DE1116787B

DE1116787B - Current limiter in the form of a sliding resistor

Info

Publication number: DE1116787B
Application number: DES47411A
Authority: DE
Inventors: Dr Fritz Kesselring
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-02-08
Filing date: 1956-02-08
Publication date: 1961-11-09
Also published as: CH349670A; FR1171545A

Description

Zur Durchführung von Schalt- und Regelvorgängen in elektrischen Starkstromanlagen sind veränderbare Widerstände von erheblicher Bedeutung. Für verhältnismäßig langsam verlaufende Vorgänge besteht bereits eine größere Zahl brauchbarer Konstruktionen; jedoch verfügt man noch nicht über Starkstromwiderstände, deren Ohmwert beispielsweise in einigen Millisekunden über einige Größenordnungen veränderbar ist.For the implementation of switching and control processes in electrical power systems are changeable Resistances of considerable importance. For relatively slow processes already a large number of useful constructions; however, one does not yet have Heavy current resistors, whose ohmic value, for example, in a few milliseconds over a few orders of magnitude is changeable.

Es sind bereits veränderbare Widerstände angegeben worden, bei denen in Reihe geschaltete Teilwiderstände durch getrennt angeordnete Kontakte überbrückt sind, derart, daß der gesamte Strom zunächst über die in Reihe geschalteten Überbriickungskontakte fließt. Bei gleichzeitigem öffnen dieser Kontakte werden sämtliche in Reihe liegenden Teilwiderstände eingeschaltet. Es ist auch vorgeschlagen worden, einen Hauptüberbrückungskontakt vorzusehen, wobei dann die übrigen Kontakte in stufenweiser Folge geöffnet werden. Da der Spannungsabfall längs eines Teilwiderstandes im Moment der Öffnung des Überbrückungsschalters höchstens 10 bis 15 V betragen soll, damit die Lichtbogenbildung weitgehend unterdrückt wird, muß insbesondere bei Hochspannungsschaltern eine sehr große Zahl von Überbrückungskontakten (fünfhundert und mehr) vorgesehen werden. Dies ergibt einen komplizierten und teuren Aufbau. Zudem weist die vom Überbrückungskontakt, dem zugehörigen Teilwiderstand und den Verbindungsleitungen gebildete Leitungsschleife eine gewisse Induktivität auf, wodurch die Kommutation von dem Überbrückungskontakt auf den zugehörigen Teilwiderstand erschwert wird, was zu stärkerer Lichtbogenbildung und damit zu größerem Abbrand an den Überbrückungskontakten führt.Resistances that can be changed have already been specified in which partial resistances are connected in series are bridged by separately arranged contacts, so that the entire current initially flows through the bridging contacts connected in series. When these contacts open at the same time all series partial resistors are switched on. It has also been suggested to provide a main bridging contact, then the remaining contacts in stages Sequence to be opened. Because the voltage drop across a partial resistance at the moment of opening of the bypass switch should be a maximum of 10 to 15 V, so that the arcing is largely is suppressed, a very large number of must, especially in the case of high-voltage switches Bridging contacts (five hundred and more) are provided. This makes a complicated one and expensive construction. In addition, the bridging contact points to the associated partial resistance and the connecting lines formed line loop on a certain inductance, whereby the Commutation from the bridging contact to the associated partial resistance is made more difficult, which to stronger arcing and thus to greater burn-up on the bridging contacts leads.

Die Erfindung befaßt sich mit einem Strombegrenzer in Form eines Gleitwiderstandes, bei dem diese Nachteile vermieden sind. Erfindungsgemäß besteht der Gleitwiderstand aus einer Mehrzahl von in Reihe oder parallel geschalteten Teilwiderständen, die aus bandförmigem, mäanderförmig angeordnetem Widerstandsmaterial aufgebaut sind und von den Stromabnehmern mit einer Mindestgeschwindigkeit von 5 m/s durchlaufen werden, wobei der gesamte Widerstand in mindestens 5 Millisekunden eingeschaltet ist und die die Stromabnehmer antreibende Kraft in Bruchteilen einer Millisekunde wirksam wird. Durch die Verwendung von bandförmigem Widerstandsmaterial, das in mäanderförmigen Schleifen angeordnet ist, ist es möglich, mit einfachen Mitteln die Teilwiderstände in eine große Anzahl von Strombegrenzer in Form eines Gleitwiderstandes The invention is concerned with a current limiter in the form of a sliding resistor in which these disadvantages are avoided. According to the invention, the sliding resistance consists of a plurality of in Series or parallel-connected partial resistances, which are made of ribbon-shaped, meander-shaped Resistance material are built up and from the pantographs at a minimum speed of 5 m / s, with the entire resistance switched on in at least 5 milliseconds is and the force driving the pantographs is effective in fractions of a millisecond will. Through the use of ribbon-shaped resistance material, which is in meander-shaped loops is arranged, it is possible, with simple means, to convert the partial resistances into a large number of Current limiter in the form of a sliding resistor

