Mehrphasiger mechanischer Stromumformer. Die Erfindung betrifft einen mehrphasi- gen mechanischen Stromumformer, dessen Kontakte von einer mit Antriebsorganen, wie Nocken, Exzentern oder Kurbeln ver sehenen Welle betätigt werden, wobei die Antriebskraft gewöhnlich von einem Syn chronmotor geliefert wird. Bisher war es nicht möglich, derartige Kontakteinrichtun gen zum periodischen Schalten von Stark strom zu verwenden, weil die Kontakte durch das an ihnen auftretende Schaltfeuer schon nach verhältnismässig kurzer Zeit bis zur Betriebsunfähigkeit beschädigt wurden.
Nach neuerlichen Vorschlägen ist es jedoch gelungen, die Beschädigungen durch Schalt feuer praktisch vollkommen zu vermeiden, indem zum Beispiel Strom und Spannung an der Unterbrechungsstelle gleichzeitig in der Weise beeinflusst werden, dass mittels in Reihe geschalteter veränderlicher Impedan zen, vorzugsweise sogenannter Schaltdros sel, mit sich bei einem sehr kleinen Augen- blickswert des Stromes in der Nähe des Stromnulldurchganges sprunghaft sättigen dem,
gegebenenfalls vormagnetisiertem Ei senkern eine stromschwache Pause hervor gerufen und zugleich der Anstieg der wieder kehrenden Spannung an den sich öffnenden Kontakten durch einen zur Unterbrechungs stelle parallel geschalteten, vorzugsweise kapazitiven Nebenpfad verzögert wird, der bewirkt, dass bei Beginn der Kontaktöffnung der grösste Teil der an der Schaltstelle wie derkehrenden Spannung durch eine entgegen wirkende Spannung aufgehoben wird, die an den mit den Kontakten in Reihe liegen den Impedanzen,
in erster Linie an der jedes mal gerade im entsättigten Zustand befind lichen und daher einen grössenordnungsmässig etwa tausendfachen Widerstand aufweisen den Schaltdrossel, jedesmal im gewünschten Augenblick vorhanden ist, so dass keine Rückzündung stattfinden kann (vergl. die schweizerischen Patente Nr. 198 525 und 202<B>967,</B> mit deren Gegenstand die Erfin dung vorteilhaft kombiniert werden kann). Damit ist die Dauerbetriebsfähigkeit als Um former für den regelmässigen Betrieb ge sichert. Wichtig ist hierbei die genaue Ein stellung der gegenseitigen Lage der Kon takte und der vorgeschriebenen Kontakt wege.
Die endgültige Einstellung der Kon- takte wird am besten an dein fertig zusam mengestellten Kontaktsatz vorgenommen, wobei auch gleich die Antriebsübertragungs- teile und etwaige Hilfseinrichtungen, die auf Störungen des Regelbetriebes ansprechen und den Betrieb gefährdende Schädigungen ver hindern sollen, entsprechend einzurichten bezw. nachzustellen sind, damit sie möglichst noch innerhalb der gleichen Halbwelle wirk sam werden, in der sich der Störungsfall ereignet. Endlich können bei sehr hoher spezifischer Strombelastung der Kontakte besondere Hilfseinrichtungen zur künstlichen Kühlung vorgesehen sein.
Die Erfindung besteht nun darin, dass eine Führungseinrichtung für einen die An triebsbewegung auf den beweglichen Kon taktteil übertragenden Gestängeteil, z. B. für einen Stössel, am ruhenden Kontaktteil an geordnet und mit diesem zusammen in Aus sparungen eines die Lager der Antriebswelle enthaltenden Grundkörpers leicht austausch bar eingesetzt ist. Dadurch wird der Aufbau des Umformers übersichtlich und somit seine Überwachung erleichtert. Betriebsstörungen können durch Austausch eines schadhaften Kontaktsatzes in kurzer Zeit behoben wer den. Die Lagerhaltung ist vereinfacht, da nur wenige Reservekontaktsätze vorhanden zu sein brauchen.
Die Reparatur und die erneute genaue Einstellung etwa beschädig ter und ausgewechselter Kontaktsätze kann fern vom Aufstellungsort an der Werkbank vorgenommen werden.
In den Fig. 1 bis 6 sind drei verschie dene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Bei allen drei Beispielen besteht jeder der sechs Kontaktsätze aus zwei festen Kontakten 11 und 1.2 mit vorzugsweise be weglichen Anschlussleitungen und einer be- weglichen Kontaktbrücke 13. Die Kontakte werden vorteilhaft rein metallisch ausge führt. Die Kontaktbrücke 13 wird von einem in einer Führungsbuchse 14 gleitenden Stö ssel 15 entgegen einer Rückführfeder 16 an gehoben. Die beiden festen Kontakte, sowie die Führungsbuchse sind an einem Flansch 17 befestigt, der mittels Schrauben leicht auswechselbar am Grundkörper 21 ange bracht ist.
