DE877016C - Einrichtung zum synchronen Schalten von Wechselstromkreisen - Google Patents

Description

• Einrichtung zum synchronen Schalten von Wechselstromkreisen Es ist bekannt, daß beim Einschalten großer, insbesondere induktiver Lasten in, Wechselstromkreisen Überströme auftraten können, die unangenehme Rückwirkungen: auf das speisende Netz ausüben und das Schaltorgan übermäßig beanspruchen. Die Höhe dieser Überströme hängt eirs@tensi davon .ab, in welchem Zeitpunkt der Spannungskurve des speisenden Netzes die Schaltung 'erfolgt und zweitens, auch noch von dem Magnetisierungszustand; in welchem sich dar Verbraucher im Zeitpunkt des Einächaltens gerade befindet. So entsteht beispielsweise beim Einschalten eines Transformators" dessen Eisenkern keines Remanenz besitzt, stets dann ein gedämpft abklingender Übeirstrom,wenn das Einschalten nicht genau im Maximum der speisenden Spannung erfolgt. Besitzt der Trans formatorkern von der vorangehenden Betriebis zeit noch eine gewisse Remanenz, so erhöhen sich dadurch,d'.iebeim Einschalten entstehenidenÜbersträme. Man kamen diese: Überströme d'aduirch bekämpfen, daß man den Transformator zunächst über Widerstände an das Netz legt und diese dann. nach einigem Perioden kurzschließt. Diese Maßnahme erfordeirt aber einen erheblichen zusätzlichen Aufwand, zumal der Schalter mit besonderen Vorkontakten auegariistet werden muß, Außerdem ist diese Methode des, Einschaltens, dann nicht brauchbar, wenn der Verbraucher, wie beispielsweise ein Schweißtransformator, in kurzen Zeitabständen sehr häufig ein -und ausgeschaltet werden; muß.
• Man kann diese Nachteile völlig vermeiden, wenn man dafür sorgt, daß der Stromkraus stetsi nur in einem von dem, Leistungsfaktor des, Lastkreises abhängigen, bestimmten Zeitpunkt der Spannunigsperlode geschlossen wird und wein außerdem das Abschialten des Verbrauchers so vor isich geht, daß stets der gleiche Magnttisierungszustand ides abgeschalteten Verbrauchers, erreicht wird.
• Für eine genaue hmehaltüng des, Einschaltzeitpunktes, innerhalb der Periode sind mechanische Schalteinmichtungem. ungünstig, da, sie infolge ihrer Trägheit nur mit umkontrollierbarer Verzögerung arbeiten. Die, Erfindung,sehlägt deswegen vor, als Schaltorgan für den: Laststrom in denn Wechselstromkreis außer steuerbaren Gas- oder Dampfentlades@treadken ein Schaltschütz zu legen, welches dien in diemgewünschten Zeitpunkt durch Freigabe bzw. Zündung über die Entladungsstrecken einsetzenden Laststrom kurz nach dem Eainschältzeitlnumkt übernimmt. -Bei einer Anordnung nach der Erfindung wird also der Einschaltzeitpunkt nicht durch einen mechanischen Schalter, sondern durch steuerbare Entladungsstrecken festgelegt, die eich mit verhältnIsmäßig einfachen, Mitteln ohne Trägheit genau in dem gewünschten Zeitpunkt zünden hassen. Wenn es .sich um größere Iieietungen handelt, wären aber Entladungsgefäße, wollte man sie als einziges Schaltorgan benutzen,, ziemlich, teuer. Diese Schwwiierigikeiit wird ,durch die Erfindung dadurch überwunden, daß die Enlad'un@gs!igefäße nur den Einschaltzeitpunkt bestimmen und darauf nur kurze Zeit Strom führen, während über dien größten Teil der Einschaltdauer die Stromführung von einem normalen Schaltschütz ü'bern@xnmen wird. Die Erregerspule desi Schalltsehützes kann ummittelbar, nachdem-die Enitladungs@-gefäaBe gezündet haben, erregt werden. Dasi Schaltschütz wird dann mit der ihm anhaftenden Verzögerung nach-wenigen Perioden: seine Kontakte schließen und die Entladungsgefäßeentlasten. Man ordnet die Schaltung am besten so an, diaß man die Erregerspule das, Schaltschützes unmittelbar an die Klemmen dies Verbrauchers legt, so @daß sie Strom bekommt, sobald die Entladungsgefäße gezündet haben.