Anmelder: Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft> Applicant: Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft >

Berlin und Erlangen, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Berlin and Erlangen, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. Fritz Kesselring, Küsnacht, Zürich (Schweiz), ist als Erfinder genannt wordenDr. Fritz Kesselring, Küsnacht, Zurich (Switzerland), has been named as the inventor

Stufen aufzulösen. Auch die Induktivität der Mäanderschleifen, die die einzelnen Widerstandsstufen bilden, läßt sich durch Wahl eines geringen Abstandes der Widerstandsbänder weitgehend herabsetzen, so daß die an den Widerstandsstufen auftretenden Spannungsabfälle entsprechend gering sind.Dissolve stages. Also the inductance of the meander loops, which the individual resistance levels can be largely reduced by choosing a small distance between the resistance bands, so that the voltage drops occurring at the resistance stages are correspondingly small.

Die Verwendung einer Mehrzahl von Gleitwiderständen hat den Vorteil, daß man bei kleinen Schaltwegen von z. B. nur einigen Zentimetern doch einen großen Gesamtwiderstand einschalten kann. Beträgt z. B. die mittlere Geschwindigkeit der Stromabnehmer 10 m/s und werden zwanzig Teilwiderstände verwendet, so ist die Summe aller Wege nach 2 Millisekunden bereits 40 cm. Wollte man diesen Weg in 2 Millisekunden mit Hilfe eines einzigen Stromabnehmers durchlaufen, so müßte sieh dieser mit einer mittleren Geschwindigkeit von 200 m/s bewegen, was praktisch nicht erreicht werden kann.The use of a plurality of sliding resistors has the advantage that with small switching paths from Z. B. only a few centimeters but can turn on a large total resistance. Amounts to z. B. the average speed of the pantograph 10 m / s and twenty partial resistances are used, so the sum of all distances after 2 milliseconds is already 40 cm. If you wanted to go this way in 2 milliseconds run through with the help of a single pantograph, so this should see with one move at an average speed of 200 m / s, which is practically impossible to achieve.

Die hohe Änderungsgeschwindigkeit des Widerstandes ist unter anderem erforderlich, damit beim Auftreten eines Kurzschlußstromes sich der Widerstand noch so rechtzeitig einschalten läßt, daß der Höchstwert des Stromes nur etwa das Zwei- bis Dreifache des Nennstromes beträgt. Hierzu muß aber im allgemeinen ein erheblicher Teil der gesamten Widerstandsänderung bereits nach Bruchteilen einer Millisekunde eingeschaltet sein. The high rate of change of the resistance is necessary, among other things, so that the If a short-circuit current occurs, the resistor can still be switched on in time for the The maximum value of the current is only about two to three times the nominal current. To do this, however, im generally a significant part of the total change in resistance can be switched on after a fraction of a millisecond.

Hierbei ist die für Starkstromwiderstände wesentliche Forderung von Bedeutung, daß der maximale Gesamtwiderstand mindestens tausendmal größer sein soll als der minimale Gesamtwiderstand. Derartige Widerstände müssen nämlich im allgemeinen einen kleinen Anfangswiderstand von beispielsweise 1OmQ aufweisen. Sollen sie aber einen merkbarenThe essential requirement for high-voltage resistors is that the maximum Total resistance should be at least a thousand times greater than the minimum total resistance. Such Namely, resistors generally have to have a small initial resistance of, for example 1OmQ have. But should they have a noticeable one

109 738/314-109 738 / 314-

Einfluß auf die Größe des Stromes ausüben, so muß ihr Endwert mindestens einige Ohm betragen. Es würde sich somit ein derartiger Widerstand z. B. von 0,01 auf 10 Ω ändern, womit bereits ein großer Teil von Regel- und auch Schaltaufgaben beherrschbar ist. Noch ausgeprägter ist dies der Fall, wenn die obere Grenze bei gleichem Minimalwert 100 oder gar 1000 Ω beträgt. So würde z. B. ein Widerstand von 1000 Ω Endwert in einer 10-kV-Starkstromanlage einen Strom von zunächst 1000 A auf etwaExert influence on the magnitude of the current, its final value must be at least a few ohms. It would such a resistance z. B. change from 0.01 to 10 Ω, which is already a large part control and switching tasks can be mastered. This is even more pronounced when the upper limit with the same minimum value is 100 or even 1000 Ω. So z. B. a resistance of 1000 Ω final value in a 10 kV high voltage system a current of initially 1000 A to about

1000010,000

•1000• 1000

= 6A= 6A

verringern. Into decrease. In

Fig. 1 und 2 sind einige Widerstandsanordnungen nach der Erfindung schematisch dargestellt, währendFig. 1 and 2 are some resistor assemblies according to the invention shown schematically while

Fig. 3 bis 6 drei beispielsweise Ausführungsformen derartiger Widerstände in Verwendung als Schalter oder Strombegrenzer zeigen.3 to 6 three exemplary embodiments of such resistors in use as switches or show current limiter.

