DE406663C - Mechanisch angetriebener Hochspannungsgleichrichter fuer Mehrphasenstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanisch angetriebenen Hochspannungsgleichrichter für Mehrphasenstrom zum Betriebe von Stromverbrauchern, welche mit Hochspannung geringer Energie arbeiten, wie elektrischen Gasreinigern, Röntgenröhren u. dgl.

Um nicht hochgespannte mehrphasige Wechselströme mittels Stromwendern gleichzurichten, ist es bekannt, die einzelnen Thasen synchron auf einen Zweileiterkreis derart zu schalten, daß in diesem angenähert der Effektivwert der verketteten Mehrphasenspannung als nahezu konstante Gleichspannung zur Geltung kommt.

Die Anwendung dieser Schaltung bei mechanischen Hochspannungsgleichrichtern für Mehrphasenstrom hat man bisher deshalb für aussichtslos angesehen, weil es äußerst gefährlich erschien, zwei Pole beispielsweise eines Drehstromtransformators bei Hochspannung auch nur vorübergehend, selbst wenn beide annähernd das gleiche Potential besitzen, miteinander zu verbinden.

Sogar bei den verhältnismäßig niedrig gespannten Strömen hat man zur Verhinde,-rung der Funkenbildung am Stromwender periodisch einzuschaltende Widerstände für notwendig gehalten.

Demgegenüber beruht die Erfindung auf der Beobachtung, daß bei mechanischen Hochspannungsgleichrichtern für Mehrphasenstrom zur Umwandlung einer nicht allzu großen Energie zwei Faktoren den Kurzschluß zweier Phasen in den Bereich der Möglichkeit rücken. Der eine Faktor ist die bei Hochspannungsgleichrichtern bekannte Art der Stromübertragung durch Funken und der dadurch erreichte Energieausgleich, und der zweite Faktor ist der beim Kurzschluß zweier Phasen immer noch vorhandene Funken- oder Bürstenwiderstand, der die Stromstärke so weit begrenzt, daß sie nur noch nach Milliampere zählen kann. Es hat sich gezeigt, daß man das Stromwenderprinzip für mechanische Hochspannungsgleichrichter ohne weiteres anwenden kann, und daß überraschenderweise auch bei bedeutender Energiezufuhr noch ein tadelloses Arbeiten eines solchen mechanischen Gleichrichters möglich ist. Man kann sich dies so erklären, daß die an den Zuführungsstellen des hochgespannten Mehrphasenstromes entstehenden Funken eine gewisse Regelung der Spannungsschwankungen bewirken und bei richtiger Einstellung das gefürchtete Rundfeuer sowie das Auftreten von gefährlichen Ausgleichströmen verhindern.

Im nachstehenden ist eine einfache Anordnung des Erfindungsgegenstandes beispielsweise beschrieben, die natürlich in keiner Weise die Möglichkeiten erschöpft, die für die praktische Ausführung in Frage kommen können.

In Abb. ι ist a eine isolierende Scheibe, die synchron zu dem gleichzurichtenden hochgespannten Mehrphasenstrom, z. B. Drehstrom, einen Umlauf in jeder ganzen Periode vollführt. An ihr sind zwei diametral gegenüberliegende, elektrisch leitende Sektoren b¹, b- befestigt, jeder mit einem Öffnungswinkel von 120°. Der Sektor b² wird mit der positiven Abnehmerklemme f¹ und der Sektor b¹ mit der negativen Abnehmerklemme/² durch Schleifringe d^L und d² und Abnehmerbürsten e^x und e² in leitende Verbindung gebracht. Durch drei feststehende, mit den Hochspannungspolen einer Drehstromquelle g, z. B. eines Transformators, verbundene Kon-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Wilhelm Hoß und Walther Deutsch in Frankfurt a. M.

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taktstücke c¹, c², c³, die z. B. die Form von Spitzen, Kugeln o. dgl. haben können, geht der Strom in Form eines Funkens zu den Sektoren b¹, b² über.

