ignition voltage.
Does the contact device 11 consist of two stationary contact pieces? and 23 and a movable contact bridge '? 1-, the control grid of the discharge vessel 17 can easily be connected to the contact bridge 2-1 via resistors 18, \ 35.
Dureli suitable setting of the stationary contact piece, namely by a slight advance of the contact piece on the anode side \? '? Compared to 23 it is achieved that the contact bridge 2.1 always comes into contact with the contact piece 22 first.
As a result, the grid of the discharge vessel 17 receives a positive ignition voltage surge and ignites un indirectly before the contact bridge 21 also comes into contact with the stationary contact piece 23 and thereby a galvanic connection at the contact point 11 is established. As a result, when the contact is closed, only a voltage of the same magnitude as the voltage drop in the bypass path occurs at the contact point 11, i.e. practically the burning voltage of the discharge tube 17.
The level of the current is limited by the magnetic core 16, which is unsaturated at this point in time. Since only a very low current can flow when the core 13 is switched off due to the unsaturated state, the discharge tube 17 is only subjected to a very low average current value in the order of magnitude of a few hundredths of an amp and can therefore be relatively low. be moderately small.
In series with the vessel is a current limiting resistor 21 which protects the vessel in the event of a malfunction. The burning voltage of the discharge tube 17 as well as the voltage drop across the resistor 21 and other voltage drops in the bypass, which are decisive for the contact voltage, can, for. B. according to Swiss patent. No. 297588 can be partially or fully compensated for by an additional voltage introduced into the secondary path during both the switch-off process and the switch-on process.
In this way it can be achieved that practically no material migration occurs at the contact point 11, even in continuous operation with very high powers and over long operating times.
Should it be left to chance with which of the two contact pieces 22 and 23 the movable bridge 24 comes first. comes into contact, a positive auxiliary voltage source can be provided in the connection between the control grid of the discharge vessel 17 and the contact bridge 21.
According to FIG. 1, this auxiliary voltage source consists of a capacitor 26 which can be charged by means of an auxiliary transformer 27 via a dry-wave rectifier 28. The auxiliary transformer 27 can be connected to the alternating voltage network of the conversion arrangement. In order to achieve a particularly low ignition delay, a high-frequency auxiliary voltage source can be used instead of parts 26 to 28.
The ignition control can then be effected with the aid of a pre-contact which, shortly before the main contacts close, touches a mating contact attached to the anode side of the main contacts.
The discharge vessel 17 is only for a very short time when a switching process. less than 1 / 1o millisecond current carrying. There are discharge vessels that can withstand relatively high current peaks of a few thousand amperes during this short current carrying time, although they are only rated for an average temporal current load of the order of magnitude of a few amperes. If such a discharge vessel is used for the present purpose, the effort for the switch-on throttle can be reduced considerably by connecting the bypass before the switch-on throttle 12 'in arrangements with the switch-on throttle 12' separate from the main throttle 12 '.
The switching throttle then only needs to be dimensioned for a voltage of the level of the voltage drop in the bypass path, that is to say essentially of the level of the operating voltage of the discharge vessel 17. With such low voltages, it may be possible to manage without a switch-on choke at all. The arrangement according to FIG. 2 can otherwise be configured in the same way as the arrangement according to FIG. 1.
In addition, a auxiliary contact 29 is provided in Fig. 2, which is operated synchronously with the main contact point 11 and protects the discharge vessel 17 from stress during the blocking period. If, after the opening of the main contacts, the current flowing via the auxiliary path passes the zero value, the discharge in the vessel 17 is extinguished. The auxiliary contact 29 can then be opened completely without current or voltage. Before the ignition of the discharge vessel 17, which precedes your switch-on process of the I main contacts, the auxiliary contact 29 can also be closed again without current or voltage.
The auxiliary contact 29 also prevents untimely ignition of the discharge vessel 17 during the blocking time when the voltage at the contacts is temporarily positive during this time. The latter can occur, for example, when two contact points are working in Clegentakt, which on the one hand are connected to a single alternating current supply line and on the other hand to opposite direct current poles. Such contact arrangements exist, inter alia, in 1-phase bridge circuits and corresponding three-wire circuits with a neutral conductor and two outer conductors on the direct current side.