Der Stössel besitzt eine eigene Rückführfeder 18. Weitere Hilfseinrichtun gen, z. B. Steuer- und Störungsschutzvorrich tungen, sind der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung nicht angegeben. Bei der Ein richtung nach Fig. 1 und der einen senkrech ten Schnitt davon darstellenden Fig. 2 sind die Kontaktsätze längs der Antriebswelle 19 nebeneinander angeordnet. Jeder wird durch einen besonderen Exzenter 20 angetrieben. Die Exzenter sind gegeneinander um je<B>60'</B> versetzt. Der Grundkörper 21, in dem die Welle 19 mehrfach gelagert ist, besitzt eine langgestreckte Form.
Die die Kontaktsätze tragenden Flanschen sind an der Oberseite des Grundkörpers befestigt. Über alle hin weg greift ein ebenfalls am Grundkörper be festigter Bügel 22 aus Profileisen, gegen den die Rückstellfedern 16 der einzelnen Kon takte abgestützt sind. An der einen Stirn seite ist der Ständer eines Synchronantriebs- motors 23 angeflanscht. Die Stirnwand 24 des Grundkörpers 21 bildet gleichzeitig das eine Lagerschild des Antriebsmotors.
Nach Fig. 3 und dem zugehörigen Grund riss Fig. 4 ist nur ein einziger Exzenter 20 vorhanden. Die Kontaktsätze sind sternför mig um ihn angeordnet. Das Widerlager 22' für die Kontaktfeder 16 ist für jeden Kon takt einzeln mit Bolzen 35 auf dem Flansch 17 befestigt. Auch hier ist der Synchron motor 22 mit seinem Ständer unmittelbar an dem im wesentlichen zylindrischen Grund körper 21 angebaut, in dem die Welle 19 gelagert ist.
Fig. 5 und die dazugehörige Fig. 6 zei gen eine Kontakteinrichtung, bei der der Antriebsmotor 23 mittels eines Exzenters 19 eine Taumelkrone 25 bewegt, deren sechs Arme 26 die Schaltbewegung auf die an der obern Stirnseite des Grundkörpers 21 einge setzten Kontaktsätze übertragen. Die Tau melkrone \?5 wird durch ein Kugelgelenk ?7 gehalten, dessen äusserer Teil 28 in einem am Gehäuse befestigten Führungsrohr 29 gleitend geführt ist und mittels Spindel 30 und Handrad 31 gehoben und gesenkt wer den kann,
wodurch die Eingriffsdauer bezw. die Überlappungsdauer der Kontakte verän dert werden kann. Dadurch und durch die gleichzeitige Veränderung der Synchronlage des Schalttaktes gegenüber der Phasenlage der speisenden Wechselspannung kann die günstigste Arbeitsweise für jeden Belastungs zustand eingestellt werden. Um diese Ein stellung während des Betriebes auf rein me chanischem Wege vornehmen zu können, ist es zweckmässig, den Grundkörper mit dem Motorständer nicht starr zu verbinden, son dern beide gegeneinander verdrehbar zu machen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Schaltapparates dient zur Lösung der Auf gabe, den Aufbau von Umformungsanord nungen mit verschiedenartigen Schaltungen und Phasenzahlen unter Verwendung einer möglichst geringen Anzahl verschiedener Konstruktionselemente zu ermöglichen.
Als Grundschaltung für einen Kontakt umformer kann ebenso wie für einanodige Ventilstromrichter die normale 6-Phasen- schaltung gelten. In diesem Fall sind sechs Schaltkontakte erforderlich, deren Einschalt zeitpunkte um 60 in der Phase gegenein- andern verschoben sind. L m die Leistung zu erhöhen, ist es vielfach wünschenswert, meh rere Kontakte in jeder Phase parallel zu schalten oder zwecks Erhöhung der Span nungsfestigkeit eine Reihenschaltung aus mehreren Kontakten zu verwenden.
Die par allel bezw. in Reihe geschalteten Kontakte müssen dann hinsichtlich ihrer Schaltpunkte genau gleichphasig betrieben werden. Die gesamte Kontaktzahl beträgt dabei ein gan zes Vielfaches der Grundzahl.
Weiterhin tritt oft die Forderung nach einer geringeren, das heisst höherphasigen, Welligkeit auf. Diese kann man erzielen, wenn man an Stelle des 6-Phasensystems ein 12-phasiges System anwendet, welches wie derum aus zwei 6-Phasensystemen aufgebaut werden kann, deren Schaltkontakte dann je doch nicht gleichphasig, sondern mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 30 betrieben werden müssen. Dabei können eben falls wieder die beiden 6-phasigen Kontakt systeme in Reihe geschaltet sein, um auf diese Weise die Spannung zu verdoppeln.
