BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung der Zündspannung für Thyristoren, vorzugsweise für einen mit Thyristoren bestückten Lastumschalter, wobei die Thy- ristoren antiparallelgesehaltet und parallel zu den Schaltkontakten oder den Dauerkontakten des Last-um- schalters angeordnet sind, und wobei ein Impulsgenerator im Bottich angeordnet ist, und wobei ein als Magnet aus¬ gebildeter Trigger-Rotor im Luftspalt des Impulsgenerators auf einer normal zur FluSrichtung des magnetischen Feldes gelagerten Achse drehbar angeordnet ist und die Spulen des Impulsgenerators als Zündspulen ausgebildet sind.

Es sind Schaltungsanordnungen - beispielsweise bei Lastumschaltern für Stufentransformatoren - bekannt, bei denen die Zündspannung, für die zu den Schaltkontakten parallelliegenden Thyristoren, Transformatorenanzapfungen entnommen wird.

Der Nachteil solcher Anordnungen besteht, vor allem bei Anlagen mit häufig auftretenden SpannungsUnterbrechungen, im labilen Schaltzustand bei Wiederkehr der Spannung.

Eine weitere bekannte Art der Zündspannungserzeugung basiert auf der Verwendung einer fremden Spannungsquelle.

So befaßt sich die DE-AS 1 810 541 mit einer Anordnung zur Lastumschaltung bei Stufentransformatoren mittels antiparallelgeschalteter Thyristoren in zwei Stromkreisen, die jeweils zwischen einer Anzapfung des Stufen-transfor- mators und der gemeinsamen Ableitung liegen. Dabei wird vorgeschlagen, die Ansteuerung der antiparallel-

geschalteten Thyristoren beispielsweise über einen Impuls¬ verstärker zu bewerkstelligen. Dieser besteht aus Impuls- transformatoren, deren Primärwicklungen mit Transistor- Kaskaden in einem Stromkreis zusammengeschaltet sind. Der Stromkreis wird von einer externen Spannungsquelle ge¬ speist.

Der Nachteil der in der DE-AS 1 810 541 beschriebenen Zündspannungserzeugung liegt in deren Abhängigkeit von der externen Spannungsquelle. Bei einer Unterbrechung der fremden Spannungsquelle werden die Thyristoren nicht ge¬ zündet.

Die DE-AS 1 297 220 beschreibt eine Anordnung an Stufenschaltern für Transformatoren zur unterbrechungs-lo¬ sen Umschaltung unter Last bei Verwendung von mechanischen Schaltern und steuerbaren elektrischen Ventilen. In einem der Ausführungsbeispiele dieser Publikation wird die Er¬ zeugung der Zündimpulse für die Ventile auf induktivem Weg vorgeschlagen. Dabei wird der Lastumschalter über eine AntriebsStange mit einem permanenten Magneten gekuppelt, welcher sich innerhalb eines Joches befindet. In Aus¬ nehmungen des Joches sind Spulen untergebracht, in denen beim Vorbeilaufen des Magneten durch Flu änderung ein Zündimpuls entsteht.

Eine Anordnung zur Zündspannungserzeugung ist auch aus der DE-AS 1 260 612 bekannt. Hier ist ein ohne äußere Stromquelle arbeitender Impulsgenerator vorgesehen, dessen permanentmagnetischer Rotor mit einem Hauptumsehalter mechanisch gekoppelt ist und dessen Statorwicklungen über Gleichrichter Zündimpulse für steuerbare Ventile abgeben.

