Anlage zur Speisung elektrischer Verbraucher Es sind mechanische Stromrichter bekannt, bei denen mittels eines Flüssigkeitsstrahles, beispielsweise aus Quecksilber, die Kontakt gabe und Unterbrechung erfolgt. Diese Strom richter haben den Vorteil, dass sie im Betrieb sehr robust sind. Treten beispielsweise Kurz- schlüsse auf, so schadet das dem Stromrichter nichts. Die mechanischen Stromrichter werden meistens so ausgelegt., da.ss die Kontakttren nung innerhalb des Flüssigkeitsstrahles er folgt.
Bei Überströmen tritt dann Funkenbil dung oder ein Lichtbogen innerhalb des Strahles auf. Ein Verdampfen von Flüssigkeit ist die Folge; das kann jedoch mühelos nach Abschalten des Stromrichters vom Netz ohne Eingriff in das Gefäss von aussen rückgängig gemacht werden. Die festen Kontakte, gegen die der Flüssigkeitsstrahl gespritzt wird, wer den beim Kurzschluss nicht beschädigt.
Diese mechanischen Stromrichter haben also den Vorteil gegenüber solchen Stromrich tern, die mit Gefässen arbeiten, dass sie nicht so leicht zerstört werden können, und demzu- folge ist ihre Wartung gering. Zum Betrieb von Werkzeugmaschinen, die beispielsweise von Synchronmotoren angetrieben werden, be nötigt man gelegentlich höhere Frequenzen, als sie im Netz zur Verfügung stehen. Eine kostspielige Umformeranlage mit hohen War tungskosten zu verwenden, ist. unzweckmässig und unwirtschaftlich.
Die Erfindung betrifft nun eine Anlage zur Speisung elektrischer Stromverbraucher aus einem Mehrphasennetz mit einer höheren als der Netzfrequenz, die dadurch gekenn zeichnet ist, dass mittels mechanischer Strom richter mit einem Flüssigkeitsstrahl :aJs Kon taktgeber und Unterbrecher dem Mehrphasen- netz gegebener Frequenz eine :Spannung höherer Frequenz entnommen wird.
Die Massgabe der gewünschten Frequenz ist nur begrenzt durch eine gewisse Mindest breite, die die festen .Kontakte und die dazwi schenliegenden Isolierstücke im Gefäss des Stromrichters haben müssen.
Die Anlage kann dabei so ausgeführt wer den, dass ein oder mehrere mechanische Strom richter dem Netz überentsprechende Trans formatoren Spannungsausschnitte geeigneter Phasenlage entnehmen und diese zu einer Wechselspannung gewünschter Frequenz zu- sammensetzen. Bedingt durch die hervor ragenden Kommutierungseigenschaften der mechanischen Stromrichter mit Flüssigkeits- strahl werden Schaltdrosseln nicht benötigt.
Demzufolge kann die ganze Anlage sehr ein fach gestaltet werden.
Die Zeichnung veranschaulicht Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung.
In Fig. 1 speist ein Dreiphasennetz 1 gege bener Frequenz von beispielsweise 50 Hz die Primärwicklung 2 eines Transformators, des- sen Sekundärwicklung 3 in Stern geschaltet ist. Die Phasen tragen die Numerierung I bis III. Von jeder Phase gehen zwei Verbin dungen zu gegenüberliegenden Kontakten eines mechanischen Stromrichters 4 mit. einem Flüssigkeitsstrahl als Kontaktgeber und Un terbrecher.
Die Zentrifuge des Stromrichters verbindet den einen Pol zur Last 5 jeweils mit einer Phase. Der andere Pol wird vom Sternpunkt der Sekundärwicklung des Trans formators abgegriffen.
Fig. 1a zeigt die Spannungsverläufe an den Sekundärwicklungen. Durch den mecha nischen Stromrichter werden die schraffier ten Teile herausgeschnitten und als Wechsel spannung dreifacher Frequenz der Last 5, z. B. eine Werkzeugmaschine, in Fig. 1 zuge führt. Die Anlage zeichnet sich durch grosse Einfachheit aus und kann auch räumlich klein gehalten. werden. Trotzdem ist, sie in der Lage, :den Leistungsbedarf von Werkzeug maschinen-zu decken.
Benötigt man noch höhere Frequenzen, beispielsweise solche mit seehsfaeher Netzfre quenz, so kann eine Schaltung gemäss Fig. 2 benutzt werden. Die Phasen der Sekundär wicklung 3 des Transformators sind in Stern geschaltet und um je 30 voneinander ver setzt. Sie tragen die Numerierung I bis XII Die Phasen sind derart an die festen Kontakte des Stromrichters gelegt, dass :der Flüssigkeits strahl den einen Pol der Last nach jeder Kon taktgabe und darauffolgenden Unterbrechung an eine um 210 versetzte Phase legt.
Wie er sichtlich, ist dann die Reihenfolge der Kon taktgaben: I, VIII, III, X, V, XII usw.
Fig. 2a zeigt die Spannungsverläufe der Phasen I bis XII und in den schraffierten Teilen die herausgeschnittene Einphasenspan- nung sechsfae.her Frequenz.
Film. 3 zeigt. .eine Schaltung, um die zwölf fache Netzfrequenz zu erhalten. Hier erfolgt die Kontaktgabe abwechselnd :einmal um 180 und einmal um 2-10 verschoben. Wie aus der Numerierung ersichtlich, ist hier also die Reihenfolge der über den Flüssigkeitsstrahl an die Last- angelegten Spannungen :
I, VII, II, VIII, III, IX, IV, X usw. Die entsprechenden Spannungsverläufe zeigt. Fig. 3a. Wie ersichtlich, liegt in diesem Falle die Amplitude der Ausgangsspannung nicht in der Mitte des jeweiligen Spannungs- ausschnittes. Durch diese Unsymmetrie kön nen Schwebungen auftreten, die möglicher weise den Betrieb von Synchronmotoren emp findlich stören könnten.
