DE1267304B

DE1267304B - Mechanically working switch for multi-phase alternating current

Info

Publication number: DE1267304B
Application number: DE19601267304
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Floris Koppelmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-01-12
Filing date: 1960-01-12
Publication date: 1968-05-02

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
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Display day:

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Deutsche Kl.: 21c-35/07 German class: 21c-35/07

P 12 67 304.0-34
12. Januar 1960
2. Mai 1968P 12 67 304.0-34
January 12, 1960
May 2, 1968

Die Hauptpatentanmeldung L 34946 VIIId/21c (deutsche Auslegeschrift 1227109), betrifft einen mechanisch arbeitenden Schalter für Mehrphasenwechselstrom, bei dem parallel zur Kontaktstrecke jeder Phase ein elektrisches Ventil mit gegenüber der Betriebsspannung verschwindend kleiner Schwellspannung von etwa größenordnungsmäßig 1 Volt liegt, wobei die Durchlaßrichtung der Ventile aller Phasen gleiche Richtung, bezogen auf den Verbraucher, aufweist und die Öffnung der mechanischen Schaltstrecken kurz vor dem Nulldurchgang einer Stromhalbwelle in Durchlaßrichtung der Ventile erfolgt, so daß auf Grund einer an sich bekannten synchronen Steuerung die gesamte Lichtbogendauer ein Minimum wird.The main patent application L 34946 VIIId / 21c (German Auslegeschrift 1227109), concerns one mechanically operating switch for polyphase alternating current, in which parallel to the contact path Each phase has an electric valve with a threshold voltage that is negligibly small compared to the operating voltage of the order of magnitude of 1 volt, with the flow direction of the valves of all Phases in the same direction, based on the consumer, and the opening of the mechanical Switching distances shortly before the zero crossing of a current half-wave in the forward direction of the Valves takes place, so that the entire arc duration due to a known synchronous control becomes a minimum.

Die Erfindung nach der Hauptpatentanmeldung wird dadurch vorteilhaft weitergebildet, daß bei einem p-phasigen Netz nur in ρ — 1 Phasen durch ungesteuerte oder gesteuerte Ventile überbrückte Schaltstrecken vorgesehen sind.The invention according to the main patent application is advantageously further developed in that, in a p-phase network, switching paths bridged by uncontrolled or controlled valves are provided only in ρ-1 phases.

In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung ist die Erfindung an Beispielen dargestellt. In Fig. 1 wird die Phase 1 nicht unterbrochen, sondern direkt zum Verbraucher, beispielsweise einem Motor 11, geführt. In den Phasen 2 und 3 liegen die Schaltstrecken 4 und 5, die durch Ventile 6 und 7 überbrückt sind. In Reihe mit dieser Parallelschaltung liegen die Schaltstrecken 8 und 9. Nach Öffnung der vier Schaltstrecken ist der Drehstrom vollständig unterbrochen. Und zwar tritt durch die Wirkung der Parallelventile 6 und 7 bei nichtsynchroner Betätigung der Schaltstrecken eine Herabsetzung der Lichtbogenbildung an den vier Schaltstrecken auf die Hälfte oder weniger auf. Denn die Schaltstrecken 4 und 5 öffnen lichtbogenfrei, wenn sie gerade zu Zeiten geöffnet werden, in denen die Ventile 6 und 7 durchlässig sind. Die Schaltstrecken 8 und 9 öffnen ihrerseits lichtbogenfrei, wenn sie zu Zeiten geöffnet werden, in denen die Ventile 6 und 7 sperren. Statistisch gesehen bildet sich in jeder der vier Schaltstrecken nur bei jedem zweiten Schaltvorgang eine Entladung. Diese Entladungen löschen sicher beim ersten Nulldurchgang des Stromes, da anschließend eine Zeit von der Größenordnung einer Halbwelle als Entionisierungszeit zur Verfügung steht. Steuert man die Öffnung der Schaltstrecken 4 und 5 derart, daß die parallelen Dioden den im Öffnungsaugenblick fließenden Strom übernehmen können, so öffnen sie stets lichtbogenfrei. Das gleiche gilt für die Schaltstrecken 8 und 9, wenn ihr Öffnungszeitpunkt derart gesteuert wird, daß sie stromlos öffnen, was dann Mechanisch arbeitender Schalter für
MehrphasenwechselstromIn FIGS. 1 to 4 of the drawing, the invention is illustrated by way of examples. In FIG. 1, phase 1 is not interrupted, but instead is led directly to the consumer, for example a motor 11. In phases 2 and 3 there are switching paths 4 and 5, which are bridged by valves 6 and 7. The switching paths 8 and 9 are in series with this parallel connection. After opening the four switching paths, the three-phase current is completely interrupted. In fact, the action of the parallel valves 6 and 7 when the switching paths are operated non-synchronously results in a reduction in arcing at the four switching paths to half or less. This is because the switching paths 4 and 5 open without arcing when they are opened at the time when the valves 6 and 7 are permeable. The switching paths 8 and 9 in turn open arc-free when they are opened at times when the valves 6 and 7 block. From a statistical point of view, in each of the four switching paths, a discharge occurs only every second switching process. These discharges are reliably extinguished at the first zero crossing of the current, since a time of the order of magnitude of a half-wave is then available as deionization time. If the opening of the switching paths 4 and 5 is controlled in such a way that the parallel diodes can take over the current flowing at the moment of opening, they always open without arcing. The same applies to the switching paths 8 and 9, if their opening time is controlled in such a way that they open without current, which then mechanically operating switch for
Polyphase alternating current

