Hybrides Synchroneinschaltgerät für Hochstromanwendungen (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Mechanische Hochstromschaltgeräte verursachen beim Schalten hoher Ströme einen Lichtbogen, welcher zu Erosion an den Schaltkontakten und damit zu einer Verkürzung deren Lebensdauer führt. Dies ist nicht nur beim Ausschalten von Stromkreisen, sondern auch beim Einschalten zu beobachten, wenn auch nicht so ausgeprägt. Vorzündungen und das eventuelle mechanische Prellen der Kontakte sind daran schuld.
Außerdem weist ein mechanischer Schalter eine merkbare Streuung bei den Einschaltzeiten auf, was ein genaues Anschneiden der Spannungshalbwelle unmöglich macht. Der Vorteil eines mechanischen Schalters ist seine hohe Belastbarkeit wegen des kleinen spezifischen Widerstandes des Leiters.
Elektrische Halbleiter verursachen beim Schalten keinen Lichtbogen und sind um Größenordnungen schneller und genauer als mechanische Schalter. In der Energietechnik werden ausschließlich Thyristoren verwendet, weil nur bei diesem Element die Hauptstromkontakte großflächig ausgeführt werden können. Die Nachteile sind in der vergleichsweise geringen Strombelastbarkeit, welche mit den Durchlassverlusten zusammenhängt, und in der Polarität zu sehen. Wegen der Polarität ist es unmöglich, mit einem Bauteil beide Stromhalbwellen zu führen. Die geringe thermische Kapazität einer Halbleiter-Tablette bei hoher Empfindlichkeit gegen Übertemperatur erlaubt nur begrenztes kurzzeitiges Überlasten.
Es liegt also nahe, die Vorteile eines mechanischen Schaltgerätes mit denen eines Halbleiters zu verbinden. Ein solcherart entstandenes System nennt man ein hybrides Schaltsystem. Dabei dient im Falle eines Einschaltgerätes der Thyristor zum präzisen und schnellen Einschalten eines hohen Stromes und der mechanische Schalter zum Übernehmen desselben, bevor es zur Zerstörung des Halbleiters kommt. Im Falle eines Ausschaltgerätes übernimmt der Thyristor den Strom bei der Entstehung eines Lichtbogens infolge der Kontakttrennung und lässt ihn ausklingen.
Im Zuge dieser Arbeit wird untersucht, ob sich ein hybrides System als Einschaltgerät für das Hochstrom-Labor im Arsenal verwenden lässt, wie man es dimensionieren muss und welcher maximalen Belastung es standhält. Dazu wird auch ein Experiment vorgestellt, welches zur Verifikation der Berechnungen durchgeführt wurde.

Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.EINLEITUNG1
1.1Motivation zum Bau eines Hybridschaltsystems
1.2Machbarkeitsstudie - Daten und Anforderungen
1.2.1Leerlaufspannung des [...]