In Fig. 1 bedeutet 1 die Teilwiderstände, 2 die Stromabnehmer, die einerseits längs der Widerstände 1, andererseits längs der Stromzuführungen 3 gleiten; 4 sind gut leitende Verbindungen, 5 und 6 die äußeren Anschlüsse. In der untersten Stellung der Stromabnehmer 2 ist der Widerstand sehr gering, da er im wesentlichen nur durch die Kontaktwiderstände der Stromabnehmer gegeben ist. Werden nun die Stromabnehmer gleichzeitig und gleich schnell nach oben bewegt, so vergrößert sich der Ohmwert aller Teilwiderstände gleichmäßig. Die Stromabnehmer können entweder in der punktiert gezeichneten Lage stehenbleiben oder auch noch weiter nach oben bewegt werden, wobei dann der über die Teilwiderstände fließende Strom unter geringer Lichtbogenbildung vollständig unterbrochen wird.In Fig. 1, 1 denotes the partial resistances, 2 denotes the current collectors, on the one hand along the resistors 1, on the other hand slide along the power supply lines 3; 4 are good conductive connections, 5 and 6 the external connections. In the lowest position of the pantograph 2, the resistance is very low, there it is essentially only given by the contact resistances of the pantograph. Will now the If the pantograph is moved upwards at the same time and at the same speed, the ohmic value of all increases Partial resistances evenly. The pantographs can either be in the position shown in dotted lines stop or be moved even further upwards, in which case the over the partial resistances flowing current is completely interrupted with slight arcing.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der jedem Stromabnehmer 12 je zwei Teilwiderstände 11 zugeordnet sind. 14 bedeutet elektrisch gut leitende Verbindungen zwischen den Teilwiderständen. 15 und 16 sind die Anschlüsse. Bei gleichem Weg kann hierbei der doppelte Widerstandswert wie bei der Anordnung nach Fig. 1 ein- bzw. ausgeschaltet werden.2 shows an arrangement in which two partial resistances 11 are assigned to each current collector 12 are. 14 means good electrically conductive connections between the partial resistors. 15 and 16 are the connections. In the same way, double the resistance value can be used here as in the case of the arrangement be switched on or off according to Fig. 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bedeuten 41 und 41' die aus isoliertem Widerstandsband, z. B. Chromnickelband oder Eisenband, aufgebauten Teilwiderstände, wobei der Ohmwert je Widerstandsstufe bei der Ausschaltung zunächst etwas abnimmt, um später dann laufend zuzunehmen. Die Stromabnehmer 42 sind als Ω-förmige Kontaktfedern ausgebildet und an den isolierenden Betätigungsstücken 43 befestigt. Im allgemeinen wird es zweckmäßig sein, weitgehend ebene Kontaktbahnen 45 und 45' vorzusehen, damit auch bei sehr großer Schaltgeschwindigkeit eine einwandfreie Berührung zwischen Stromabnehmern und Kontaktbahnen gesichert ist. Zusätzlich ist anzustreben, Stromabnehmer mit hoher mechanischer Eigenfrequenz und ausreichender Dämpfung zu verwenden und darauf zu achten, daß die Masse der Stromabnehmer 42 und der isolierenden Betätigungsstücke 43 einschließlich der Kolben 44 möglichst klein ist. In der untersten Stellung der Stromabnehmer 42 sind die Anschlüsse 47 und 47' unmittelbar miteinander elektrisch gut leitend verbunden. In the embodiment of FIG. 3, 41 and 41 'denote the insulated resistance tape, e.g. B. Chrome-nickel strip or iron strip, built-up partial resistances, with the ohmic value per resistance level when it is switched off, it initially decreases somewhat, and then increases continuously later. The current collectors 42 are designed as Ω-shaped contact springs and attached to the insulating operating pieces 43. In general it will be useful largely flat contact tracks 45 and 45 'to be provided, so even at very high switching speeds perfect contact between pantographs and contact tracks is ensured. Additionally The aim is to have pantographs with a high mechanical natural frequency and sufficient damping to use and make sure that the mass of the current collector 42 and the insulating Actuating pieces 43 including the piston 44 is as small as possible. In the lowest position of the Current collectors 42, the connections 47 and 47 'are directly connected to one another with good electrical conductivity.