Zusatz zur Anmeldung: L 34946 VIII d/21 c Auslegeschrift 1 227 109Addition to registration: L 34946 VIII d / 21 c Auslegeschrift 1 227 109

Anmelder:Applicant:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
6000 Frankfurt, Theodor-Stern-Kai 1Licentia Patent-Verwaltungs-G. mb H.,
6000 Frankfurt, Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr.-Ing. Floris Koppelmann, 1000 BerlinDr.-Ing. Floris Koppelmann, 1000 Berlin

der Fall ist, wenn die Ventile 6 und 7 gerade auf Sperrung beansprucht sind. Durch zweckmäßige Steuerung der Einschaltzeitpunkte läßt sich erreichen, daß das Einschalten spannungslos erfolgt, so daß auch beim Einschalten keine Entladungen auftreten. Man kann sich überlegen, daß bei zweckmäßiger Steuerung der Schaltzeitpunkte sowohl die Schaltstrecken 4 und 5 als auch die Schaltstrecken 8 und 9 miteinander gekoppelt und praktisch gleichzeitig geöffnet werden, und zwar müssen 8 und 9 eine Zeit von der Größenordnung einer Halbwelle später öffnen als 4 und 5.is the case when the valves 6 and 7 are currently claimed to be blocked. Through functional Control of the switch-on times can be achieved so that the switch-on takes place without voltage, so that no discharges occur even when switched on. One can consider that with more expedient Control of the switching times, both switching paths 4 and 5 and switching paths 8 and 9 must be coupled to one another and opened practically at the same time, namely 8 and 9 open a time of the order of a half-wave later than 4 and 5.

F i g. 2 zeigt eine Abwandlung der Schaltung von Fig. 1, in dem nämlich die Schaltstrecken8 und 9 nicht in den Zug der Phasen 2 und 3, sondern in Reihe mit den Ventilen 6 und 7 gelegt sind. Dies hat den Vorteil, daß die Schaltstrecken 8 und 9 normalerweise stromlos sind und nur während des Schaltvorganges kurzzeitig mit Strom belastet werden.F i g. 2 shows a modification of the circuit of FIG. 1, namely in which the switching paths 8 and 9 are not placed in the train of phases 2 and 3, but in series with valves 6 and 7. this has the advantage that the switching paths 8 and 9 are normally de-energized and only during the Switching process are briefly loaded with current.

F i g. 3 zeigt eine etwas andere Ausführung der Erfindung. Auch in diesem Fall sind nur die Schaltstrecken 4 und 5 der Phasen 2 und 3 durch Ventile 6 und 7 überbrückt. Eine weitere Schaltstrecke 10 befindet sich in der Phase 1, jedoch ohne Überbrückung durch ein Ventil. Die Anordnung arbeitet ganz ähnlich wie die der Fig. 1 und 2. Durch zweckmäßige synchrone Steuerung läßt sich auch hier erreichen, daß die Schaltstrecken strom- und spannungslos arbeiten.F i g. 3 shows a somewhat different embodiment of the invention. In this case, too, there are only the switching paths 4 and 5 of phases 2 and 3 bridged by valves 6 and 7. Another switching path 10 is located in phase 1, but without bridging by a valve. The arrangement works very similar to that of FIGS. 1 and 2. By means of appropriate synchronous control, it is also possible achieve here that the switching paths work without current or voltage.