In Fig. 3 different voltage curves of a three-phase bridge circuit for a deformation arrangement with six pairs of push-pull contact points are plotted as a function of the time t (in angular measure). In the upper part of FIG. 3, the three phase voltages Z'1, Zr2 and U3 are indicated by dashed lines, as are the curves of the linked voltages, e.g. B. U31 or parts of these curves, from which the direct voltage of the conversion arrangement results by folding the negative half-waves.
ao denotes the intersection of the voltage curves t% and ('i and thus the point in time at which the positive contacts of phase 1 would have to be closed with full modulation. It is now assumed that the arrangement for partial modulation is set up in a wide range and work, for example, with a control angle <I> a </I> i 60. Among other things, the switch-on times El for one contact point of phase 1, E2 for the subsequent phase and E'1 for the other contact point of the phase are given 1.
On the left-hand side of the figure, the voltage curves of the two DC poles are drawn in with solid lines, a commutation time ti being assumed which is relatively short because of the high instantaneous values of the commutation voltage U31.
The voltage curves of the two (T leielistronipoles overlook, see. The unsmoothed DC voltage, which is indicated on the right-hand side of this figure with solid lines, has negative peaks, which are hatched in the figure.
During the blocking time, however, the DC voltage is also present at the respective open contact point as long as the push-pull contact point is closed. The voltage at the open contact point has. however, it is exactly the opposite of the driving voltage that is effective during the transmission of the current.
If the equilibrium voltage has negative peaks, then corresponding positive voltage peaks occur at the open contact points which, with a positive grid bias, lead to the ignition of the discharge vessel if the grid does not have a negative potential with respect to the cathode.
The contact voltage curve ui; is drawn in in Fig. 3 below. As long as the contact point is closed, i.e. from the switch-on time E to the switch-off time A1, the contact voltage is zero. The switch-off time A1 is here shortly after the start of the comminutation time ti; fol lowing stromsehwaehen break, the duration of which is determined by the variable series resistance, so z.
B. by the Sehalt throttle, is given and for the operating case under consideration the value: A t may have. During the remainder of the current-awake pause following the cut-off time 31, the contact voltage also has low positive values because of the positive values of the step current, but increases to high values after the end of the 'stronxsehwaeheii' pause, if the contacts are far apart Negative values corresponding to the linked voltage between the phase just interrupted and the following phase.
From the time E'1 of the other contact point is switched on, the equilibrium voltage occurs at the contact point under consideration with the opposite advance. This contains the positive voltage peaks mentioned, which follow one another at intervals of 60 ". After the opening of the other contact point at the moment A'1, the linked voltage between this phase and the previous one occurs at the contact point under consideration.
The value present shortly before the moment E1 of the scbaling. yes, this chained voltage supplies the ignition pulse for the discharge vessel 17 of the secondary we-es. If the converter works with full modulation (a = 0), the value u is equal to zero; the discharge vessel 17 is therefore not ignited during the switching-on process, unless the above-mentioned auxiliary voltage source 27 is provided.
Since in this case the one-way tension with which the contacts are stressed is zero, the failure of the bypass valve at full modulation does not have any disadvantageous consequences for the contacts. Between full modulation and very low partial modulation, however, there can be operating positions where the switch-on voltage is insufficient to ignite the discharge vessel 17 in time, but also causes noticeable switch-on wandering at the contacts.
For these cases, an additional auxiliary voltage source '' 7 is also advantageous if a preliminary contact or a slight advance of the anode-side contact part ensures that the first contact takes place on the anode side. Such an auxiliary voltage source can of course also be grounded in the arrangements shown where it is not shown.
If, as was previously assumed, a sinusoidal alternating voltage is applied to the grid of the discharge vessel 1.7 as a bias, this must have relatively high negative momentum values in the time from A ', Iris Er, so that it can reach the discharge vessel to locks safely at the desired ignition point. On the other hand, the bias voltage at the moment of switch-off must have <1i high positive momentary values so that ignition on time is guaranteed during the switch-off process.
The zero crossing of the grid bias should therefore be approximately in the middle of the blocking time between A and E1. Such a titter bias would therefore not be able to prevent undesired ignition of the discharge vessel at least in the case of one or two of the mentioned positive peaks of the contact voltage ui. This task is then fulfilled by the auxiliary contact 29 mentioned above.
The same goal can also be achieved - without additional moving parts - if one uses a grid prestress with an approximately rectangular curve shape. This still has the other, not. only for the special circuits mentioned, but also for other circuits valuable advantage that the grid bias can maintain its phase position in the event of changes in the degree of modulation in a certain range. Such a curve shape of the grid bias is therefore also advantageously applicable where no positive voltage peaks can occur at the contacts during the blocking time.
The desired approximately rectangular shape of the curve can be kept, for example, that the grid voltage on a. from the alternating current of a direct current converter through which the resistance flows. Such an arrangement is shown in FIG. 4, for example. The figure shows two in push-pull. working contact devices 11 and 11 'with their secondary paths in which the discharge vessels 17 and 17' are arranged. The grid bias voltage is supplied by an auxiliary converter 30, whose primary winding is fed by the voltage at a resistor 31. This resistor is in series with the alternating current windings of a direct current converter 32.