Die Widerstandszunahme je Stufe kann z. B. lediglich durch Vergrößerung der Schleifen bewirkt werden. Es ist aber auch möglich, den Werkstoff im Sinne eines zunehmenden spezifischen Widerstandes zu ändern. Ferner kann der Querschnitt des Widerstandsmaterials stufenweise oder stetig verringert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß ein Band aus zunächst überall gleichem Querschnitt in ein geeignetes Lösungsmittel langsam eingetaucht wird, derart, daß die zuerst eingetauchte Stelle die größte Querschnittsminderung erleidet, während das andere Ende den ursprünglichen Querschnitt beibehält. Man kann aber auch umgekehrtThe increase in resistance per level can be, for. B. only by increasing the size of the loops. But it is also possible to use the material in To change the sense of an increasing specific resistance. Furthermore, the cross section of the resistance material be gradually or steadily reduced. This can be done, for example, by that a band of initially the same cross-section is slowly immersed in a suitable solvent is in such a way that the first submerged point suffers the greatest reduction in cross-section, while the other end retains the original cross-section. But you can also vice versa

ίο vorgehen, indem man beispielsweise auf ein geeignetes Isolierband oder ein sehr hochohmiges Metallband einen kontinuierlich zunehmenden Widerstandsbelag galvanisch oder durch Aufdampfen aufbringt. Diese Methode hat den Vorteil, daß auch sehr dünne Schichten mit hohen Widerstandswerten je Zentimeter ausführbar sind. Mit Vorteil werden die Teilwiderstände aus Widerstandsmaterial mit hohem positivem Temperaturkoeffizienten, z. B. Eisenband, hergestellt, wodurch die Wirkung des veränderbaren Widerstandes im Sinne einer Widerstandserhöhung noch verstärkt wird.ίο proceed by, for example, clicking on a suitable Insulating tape or a very high-resistance metal tape applies a continuously increasing resistance coating galvanically or by vapor deposition. This method has the advantage that even very thin layers with high resistance values per centimeter are executable. The partial resistances are advantageously made of resistance material with a high positive temperature coefficient, e.g. B. iron tape, produced, creating the effect of the changeable Resistance in the sense of an increase in resistance is reinforced.

Die Betätigung der Stromabnehmer 42 erfolgt durch Preßgas. Die Isolierstücke 43 tragen zu diesem Zweck an ihrem unteren Ende einen Kolben 44, beispielsweise aus Filz, der sich in dem schachtartigen Raum, gebildet aus den Kontaktbahnen 45,45' und den benachbarten Isolierplatten 46, bewegt. Zwischen den Anschlüssen 47, 47' befindet sich ein Preßgasverteilungsgehäuse 48 aus Isolierstoff, an das sich die Druckluftzuleitung anschließt. Das Ventil 50 ist als dynamischer Auslöser mit Kupferteller 51 und in das Isolierrohr 49 eingegossener feststehender Wicklung 52 ausgebildet. 53 ist die Ventilfeder, die sich gegen die Speichen 54 abstützt. Unterhalb der Zuleitung 49 ist ein kleiner Druckkessel 55 angeordnet, der in Verbindung mit einer nicht dargestellten Preßgaserzeugungsanlage steht. Sollen nun die Stromabnehmer betätigt werden, so erhält zunächst die Wicklung 52 aus einer nicht dargestellten Energiequelle einen Stromimpuls, worauf sich der Kupferteller 51 entgegen der Wirkung der Feder 53 nach oben bewegt. Das Preßgas tritt nun über einen großen Querschnitt in das Verteilungsgehäuse 48 ein und wirkt sofort auf die Kolben 44 ein, wodurch die Stromabnehmer 42 mit großer Beschleunigung nach oben bewegt werden. Das Einschalten erfolgt durch Öffnen des Ventils 56, worauf das Preßgas über die isolierende Leitung 57 zu dem oberen Verteilungsgehäuse 58 fließt. Die Kolben 44 und damit die Stromabnehmer 42 bewegen sich nun nach unten, wodurch der Widerstand überbrückt wird.The current collectors 42 are actuated by compressed gas. The insulating pieces 43 contribute to this Purpose at its lower end a piston 44, for example made of felt, which is in the shaft-like Space, formed from the contact tracks 45,45 'and the adjacent insulating plates 46, moved. Between the connections 47, 47 'is a compressed gas distribution housing 48 made of insulating material to which the Compressed air supply line connects. The valve 50 is a dynamic trigger with copper plate 51 and in the Insulating tube 49 cast-in fixed winding 52 is formed. 53 is the valve spring, which is against supports the spokes 54. Below the supply line 49, a small pressure vessel 55 is arranged, which is in connection stands with a compressed gas generation system, not shown. Shall the pantographs now are actuated, the winding 52 first receives one from an energy source (not shown) Current pulse, whereupon the copper plate 51 moves upwards against the action of the spring 53. The compressed gas now enters the distribution housing 48 over a large cross section and acts immediately the pistons 44, whereby the current collectors 42 are moved upwards with great acceleration. It is switched on by opening the valve 56, whereupon the compressed gas passes through the insulating line 57 flows to the upper distribution housing 58. The pistons 44 and thus the current collectors 42 move now downwards, bridging the resistance.

