Periodisch betätigter Schalter, insbesondere für mechanische Stromrichter. Periodisch betätigte mechanische Schalter, wie sie insbesondere bei der Umformung elek trischer Energie (Gleichrichter, Wechselrichter, Umrichter) verwendet werden, kann man hinsichtlich der Abschaltleistung entlasten. Derartige Mittel zur Entlastung sind z. B. Schaltelemente mit gesteuerter Stromdurch- lassrichtung auf der Drehstromseite des Trans formators oder Eisendrosseln in den Zuleitungen zu den Kontakten, die schon bei sehr kleinen Werten der durchfliessenden Ströme gesättigt werden. Es hat sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, ausserdem parallel zu den Kon takten einen Kondensator zu schalten.
Als Schalter für mechanische Stromrichter sind bisher sowohl Schalter mit umlaufenden Teilen als auch Schalter mit hin- und her gehenden Teilen vorgeschlagen worden. Bei den Schaltern mit umlaufenden Teilen hat man sich bisher eng an die Bauweise elek trischer Maschinen angelehnt und hat Bürsten und Kollektoren übernommen. Diese Möglich keit hat jedoch nicht im Betrieb befriedigt. Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung von periodisch betätigten Schal tern, insbesondere fürmechanische Stromrichter.
Erfindungsgemäss besteht der umlaufende Teil aus einer oder mehreren Rollen, die auf der innern zylindrischen Fläche einer Kontakt bahn ablaufen und zwischen zwei in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Kontakt stücken eine leitende Verbindung herstellen.
Zwischen zwei Kontaktstücken werden zweckmässig von diesen isolierte Zwischen stücke vorgesehen, so dass die Kontaktrollen beim Übergang von einem zum andern Kon taktstück auf dem Zwischenstück ebenfalls ab rollen. Dieübergangsstückeliegen zweckmässig zu den zugehörigen Kontaktstücken inaxialer Richtung versetzt. Sie können aus dem gleichen Werkstoff bestehen wie die Kontaktstücke, sie können aber auch aus isolierendem Material an nähernd gleicher Abnutzungsfestigkeit beste hen, wie es für die Kontaktstücke notwendig ist.
Die Kontaktstücke können ganz oder zumindest an den Ablaufkanten aus einem gegen Ab- brand widerstandsfähigen Material, wie z. B. Wolfram, hergestellt sein. Die Kontaktbahn wird zweckmässig in der Mitte geteilt, so dass die beiden Hälften um die gemeinsame Achse gegeneinander verdreht werden können, um die Kontaktdauer zu ändern.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht, Fig. 2 eine Abwicklung der Kontaktbahn, Fig. 3 einen senkrechten Längsschnitt, Fig. 4 eine Ab wicklung der geänderten Ausführung der Kontaktbahn und Fig. 5 dieselbe Ausführung in gegeneinander verschobener Lage. Fig. 6 zeigt ein Schaltbild eines dreiphasigen Strom richters in Brückenschaltung, das mit den erfindungsgemässen Kontaktgeräten ausgerüstet ist.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnen 1, 2, 3 und 4 und 1', 2', 3' und 4' die leitenden Kontaktstücke, die durch einen isolierenden Kranz 5 gehalten werden. Zwischen den lei tenden Kontaktstückpaaren liegen isoliert von diesen angeordnete Zwischenstücke 6, die vor teilhaft gegenüber den zugehörigen Kontakt stücken in axialer Richtung verschoben sind. Die Kontaktrollen 7 und 8, die von zwei auf einer Welle 9 befestigten Armen 10 gehalten und angetrieben werden, laufen auf den Kon taktstücken und den Zwischenstücken und verbinden jeweils die gegenüberliegenden Kon taktstücke miteinander.
Durch die Zwischen stücke 6, die gegenüber den Kontaktstücken axial verschoben sind, wird erreicht, dass die Kontaktrollen 7 und 8 stossfrei von einem Kontaktstück zu dem andern gelangen können, und dass hierbei etwa entstehende Abreiss- lichtbögen im Augenblick des Ablaufens der Kontaktrollen 7 und 8 von den Kontakt stücken 1-4 und 1'-4' die Zwischenstücke nicht zerstören"- können.
Zweckmässig wird man die Zwischenstücke aus dem gleichen Material und von gleicher Breite wählen wie die Kontaktstücke. Man kann auch die Zwischenstücke 6 aus einem andern Material, vorzugsweise ebenfalls aus einem Isoliermaterial anfertigen. Dabei ist es zweckmässig, ein Material zu wählen, dessen Abnutzungsfestigkeit dem des Kontaktmate rials annähernd gleich ist. Es wird dadurch erreicht, dass auch nach längerem Arbeiten der Kontakteinrichtung keine ungleichmässige Abnutzung auftreten kann. Die Rollen, die auf den Kontaktstücken und den Zwischen stücken ablaufen, werden zweckmässig in einer ; Art Kulissenführung gelagert, und es wird ihnen ein Spiel in radialer Richtung gegeben, damit der benötigte Kontaktdruck in einfach ster Weise durch die Fliehkraft hergestellt wird.
