Mechanisch angetriebener Hochspannungs-Gleichrichter für Mehrphasen- insbesondere Drehstrom. Die Erfindung hat einen mechanischen angetriebenen Hochspannungsgleichrichter für llehrpha@sen-, insbesondere Drehstrom für Stromverbraucher mit geringem Energie bedarf, zum Beispiel Elektrofilter oder Rönt genanlagen zum Gegenstand, bei dem die einzelnen Phasen auf einen Zweileiterhreis synchron geschaltet werden, wie an .sieh be kannt.
Die Erfindung bezweckt eine solche Ausbildung eines Gleiehrichters dieser Art, dass die von der Mehrphasenstromquelle (Transformator) kommende Hochspannung vervielfacht, so dass ein entsprechendes Mehr faches der von dem Stromerzeuger Beliefer ten verketteten Effelztivspa.nnung als Gleich spannung abgenommen werden kann. Zu diesem Zweck ist der Gleichrichter mit hin tereinanderges-chalteten Kondensatoren ver bunden, die mit Hilfe der die Gleichspan nung vermittelnden Kontakte in zyklischer Reihenfolge nacheinander einsinnig aufge laden werden.
Eine Vervielfachung von Spannungen durch Kondensatoren ist beispielsweise für Einphasenwechselstrom in Gestalt der so genannten Delonschaltung bereits bekannt. Bei der Erfindung wird ein ähnliches Prin zip für Mehrphasenetrom, insbesondere Dreh strom in der im folgenden näher beschriebe nen Art auf einen mechanisch angetriebenen Hochspannungsgleichriehter angewendet.
Beim mechanischen Hochspannungsgleich richter für Mehrphasen- insbesondere Dreh strom nach der Deutschen Patentschrift Nr.<B>406663</B> tragen die beiden umlaufenden Segmente bi und b2 gemäss Abb. 1 die ab zunehmende Gleichspannung. Jeder .dieser Kontakte ist dauernd mit ein und derselben Klemme, zum Beispiel bi mit der positiven und b2 mit der negativen verbunden.
An die Mehrphasenhochspannungsind die ortsfesten Pole<B>ei,</B> e2 und es angeschlossen. Wenn man nun je einen von drei hintereinandergeschal- teten Kondensatoren mit je einem der drei Pole<B>ei,</B> c2 und es in Verbindung bringt, und zwar @so, .dass der positive Belag des ersten Kondensators gerade .dann mit dem Segment bi verbunden ist, wenn dieses dem Pol<B>ei</B> gegenübersteht, ebenso .der negative Belag dieses Kondensators in diesem Augenblick mit dem Segment bz verbunden ist, während die übrigen beiden Kondensatoren keine Ver bindung mit den umlaufenden Segmenten haben,
so wird in diesem Zeitpunkt der erst;, Kondensator aufgeladen. Dasselbe geschieht nacheinander auch für die andern beiden Kondensatoren. Auf diese Weise ist es mög lich fortlaufend in zyklischer Reihenfolge drei hintereinandergeschalteteKondensatoren aufzuladen, und es ist daher an den Klem men dieser Kondensatorenserie der dreifache Maximalwert der von dem Stromerzeugee (Transformator) gelieferten verketteten Ef fektivspannung als Gleichspannung abzu nehmen.
Abb. 2 zeigt die Schaltung eines Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung. Hier sind wieder ei, c2 und ca die Pole des Drehstrom- transfarmators und bi und b2 umlaufende Kontaktorgane, bestehend aus je zwei elek trisch miteinander verbundenen Kontakten.
Die drei Kondensatoren ki, k2, ka .sind hin tereinander geschaltet, und die k 2 und Ici verbindende Leitung ist ausserdem mit dem feststehenden Kontakt di, ebenso die k2 und k3 verbindende Leitung mit dem ortsfesten Kontakt d2 verbunden.
Hingegen sind die Enden gi und g2 der Kondensatorenreihe je mit einem feststehenden Pol ei und e2 ver bunden, wovon e2 zweckmässig geerdet ist.
Diese Pole ei und e2 sind in Abb. 2 schema tisch unmittelbar nebeneinander gezeichnet, in Wirklichkeit ist die Anordnung so ge troffen, dass@ bi bei seiner Rotation nur an ei vobeikommt und b2 nur an e2, wobei ei und e2 räumlich voneinander (ihrer .Spannungs- differenz gemäss) getrennt sind.
Man kann das beispielsweise dadurch erreichen, dass bi und b2 je in einer Parallelebene mit gleicher Drehungsachse angeordnet sind, wobei für jede Ebene die Pole ei, 0z, c3 und di, d2 vor gesehen sind, während der Pol ei nur für die eine und der Pol e2 nur für die andere Ebene der umlaufenden Kontakte bestimmt ist (siehe Abb. 3). Beim Umlauf von bi und b2 bleibt bi zum Beispiel immer positiv, b2 immer negativ.