Da insbesondere bei einer großen Zahl von Teilwiderständen eine ebenso große Anzahl von Kontaktstellen in Reihe liegt, macht es unter Umständen Schwierigkeiten, einen genügend kleinen Anfangswiderstandswert von beispielsweise 1 mß oder weniger zu erreichen. Dieser Nachteil kann durch entsprechend hohen Kontaktdruck der Stromabnehmer und kleinen Widerstand der Verbindungen zwischen den Teilwiderständen vermieden werden. Noch günstiger ist aber in dieser Hinsicht die Lösung nach den Fig. 4 und 5. Sie zeigen im Grundriß und Schnitt eine im Prinzip ähnliche Ausführungsform eines veränderbaren Widerstandes wie in Fig. 3, bestehend aus den Teilwiderständen 61 und 61', die durch Isolierplatten 62, beispielsweise aus Glimmer, voneinander getrennt sind. Als Stromabnehmer dienen in diesem Falle Quecksdlberpakete 63, die in der AnfangsstellungSince, especially with a large number of partial resistances, an equally large number of contact points is in series, it may make it difficult to obtain a sufficiently small initial resistance value of, for example, 1 µm or less. This disadvantage can be due accordingly high contact pressure of the pantographs and small resistance of the connections between the partial resistances can be avoided. The solution according to the 4 and 5. They show in plan and section a basically similar embodiment of a variable Resistance as in Fig. 3, consisting of the partial resistors 61 and 61 ', which by insulating plates 62, for example made of mica, are separated from one another. Serve as pantographs in this case Mercury packets 63, which in the initial position

(s. Fig. 5) zunächst einen zusammenhängenden Quecksilberleiter 63' bilden, der in einer Gummirinne 64 liegt und die Anschlüsse 65 und 66 unmittelbar miteinander verbindet. Gibt man nun auf die Gummirinne64 einen Impuls, wie er durch die Pfeile in Fig. 5 angedeutet ist, so wird der Quecksilberleiter 63' nach oben geschleudert und durch die Isolierplatten 62 in Quecksilberpakete 63 zerschnitten, die sich nun in den Kammern 68, gebildet durch die Kontaktbahnen 67 und 67' einerseits und die beiden benachbarten Isolierscheiben 62 andererseits, nach oben bewegen. Die Anordnung wird zweckmäßig so getroffen, daß das Quecksilber aus den Kammern 68 oben herausgeschleudert und in einem nicht darge- 86 und 87 sind Metallkappen, die sowohl mit den Porzellanansätzen 82, 83 als auch den Stromzuführungen 84, 85 vakuumdicht verlötet sind. 88 ist das bewegliche ringförmige Schaltstück, das an dem Isolierbolzen 89 befestigt ist. Dieser ist am unteren Ende mit dem Kupferteller 90 des dynamischen Auslösers verschraubt. 91 und 92 sind die feststehenden Spulen des dynamischen Auslösers, die in den Isolierkörper 93 mit den Rippen 94 eingegossen sind. Der Kupfer-ίο teller 90 kann durch nicht dargestellte horizontale Schlitze in den Isolierkörper 93 eingeführt werden. Auf den Kupferteller 90 wirken sowohl die Zugfeder 95 als auch die bandförmige Druckfeder 96. Am oberen Ende ist der Isolierbolzen 89 geschlitzt und(See Fig. 5) first of all form a coherent mercury conductor 63 ' , which lies in a rubber channel 64 and connects the connections 65 and 66 directly to one another. Is now added to the Gummirinne64 a pulse as indicated by the arrows in Fig. 5, the mercury conductor is 63 'thrown upwardly and cut through the insulation 62 in mercury packages 63, which now formed in the chambers 68 by the contact tracks 67 and 67 ' on the one hand and the two adjacent insulating washers 62 on the other hand, move upwards. The arrangement is expediently made so that the mercury is thrown out of the chambers 68 at the top and in a not shown 86 and 87 are metal caps which are soldered vacuum-tight to both the porcelain attachments 82, 83 and the power supply lines 84, 85. 88 is the movable ring-shaped contact piece which is fastened to the insulating bolt 89. This is screwed at the lower end to the copper plate 90 of the dynamic trigger. 91 and 92 are the fixed coils of the dynamic release, which are cast in the insulating body 93 with the ribs 94. The copper plate 90 can be inserted into the insulating body 93 through horizontal slots (not shown). Both the tension spring 95 and the band-shaped compression spring 96 act on the copper plate 90. At the upper end, the insulating bolt 89 is slotted and

stellten Behälter gesammelt wird, während es nachher *5 mit der isolierenden Betätigungsplatte 97, die zurmade container is collected while it is after * 5 with the insulating actuating plate 97, which is used for

durch Öffnen eines ebenfalls nicht dargestellten ScMe- Verminderung der bewegten Masse Aussparungenby opening a ScMe, also not shown, reducing the moving mass recesses

bers wieder in die Rinne 64 zurückfließt. Die Ver- 98 aufweist, fest verbunden. An der BetätigungsplatteBers flows back into the channel 64 . The Ver 98 has firmly connected. On the flush plate

wendung von Quecksilber hat den Vorteil, daß weder 97 sind die in der Zeichnung nicht sichtbaren Strom-use of mercury has the advantage that neither 97 are the current not visible in the drawing.