Um den Kontaktdruck nötigenfalls zu verstärken und um bei geringer Umdrehungs geschwindigkeit die Rollen bereits zum An liegen zu bringen, können sie vorteilhaft durch in den Kulissen gelagerte Druckfedern gegen die Kontaktbahnen gedrückt werden.
Um die Kontaktstücke an den Ablaufkanten gegen eventuell entstehende Abreisslichtbögen zu schützen, wird man sie vorteilhaft ent weder ganz oder zumindest an den Ablauf kanten aus einem gegen Abbrand besonders s widerstandsfähigen Material, z: B. Wolfram, herstellen.
Um ferner zu vermeiden, dass die Abreisslichtbögen immer an der gleichen Stelle der Kontaktrollen ansetzen, ist es vorteilhaft, das Verhältnis des Rollenumfanges zum Um- s fang der zylindrischen Kontaktbahn so zu wählen, dass die Ablaufkanten der Kontakte immer mit einer andern Stelle des Rollenum fanges zusammenarbeiten, d. h. dass der Rol lenumfang zum Umfang der zylindrischen Kontaktbahn nicht in einem einfachen ratio nalen Zahlenverhältnis steht.
Bei den Anwendungsgebieten dieser Schal ter als Stromrichter ist es häufig erwünscht, die Dauer der Kontaktgabe zu ändern. Dies kann gemäss Fig. 4 und 5 dadurch geschehen, dass die Kontaktbahn in axialer Richtung in zwei Teilbahnen aufgeteilt wird und eine Möglichkeit zur gegenseitigen Verdrehung der Kontaktbahnteile vorgesehen wird.
Die ge wöhnlich (Fig. 4) einander gegenüberliegenden Kontaktstücke 1 und 1' bezw. 2 und 2', die eine Kontaktzeit f und eine Unterbrechungs zeit 1s hervorrufen, werden danach gemäss Fig. 5 in eine andere Lage zueinander gebracht, wodurch die Kontaktzeit auf die Zeit ls ver- kürzt und die Unterbrechungszeit auf die Zeit 14 verlängert wird.
Bei der Verwendung dieser Schalter als Stromrichter ist es vielfach erwünscht, die Lage der Kontaktzeiten relativ zur Lage der Wechselspannungen zu verstellen. Das kann entweder dadurch geschehen, dass der gesamte Kontaktring oder die Phasenlage des Antriebs synchronmotors, der an das gleiche Wechsel stromnetz wie der Stromrichter angeschlossen ist, verdreht werden.
In der Fig. 6 ist ein Anwendungsbeispiel der Kontaktbahnen für einen Dreiphasen Stromrichter in Brückenschaltung dargestellt. Hierbei sind der besseren Übersicht halber die Mittel zur Entlastung der Kontakte fort gelassen worden. Die ebenfalls nicht gezeich neten Kontaktrollen der einzelnen Phasen sind entsprechend gegeneinander versetzt zu denken.
Die Sekundärwicklungen<I>R,</I> S und<I>T</I> des Stromrichtertransformators werden durch eine Kontaktbahn jeweils mit dem positiven und negativen Leiter des Gleichstromnetzes G ver bunden. Für jede Phase ist eine eigene Kon taktbahn vorgesehen, von der beispielsweise die Kontakte 1' und 3' miteinander verbunden sind, so dass eine Vierfachunterbrechung des Stromes jeder Phase erfolgt, wie es besonders bei Stromrichtern für hohe Spannung vorteil haft ist. Bei Verwendung der Kontaktgeräte für sehr hohe Stromstärken wird man dem gegenüber durch Verbindung beispielsweise der Kontaktstücke 1 und 3 sowie 1' und 3' eine Parallelschaltung der gleichzeitig gesteuer ten Unterbrechungsstellen vornehmen.
Periodically operated switch, especially for mechanical converters. Periodically operated mechanical switches, such as those used in particular for converting electrical energy (rectifier, inverter, converter), can be relieved with regard to the breaking capacity. Such means of relief are z. B. Switching elements with controlled current flow direction on the three-phase current side of the transformer or iron chokes in the supply lines to the contacts, which are already saturated at very low values of the currents flowing through. It has also been found to be advantageous to also connect a capacitor in parallel with the contacts.
As switches for mechanical power converters, both switches with rotating parts and switches with reciprocating parts have been proposed so far. The switches with rotating parts have so far been based closely on the design of electrical machines and have taken over brushes and collectors. However, this possibility has not been satisfactory in operation. The invention relates to a further embodiment of periodically operated switches, in particular for mechanical converters.
