Gleiehrichter für höhere Spannungen. Die vorliegende Erfindung betrifft Gleich richter, bei denen die Stromumformung mit tels magnetisch betätigter Schnellschalter und Ventile bewirkt, wird, wie sie zum Beispiel im Schweizer Patent Nr.258430 beschrieben sind.
Um solche Gleichrichter auch für höhere Spannungen benützen zu können, weisen er findungsgemäss die Schalter in ihrer Gesamt heit mindestens zwei in Reihe liegende Unter brechungsstellen auf, wobei parallel zu jeder Unterbreehungsstelle eine Ventilanordnung liegt, die eine Spannungssteuerung der Unter brechungsstelle bewirkt. und so bemessen ist, dass der Spannungsabfall je Unterbrechungs stelle einschliesslich des Ohmschen und induk tiven Spannungsabfalles in den Verbindungs leitungen zwischen den Unterbrechungsstellen und den Ventilanordnungen beim Momentan wert des Aus- und Einschaltstromes der Ven tile höchstens 10 Volt beträgt.
Bei Mehrphasengleichriehtern wird man zweckinässigerweise je Phase einen inagneti- sehen Schnellschalter mit mindestens zwei in Reihe liegenden Unterbrechungsstellen ver wenden und zti jeder dieser Unterbrechungs stellen eine Ventilanordnung unmittelbar par allel schalten.
Als Ventile können alle Arten von Ventilen verwendet werden, sofern die Bedingung über den Spannungsabfall erfüllt ist., das heisst die Ventile müssen einen relativ kleinen innern Widerstand aufweisen.
Mit Vorteil verwendet man sogenannte Troekengleichriehter in Form von Kupferoz@-- dul- oder Selengleichrichtern. Es ist zweck mässig, Platten auszusuchen, die in Vorwärts richtung einen möglichst kleinen Widerstand aufweisen, selbst wenn hierbei der Rückstrom etwas grösser sein sollte. Bekanntlich kann man bei beiden Gleichriehterarten durch Ab wandlung des Herstellungsverfahrens Platten init besonders geringem Vorwärtswiderstand erzeugen (siehe z. B. Schweizer Patentschrift N r. 206837) .
Je nach den Bedingungen kann es auch zweckmässig sein, elektrische Kontaktventile nach dem Schweizer Patent Nr.262100 zu verwenden, bei denen die auf der Kontakt oberfläehe befindliche Fremdschicht in Sperr- richtung als innerer Widerstand dient.
Unter Umständen kann es zweckmässig sein, daneben noch parallel zu den Unterbre chungsstellen Kondensatoren anzuordnen, wo bei durch geeignete Bemessung in an sich be kannter Weise eine Kompensation der Teil kapazitäten gegen Erde herbeigeführt werden kann.. Neben der Rücksicht auf Spannungs steuerung kann die Bemessung dieser Konden satoren auch so erfolgen, dass sie zusätzlich noch als Funkenlöschkreise wirken. Hierzu kann es zweckmässig sein, die Kondensatoren ir_ an sich bekannter Weise mit Widerstän den zu kombinieren.
Wesentlich für das funkenfreie Arbeiten einer derartigen Anordnung ist der Umstand, dass das Übersehalten von dem metallischen Stromkreis des magnetischen Schalters auf den Stromkreis des Ventils praktisch trägheitsfrei erfolgt. Dies ist nur dann der Fall, wenn die Schleife, bestehend aus Schalter, Ventil und Verbindungsleitungen, praktisch induk- tivitätsfrei ist. Dies kann z. B. dadurch er reicht werden, dass diese Verbindungsleitun gen möglichst kurz gemacht und verdrillt werden.
Unter Umständen ist es zweckmässig, konzentrische Leiter für die Verbindungen vorzusehen.
Verwendet man als magnetischen Schalter ein Schwingsystem in Form eines schwingen den Ankers, der zugleich als Schaltbrücke des magnetischen Schalters dient, so wird man, um den Erfindungsgedanken zu verwirklichen. die eine Gruppe der Ventile parallel zur einen Unterbrechungsstelle und die andere parallel zur zweiten Unterbrechungsstelle legen. Dies erfolgt praktisch dadurch, dass man die Mitte der Reihenschaltung der Ven tile mit der Achse des schwingenden Ankers verbindet Lind die Enden an die beiden fest stehenden Schaltstücke anschliesst.