Die Wirkungsweise ergibt sich aus Abb. 2, in der der Drehstrom in der üblichen Weise dargestellt ist. I bedeutet die erste, II die zweite, III die dritte Phase. Die in Abb. ι gezeigte Stellung soll dem Zeitmoment i-i

ίο entsprechen. Die Phase II hat hier ihren positiven Maximalwert, während die Phasen I und III einen etwas kleineren, aber gleichen negativen Potentialwert besitzen. Es ist daher ohne weiteres gestattet, die letzten beiden Phasen kurzzuschließen. Dies geschieht in der Tat durch den Sektor b¹, der also ein Potential von der Amplitude mm¹ erhält. Bei Drehung der Gleichrichterscheibe α im Sinne der Abb. 1 wird der Sektor b¹ von dem Kontakt c², also von der Phase III, getrennt. Es entsteht zwischen beiden eine zunächst kleine Spannungsdifferenz, die aber mit zunehmender Entfernung größer wird. Diese Abstände sind so bemessen, daß sie größer sind als die durch die Funkenspannung bedingten. Der Sektor b¹ liegt schließlich nur noch an der Phase I (Kontakt c³) und erhält zunehmende negative Potentialwerte, während der an dem Pol c¹, also an der Phase II befindliche Sektor b'² abnehmende positive Potentialwerte erhält. Dies dauert so lange, bis der Pol c³ in der Mitte des· Sektors b¹ liegt und der Sektor b² die Pole c¹ und c² miteinander verbindet, die nunmehr gleich positive Potentiale der Phasen II und III führen. In ähnlicher Weise geht das Spiel weiter, und man sieht, daß auf diese Weise lediglich die Zickzacklinie h-i-k-l-tn-n-o in Abb. .2 in Fortfall kommt und der erhaltene Gleichstrom Amplitüdenwerte erhält, die durch die in Abb. 2 schraffiert gezeichnete Fläche dargestellt werden können.

In Abb. 3 sind die Amplituden der so erhaltenen Gleichstromspannung aus Abb. 2 übertragen, und es ist ersichtlich, daß man einen nicht intermittierenden Gleichstrom mit sechs Pulsationen für jede Periode erhält.

Selbstverständlich kann man die Drehbewegung durch jede andere Synchronbewegung, beispielsweise eine oszillierende, ersetzen, sofern man nur durch eine mechanische Synchronvorrichtung dafür sorgt, daß die bei dem beschriebenen Beispiel genannte Schaltung in eben derselben Weise vorgenommen wird. Diese Schaltung läßt sich auch für eine Stromart von mehr als drei Phasen in der Weise anwenden, daß 1. die in der Reihenfolge ihrer Phasenverschiebung aufeinanderfolgenden n-Mehrphasenpole zeitlich nacheinander mit dem positiven Abnehmer elektrisch leitend verbunden werden, und zwar einerseits jedesmal über einen Zeitraum, der dem n-ten Teil der vollen Periode entspricht, und andererseits jedesmal gerade während derjenigen gleichen Zeitspannen t¹ und t^a (Abb. 2), in denen der betreffende Mehrphasenpol sich seinem Potentialmaximum bzw. -minimum genähert und wieder entfernt hat, und daß 2. die erwähnte Vorrichtung gleichzeitig auch den negativen Abnehmer in der gleichen Weise mit den Mehrphasenpolen nacheinander verbindet. Dabei müssen aber in einem und demselben Moment für den positiven bzw. negativen Abnehmer immer ganz bestimmte Mehrphasenpole in Kontakt mit den Sektoren kommen. Welche das sind, ergibt sich einfach durch Betrachtung einer geometrischen Abbildung, die z. B. für Sechsphasenstrom in Abb. 4, für Fünfphasenstrom in Abb. 5 dargestellt ist. Die Mehrphasenpole sind in zyklisch gleichmäßiger Anordnung aufgetragen. Die gesuchten korrespondierenden Pole sind immer die einander gegenüberstehenden, so z. B. steht in Abb. 4 dem Pol α der Pol b gegenüber, in Abb. 5 dem Pol α die Pole c, d.

Abb. 6 zeigt schematisch die Stromabnahme von den Sektoren b¹, b~. Der -{--Sektor bist mit der Welle des Synchronmotors s und go damit mit der Erde verbunden, während der —Sektor b¹ eine bewegliche Leitung ν mitnimmt, die an die isolierte Klemme f^l führt. Die Kontakte c¹, c'², c^s der Abb. 1 sind in der Darstellung der Abb. 6 weggelassen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Mechanisch angetriebener Hochspannungsgleichrichter für Mehrphasenstrom zum Betriebe von Stromverbrauchern, welehe mit Hochspannung geringer Energie arbeiten, wie elektrischen Gasreinigern, Röntgenröhren u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die für Nichthochspannung an sich bekannte Art des Stromwendens, nämlich Synchronschaltung der einzelnen Phasen auf einen Zweileiterkreis mittels nur zweier umlaufender Kontaktsegmente und dreier feststehender Kontaktstücke, für Hochspannung dadurch ermöglicht wird, daß der dabei am Gleichrichter erfolgende Phasenkurzschluß durch die an den Kontakten auftretenden Übergangswiderstände unschädlich gemacht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.