Der Kondensator ki wird daher an seiner linken Belegung positiv und an seiner rechten Belegung negativ aufgela den. Die beiden Kondensatoren k 2 und ks sind dabei mindestens an einer ihrer Bele gungen von den Polen<B>ei,</B> c2 und es isoliert. Man erkennt ohne weiteres, dass bei synchro ner Drehung im Uhrzeigersinn auch die Kon densatoren 1c2 und k3 unter denselben Bedin gungen wie eben an ki gezeigt, aufgeladen werden, und zwar sind jedesmal die linken Belegungen positiv und die rechten negativ.
Es kann daher zwischen den Polen ei und e2 die dreifache Spannung abgenommen wer den.
Man kann bi und b2 unter entsprechender geometrischer Ausdehnung der feststehenden Kontakte in an sich bekannter Weise auch als Nadeln ausbilden, was der leichteren Bauart des Gleichrichters zugute kommt.
Die beiden umlaufenden Kontaktorgane können zu beiden Seiten des in Abb. 3 und 4 gezeichneten .Synchronmotors ill in bei me chanischen Gleichrichtern bekannter Weise angeordnet werden; die Pole<B>ei,</B> e2 und es können mittelst Durchführungsisolatoren .I auf einem zwischen den beiden Segment- oder Nadelebenen am Motor befestigten Kranz K angeordnet sein. Die Abnahme pole ei und e2 sind an demselben Kranz K mit Hilfe von gegenüberliegenden Stützisola toren Si, & befestigt.
Um zu vermeiden, dass die Pole ei, c2, c3 des Stromerzeugers, die meistens gegen Erde (Gehäuse und Primärwicklung des Trans- formators) isoliert werden müssen, den mehr fachen Potentialwert gegen. Erde erhalten und eine für diese hohe Spannung entspre chende Isolation gewählt werden muss, kann .der Stromverbraucher gemäss Abb. 5 zwi- sehen einem Ende der Kondensatorreihe und ,einem der beiden umlaufenden Kontakte ein geschaltet sein.
Am einfachsten wird die Anordnung, wenn diser umlaufende Kontakt (Nadel oder dergleichen) geerdet wird. Auf diese Weise ist immer einer der beiden am Stromverbraucher liegenden Pole<I>f i,</I> f 2 ge erdet, und es kann daher an dem andern Pol kein Potential entstehen, das gegenüber dem Erdpotential höher liegt als die einfache Spannung des Stromerzeugers.
Wie Abb. 5 zeigt, ergibt diese Anord- iiiing nicht mehr eine konstante Spannung zwischen den Polen<I>f</I> i und<B>f2,</B> sondern eine stufenförmige ansteigende Spannungskurve, deren Maximalwert wiederum der mehr- bezw. dreifachen Spannung entspricht.
In der gezeichneten Stellung liegt fi an<I>g2, f2</I> an g1. Es ist also, @da ki, k2 und k3 durch den vorangehenden Vorgang geladen sind, die dreifache Spannung zwischen<I>f</I> i und<I>f 2</I> vorhanden. In der nächsten Stellung (siehe Pfeilrichtung) liegt fi wieder an g2, f2 aber zwischen k2 und k3, so dass nur die dem Kon densator k3 zukommende einfache Spannung zwischen fi und f2 liegt.
In der dritten Stel lung schliesslich liegt fi wieder an y2, <I>f2</I> aber zwischen ki und k2, so dass die beiden Kon densatoren<I>1c2</I> und k3 zur Wirksamkeit kom men und die doppelte Spannung zwischen f i und f2 liegt. Es wird also zyklisch die Span nung gesteigert, und zwar von der einfachen zur zweifachen, zur dreifachen, zur einfa chen, zur zweifachen, zur dreifachen usw.
Mechanically driven high-voltage rectifier for multi-phase, especially three-phase current. The invention relates to a mechanically driven high-voltage rectifier for llehrpha @ sen-, in particular three-phase current for electricity consumers with low energy requirements, for example electrostatic precipitators or X-ray systems, in which the individual phases are switched synchronously on a two-wire rice, as is well known.
The invention aims to design a rectifier of this type so that the high voltage coming from the multiphase power source (transformer) is multiplied, so that a corresponding multiple of the chained Effelztivspa.nnung supplied by the power generator can be taken as direct voltage. For this purpose, the rectifier is connected to capacitors that are connected in series and that are charged in one direction one after the other in a cyclical sequence with the help of the contacts that convey the DC voltage.
A multiplication of voltages by capacitors is already known, for example for single-phase alternating current in the form of the so-called Delon circuit. In the invention, a similar Prin zip for Mehrphasenetrom, in particular three-phase current in the type described in more detail below, is applied to a mechanically driven high-voltage rectifier.