Werden mehrere derartige Schwingsysteme in Reihe geschaltet, so vervielfacht sich die Anordnung entsprechend. Wesentlich ist aber immer, dass die Ventile zur Spannungssteuerung mit den einzelnen Unterbrechungsstellen verbunden werden.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel dar gestellt. Es bedeuten darin 1 eine Wechsel stromquelle, 2 die Hauptstromspule des ma gnetischen Schalters, 3 den Anker dieses Schalters, der sich um die als Torsionsfeder ausgebildete Achse 4 dreht. 5 und 6 sind die feststehenden Schaltstücke, 7 und 8 zwei unter sich gleiche Gruppen von Ventilen, die über die Leitungen 9, 10 und 11 mit den Schalt- stücken bzw. der Achse des Schalters ver bunden sind. 12 und 13 sind Kondensatoren, die ebenfalls parallel zu den Unterbrechungs stellen liegen; 14 und 15 sind Widerstände; 7.6 stellt die Belastung dar.
Die Wirkungsweise ist kurz -folgende: _ Zu nächst fliesst der Strom über die Hauptstrom spule 2 und die Ventilgruppen 7, 8 zur Be lastung 16 und von hier zurück zur Strom quelle 1. Beim Ansprechstrom des Magnet schalters dreht sich der Anker 3 um die Achse 4 im Gegenzeigersinn. Dadurch entsteht eine direkte Verbindung zwischen den Schalt stücken 5 und 6. Die Ventile sind nun kurz geschlossen; der Strom fliesst ummittelbar über den magnetischen Schalter zur Belastung 16. Dieser Zustand dauert so lange, bis der Ab fallstrom des magnetischen Schalters erreicht ist. Der Anker dreht sich dann im Uhrzeiger sinn zurück.
Nimmt man an, dass die Unter brechung an den beiden Kontakten 5-3 und 3-6 nicht absolut gleichzeitig erfolgt, sondern zwischen 5 und 3 etwas früher als zwischen 3 und 6, so wird in diesem ersten Augenblick der Strom von dem Schaltstück 5 über die Leitung 9 zu der Ventilgruppe 7 fliessen, von hier über die Leitung 10 zurück zur Achse 4 und dann von 3 unmittelbar nach 6.
Man erkennt"dass trotz der nicht absolut gleich zeitigen Unterbrechung auf die Unterbre chungsstelle 5-3 nur der Spannungsabfall der Ventilgruppe 7 entfällt und nicht etwa der doppeltso gr osseder Gesamtgruppe (7+8) . Vom Augenblick an, in dem die Schaltstelle 3-6 ebenfalls öffnet, wird nun auch die untere Ventilgruppe 8 eingeschaltet. In Fig.l ist durch die Leitungsführung der Verbindungen 9, 10 und 11 angedeutet., wie die IndLlktivität der Anordnung möglichst klein gemacht wer den kann.
Zusätzlich sind noch die Konden satoren 12, 13 und die Widerstände 14, 15 vorgesehen, um erstens die Spannungssteue rung noch wirksamer zu gestalten, zweitens eine zusätzliche Funkenlöschung nach Art der an sich bekannten Löschkreise herbeizuführen. Auch der Anschluss der Kondensatoren Lind Widerstände muss im allgemeinen möglichst induktivitUsfrei ausgeführt werden.
Durch entsprechende Kombination von Anordnungen nach der Erfindung können alle bekannten, insbesondere auch mehrphasi- gen Gleichrichtersehaltungen verwirklicht wer den.
Equalizer for higher voltages. The present invention relates to rectifiers in which the current conversion is effected by means of magnetically actuated high-speed switches and valves, as described, for example, in Swiss Patent No. 258430.
In order to be able to use such rectifiers for higher voltages, according to the invention, the switches in their totality have at least two interruption points in series, with a valve arrangement parallel to each interruption point, which causes a voltage control of the interruption point. and is dimensioned in such a way that the voltage drop per interruption point, including the ohmic and inductive voltage drop in the connecting lines between the interruption points and the valve assemblies, at the instantaneous value of the switch-on and switch-off current of the valves, does not exceed 10 volts.
