CH178347A - Mechanically driven high-voltage rectifier for multi-phase, especially three-phase current. - Google Patents

Mechanically driven high-voltage rectifier for multi-phase, especially three-phase current.

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CH178347A
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Siemens-Lurgi Patentverwertung
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Siemens Lurgi Cottrell Elektro
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Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Mechanisch angetriebener Hochspannungs gleichrichter für Mehrphasen- insbesondere Drehstrom für Stromverbraucher mit gerin gem Energiebedarf, mit Synchronschaltung der einzelnen Phasen auf einem Zweileiter kreis, dadurch gekennzeichnet, dass hinter einandergeschaltete Kondensatoren vorhanden sind, die mit Hilfe der die Gleichspannung vermittelnden Kontakte des Gleichrichters in zyklischer Reihenfolge nacheinander ein sinnig aufgeladen werden. UNTERANSPRÜCHE: 1. PATENT CLAIM: Mechanically driven high-voltage rectifier for multi-phase, especially three-phase current, for power consumers with low energy requirements, with synchronous switching of the individual phases on a two-wire circuit, characterized in that there are capacitors connected in series which, with the help of the rectifier contacts that convey the DC voltage, are cyclically Order one after the other a sensible charge. SUBCLAIMS: 1. Mechanisch angetriebener Hochspannungs gleichrichter nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass umlaufende Kontaktorgane, von denen jedes in Ver folg der Synchronbewegung nur je ein Potential, das heisst das positive oder das negative von den Mehrphasenpolen ab nimmt, mit -den entsprechenden Belägen der Kondensatoren in elektrisch leitende Verbindung gebracht werden. Mechanically driven high-voltage rectifier according to claim, characterized in that revolving contact elements, each of which only has one potential, i.e. the positive or the negative of the multi-phase poles, with the corresponding layers of the capacitors in electrical leading connection. \?. Mechanisch angetriebener Hochspannungs gleichrichter nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, @dass bei mehrebeniger Anordnung der um laufenden, Gleichstrom führenden Kon takte, diese auf jeder Seite des Synchron motors in je einer Kontaktebene angeord net sind, während die ihnen gegenüber liegenden, an die Kondensatoren und an den Transformator angeschlossenen Kon takte, sowie die Gleichstromabnahmekon- takte zu beiden Seiten eines vom Motor gehäuse getragenen .Stützkranzes befestigt sind. 3. \ ?. Mechanically driven high-voltage rectifier according to claim and dependent claim 1, characterized in that with a multilevel arrangement of the contacts leading to running direct current, these are arranged on each side of the synchronous motor in one contact level, while those opposite them are connected to the Capacitors and contacts connected to the transformer, as well as the direct current pick-up contacts, are fastened on both sides of a support ring carried by the motor housing. 3. Mechanisch angetriebener Hochspannungs gleichrichter nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverbraucher zwischen einem Ende der hintereinandergeschalteten Kon densatoren und einem der beiden umlau fenden Kontaktorgane des Gleiehriehters eingeschaltet ist. Mechanically driven high-voltage rectifier according to claim and dependent claim 1, characterized in that the power consumer is switched on between one end of the series-connected capacitors and one of the two rotating contact elements of the sliding rectifier.
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