Der gravierende Nachteil der Zündspannungserzeugungs- Anordnungen sowohl lt. DE-AS 97 220 als auch DE-AS 1 260 612 besteht darin, daß wohl ein Zündimpuls er¬ zeugt wird, dieser geht jedoch asymptotisch gegen Null, so

daß das Ende der Zündung und hiemit das Abschalten des Stromes durch die Thyristoren zeitlich nicht genau fixiert ist und somit die Koordination mit den übrigen Schalt- schritten gravierend erschwert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur problemlosen Zündspannungserzeugung zu schaffen, die einerseits die Nachteile der bekannten Systeme vermeidet und anderseits eine große Betriebssicherheit gewähr- leistet.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß ein den Schaltkontakt oder Dauerkontakt betätigender Federsprungantrieb über eine UmsetzVorrichtung mit dem Trigger-Rotor verbunden ist, wo¬ bei vor jeder Öffnungsbewegung der Schaltkontakte oder Dauerkontakte eine Drehung des Trigger-Rotors, vorzugs¬ weise in Richtung der Stellung für die maximale Magneti¬ sierung, beginnt und um etwa den gleichen Winkel, Vorzugs- weise 90" oder 180", über die Stellung der maximalen Magnetisierung unterbrechungslos fortgesetzt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, unabhängig von einer fremden Stromquelle eine Zündspannung mit genau definiertem Nulldurchgang zu erzeugen. Aufgrund dieser Nulldurchgangs efinition können die Umschalt-zeit- punkte der Thyristoren, von Durchlaß auf Sperre und umge¬ kehrt, genauestens eingestellt werden. Damit ist die Grundvoraussetzung für eine lichtbogenfreie Umschaltung ohne Kontaktabbrand gegeben.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die UmsetzVorrichtung als Kurvenscheibe ausgebildet ist, wo¬ bei die Welle des Federsprungantriebes in axialer Richtung mit der Achse der zentrisch gelagerten Kurvenscheibe starr verbunden ist, daß die Rotation der Kurvenscheibe mittels einer Kurbelwelle auf eine Hilfswelle übertragbar ist,

wobei die Kurvenwelle eines Kurbel rmes in einer Nut der Kurvenscheibe gleitet, und daß ein auf die Hilfswelle starr aufgesetztes größeres Stirnrad mit einem kleineren Stirnrad in Eingriff steht, wobei das kleinere Stirnrad auf der Trigger-Rotorachse des Impulsgenerators starr auf¬ gesetzt ist.

Die erfindungsgemä e UmsetzVorrichtung gewährleistet ein exaktes zeitliches Zusammenwirken der Bewegung der Schaltkontakte und der Dauerskontakte und der Rotordrehung des Impulsgenerators. Durch entsprechende Wahl der Stirn¬ radgrößen kann die Drehbewegung des Trigger-Rotors genau auf die jeweils geforderten Betriebsverhältnisse ein¬ gestellt werden.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei ist in Fig. 1 die prinzi¬ pielle Wirkungsweise der Erfindung in Form eines stark vereinfachten Prinzipschaltbildes dargestellt. Fig. 2 zeigt eine konkrete Ausführung Erfindung im Schnitt, wäh¬ rend m Fig. 3 eine für die erfindungsgemäße Umsetz¬ vorrichtung typische Nutenscheibe in Draufsicht dar¬ gestellt ist.

Der Impulsgenerator 22 in Fig. 1 besitzt einen aus ei¬ nem hochwertigen Eisenkern 1 gefertigten Magnetkreis mit Rückschlußschenkeln 18, 19. Auf den mittig einander gegen¬ über angeordneten Polen 6a, 6b ist die Statorwicklung in Form zweier Zündspulen 2a, 2b aufgebracht. Im Luftspalt 13 zwischen den gewölbt ausgebildeten Schnittflächen der Pole 6a, 6b des Eisenkernes 1 ist ein - im vorliegenden Fall permanentmagnetischer - Rotor 4 auf einer ersten Welle 12 drehbar zentrisch gelagert. Die erste Welle 12 ist normal zur Flußrichtung des magnetischen Feldes im Luftspalt 13 angeordnet.