In the case of multi-phase rectifiers, one will expediently use an inagnetic high-speed switch with at least two interruption points in series for each phase and switch a valve arrangement directly in parallel to each of these interruption points.
All types of valves can be used as valves, provided that the condition regarding the voltage drop is met, i.e. the valves must have a relatively small internal resistance.
So-called Troeken levelers in the form of Kupferoz @ -dul- or selenium rectifiers are used to advantage. It is advisable to choose plates that have as little resistance as possible in the forward direction, even if the reverse current should be somewhat larger. As is well known, with both types of alignment, by modifying the manufacturing process, plates with a particularly low forward resistance can be produced (see, for example, Swiss patent specification No. 206837).
Depending on the conditions, it can also be useful to use electrical contact valves according to Swiss Patent No. 262100, in which the foreign layer on the contact surface serves as an internal resistance in the blocking direction.
Under certain circumstances, it can be useful to arrange capacitors parallel to the interruption points, where a compensation of the partial capacitances to earth can be brought about by suitable dimensioning in a manner known per se. In addition to the consideration of voltage control, the dimensioning of this can Capacitors are also made in such a way that they also act as spark extinguishing circuits. For this purpose, it can be useful to combine the capacitors with resistors in a manner known per se.
What is essential for the spark-free operation of such an arrangement is the fact that the transfer of the metallic circuit of the magnetic switch to the circuit of the valve is practically free of inertia. This is only the case if the loop, consisting of switch, valve and connecting lines, is practically inductive. This can e.g. B. thereby it will be enough that these connecting lines are made as short as possible and twisted.
It may be useful to use concentric conductors for the connections.
If you use an oscillating system in the form of a swing armature as a magnetic switch, which also serves as a switching bridge of the magnetic switch, you will be able to realize the idea of the invention. place one group of valves parallel to one interruption point and the other parallel to the second interruption point. This is done practically by connecting the middle of the series connection of the valves with the axis of the oscillating armature and connecting the ends to the two stationary contact pieces.
If several such oscillating systems are connected in series, the arrangement is correspondingly multiplied. However, it is always essential that the valves for voltage control are connected to the individual interruption points.
In Fig. 1 an embodiment is provided is. It means 1 an alternating current source, 2 the main current coil of the ma magnetic switch, 3 the armature of this switch, which rotates about the axis 4 designed as a torsion spring. 5 and 6 are the stationary contact pieces, 7 and 8 are two identical groups of valves which are connected via lines 9, 10 and 11 to the contact pieces or the axis of the switch. 12 and 13 are capacitors that are also parallel to the interruption points; 14 and 15 are resistors; 7.6 shows the load.
The mode of operation is as follows: _ First, the current flows through the main current coil 2 and the valve groups 7, 8 to the load 16 and from here back to the power source 1. When the magnetic switch is activated, the armature 3 rotates around the axis 4 counter-clockwise. This creates a direct connection between the switching pieces 5 and 6. The valves are now briefly closed; the current flows directly through the magnetic switch to the load 16. This state lasts until the falling current of the magnetic switch is reached. The anchor then rotates back clockwise.
Assuming that the interruption at the two contacts 5-3 and 3-6 does not take place absolutely simultaneously, but between 5 and 3 a little earlier than between 3 and 6, the current from the contact 5 is over at this first moment the line 9 to the valve group 7 flow, from here via the line 10 back to the axis 4 and then from 3 immediately to 6.
It can be seen that "despite the not absolutely simultaneous interruption at the interruption point 5-3, only the voltage drop of the valve group 7 does not occur and not about twice the size of the entire group (7 + 8). From the moment the switching point 3-6 also opens, the lower valve group 8 is now switched on. In Fig. 1, the routing of the lines of the connections 9, 10 and 11 indicates how the inductivity of the arrangement can be made as small as possible.
In addition, the capacitors 12, 13 and the resistors 14, 15 are provided, firstly to make the voltage control even more effective, secondly to bring about an additional spark extinction in the manner of extinguishing circuits known per se. In general, the connection of the capacitors and resistors must also be as inductance-free as possible.
By appropriate combination of arrangements according to the invention, all known, in particular also multiphase rectifier circuits can be implemented.