• Um indem wichtigsten Fall, daß: der Verbraucher ein Transformator, insbesondere ein Schweißtransformatorist, zu erreichen, diaß dessen Magnetisierungszusitand nach; Beendigung jeder Einschahperiode stets, der gleiche ist, ist es zweckmäßig, zwei Entladungsgefäße in entgegengesetzter Durchlaßri@chtung aneinan&ir parallel zu schälten. und den das Einschaltkommando bildenden Zündimpuls nur dien einem; Gefäß zuzuleiten, die Steuerung dies zweiten Gefäßes; dagegen von dem Zustand dies ersten Gefäßes so abhängig zu machen, däß esi in der ihm zugeordneten Durch1a3!rschtung dann und nur dainn Strom führt, wem ih: der voraufgehenden Hialbperiode das, erste Entladungsgeafäß stromführend wair. Derartige Abhängigkeitastenerungen sind unter dem Namen Mitreißstenerung an stichbekannt. Sorgt man nun außerdem, räch dafür, daß @am Ende der Einsiciltdauer der Laststrom erneut von den Entladungsgefüßen übernommen wird, so st durch die eben beschriebene Steuerungsart der Entladungsgefäße die Gewähr dafür gegeben, da.ß stets nur eine gerade Anzahl von Halbwellen Über denTransformator fließt und die endgültige Abschaitung von der speisenden Stromquelle stets im- Nui113wrchgang dies Stiro;rnes, erfolgt. Dadurch wird gewährleistet, däß der Transformator jedes@mall unmittelbar vor dem Einschaltaugenblick genau dein gleichem. Magnetisierungszustandaufweist, und somit kann der Zündmeütpunkt innerhalb -der Wechsedspannungspariode eindeutig so festgelegt werden, daß die Einschaltung ahne Überstrom vor sich geht. Durch einen Hilfskontakt des Schaltschiüitzes, welcher .in angezogenem Zustand die Entladungsgefäße mit Zündpotential versorgt und gegenüber dem Hauptkontakt -dies Schützes verzögert abfälllt, läßt sich unschwer erreichen, d'aß die Entladungsgefäße nach dem Abfall des Schützes für kurze Zeit erneut die Stromführung übernehmen.
• In der Zeichnung sind Ausfimirungsbeispüele der Erfindung dargestellt, und zwar sind bei dem Ausführungsibeispiel nach Fig. i Entladungsgefäße mit Gittersteuerung, bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.2; dagegen Entladungsgefäße mit Initialzündung durch :ständig in die Kathode tauchende, halbleiten.deZündelektroden verwendet. Mit i ist das speisende Wechselstromnetz und mit 2 der hier als Verbraucher angenommene Schweißtransformator bezeichnet. Die in entgegengesetzter Durchlaßrichtung pairallel geschalteten Entlad'üngsgefäße sind mit 3 und q. bezeichnet. Sie liegien in der Zuleitung von- dem Wechselstromnetz i zu der Primärwicklung dies Translormatars 2. Parallel zu dien Entlaadungsgiefäßen liegt der Hauptikontakt 5 des. Schaltsehützes 6.
• In Fig. i wirkt auf die Gitter der Entladungsgefäße3und4 übereinenSymmetriertransformator7 die vom, einer Stromquelle 8 gelieferte Sperrspamnung ein. Beim Niederdrücken ,des Einschah diruclknopfes 9 bekommt das Gitter des Ent ladungsgefäßes i über einen io einen Zündisipannungs,impulis, dessien Lage innerhalb dar Wechsielspannungsperiiade durch Regeln des Widerstandes i i oder der Vormagnetisierun!g des Transformators, eingestellt werden kann. Der Primärwicklung des Schweißtransformators, 2i ist ein Hilfstransformator 12 parallel geschaltet, der durch einen Kondensator 13 und einen, Widerstand 1q. belastet ist. An dem Widerstand z¢ wi.id eine Spannung .abgegriffen, die im Aneenblick des Erläsch,erns, des Entladungsgefäßes .3 der von der Spannungsquelle 8 gelieferten Sperrspannung entgegellgenichtet ist und sie an Größe übertrifft, so daß das Gefäß q, beim Erlöschen des Gedäßcs, 3 für die nächste Halbperiode freigegeben wiirdu Die Betätigungsispule des Schaltschützes 6 liegt über den im Ruhezustand geschlossenen Ausschält druckknopf 15 unmittelbar an der Primärwicklung deis Schweißtrausformators 2. Sobald also das erste Gefäß 3 gezündet hat, wird das Schafschütz erregt und schließt kurz darauf über seinen Haupt kontakt 5 ds;e Gefäße kurz. Dabei. vergeht nur so viel Zeit, wie dies Schütz zu seinem Ansprechen benötigt. Die Entladungs(gefäße können -also auch bei< großen Schaltleistungen klein bemessen werden. Mit lern Hauptkontakten des Schützes 6 schließen sich auch die Hilfskontakte 16, welche die: Spannung der Spannungsquelle 17 an dem Widerstand 18 zur Wirkung bringen und somit: das. von der Spannungsquelle 8 gelieferte Sperrpotential aufheben. Die; Entladungsgefäße bileiben also auch nach Öffnen des Einschaltdruckknopfes g zündbereit. Wird jetzt der Ausschaltdruck knopf 15 geöffnet, so fällt das Schütz 6 ab. Die Hilfskontakte 16 arbeiten aber mit Verzögerung gegenüber den Hauptkontakten 5, so daß die weiterhin z@ü!ndbereit gehaltenen Entladungsgefäße dein Strom erneut übernehmen. Wenn dann auch der Hillfskentakt 16 sich öffnet, tritt an den Gittern der Entladungsgefäße wieder das Sperrpotential in Erscheinung. Die an; dem Widerstand 14 abgegriffenen Zündimpulse für das Entladungsi,-efäß 4. s-o,rgen aber dafür, daß unter allen Umständen dieses, als letztes. erlischt und der Stromkrens des Transformators 2 erst dann endgültig unterbrochen wird, wenn die dem Gefäß 4 zugeordnete Strombalb@we;lle abgeklungen isst.