an den Kontaktbahnen 67, 67' noch an den Strom- abnehmer des veränderbaren Widerstandes 99 in ähn-on the contact tracks 67, 67 ' or on the current collector of the variable resistor 99 in a similar

abnehmern aus Quecksilber eine Abnutzung auftritt. 2° ücher Weise wie in Fig. 3 befestigt. Die Enden deswear occurs from mercury consumers. 2 ° ücher way as in Fig. 3 attached. The ends of the

Zudem kann der Widerstand zwischen den An- Widerstandes 99 sind durch die Leiter 99 α und 99 b Schlüssen 65 und 66 in der Anfangsstellung durch
passende Wahl des Quecksilberquerschnittes beliebig
klein gemacht werden.In addition, the resistance between the on resistance 99 are through the conductors 99 α and 99 b connections 65 and 66 in the initial position
suitable choice of mercury cross-section arbitrarily
be made small.

Für die Erfindung ist es von großer Bedeutung, ²5 weist für den Durchtritt der Betätigungsplatte 97 daß die Einschaltung der Widerstandsstufen der Teil- einen Schlitz 103 auf. Der Schaltraum 104 ist durch widerstände praktisch lichtbogenfrei erfolat. Als
Regel kann gelten, daß in atmosphärischer Luft bei
Anfangsströmen bis zu etwa 2000 A der Spannungsabfall bei Einschaltung einer Stufe 15 bis 30 V nicht 30 der Hochspannungswicklung 106 des Impulswandlers überschreiten sollte. Setzt man die ganze Anordnung ¹⁰⁷ verbunden, dessen Primärwicklung 108 an die unter Überdruck, z. B. von 6 at, so sind höhere Span- Klemmen 109 und HO geführt ist. Der Stützer 81 nungsabfälle bis 50 V zulässig, sofern die Stufen- ^mht ^{auf einem} allseitig abgeschlossenen Topf 111, widerstände auch hierbei praktisch induktionsfrei sind ^der seinerseits auf einem fahrbaren Gestell 114 mit ClO-⁸ H und weniger). Schließlich kann man die 35 Rädern 112 gelagert ist. Der untere Teü des StützersFor the invention it is of great importance, ² 5, the operating plate 97 that the switching on of the resistance levels of the partial slot 103 for the passage on. The switch room 104 is practically arc-free due to resistances. as
Rule can apply that in atmospheric air
With initial currents up to about 2000 A, the voltage drop when a stage is switched on should not exceed 15 to 30 V of the high-voltage winding 106 of the pulse converter. If the whole arrangement ^{107 is} connected, the primary winding 108 of which is connected to the pressurized, e.g. B. from 6 at, higher span terminals 109 and HO is performed. The support 81 voltage drops of up to 50 V are permitted, provided that the ^{steps are} ^{on a} pot 111 that is closed on all sides, resistances are also practically induction-free here, ^{which in} turn are on a mobile frame 114 with ClO- ⁸ H and less). Finally, one can see the 35 wheels 112 is mounted. The lower part of the post

mit den Stromzuführungen 84 bzw. 85 verbunden. Die Teilwiderstände sind mit Hufe der Winkel 100 und 101 auf der Isolierplatte 102 befestigt. Dieseconnected to the power supply lines 84 and 85, respectively. The partial resistors are attached to the insulating plate 102 with the brackets 100 and 101. These

einen Deckel 105 gasdicht abgeschlossen. Die beiden feststehenden Spulen 91 und 92 des dynamischen Auslösers sind parallel geschaltet und ihre Enden mita cover 105 sealed gas-tight. The two fixed coils 91 and 92 of the dynamic release are connected in parallel and their ends with

Widerstände auch in einem Vakuum von mindestens 10~⁴ Torr anordnen, wobei Spannungsabfälle bis zu 1000 V und mehr zulässig sind.
Zum Antreiben der Stromabnehmer können z. B.Also place resistors in a vacuum of at least 10 ~ ⁴ Torr, with voltage drops of up to 1000 V and more being allowed.
To drive the pantograph z. B.

81 wird zweckmäßig mit einem festen oder flüssigen Isoliermittel 113 gefüllt, während die Schaltkammer 104 ein Druckgas enthält.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: 81 is expediently filled with a solid or liquid insulating agent 113 , while the switching chamber 104 contains a compressed gas.
The mode of operation of the arrangement is as follows:

Preßgas oder die Detonationswellen chemischer Um- 4° Wird z. B. in der Umgebung des StromnulldurchCompressed gas or the detonation waves of chemical Um- 4 ° If z. B. in the vicinity of the current zero by

setzungen (Explosionen) Verwendung finden. Bei Preßgasbetätigung muß, wie bereits an Hand von Fig. 3 erläutert wurde, dafür gesorgt werden, daß eine Zuleitung mit großem Querschnitt und großfläcMgem Ventil zur Anwendung gelangt und möglichst in der Nähe des veränderbaren Widerstandes noch ein zusätzlicher kleiner Druckbehälter vorgesehen wird; denn nur dann ist es möglich, die antreibende Kraft in Bruchteilen einer Millisekunde wirksam werden zu lassen.settlements (explosions) are used. In the case of compressed gas actuation, as already explained in Fig. 3 has been explained, it must be ensured that a supply line with a large cross-section and large area Valve is used and as close as possible to the variable resistance an additional small pressure vessel is provided; because only then is it possible to be the driving force Let force take effect in a fraction of a millisecond.

