AT135498B - Unterbrecher für elektrische Starkströme. - Google Patents

Unterbrecher für elektrische Starkströme.

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AT135498B
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Paul Dr Wangemann
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Description


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  Unterbrecher für elektrische Starkströme. 
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 zeit verringert, so wächst der Durchschnittsstrom bis zur vollen Stromstärke an. Der synchron   um-   laufende mechanische Kontaktgeber kann für beide Fälle benutzt werden, so dass   lediglieh   durch Verschiebung der Bürste auf dem mechanischen Kontaktgeber einmal der Apparat als Anlasser und, nachdem die Bürste ihre Endstellung erzielt hat, als Gleichrichter arbeiten kann.

   Der synchron rotierende mechanische Kontaktgeber bietet aber auch noch den Vorteil, dass er die   Stromschlusszeit   von der Eintauchzeit der Elektrode unabhängig macht : Soll die Eintauchzeit sehr kurz sein, dann ist der Ein-und Austauchwinkel der Elektrode aus dem Elektrolytsumpf annähernd Null, und die Tropfenbildung verursacht leicht bei der ausserordentlichen Strombelastung ein Funken der   austauehenden   Elektrode. Wenn man aber die Elektrode tiefer eintauchen lässt, so bestimmt dann der   Ein-und Austauchwinkel   in Verbindung mit der Drehgeschwindigkeit die Stromsehlussdauer. Es ergibt sieh also eine gewisse Abhängigkeit zwischen dem Ein-und Austauchwinkel einerseits und der Stromschlusszeit in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit anderseits.

   Gleiche Verhältnisse treten auch auf, wenn der Stromschluss durch einen   Elektrolytstrahl   bewirkt wird. Auch hier ermöglicht der synchron rotierende   mecha-   nische Kontaktgeber die Unabhängigkeit der Stromsehlusszeit von der Eintauchtiefe der Elektrode. 



   Durch die Parallelschaltung bzw.   Seriensehaltung   des mechanischen Kontaktgebers und der   Ele1.'irolytunterbrechungsstelle   ist es also möglich, unabhängig von dem   Eintauehwinkel   und unab- 
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 ausserordentlich scharfe, präzise Stromschlussperioden von ganz oenemger   zeenaauer   zu erzielen. Be der Stromumformung gemäss der Erfindung sind die Verluste wesentlich reduziert, so dass der Wirkunggrad der Stromumformung ausserordentlich hoch ist. Hinzu kommt, dass infolge des parallel laufenden, mechanischen Kontaktgebers die Erwärmung des Elektrolyten und im Zusammenhang damit eine eventuelle Schaumbildung so gut wie ausgeschlossen ist. 



   Die Wirkungsweise des Apparates ist die denkbar einfachste. Wenn man den Apparat einschaltet, hat man zunächst die rotierende Elektrode oder den rotierenden Elektrolytstrahl in Gang zu setzen und die Bürste auf dem Schleifring so zu verstellen, dass die   Stromschlusszeit   des rotierenden Schleif- 
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 annähernd gleich Null. Man braucht alsdann nur die Bürste im Sinne der Rotation der Elektrode zu verschieben und kann auf diese Weise den Strom beliebig bis zur halben Stromstärke regeln und durch Einschaltung eines weiter unten beschriebenen zusätzlichen Hilfskontaktes den Strom bis zur vollen Stromstärke regeln. Die Abschaltung erfolgt umgekehrt wiederum durch Zurückführen der Bürste in die Anfangsstellung.

   Will man den Apparat zur Gleichrichtung benutzen, dann wird die Bürste auf dem Schleifring so eingestellt, dass sie kurz vor der elektrolytischen Stromunterbrechung den Schleifring verlässt und auf diese Weise die Stromleitung an die   Elektrolytstrecke   abgibt. Massgebend ist in allen Fällen, dass die Stromunterbrechung stets zu Lasten der   Elektrolytstreeke   geht. Dabei ist es gleichgültig, ob die Elektrolytunterbrechungsstelle aus einer Elektrode besteht und in einem Elektrolytsumpf eintaucht oder ob ein   Elek-trolytstrahl   auf eine Elektrode auftrifft. 



   Die Erfindung erstreckt sich auf alle solche   Elektrolytunterbrechungsstellen,     gleichgültig,   wie sie konstruktiv ausgebildet sind. 



   Auf der Zeichnung ist der Unterbrecher in dem   Ausfuhrungsbeispiel   erläutert, bei welchem der mechanische Kontaktgeber auf der umlaufenden Welle angeordnet ist, welche eine rotierende Elektrode trägt, die durch den Elektrolytsumpf   hindurchsehlägt.   