In the mechanical high-voltage rectifier for multi-phase, in particular three-phase, current according to German Patent No. <B> 406663 </B>, the two circumferential segments bi and b2 according to Fig. 1 carry the increasing DC voltage. Each of these contacts is permanently connected to one and the same terminal, for example bi with the positive and b2 with the negative.
The stationary poles <B> ei, </B> e2 and es are connected to the multiphase high voltage. If one now brings one of three capacitors connected in series with one of the three poles <B> ei, </B> c2 and es in connection, namely @so, .that the positive coating of the first capacitor just .then with it the segment bi is connected when this is opposite the pole <B> ei </B>, likewise .the negative coating of this capacitor is connected to the segment bz at this moment, while the other two capacitors have no connection with the surrounding segments ,
so at this point in time the first capacitor is charged. The same thing happens one after the other for the other two capacitors. In this way, it is possible to continuously charge three capacitors connected in series in a cyclical sequence, so that three times the maximum value of the linked effective voltage supplied by the power generator (transformer) must be taken as DC voltage at the terminals of this capacitor series.
Fig. 2 shows the circuit of a Ausfüh approximately example of the invention. Here again ei, c2 and ca are the poles of the three-phase transformer and bi and b2 are circumferential contact elements, each consisting of two electrically interconnected contacts.
The three capacitors ki, k2, ka are connected in series, and the line connecting k 2 and Ici is also connected to the fixed contact di, as is the line connecting k2 and k3 to the fixed contact d2.
In contrast, the ends gi and g2 of the capacitor row are each connected to a fixed pole ei and e2, of which e2 is expediently grounded.
These poles ei and e2 are shown schematically next to each other in Fig. 2, in reality the arrangement is such that @ bi only comes to ei when it rotates and b2 only comes to e2, where ei and e2 are spatially separated from each other (their. Voltage difference according to) are separated.
This can be achieved, for example, in that bi and b2 are each arranged in a parallel plane with the same axis of rotation, the poles ei, 0z, c3 and di, d2 being provided for each plane, while the pole ei is only for one and the other Pole e2 is only intended for the other level of the surrounding contacts (see Fig. 3). For example, when bi and b2 circulate, bi always remains positive, b2 always negative.
The capacitor ki is therefore charged positively on its left assignment and negatively charged on its right assignment. The two capacitors k 2 and ks are insulated from the poles <B> ei, </B> c2 and es on at least one of their assignments. It is easy to see that with synchronous clockwise rotation, the capacitors 1c2 and k3 are also charged under the same conditions as just shown for ki, each time the left assignments are positive and the right ones are negative.
Three times the voltage can therefore be removed between the poles ei and e2.
Bi and b2 can also be designed as needles in a manner known per se, with a corresponding geometric expansion of the stationary contacts, which benefits the lighter design of the rectifier.
The two rotating contact elements can be arranged on both sides of the .Synchronous motor ill drawn in Fig. 3 and 4 in a manner known from mechanical rectifiers; the poles <B> ei, </B> e2 and it can be arranged by means of bushing insulators .I on a ring K attached to the motor between the two segment or needle planes. The acceptance poles ei and e2 are attached to the same wreath K with the help of opposing supporting insulators Si, &.
In order to avoid that the poles ei, c2, c3 of the power generator, which usually have to be isolated from earth (housing and primary winding of the transformer), are several times the potential value. Earth and an appropriate insulation for this high voltage must be selected, the power consumer according to Fig. 5 can be connected between one end of the capacitor bank and one of the two surrounding contacts.
The arrangement is easiest if this circumferential contact (needle or the like) is earthed. In this way, one of the two poles <I> fi, </I> f 2 connected to the electricity consumer is always earthed, and therefore no potential can arise at the other pole that is higher than the simple voltage of the electricity generator compared to the earth potential .
As Fig. 5 shows, this arrangement no longer results in a constant voltage between the poles <I> f </I> i and <B> f2, </B> but a stepped increasing voltage curve, the maximum value of which is the more respectively corresponds to three times the voltage.
In the position shown, fi is on <I> g2, f2 </I> on g1. So there is three times the voltage between <I> f </I> i and <I> f 2 </I>, @ since ki, k2 and k3 are charged by the preceding process. In the next position (see arrow direction) fi is again at g2, but f2 is between k2 and k3, so that only the simple voltage coming to capacitor k3 is between fi and f2.
In the third position, fi is again at y2, <I> f2 </I> but between ki and k2, so that the two capacitors <I> 1c2 </I> and k3 come into effect and double the voltage lies between fi and f2. The tension is thus increased cyclically, namely from the single to the double, to the triple, to the single, to the double, to the triple, etc.