Es kann daher zweckmässig sein, die Spannung aus dem Netz zunächst über Gefässe G gleichzurichten, wie dies Fig. 4 zeigt. Dabei wird beispielsweise Brückenschaltung verwendet, wobei die Ge fässe nicht steuerbar zu sein brauchen. Glättet man noch über Drosseln 7 die dem Stromrich ter zugeführte Spannung, so kann man ohne Gefahr einer Störung die gewünschte Fre quenz abnehmen.
Benötigt. man ausgangsseitig Drehstrom für die Antriebsmotoren, so kann man einmal drei mechanische Stromrichter verwenden, ,deren Phasenlagen um jeweils i/3 der Aus gangsfrequenz gegeneinander verschoben sind. Es ist aber auch möglich, mit nur einem Stromrichter auszukommen bei entsprechen der Erhöhung der Kontaktzahl und gleich zeitiger Verminderung des Spannungseff:ek- tivwertes pro Phase.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Umformung von Dreiphasen strom gegebener Frequenz in Dreiphasenstrom see4hsfaeher Frequenz mit zwei Stromrichtern. Die Sekundärwieklangen 3 und 3' des Ein gangstransformators, sind jede zwölfphasig in Stern- geschaltet und gegeneinander um 15 versetzt.
Der Antrieb der Flüssigkeitszentri fugen beider Stromrichter 4 und :1' erfolgt zweckmässig durch Synchronmotoren, wobei unter Vernachlässigung der durch unsymme trische Verluste bedingten Abweichung von elektrischen und geometrischen Graden die beiden Stromrichterturbinen lediglich um 15 (geometrisch) gegeneinander versetzt sind.
Die beiden Stromrichter liefern um 90 gegeneinander versetzte Spannungen (gemes sen an einer Periode der Ausgangsfrequenz). Diese beiden Spannungen werden .auf die Pri* märwicklungen eines Seott-Transformators 8 gegeben, dem sekundärseitig Dreiphasenstrom entnommen werden kann. Dieser wird über Leituntren 9 der Last 5, z. B. Zugbeleuch- tungsanlagen oder ein Elektromagnet, zuge führt.
Fig. 5a zeigt. analog zu den vorigen Bei spielen die Spannungsverläufe.
Im folgenden werden einige Anwendungs beispiele näher beschrieben. Der leitende Ge danke ist dabei der, dass durch den wirtschaft lichen und trotz geringer räumlicher Aus dehnung hoch beliastba,ren Stromrichter auch solche Verbraucher mit einer höheren Frequenz gespeist werden können, deren Auslegung für höhere Frequenzen zwar schon bekannt ist, aber mit den bekannten Umformern nur mit grossem Aufwand in Betrieb, beispielsweise in der Wartung, ermöglicht werden konnte. Bei spielsweise in der Lichttechnik steht. im Netz nur eine solche Frequenz zur Verfügung, die in Leitchtstofflampen ein nicht flimmerfreies Licht liefert.
Verdoppelt oder vervielfacht man die Frequenz, so ergibt sieh ein völlig ruhig brennendes Licht. Benutzt man gemäss der Erfindung einen Stromrichter mit Flüs sigkeitskontakt, so kann man über ein kleines Gerät eine sehr grosse Anzahl Lampen spei sen. Von besonderer Bedeutung ist das für die Speisung der Zugbeleuchtung. Ist die Fre quenz des Fahrstromes nur 16e3 Hz, so, ist eine Umrichtera.nlage unbedingt erforderlich. Auch für die Beleuchtung in einem Filmpro jektor ist. es vorteilhaft, die Frequenz herauf zusetzen.
Man kann z. B. auch Antriebsmotoren für beliebige Zwecke über mechanische Strom richter mit flüssigem Kontaktmaterial betrei ben. Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass der Stromrichter hone Laststösse übernehmen kann, ohne dass die Verluste anwachsen und ohne dass Zerstörungen innerhalb des Gefässes vorkommen. Dabei ist es gleichgültig, ob Syn- ehron- oder Asynchronmotoren für den An trieb benutzt werden.
Benötigt man für den Verbraucher eine Spannung mit grösserer Phasenzahl, als sie im Netz zur Verfügung steht, so ist es ein ein- faehes Verfahren, so viel Umrichtergefässe vor- zusehen, wie Phasen verlangt werden, wobei jedes Gerät aus der Netzspannung die Span nungsteile herausschneidet, die es für die Er zeugung einer Spannungskurve bestimmter Frequenz und bestimmter Phasenlage benö tigt.
Die Zusammensetzung der einzelnen Spannungsverläufe, gegebenenfalls durch elektrische Verkettung, ergibt das gewünschte Mehrphasensystem. Schon dieses Verfahren macht zur Erzeugung von Spannungen belie biger Frequenz- und Phasenzahl von den hervorragenden Kommutierungseigenschaften eines solchen Flüssigkeitsstrahlunterbrechers Gebrauch. Er kann bei jedem beliebigen Pha senwinkel der Stromkurve Kontakt geben oder öffnen.
Diese Eigenschaft kann aber dazu benutzt werden, durch die Verwendung bekannter Sparschaltungen die Anzahl der Gefässe zu vermindern. Ein Dreiphasenver- braueher kann beispielsweise aus einem Ein phasennetz unter Verwendung zweier Strom richtergefässe gespeist werden, wenn :eine sogenannte<B>V-</B> oder T-Schaltung verwendet wird.