According to the invention, the revolving part consists of one or more rollers that run on the inner cylindrical surface of a contact path and establish a conductive connection between two adjacent contact pieces in the axial direction.
Between two contact pieces insulated from these intermediate pieces are expediently provided so that the contact rollers also roll from one to the other contact piece on the intermediate piece. The transition pieces are expediently offset in the axial direction relative to the associated contact pieces. They can be made of the same material as the contact pieces, but they can also be made of insulating material with approximately the same wear resistance as is necessary for the contact pieces.
The contact pieces can be made entirely or at least at the run-off edges from a material that is resistant to burning, such as, for. B. tungsten. The contact track is expediently divided in the middle, so that the two halves can be rotated against each other about the common axis in order to change the contact duration.
In the drawing Ausführungsbei are shown games of the invention.
Fig. 1 shows a side view, Fig. 2 shows a development of the contact track, Fig. 3 shows a vertical longitudinal section, Fig. 4 shows a development of the modified version of the contact track and Fig. 5 the same version in mutually shifted position. Fig. 6 shows a circuit diagram of a three-phase converter in a bridge circuit, which is equipped with the contact devices according to the invention.
In FIGS. 1 and 2, 1, 2, 3 and 4 and 1 ', 2', 3 'and 4' denote the conductive contact pieces which are held by an insulating collar 5. Between the lei border contact piece pairs are isolated from these arranged spacers 6, the pieces before geous compared to the associated contact are shifted in the axial direction. The contact rollers 7 and 8, which are held and driven by two arms 10 attached to a shaft 9, run on the con tact pieces and the spacers and each connect the opposite con tact pieces with each other.
The intermediate pieces 6, which are axially displaced with respect to the contact pieces, ensure that the contact rollers 7 and 8 can move smoothly from one contact piece to the other, and that any breakaway arcs that may arise at the moment the contact rollers 7 and 8 run down of the contact pieces 1-4 and 1'-4 'do not destroy the spacers "- can.
The intermediate pieces are expediently selected from the same material and of the same width as the contact pieces. The intermediate pieces 6 can also be made from a different material, preferably also from an insulating material. It is useful to choose a material whose wear resistance is approximately the same as that of the contact mate rials. The result is that even after prolonged use of the contact device, no uneven wear can occur. The roles that run on the contact pieces and the intermediate pieces are useful in one; Kind of link guide stored, and they are given a game in the radial direction so that the required contact pressure is produced in the simplest manner by centrifugal force.
In order to increase the contact pressure, if necessary, and to bring the rollers to a standstill at low rotational speed, they can advantageously be pressed against the contact tracks by compression springs mounted in the scenes.
In order to protect the contact pieces at the run-off edges against any breakaway arcs, they will advantageously be produced either entirely or at least at the run-off edges from a material that is particularly resistant to erosion, e.g. tungsten.
Furthermore, in order to avoid that the tear-off arcs always start at the same point on the contact rollers, it is advantageous to choose the ratio of the roller circumference to the circumference of the cylindrical contact track so that the trailing edges of the contacts always start at a different point on the roller circumference work together, d. H. that the roll lenircumference to the circumference of the cylindrical contact track is not in a simple ratio nal numerical ratio.
In the areas of application of this scarf ter as a converter, it is often desirable to change the duration of the contact. According to FIGS. 4 and 5, this can be done by dividing the contact path in the axial direction into two partial paths and providing a possibility for mutual rotation of the contact path parts.
The ge usually (Fig. 4) opposite contact pieces 1 and 1 'respectively. 2 and 2 ', which cause a contact time f and an interruption time 1s, are then brought into a different position relative to one another according to FIG. 5, whereby the contact time is shortened to time ls and the interruption time is extended to time 14.
When using these switches as converters, it is often desirable to adjust the position of the contact times relative to the position of the alternating voltages. This can be done either by rotating the entire contact ring or the phase position of the drive synchronous motor, which is connected to the same alternating current network as the converter.
In Fig. 6 an application example of the contact tracks for a three-phase converter in a bridge circuit is shown. For the sake of clarity, the means for relieving the contacts have been left out. The contact roles of the individual phases, which are also not shown, are to be thought of as offset from one another.
The secondary windings <I> R, </I> S and <I> T </I> of the converter transformer are each connected to the positive and negative conductor of the direct current network G by a contact track. A separate contact path is provided for each phase, of which, for example, the contacts 1 'and 3' are connected to one another, so that the current in each phase is interrupted four times, as is particularly advantageous in converters for high voltage. When using the contact devices for very high currents you will make a parallel connection of the interruption points controlled simultaneously by connecting, for example, the contact pieces 1 and 3 and 1 'and 3'.