The direct current windings of this converter are connected to a direct current network via an advantageously controllable resistor 35 and a stabilizing choke 34, for example to the direct current network of the conversion arrangement itself. The direct current circuit of the direct current converter then represents a base load for the conversion arrangement.
A grid prestress uv of the curve shape shown at the bottom in FIG. 3 with different lengths of the positive and negative sections is particularly advantageous.
This curve shape takes into account the fact that the opening time of a contact point is longer than its closing time. The desired curve shape is achieved by (Ia1) the number of turns ratios on the two cores of the DC converter are selected differently.
The resulting vet: is the different amount of the positive and negative values. of minor importance. The curve of the grid bias voltage uv shown below in FIG. 3 allows a change in the degree of modulation up to full modulation without changing the phase position of the csitter bias voltage. The positive peaks of the contact voltage disappear
when the control angle u becomes smaller than 60. It therefore has no disadvantageous consequences if the switch-on time E'l, which is behind the zero duration of the grid bias in the figure, moves ahead of this zero crossing when the degree of modulation is increased.
Similar, albeit less favorable, conditions can also be achieved when using a sinusoidal grid voltage because a negative grid voltage is superimposed on it.
In Fig. 5 still another means for preventing untimely ignitions of the Ent charge vessel is indicated by the positive peaks of the contact voltage. This is because auxiliary chokes 36 are provided here, the magnetic cores of which are excited with alternating current well above the saturation kink. During their desaturation, voltage surges occur in the auxiliary chokes, which drive brief currents via a resistor 37 located in the grid circuit.
By connecting the windings of three auxiliary chokes arranged in a three-phase circuit in series while interchanging the two connections of one of these windings, three current impulses of the same direction can be achieved, each 60 apart. The oppositely directed current impulses can be blocked by auxiliary valves 38, 38 ', or made usable for the discharge tube of the contact point operating in the (-, egentalt).
Further windings of the auxiliary chokes 36 are provided for two further, not mutually drawn phases of a drelistroin unifornlungsanordnun. The St.ruin impacts cause 37 voltage impulses at your resistance, which are superimposed on the (xitter bias.
The direction and phase position of these voltage surges are set with the aid of a rotary transformer 311 in such a way that they make the grid bias negative at the times in which the positive peaks of the contact voltage occur.
Current flattening series resistors, such as. B. cut-off chokes and switch-on chokes, if necessary, are to be added to FIGS. 4 and 5; They can be arranged in the common - # V eeliselstromzuleituli #, # in front of the branch to the two contact points 11 and 11 'or in each of the branch lines.
To avoid delicacies that could be caused by the occasional failure of a discharge valve, the discharge valve can be circumvented finitely by a second secondary path which, if the discharge valve fails, takes the first secondary path. Since the L'niformuntgsanord- nung with the second bypass is only operated temporarily, this second bypass can be designed less completely than that containing the discharge valve.
In particular, it can have a higher voltage drop; this is because material migration at the contacts caused by higher contact stress can temporarily be accepted without any noticeable impairment of operation. The makeshift bypass can therefore consist, for example, of pure effective resistance, which of course must have a relatively high resistance value with regard to the loss currents flowing through it. The auxiliary pathway can also contain a capacitor to reduce these losses.
In this case, damping resistors of a relatively high value may have to be used to ensure that no undesirably high current visual oscillations that interfere with the switch-off process can occur during the power-vision pause that precedes the switch-off process.
To suppress such vibrations, a barrier valve can also be arranged in place of the capacitor or in series with the capacitor. In this case, too, (-i-increased contact voltage,
because barrier valves, especially for higher operating voltages, have a larger voltage drop in the throughflow direction than charge valves. For this, however, barrier valves or condensers or resistors or a combination of these means are included,
practically always operationally reliable.
The two secondary paths can also be routed via a common resistor or capacitor or via a series connection of the two, for example by directly bridging only the discharge vessel itself by a resistor, a capacitor or a blocking valve or a combination of these means. Furthermore, an additional voltage can be introduced into the secondary path, which fully or partially compensates for the burning voltage of the discharge vessel and the voltage drops on the secondary path parts in series, while in the event of failure of the discharge vessel it can be temporarily accepted that the Compensation is less perfect or ineffective at all.
So that the makeshift operation without a discharge vessel can not continue for a long time without being noticed, an automatic signaling device is advantageously provided which indicates a failure of the discharge vessel optically or acoustically.