F i g. 4 zeigt die Anwendung der Schaltung von Fig. 2 für den Fall, daß ein Motor in seiner Drehrichtung umgekehrt werden soll. Die Phase 1 ist hier direkt mit der entsprechenden Motorphase verbun-F i g. 4 shows the application of the circuit of FIG. 2 for the case that a motor is in its direction of rotation should be reversed. Phase 1 is here directly linked to the corresponding motor phase

809 574/316809 574/316

den, die Phasen 2 und 3 sind durch eine eingestrichelte Schalterkombination wie in F i g. 2 an die entsprechenden Motorphasen gelegt. Durch eine weitere zweigestrichelte Schalterkombination lassen sich die Phasen 2 und 3 vertauschen, so daß sich die Drehrichtung des Motors umkehrt. Die Anordnung nach Fig. 3 ist in diesem Fall nicht möglich, da bei ihr die Phasen 2 und 3 nicht vollständig unterbrochen werden, sondern für eine Stromrichtung durchlässig bleiben, was in der Schaltung der F i g. 4 zur Folge haben würde, daß Ausgleichsströme auftreten.the, phases 2 and 3 are indicated by a dashed switch combination as in FIG. 2 to the corresponding motor phases. Let through another two-dashed switch combination phases 2 and 3 interchange, so that the direction of rotation of the motor is reversed. The order 3 is not possible in this case, since phases 2 and 3 are not completely interrupted in this case but remain permeable for one current direction, which is shown in the circuit of FIG. 4 result would have that equalizing currents occur.

Die Erfindung kann auch für Systeme höherer oder geringerer Phasenzahl als drei angewendet werden. Bei Zweiphasenstrom fällt beispielsweise in F i g. 3 die Phase 3 mit der Schaltstrecke 5 und dem Ventil 7 fort. Die Schaltstrecke 4 ist bei lichtbogenfreier Betätigung in der Halbwelle zu öffnen, in der das Ventil 6 durchlässig ist, die Schaltstrecke 10 etwa eine Halbwelle später, in der das Ventil sperrt.The invention can also be used for systems with a higher or lower number of phases than three. For example, in the case of two-phase current, FIG. 3 phase 3 with switching path 5 and the Valve 7 continued. The switching path 4 is to be opened in the case of arc-free actuation in the half-wave in which the valve 6 is permeable, the switching path 10 about a half-wave later, in which the valve blocks.

Die Erfindung ist von Bedeutung in all den Fällen, ao in denen bei sehr häufigem Schalten, beispielsweise bei periodischem Schalten, der Abbrand an den Kontakten zu groß sein würde. Wenn die Schaltstrecken in der angegebenen Weise derart synchron zum Strom gesteuert werden, daß keine Schaltentladungen in ihnen auftreten, können sie konstruktiv vereinfacht werden. Beispielsweise können die Elektrodenfläche, der Elektrodenhub und die Durchfederung der Elektroden, die mit Rücksicht auf Abbrandreserve bei Lichtbogenschaltern erforderlich ist, vermindert werden. Die bekannten Löschkammern können ebenfalls stark reduziert bzw. ganz eingespart werden, da zur Löschung eventuell auftretender Schaltentladungen eine Entionisierungszeit von der Größenordnung einer Halbwelle zur Verfügung steht. Man erhält auf diese Weise kleine Schaltgeräte, die sich besonders zur Kapselung eignen, da normalerweise keine oder nur geringfügige Schaltentladungen auftreten.The invention is of importance in all those cases, ao in those with very frequent switching, for example with periodic switching, the burn-up on the contacts would be too great. When the switching distances are controlled in the manner indicated in synchronism with the current that no switching discharges occur in them, they can be structurally simplified. For example, the electrode area, the electrode stroke and the deflection of the electrodes, taking into account the erosion reserve required for arc switches. The well-known extinguishing chambers can also be greatly reduced or saved entirely, as deletion may result Switching discharges a deionization time of the order of magnitude of a half-wave is available. In this way, small switching devices are obtained that are particularly suitable for encapsulation, since normally no or only slight switching discharges occur.

Claims

Patent claims:

1. Mechanically operating switch for multi-phase alternating current, in which an electric valve with a threshold saving of about 1 volt, which is negligibly small compared to the operating voltage, is parallel to the contact path of each phase, the flow direction of the valves in all phases having the same direction, based on the consumer, and the Opening of the mechanical switching paths takes place shortly before the zero crossing of a current half-wave in the flow direction of the valves, so that the entire arc duration is a minimum due to a known synchronous control, according to patent application L 34946 VIIId / 21 c German Auslegeschrift 1227109, characterized in that at In a p-phase network, switching paths bridged by uncontrolled or controlled valves are only provided in p- 1 phases.

2. Mechanically operating switch according to claim 1, characterized in that in the p-th phase an unpowered disconnector is provided.

1 sheet of drawings