Eine UmsetzVorrichtung 7 verbindet die Rotorwelle 12 mit dem auch den Schaltkontakten oder Dauerkontakten 8 be¬ tätigenden Federsprungantrieb 5. Parallel zu den Schalt¬ kontakten oder Dauerkontakten 8 ist ein aus zwei Thyristo- ren 10, 11 bestehendes antiparallelgeschaltetes Thyristorenpaar geschaltet. Beginnt der Federsprungantrieb 5 mit dem Öffnen der Schaltkontakte und der Dauer¬ kontakte 8, so wird vom Federsprungantrieb 5 auch die UmsetzVorrichtung 7 betätigt. Über diese - in Fig. 1 nur symbolisch angedeutete - UmsetzVorrichtung 7 wird die Rotorwelle 12 und somit der Rotor 4 des I pulsgenerators 22 in eine Rotation versetzt. Die kritische Phase einer Umschaltung ist der Zeitpunkt, zu welchem der Laststrom vom Kontakt 8 auf die Thyristoren 10, 11 kommutiert wird. Hierbei müssen die Thyristoren 10, 11 angesteuert werden, bevor der Kontakt 8 öffnet. Diese zeitliche Voreilung ist durch eine entsprechende Ausführung der UmsetzVorrichtung gewährleistet (näher beschrieben in der Erläuterung zu Fig. 2). Der sich im Luftspalt 13 bewegende Rotor 4 be- wirkt eine Änderung der magnetischen Induktion im Magnet¬ kreis und dadurch das Entstehen eines Spannungsimpulses in den Zündspulen 2a, 2b.

Diese Impulse werden den Thyristoren 10, 11 zugeführt, womit deren Zündung, somit der Übergang vom gesperrten in den leitenden Schaltzustand und die Einleitung der Kommu¬ tierung des Laststromes vom Kontakt 8 auf die Thyristoren 10, 11 erfolgt. Selbstverständlich kann das Magnetfeld auch mittels eines elektromagnetischen Rotors aufgebaut werden. Mit einem permanentmagnetischen Rotor vermeidet man jedoch eine mechanisch empfindliche Schleifring- anordnung sowie die Notwendigkeit, eine fremde Spannungs- quelle bereitzustellen.

Die Fig. 2 zeigt eine komplette, zentrisch in einem Bottich eines Lastumschalters eingesetzte Umsetz-

Vorrichtung 7 sowie den ebenfalls im Bottich befindlichen Impulsgenerator 22.

Eine Verbindungswelle 87 stellt die Verbindung zwischen einem - in der Zeichnung nicht dargestellten

Federsprungantrieb und einem Antriebsrohr 55 her. Das Antriebsrohr 55 ist mittels einer Kupplungsscheibe 56 mit einer Kurvenscheibe 57 starr verbunden, welche auf einer Flanschwelle 9 zentrisch aufsitzt. Die Lager für die Flanschwelle 9 sind in einer oberen Isolierplatte 32 und einer unteren Isolierplatte 31 eingesetzt.

Ebenfalls im Bereich zwischen der oberen und der unte¬ ren Isolierplatte 32, 31 ist der Impulsgenerator 22 ange¬ ordnet. Dabei sitzt der Magnetkreis 36 zwischen der oberen Isolierplatte 32 und einer oberhalb der unteren Isolier¬ platte 31 angeordneten Zwischenplatte 38. Der innerhalb des Magnetkreises 36 bzw. einer Spule 2 zentrisch angeord¬ nete Rotor 4 ist als Permanentmagnet ausgebildet.

In einer entlang der Unterseite der Kurvenscheibe 57 verlaufenden Nut 39 läuft eine Kurvenwelle 101, welche über einen Klemmhebel 35 mit dem oberen Ende einer, paral¬ lel zum Rotor 4 angeordneten, Hilfswelle 44 in Verbindung steht. An der gegenüberliegenden Seite, unterhalb der un- teren Isolierplatte 31, ist der Hilfswelle 44 ein größeres Stirnradsegment 43 aufgesetzt. Dieses Stirnradsegment 43 steht mit einem kleinen Stirnrad 42, welches auf die Rotorachse des Impulsgenerators 22 aufgebracht ist, im Eingriff.

Die in Fig. 3 dargestellte, auf einer zweiten Welle 9 befestigte Kurvenscheibe 57 weist eine kreisrunde Form auf. In der Kurvenscheibe 57 ist eine, dem Bewegungsablauf des Rotors bzw. der Zündzeitpunkte entsprechende, Programmnut 39 und eine weitere Steuernut 40, zur Steue¬ rung der Kontaktbewegung, vorgesehen .