Der Kontaktumformer

Inhaltsverzeichnis

• I. Einleitung.
• 1. Allgemeines über den Kontaktumformer.
• II. Aufbau, Schaltung und Wirkungsweise des Kontaktumformers.
• 2. Das Kontaktgerät.
• 3. Die Grundschaltung.
• 4. Die Bedingungen zur Vermeidung von Stoffwanderung und mechanischer Abnutzung an den Kontakten.
• 4.1 Das Öffnen eines Kontaktes („Ausschalten“).
• 4.11 Der gezogene Lichtbogen.
• 4.12 Die Brückenwanderung.
• 4.13 Der nachträgliche Durchschlag.
• 4.2 Das Schließen eines Kontaktes („Einschalten“).
• 4.21 Der vorzeitige Durchschlag.
• 4.22 Vorentladung infolge von Feldemission.
• 4.23 Funkenbildung bei metallischer Kontaktberührung.
• 4.3 Zusammenfassung der elektrischen Bedingungen.
• 4.4. Mechanische Abnutzung.
• 5. Die Spannungs- und Stromverhältnisse bei Kontaktumformern und die Schaltprobleme.
• 5.1 Vollausgesteuerter Gleichrichter.
• 5.2 Teilausgesteuerter Gleichrichter.
• 5.3 Auf ein starres Wechselstromnetz arbeitender Wechselrichter.
• 6. Die Schaltdrossel.
• 6.1 Ohmscher Wechselstromkreis.
• 6.2 Induktiver Wechselstromkreis.
• 6.3 Stromrichter-Stromkreis.
• 7. Die Vormagnetisierung der Schaltdrossel.
• 8. Die Wirkungsweise der 3 phasigen Sternpunktschaltung.
• 9. Ausschaltsicherheit, Kontaktspannung und Nebenwege.
• 10. Belastungsspiel und Stufenlänge, Überlappungsregelung.
• 11. Die Einschaltdrossel.
• 12. Die 3 phasige Brückenschaltung.
• 12.1 Die Sechsdrosselschaltung.
• 12.2 Die Dreidrosselschaltung.
• 13. Anlassen, Schutz, Gesamtschaltung und Betriebsweise.
• 13.1 Das Anlassen.
• 13.2 Der Schutz.
• 13.3 Die Gesamtschaltung.
• 13.4 Die Betriebsweise des Kontaktumformers.
• III. Das Schaltdrosseleisen.
• 14. Die Eisensorten.
• 14.1 Nickeleisen.
• 14.2 Siliziumeisen.
• 15. Die Kennzeichnung der magnetischen Eigenschaften.
• 15.1 Die Hystereseschleife.
• 15.2 Die Kommutierungskurve (Spitzenkurve).
• 15.3 Die Verlustziffer.
• 16. Ummagnetisierungsgeschwindigkeit und Stufenlänge.
• 17. Einflüsse auf den Verlauf der Hystereseschleife.
• 17.1 Die radiale Breite des Kernquerschnittes.
• 17.2 Die Ummagnetisierungsgeschwindigkeit.
• 17.3 Die Windungsisolation des Ringbandkernes.
• 17.4 Der Barkhauseneffekt.
• 17.5 Die Schlußglühung.
• 17.6 Mechanische Spannungen.
• 17.61 Radiale Beanspruchungen.
• 17.62 Axiale Beanspruchungen.
• 17.7 Ungleichmäßigkeiten im Kernwerkstoff.
• 17.8 Die Betriebstemperatur.
• 18. Magnetische Werte für die Berechnung.
• 19. Die spezifischen Eisenverluste.
• 19.1 Der Einfluß der Ummagnetisierungsgeschwindigkeit.
• 19.2 Der Einfluß der Frequenz.
• 19.3 Der Einfluß des Scheitelwertes der Feldstärke.
• IV. Spannungsregelung und Überlappungsanpassung.
• 20. Die Arten der Spannungsregelung.
• 21. Die Teilaussteuerungsregelung.