• Die Schaltung nach Fig. 2 ist im Prinzip genau so aufgebaut wie die nach. Fig. i. Die Zün.d'stromimp:ulse für die Entladungsgefäße 3 und 4 werden hier von Ri.ngkerndrosseln ig bzw. 2o geliefeirt. Diesle Drosseln besitzen Eisenkerne hoher Anfangspermeabilität und nahezu rechteckiger Magnetisi.erungskurve, so d'aß sie unter der Einwirkung d,-:r Wechselstromnerregung und einer auf sie einwirkenden Vormagnetisierung kurzzeitig hohe Stromimpulse liefern, deren Lage in bezug auf den erregenden Wechselstrom mit Hilfe der Vormagnetisierunggenaueingestel!ltwerdenkann. DiePh:asenlage der von der Drossel ig gelieferten Impulse werden: wiederum so eingestellt, wie es die Rücksicht auf den geringsten, Ei.nschaltüberstrom e,rfo@rd'ert:. Die Ringdrossel --o wird von dem Strom des Entladungsgefäßes 3 erregt und fi ihrt dem Entladungsgefäß 4 einen Zündimpuls in. dem Augenblick zu, indem der Strom durch das Entladungsgefäß 3 verschwindet. Auf diese; Weise wird auch hier gewährleistet, daß die Eiins:chalt!dauer immer eine gerade Anzahl von Halbwellen umfaßt. Die Hilfskontakte, 16 des Schützes 6 überbrücken hier den Einschaltdruckknopf g, so diaß dem Entladungsgefä13 3 so lange Zünd.nmpulse von der Ringdrossel I9 zugeführt werden, wie die Hiilfs!kontakte: 16 geschlosisen sind. Die Hilfskontakte 16 fallein ebenfalls mit Verzögerung gegenüber den Hauptkontakten 5

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum synchronen Schalten von Wechselstromkreisen, insbesondere zur Vermeiüung von Überströmen beim Einschalten von Transformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltorgane für den Laststrom in dem Wechselstromkreis außer steuerbaren Gas- oder Dampfentladungsstrecken ein Schaltschütz liegt, welcheis, den im, dem gewünschten Zeitpunkt durch Freigabe bzw. Zündung Über die Entladungsistrecken einsetzenden Laststrom kurz nach dem Einschaltzeitpunkt übiarni,mmt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch: i, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschalten der Laststrom nach Öffnen des Schaltschützes durch entsprechende Steuerung der Entladungsstrecken zunächst von diesen übernommen und kurz darauf durch Sperren der Entladungsstre:cken im Nulldurchgang unterbrochen wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch I und. 2, diadurch gekennzeichnet, daß zwei mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel geschaltete Entladungsstrecken vorgesehen sind, von, denen die eine in Abhängigkeit von dem Strom bzw: der Spannung des Laststromkreises so, gesiteuert wird, daß .sie stets dann und nur dann in, einer ihrer Durchlaßrichtung entsprechenden Halbwelle. freigegeben oder ge@zünd@et wird, wenn in .der vorangehenden Halbwelle die andere Strom geführt hat.
4. 4.. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfskontakt dies Schaltschützes, der beim Abfaillen mit Verzögerung gegenüber den Hauptkontakten arbeiitet, die Entladungsstrecken während die:r Schließungsdauer der Hauptkontakte und auch noch für kurze Zeit danach zündbereit hält.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung gittergesteuerter Entladungsstrecken der Hilfskontakt des. Schaltschützes in geschlossenem Zustand dem über einen Symmetriertransformator dien Gittern zugeführten negativen Potential ein Zündpotential überlagert.
6. 6. Einrichtung nach i bis 4., gekenn,-zeichnet durch die Verwendung von Entladungsgefäßen mit Ini.tiialzündung, vorzugsweise mixt in die Kathode tauchenden, halb,-leitenden Züundsfiften.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch. gekennzeichnet, daß die Zündimpulsie von mit Gleichstrom vormagneti.sierte!n Dro,sis..eln mit Ringkernen aus! Eisen hoher Anfangsperme@abii:ität und rechteckiger Magneti!sie,rungskurve geliefert werden. Angezoblene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 475 491, 658 29I ; französische Patentschriften Nr. 8go 229,897 3g8.. 110