An Stelle der 6-Phasensysteme können auch 3-phasige Graetz-Systeme verwendet wer den, die bekanntlich ebenfalls 6-phasige Welligkeit haben und sechs Schaltkontakte benötigen. Durch Wahl verschiedener Schal tungen der Sekundärwicklungen kann man in diesem Fall durch Parallel- oder Hinter einanderschalten mehrerer Systeme höher pha,sige Welligkeit erreichen; auch bei be stimmten Polygonschaltungen ist es erforder lich, eine Kontaktzahl zu verwenden, die ein ganzes Vielfaches der Grundzahl darstellt. Die genannten Schaltarten sind naturgemäss ebenso wie die Grundphasenzahl 6 nur als Beispiel zu betrachten.
Es sollte dadurch nur gezeigt werden, von welcher Bedeutung die Vervielfachung einer gegebenen Grund kontaktzahl für die Konstruktion von Kon taktumformern ist.
Alle Schaltungen, bei denen ein Viel faches der Grundkontaktzahl erforderlich ist, lassen sich leicht und mit einem Mini mum an verschiedenartigen Konstruktions teilen aufbauen, wenn als Bauelement eine Schalteinrichtung verwendet wird, bei der der einen Bestandteil des Grundkörpers bil dende Tragkörper für die Schaltkontakte mit Befestigungsvorrichtungen ausgerüstet ist, die die axiale Aneinanderreihung mit wei teren gleichartigen Schalteinrichtungen der art gestatten,
dass sich beim Zusammenbau wahlweise ganz bestimmte vorgegebene Win kelverdrehungen oder Winkelübereinstim- mung zwischen den Kontakten der verschie denen Kränze ergeben. Eine besonders zweck mässige Ausführungsform des Tragkörpers ist die als Hohlzylinder, in dessen Mittel.- achse die Antriebswelle läuft. Dieser Ilohl- zylind@r, der an seinem Mantelumfang die Schaltkontakte trägt, kann an seinen Stirn seiten Befestigungsflansche erhalten, deren Schraubenlöcher entsprechend den möglichen Winkelversetzungen am Umfang verteilt sind.
In Fig. 7 ist ein derartiger Tragkörper beispielsweise dargestellt. Er besteht aus einem Hohlzylinder 1, der an seinem Umfang gleichmässig verteilt Befestigungsvorrichtun gen für die auswechselbaren Kontakteinhei ten 4 trägt. Er besitzt ferner ringförmige Flansche 2, die so ausgestaltet sind, dass mehrere derartige Tragkörper in axialer Richtung aneinandergesetzt werden können.
Die Löcher 3 für die Aufnahme der Befesti gungsschrauben sind von vornherein in sol cher Anzahl und unter einer solchen gc>gen- seitigen Winkelversetzung vorgesehen, dass der Zusammenbau der einzelnen Schaltein richtungen unter allen im Hinblick auf die verschiedenartigen Schaltmöglichkeiten in Aussicht genommenen Winkelstellungen der Kontaktkränze gegeneinander durchführbar ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbei- spiel ist wiederum die Kontaktzahl 6 als Grundzahl angenommen.
Die Schrauben- löcher in den Befestigungsflanschen sind da gegen nur um 30 gegeneinander versetzt, so dass es ohne weiteres möglich ist, mehrere Einheiten sowohl mit gleicher Lage der Kon takte als auch mit einer Kontaktverschie- bung von 30 zusammenzubauen. Damit wer den alle die auf der Grundphasenzahl 6 auf hauenden Schaltungen, die oben erwähnt wurden, sowie auch noch höherphasige Schal tungen, z. B. 18- oder 24-phasige Schaltun gen, erfasst. Es ist beim Zusammenbau nur eine Verdrehung um eine Schraubenteilung erforderlich.
Die Welle wird zweckmässig im ganzen durchgeführt. Es ist jedoch auch möglich. einzelne Wellenstücke zu verwenden, die auf die Länge der einzelnen Schalteinrichtungs- einheiten abgestimmt sind. Anstatt die Trag körper für die Kontakte gegeneinander zu verdrehen, kann man auch die Phasenver- schiebung in der Kontaktbetätigung dadurch hervorrufen, dass man die Exzenterscheiben entsprechend gegeneinander versetzt. Im all gemeinen wird man jedoch hinsichtlich der Anordnung der Exzenterscheiben bereits mit Rücksicht auf eine möglichst gute Auswuch tung gebunden sein.
Die Lagerung der An triebswelle kann durch zwei Lager ausser halb der zusammengebauten Kontaktträger einheiten erfolgen, wobei die letzteren mit den Lagern zusammen den erwähnten Grund körper bilden. Man kann jedoch auch von vornherein jeden einzelnen Tragkörper mit einem oder zwei Wellenlagern versehen.