Im Prinzip ist auch eine hydraulische Bewegung der Stromabnehmer, z. B. mittels Isolieröl, möglich, durch das die Lichtbogenlöschung noch zusätzlich begünstigt wird. Es muß jedoch darauf geachtet werden, daß die Strömungsgeschwindigkeiten relativ klein bleiben, damit nicht ein zu großer Teil der Antriebskraft in kinetische Energie der bewegten Isolierflüssigkeit umgewandelt werden muß.In principle, a hydraulic movement of the pantograph, e.g. B. by means of insulating oil, possible by which the arc extinction is also favored. However, care must be taken that the flow velocities remain relatively small, so that not too large a part of the Driving force must be converted into kinetic energy of the moving insulating liquid.

Besonders zweckmäßig ist es, den Antrieb der Stromabnehmer mit Hilfe eines an sich bekannten elektrodynamischen Systems vorzunehmen. Fig. 6 zeigt die Anwendung eines solchen veränderbaren Widerstandes auf einen Hochspannungs-Strombegrenzer mit Impulsübertrager in Topfbauweise und doppeltwirkendem elektrodynamischem Antrieb. Im einzelnen bedeutet 81 einen keramischen Freilufthohlstützer mit den Ansätzen 82 und 83, durch die die Stromzuführungen 84 und 85 eingeführt werden.It is particularly useful to drive the pantographs with the aid of an electrodynamic system known per se. FIG. 6 shows the application of such a variable resistor to a high-voltage current limiter with a pulse transformer in a pot construction and a double-acting electrodynamic drive. In detail, 81 means a ceramic open-air hollow support with the projections 82 and 83, through which the power supply lines 84 and 85 are introduced.

ganges des abzuschaltenden Stromes über die Primärwicklung 108 des Impulswandlers 107 ein Kondensator entladen, so fließt auf der Sekundärseite der Impulsstrom vornehmlich über die Wicklung 91, da diese infolge der engen Kopplung mit dem Kupferteller 90 eine gegenüber der Wicklung 92 wesentlich kleinere resultierende Induktivität aufweist. Dies hat zur Folge, daß der Teller 90 einen starken mechanischen Impuls nach oben erhält, wodurch zunächst das bewegliche Schaltstück 88 sich von den noch niederohmig überbrückten Anschlüssen 84, 85 trennt. Unmittelbar darauf beginnt die Zuschaltung des veränderbaren Widerstandes 99 mit entsprechender Reduktion des Stromes. In der Ausschaltstellung ist die Bandfeder 96 beinahe gestreckt; sie verhindert daher, daß sich der Schalter unter dem Einfluß der Schraubenfeder 95 wieder schließt. Wird jedoch auf die Primärwicklung 108 des Impulswandlers 107 ein zweiter Stromstoß gegeben, so entsteht eine abstoßende Kraft zwischen der Wicklung 92 und dem Kupferteller 90, wodurch die Bandfeder 96 so weit ausgeknickt wird, bis die Zugkraft der Feder 95 überwiegt. Der Schalter begibt sich nun unter Verringerung des Widerstandes 99 in die Einschaltstellung.When the current to be switched off is discharged via the primary winding 108 of the pulse converter 107 , the pulse current flows on the secondary side primarily via the winding 91, as this has a significantly lower inductance compared to the winding 92 due to the close coupling with the copper plate 90. This has the consequence that the plate 90 receives a strong mechanical impulse upwards, as a result of which the movable contact piece 88 is initially separated from the connections 84, 85 which are still bridged with low resistance. Immediately thereafter, the connection of the variable resistor 99 begins with a corresponding reduction in the current. In the switched-off position, the band spring 96 is almost stretched; it therefore prevents the switch from closing again under the influence of the coil spring 95. If, however, a second current surge is applied to the primary winding 108 of the pulse converter 107 , a repulsive force arises between the winding 92 and the copper plate 90, as a result of which the band spring 96 is buckled until the tensile force of the spring 95 predominates. The switch now moves to the on position, reducing the resistor 99 .