• 21.1 Teilaussteuerungsregelung durch mechanische Verschiebung der Schaltzeitpunkte in bezug auf die Wechselspannungskurven.
• 21.2 Teilaussteuerungsregelung durch magnetische Verzögerung des Einsatzes der Stromwendung mittels einer Einschaltstufe veränderbarer Länge.
• 22. Die Wechselspannungsregelung.
• V. Der konstruktive Aufbau des Kontaktumformers.
• 23. Das Kontaktgerät.
• 23.1 Das Getriebe.
• 23.2 Der Kontaktschienensatz.
• 23.3 Die Kontakte.
• 23.4 Die mechanische Überlappungsanpassung.
• 23.5 Die elektrische Überlappungsregelung.
• 23.6 Der Gesamtaufbau des Kontaktgerätes.
• 24. Die Schaltdrosseln.
• 24.1 Der Kernaufbau.
• 24.2 Die Wicklungen.
• 24.3 Der Gesamtaufbau der Schaltdrosseln.
• 25. Der Kurzschließer.
• VI. Die Kontaktumformerschaltungen.
• 26. Die Grundschaltungen für Kontaktumformer.
• 26.1 Tabelle der Grundschaltungen.
• 26.2 Maßgebende Unterscheidungsmerkmale der Schaltungen.
• 26.3 Transformator Schaltungen.
• 26.4 Vergleich der Bauleistungen und Gewichte.
• 26.5 Schaltungsabwandlungen zur Verminderung des Schaltdrosselgewichtes.
• 27. Die Vervielfachung der Phasenzahl der Gesamtschaltung.
• 27.1 Die grundsätzliche Methode.
• 27.2 Mittel zur Phasen Versetzung.
• 27.3 Netzströme in Schaltungen mit vervielfachter Phasenzahl.
• 27.4 Saugdrosselspulen.
• 27.41 Der Strom in der Wicklung.
• 27.42 Die Spannung an der Wicklung.
• 27.43 Die Bauleistung von Saugdrosselspulen.
• 28. Glättungsdrosselspulen.
• VII. Die Berechnungsgrundlagen des Kontaktumformers.
• 29. Grundsätzliches über die Stromwendung.
• 29.1 Die Wendespannungsfläche.
• 29.2 Die beiden Formen des Induktionsgesetzes.
• 29.3 Die Spannungsfläche einer Schaltdrossel.
• 29.4 Die bezogenen Werte der Reaktanzspannungen im Wendekreise.
• 29.5 Die Grundgleichung der Stromwendung.
• 29.6 Der Überlappungswinkel beim starren Kontaktumformer.
• 30. Der Gleichspannungsabfall und die Gleichspannung bei Last.
• 30.1 Der induktive Gleichspannungsabfall.
• 30.2 Der ohmsche Gleichspannungsabfall.
• 30.3 Die abgegebene Gleichspannung.
• 30.4 Die äußere Spannungskennlinie.
• 31. Die Grundgleichungen für die Ausschaltstufenlänge.
• 31.1 Die Stufenlänge bei mechanischer Überlappungsanpassung.
• 31.11 Allgemeine Gleichung, gültig für jede Schaltung.
• 31.12 Die 60°-Bedingung bei der 3phasigen Dreidrossel-Brückenschaltung.
• 31.2 Die Stufenlänge bei elektrischer Überlappungsregelung.
• 31.3 Die Stufenlänge bei magnetischer Spannungsregelung.
• 31.31 Die für die Regelung erforderliche Mindeststufenlänge. 267..
• 31.32 Die Stufenlänge bei festen Schaltzeitpunkten.
• 31.4 Die Grenzstromkennlinie.
• 32. Abwandlungen der Stufenlängengleichungen bei Sonderbedingungen.
• 32.1 Der Einfluß parallel gespeister Kontaktumformer oder Gleichrichter.
• 32.2 Der Einfluß von Netzspannungsschwankungen.
• 32.3 Transformatoranzapfungen.
• 32.4 Betrieb mit veränderlicher Frequenz.
• 32.5 Abschließende Bemerkungen zu den Stufenlängengleichungen.