   Fig. 1 zeigt den Elektrolytunterbrecher in einem Schnitt parallel zur Achse. Fig. 2 ist eine Seitenansicht von der Schleifringseite aus gesehen, wobei der Schleifring im Schnitt dargestellt ist. Die Elektroden sind schematisch angedeutet. Fig. 3 ist ein Schema der   Stromschluss- und Stromunterbrechungs-   
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 brechungsstelle. 



   In Fig. 1 bedeutet a die Welle der rotierenden Elektrode b, welche in den   Elektrolyten (1 ein-   und austaueht.   h   ist die feststehende Gegenelektrode. Die Elektrodenwelle   a   trägt einen halben Schleifring   d,   auf welchem die Bürste e gleitet und einen zweiten halben Schleifring D, auf welchem die   Bürste E   gleitet. Die Elektrode b und der Teilsehleifring D sind von der Achse a durch Isolierung getrennt. Dagegen ist der Schleifring d durch eine isolierte Leitung t mit der Elektrode b leitend verbunden. Der Teilschleifring D ist mit der Achse a und dem Gehäuse durch eine leitende, nicht dargestellte Verbindung innerhalb des isolierenden Kollektors IF leitend verbunden.

   Der Strom kann nach Fig. 1, wenn der 
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 und die Gegenelektrode 7t durch das Gehäuse zu der Leitung i dem Nutzwiderstand k zum Minuspol gelangen. Die Unterbrechung dieses Stromkreises kann einmal durch Ablaufen der Bürste e von dem Teilschleifring d auf mechanischem Wege erfolgen, dann aber auch durch   Austauehen   der   Elektrode b   
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Wird der Schalter s nach s'umgelegt, dann geht parallel zu dem vorbesehriebenen Stromkreis ein zweiter Strom von dem Pluspol über den Schalter in seiner   Schlussstellung     s'über   die Bürste   B,   
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   In der in Fig. 2 dargestellten Schaltung, bei welcher die mechanische Unterbrechungsstelle (1, e mit der   Elektrolytunterbrechungsstelle   g, b,   h   in Serie liegt, währt die Stromschlusszeit der Unter- brechungsstelle d, e von dem Auflaufen der Bürste e auf den Schleifring d, bis die Bürste in der punktiert gezeichneten Stellung e'den Schleifring d verlässt. Bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit der Achse ist also die Stromschlusszeit genau festgelegt und unveränderlich und hängt von der Länge des Teil-   sehleifkontaktes d   und der Bürstenbreite ab. 



   An der zweiten in Serie geschalteten Unterbrechungsstelle b,   71 beginnt   der   Stromschluss   in der Stellung der Elektrode b", sobald die Elektrode in den Elektrolyten eintaucht und dauert, bis die Elektrode b in der Stellung b'aus dem Elektrolyten austaucht. Bei unveränderlichem Niveau des
Elektrolyten und gleicher Drehgeschwindigkeit der Achse a ist auch die   Stromschlusszeit   immer voll- ständig gleich.

   Obwohl die beiden Unterbrechungsstellen d, e und b, g, h vollständig unveränderliche
Stromschlusszeiten aufweisen, ist es doch möglich, eine beliebig veränderliche resultierende Strom- schlusszeit zu erhalten, indem die beiden unveränderlichen Stromschlusszeiten in der Phase gegenein- ander verschoben werden, so dass der endgültige wirkliche Stromschluss nur dann erfolgt, wenn die beiden
Unterbrechungsstellen d, e und b, g, h gleichzeitig beide geschlossen sind. Diese Relativverschiebung der beiden in Serie geschalteten Unterbreehungsstellen wird in einfachster Weise dadurch erzielt, dass man die Bürste e in der   Drehriehtung   oder entgegengesetzt der Drehrichtung verschiebt.

   Bei der Ver- schiebung der Bürste e in der Drehrichtung oder entgegen der Drehrichtung bleibt die   Stromschlusszeit   immer dieselbe, aber der Anfangspunkt der   Stromschlusszeit   erfolgt früher, wenn die Bürste entgegen der Drehrichtung der Achse verschoben wird, und dementsprechend wird auch um so früher der Strom durch Ablaufen der vorgeschobenen Bürste e von dem Schleifring   d   unterbrochen. Durch die Verschiebung der Bürste wird also die Dauer der Stromschlusszeit nicht geändert, wohl aber der Beginn und das Ende der   Stromschlusszeit   früher oder später verlegt.