Wie aus den Fig. 3 bis 6 zu ersehen ist, lassen sich mit HiKe des Strombegrenzers nach der Erfindung einfache Starkstromschalter für Gleich- und Wechselstrom entwickeln. Durch die praktisch stetige Wider-As can be seen from FIGS. 3 to 6, the current limiter according to the invention can be used with HiKe develop simple high-voltage switches for direct and alternating current. Due to the practically constant resistance

Standsänderung ist die Gewähr gegeben, daß sich sowohl leer laufende Transformatoren" sowie Freileitungen und Kabel als auch Kurzschlüsse mit gegen die bisherigen Schalter wesentlich kleineren Überspannungen abschalten lassen. Zudem benötigt die Abschaltung in Wechselstromanlagen nur wenige Millisekunden. In Gleichstromanlagen mit hoher Induktivität wird man die Widerstandsänderung so vornehmen, daß eine vorgegebene zulässige Überspannung nicht überschritten wird. Bei Wechselstrom sind grundsätzlich zwei Anwendungen, nämlich als Schalter und als Strombegrenzer, möglich. Im ersten Fall wird nach Ansprechen eines im Netz bereits vorhandenen Überstrom- oder Selektivschutzes die Auslösung beim nächsten darauffolgenden Stromnulldurehgang eingeleitet. Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß ein Magnetkern aus Nickeleisen ummagnetisiert wird. Die hierbei entstehende Spannung genügt im allgemeinen, um eine Funkenstrecke zu zünden, worauf sich ein Kondensator beispielsweise über die Primärwicklung 108 in Fig. 6 entlädt. Der praktisch von Null ansteigende Kurzschlußstrom wird nun durch Einschalten des veränderbaren Widerstandes auf sehr kleine Werte begrenzt oder ganz abgeschaltet. Es ist aber auch möglieh, die Einschaltung des Widerstandes sofort nach Einsetzen eines Über- oder Kurzschlußstromes derart herbeizuführen, daß der Kurzschlußstrom nur noch etwa den zwei- bis dreifachen Nennstrom erreicht.The change in status guarantees that idle transformers as well as overhead lines and cables as well as short circuits with significantly lower overvoltages compared to the previous switches can be switched off. In addition, switching off in AC systems only takes a few milliseconds in such a way that a specified permissible overvoltage is not exceeded. With alternating current, two applications are basically possible, namely as a switch and as a current limiter This can be done in a simple manner by remagnetizing a magnetic core made of nickel iron.The resulting voltage is generally sufficient to ignite a spark gap, whereupon a capacitor, for example via Primary winding 108 in FIG. 6 is discharging. The short-circuit current, which practically rises from zero, is now limited to very small values or switched off completely by switching on the variable resistor. But it is also possible to switch on the resistor immediately after the onset of an overcurrent or short-circuit current in such a way that the short-circuit current only reaches approximately two to three times the nominal current.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Current limiter in the form of a sliding resistor, characterized in that it consists of a plurality of series or parallel connected partial resistors, which are made up of ribbon-shaped, meandering resistance material and are traversed by the current collectors at a minimum speed of 5 m / s, wherein the entire resistance is switched on in at least 5 milliseconds, and that the force driving the pantographs becomes effective in fractions of a millisecond.

2. Current limiter according to claim 1, characterized in that the resistance value of the Initial stages of the partial resistances is smaller than the resistance value of the output stages.

3. Current limiter according to claim 2, characterized in that the step resistance of the Partial resistance between the initial and final position of the pantograph has a minimum.

4. Current limiter according to claim 1, characterized in that the change in the step resistance value takes place by continuously changing the cross-section of the resistor body.

5. Current limiter according to claim 1, characterized in that "that the partial resistances from Resistance material with a positive temperature coefficient exist.

6. Current limiter according to claim 1, characterized in that two partial resistances to each other opposite and that the common pantograph in the plane of the smallest distance is movable between the partial resistances.

7. Current limiter according to claim 1, with current collectors made of mercury, characterized in that that 'the pantographs of all partial resistances in the "initial position a coherent Form mercury conductors between the terminals of the "variable resistor" and by the movement are divided into packets of mercury that are isolated from one another.

8. Current limiter according to claim 1, characterized characterized in that the current collector designed as a piston is driven by a compressed gas and are moved in shaft-like spaces, which are each provided by two opposing contact tracks on the one hand and the insulating walls between neighboring parts of the country on the other are formed.

9. Current limiter according to claim 1, characterized in that the actuation of the current collector serving forces are released by at least one dynamic trigger.

10. Current limiter according to claim 1, characterized in that the current collector is electrodynamic be operated.

11. Current limiter according to claim 1, characterized in that; that he by one for the full Rated current-rated switch is bridged, the latest when the pantograph is operated is opened.

Considered publications:
German patents No. 927 344, 862 470,
537, 608 855, 532 672, 513 535;

French patent specification No. 896 599,
721451; .......

• British Patent Specification Nos. 637 393, 281415;
U.S. Patent No. 2,687,463;
ETZ-A, June 1953, pp. 343 to 346;
VDI-Zeitschrift, Vol. 97 (1955), pp. 327 to 331.

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