• 33. Der Entwurf der Schaltdrossel.
• 34. Die Luftinduktivität der Schaltdrosselspule.
• 34.1 Vereinfachte Formel.
• 34.2 Genauere Formel’.
• 34.3 Strenge Formel für Wicklungen mit gleichmäßiger Wicklungsdicke.
• 35. Leistungsfaktor und Verschiebungsfaktor.
• 35.1 Leistungsfaktor und Verschiebungsfaktor ohne Berücksichtigung des Transformator-Magnetisierungsstromes.
• 35.2 Der Leistungsfaktor bei Gleichspannungsregelung.
• 35.3 Leistungsfaktor mit Berücksichtigung des Transformator-Magnetisierungsstromes.
• 36. Spezielle Berechnungen bei mechanischer Überlappungsanpassung.
• 36.1 Mechanische Teilaussteuerungsregelung ohne Wechselspannungsregelung.
• 36.11 Überlappung und Kontaktzeit als Funktion des mechanischen Steuerwinkels.
• 36.12 Überlappung und Kontaktzeit als Funktion des Motorwinkels.
• 36.13 Die Grenzen des Spannungsregelbereiches.
• 36.14 Der Kurvenscheibenhub.
• 36.2 Mechanische Teilaussteuerungsregelung mit zusätzlicher Wechselspannungsregelung durch Transformatoranzapfungen.
• 37. Die Berechnung der elektrischen Winkelgrößen.
• 37.1 Der elektrische Steuerwinkel.
• 37.2 Der Winkel des Beginns der Ausschaltstufe.
• 37.3 Der elektrische Überlappungswinkel.
• VIII. Die Hilfsmagnetisierungsstromkreise.
• 38. Die Streckkreise.
• 38.1 Der einfache RC-Streckkreis.
• 38.2 Der Verbundstreckkreis.
• 39. Arten und Formen der Vormagnetisierung.
• 39.1 Die Grundarten der Vormagnetisierung.
• 39.2 Die Formen des Vormagnetisierungsstromes.
• 39.21 Die Vormagnetisierung mit Gleichstrom.
• 39.22 Die Vormagnetisierung mit sinusförmigem Wechselstrom.
• 39.23 Rechteckförmige Vormagnetisierungsströme und Impulse.
• 39.24 Steil ansteigende Vormagnetisierungsströme.
• 39.25 Die Kombination verschiedener Vormagnetisierungsarten.
• 39.26 Die Haupt strom vormagnetisierung. 324..
• 40. Die Vormagnetisierung des Ausschaltkernes.
• 40.1 Die starre Ausschalt-Vormagnetisierung mit Sinusstrom.
• 40.2 Die elastische Ausschalt-Vormagnetisierung bei mechanischer Teilaussteuerungsregelung.
• 40.3 Die selbsttätig sich anpassende Ausschalt-Vormagnetisierung.
• 40.31 Schaltungsmöglichkeiten bei Ausnutzung der Schaltdrossel in nur einer einzigen Stromrichtung.
• 40.32 Schaltungsmöglichkeiten bei Ausnutzung der Schaltdrossel in beiden Stromrichtungen.
• 40.33 Die Berechnung der selbsttätig sich anpassenden Ausschalt-Vormagnetisierung.
• 41. Die Vormagnetisierung des Einschaltkernes.
• 41.1 Die starre Einschalt-Vormagnetisierung mit Sinusstrom.
• 41.2 Die Einschaltvormagnetisierung mittels des Stromes der elastischen Ausschaltvormagnetisierung.
• 41.3 Die Verbund-Einschaltvormagnetisierung.
• 41.4 Besondere Maßnahmen zur Verbesserung des Einschaltens.
• 41.41 Technologische Maßnahmen am Kernwerkstoff.
• 41.42 Sprunghaft ansteigende Vormagnetisierungsströme.
• 41.43 Annäherung der Ummagnetisierungsgeschwindigkeiten vor und nach der Kontaktschließung.