   Auf diese Weise ist es möglich, die   Stromschluss-   phasen der beiden in Serie geschalteten Unterbrechungsstellen d, e und b,    < y,   h relativ zueinander zu verschieben, obwohl die einzelnen Stromschlusszeiten bei beiden Unterbrechungsstellen gleichbleiben. 



   In Fig. 3 ist schematisch diese Verschiebung der   Stromschlusszeit   dargestellt. I bedeutet die   Stromschlusszeiten   an der Unterbrechungsstelle b, g. h. II stellt die   Stromschlusszeiten   an der Unterbrechungsstelle d, e dar, und   III   zeigt die resultierende   Stromschlusszeit,   da der Strom nur dann fliessen kann, wenn beide in Serie geschalteten Unterbreehungsstellen geschlossen sind. Der Punkt I b zeigt den Augenblick, in welchem die Elektrode in ihrer Stellung b"in den Elektrolyten eintaucht, und der Punkt   I   a entspricht der Stellung, in welcher die Elektrode b in ihrer Stellung   b'aus   dem Elektrolyten austaucht.

   Der Punkt II a entspricht dem Augenblick, wo die Bürste e auf den Schleifring d aufläuft, und der Punkt II b derjenigen Stellung, in welcher die Bürste e in ihrer Stellung e'den Schleifring d verlässt. Der Strom fliesst nur dann über die beiden in Serie geschalteten Kontakte, wenn beide Kontakte   d,   e und b, g,   h   geschlossen sind, also in der   Zeichnung während   der Periode   von III abis III b.   



  Damit ein vollständig funkenfreies Absehalten auch noch so grosser Leistungen eintritt, ist es erforderlich, dass die Stromunterbrechung stets von der   Elektrolytunterbrechungsstelle b, [I, h übernommen   wird,   d.'h.   die Elektrode b muss austauchen, so lange die andere Unterbreehungsstelle e,   cl   noch geschlossen ist. 



   Bei der Verschiebung der Bürsten verschieben sich nun, wie dies das Schema der Fig. 3 zeigt, die Stromschlusszeiten von der Unterbrechungsstelle b, g, h   (1)   und die Zeiten der   Unterbrechungs-   stelle d, e (II) zeitlich gegeneinander, so dass die resultierende, tatsächliche   Stromschlusszeit     III   immer mehr wächst in dem Masse, als beide   Unterbrechungsstellen längere   Zeit hindurch gleichzeitig geschlossen sind. Dies zeigt sehr deutlich die Fig. 3, bei welcher die   Stromschlusszeiten,   die nach der Zeitachse t aufgetragen sind, allmählich von   III   a bis III b nach Ill'a-III'b zunehmen. 



   Die maximale   Stromschlusszeit   gemäss Fig. 3 tritt ein, wenn sieh die   Stromschlussphase     I   und die Stromschlussphase   11   ineinander geschoben haben, so dass sie sich annähernd decken, wie dies die Fig. 3 in der obersten Schemareihe rechts zeigt. In diesem Falle ist die   Stromschlusszeit   annähernd gleich der stromlosen Zeit, so dass bei dieser Stellung der Strom   annähernd   die halbe Zeit geschlossen und annähernd die halbe Zeit geöffnet ist ; der   Durehsehnittsstrom,   welcher bei dieser Schaltung maximal gewonnen werden kann, beträgt die Hälfte des zugeführten Stromes.

   Um nun aber auch den Strom weiterhin über die Hälfte hinaus regulieren zu können, muss man den Schalter s in die Stellung s'umlegen und auf diese Weise den Teilschleifring D mit einschalten. Dieser Schleifring D erhält von der Bürste E seinen Strom, und die Bürste wird so eingestellt, dass sie für eine halbe Drehung der Achse a während der Periode Il A der Fig. 3 den Strom über das Gehäuse, die Leitung i zu dem Nutzwiderstand k liefert. Die Kontaktstelle D E gibt unveränderlich den   Stromschluss   während der halben Periode   11     A.   



  Die übrige Variation von der Hälfte bis zur vollen Stromstärke wird durch den parallelen Stromkreis e, 
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   !,   k wird nun durch Stellung der Bürste E so eingestellt, dass der Strom in der ersten Hälfte der Periode durch diesen Stromkreis geschlossen bleibt und der ursprüngliche Stromkreis e,   cl,     t, b, g, J, k     die Veränderung des Stromkreises in der zweiten Periodenhälfte übernimmt, wie dies bereits oben be- ; chrieben ist. Dadurch ergibt sich das Schaltungsperiodensehema der Fig. 3. In diesem Schema kommt   

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AT135498D 1932-03-21 1932-03-21 Unterbrecher für elektrische Starkströme. AT135498B (de)

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