• 41.5 Die selbsttätig sich anpassende Einschaltvormagnetisierung.
• 42. Die Rückmagnetisierung.
• 42.1 Die Rückmagnetisierung durch den Nebenwegkondensator.
• 42.2 Die Rückmagnetisierung durch einen Wechselstromhilfskreis nach Art der Wechselstromvormagnetisierungskreise.
• 42.3 Die Rückmagnetisierung durch Impulse.
• 42.31 Rückmagnetisierung durch Anodenströme von Trockengleichrichterschaltungen.
• 42.32 Rückmagnetisierung durch einen Transduktor.
• 42.33 Die Berechnung der einfachen Rückmagnetisierungs-drosselschaltung.
• IX. Nebenwege und Grundlast.
• 43. Die Nebenwege.
• 43.1 Kapazitive Nebenwege mit Widerstand.
• 43.2 Schwingungen des Ausschaltstufenstromes.
• 43.3 Nebenwege mit ungesteuerten Ventilen.
• 43.4 Nebenwege mit gesteuerten Ventilen.
• 43.5 Begrenzt stromdurchlässige Nebenwege.
• 44. Die Grundlast.
• 44.1 Die Grundlast bei starrer Vormagnetisierung.
• 44.2 Die Grundlast bei elastischer Vormagnetisierung.
• 44.3 Die Grundlast bei der selbsttätig sich anpassenden Vormagnetisierung.
• X. Kurzschlußstrom und Schutz.
• 45. Der Kurzschlußstrom.
• 45.1 Der Dauerkurzschlußstrom bei Einphasenstrom.
• 45.2 Der Dauerkurzschlußstrom bei Drehstrom.
• 45.21 Einpoliger Kurzschluß.
• 45.22 Zweipoliger Kurzschluß.
• 45.23 Dreipoliger Kurzschluß.
• 45.3 Bemerkungen zur Anwendung der Rechnungsergebnisse.
• 46. Die Schutzschaltungen.
• 46.1 Die Kurzschließer-Auslöseschaltungen.
• 46.11 Die Differential-Schutzschaltung.
• 46.12 Die Rückstromwandler-Schutzschaltung.
• 46.13 Die direkte Lichtbogenauslösung.
• 46.2 Die Berechnung der Rückstromwandler-Schutzschaltung.
• XI. Verluste und Wirkungsgrad.
• 47. Die Einzelverluste.
• 47.1 Die Transformator- und Saugdrosselverluste.
• 47.2 Die Schaltdrosselverluste.
• 47.3 Die Verluste im Kontaktgerät.
• 47.4 Die Verluste in den Hilfsbetrieben.
• 48. Der Wirkungsgrad.
• XII. Die Prüfung und Inbetriebsetzung des Kontaktumformers.
• 49. Die Eisenmessungen.
• 49.1 Der Magnetisierungskreis.
• 49.2 Die Grundlagen der Messung der Kennlinien und der Eisenverluste.
• 49.21 Die Hystereseschleife.
• 49.22 Die Kommutierungskurve (Spitzenkurve).
• 49.23 Die Eisenverluste.
• 49.3 Die Röhren-Meßeinrichtung.
• 49.4 Meßeinrichtungen nach dem Ferrometerprinzip.
• 49.5 Die Kennliniendarstellung im Kathodenstrahloszillographen.
• 50. Die Prüfung des Kontaktumformers.
• 50.1 Das Kontaktgerät.
• 50.2 Die Schaltdrosseln.
• 50.3 Der Kurzschließer.
• 51. Die Inbetriebsetzung.
• XIII. Kontaktumformeranlagen.
• 52. Gesamtschaltung, Grundformen ausgeführter Anlagen.
• XIV. Beispiele für die Vorausberechnung.
• 53. Kleinkontaktumformer mit mechanischer Überlappungsanpassung.
• 54. Großkontaktumformer mit selbsttätiger elektrischer Überlappungsregelung.
• Schrifttumsverzeichnis.
• Erklärung der Abkürzungen und Formelzeichen.
• Namen- und Sachverzeichnis.