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Die
Erfindung betrifft einen Drehstromflüssigkeitsanlasser, ein Verfahren
zum Anlassen einer Maschine mit einem Drehstromflüssigkeitsanlasser, ein
Verfahren zum Isolieren zweier Elektroden in einem Drehstromflüssigkeitsanlasser
und eine Phasendurchführung
durch eine Gehäusewand
eines Drehstromflüssigkeitsanlassers.
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Drehstromflüssigkeitsanlasser
werden zum Anlassen und Regeln von Drehstrom-Asynchronmotoren mit
Schleifringläufer,
beispielsweise mit Bemessungsleistungen von 50 bis 700 kW, eingesetzt.
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Nach
ihrer Definition sind Flüssigkeitsanlasser
Geräte,
bei welchen der Widerstand jedes Stromzweiges, also jeder Phase,
durch die Flüssigkeitssäule eines
Elektrolyts gebildet wird. Durch die Änderung der Länge und/oder
des Querschnitts der Flüssigkeitssäule kann
der Widerstand kontinuierlich oder sprunghaft geändert werden. Zumindest eine Elektrode
der Stromzweige wird hierzu meist bewegt. Sobald ein minimaler Widerstand
zwischen den Elektroden eines Stromzweiges erreicht ist, ist der
Anlassvorgang beendet.
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Für das Verstellen
der Elektroden besitzen die Anlasser üblicherweise einen Motorstellantrieb und
einen Hand-Notantrieb. Außerdem
kann für
eine schnelle Rückführung des
Anlassers in die Anfangsstellung mit ma ximalem Widerstand zwischen
den Elektroden ein Hilfsmagnet oder eine Feder vorgesehen sein.
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Regelmäßige Anwendungsbereiche
für Anlasser
der hier betrachteten Art sind Zement- und Hammermühlen, Ventilatoren
und Verdichter, Pumpen, Shredderanlagen, Walzwerkantriebe, Ilgner-Gruppen,
Holzschleiferantriebe, Kesselwasserspeisepumpen, Anwurfmotoren für Gasturbinen
und Prüfstände.
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Im
allgemeinen schaltet ein Endschalter beim Erreichen der Endstellung
der bewegten Elektrode, also beim Erreichen des minimalen Widerstands,
ein Schütz
ein, das den Läuferkreis
kurzschließt.
Danach kann der Anlasser in seine Anfangsstellung mit maximalem
Widerstand zurückgefahren
werden. Alternativ hierzu kann der Anlasser auch erst nach dem Abschalten
wieder zurückgefahren
werden.
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Das
Kurzschlussschütz
ist oft fest am Anlasser in einem Schutzgehäuse angebaut. Zum Einsatz können beispielsweise
Luftschütze
in Barrenausführung
zum Schalten ohne Last kommen. Die Magnetspulenerregung kann in
diesem Falle bevorzugt durch Gleichstrom erfolgen. Der notwendige
Gleitrichter kann bereits im Kurzschlussschütz integriert sein. Bei Regelanlassern
wird der Restwiderstand bei minimalem Widerstand als Schlupfwiderstand
genutzt. Bei Flüssigkeitsanlassern
ist dagegen systembedingt ein Kurzschlussschütz erforderlich, das den Restwiderstand
im Anlasser überbrückt.
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Die
während
des Anlassens entstehende Wärme
wird im Elektrolyt gespeichert. Das Elektrolyt beginnt hierdurch
zu zirkulieren. Anschließend
wird die Abwärme über die
Behälteroberfläche an die Raumluft
abgeführt.
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Flüssigkeitsanlasser
der beschriebenen Art sind beispielsweise aus der Broschüre „BEA Flüssigkeitsanlasser" der BEA Technische
Dienste Rheinland GmbH, 40568 Düsseldorf,
bekannt. Die dort beschriebenen Flüssigkeitsanlasser bestehen
aus einem starkwandigen Stahlblechbehälter, der die Widerstandsflüssigkeit – also das
Elektrolyt – und
das Elektrodensystem aufnimmt. Innen ist der Behälter nach metallisch blanker
Strahlung mit einem dreifachen Anstrich aus Epoxydharzlack in einer
Auftragsstärke
von etwa 0,2 mm beschichtet. Da in der Praxis nahezu ausschließlich Drehstromflüssigkeitsanlasser
vorkommen, sind drei feste und drei gemeinsam verstellbare Elektroden
eingebaut. Je nach Widerstandsverhältnis und Strombelastbarkeit
besteht jede Elektrode aus mehreren konzentrischen Stahlzylindern.
Hierfür
werden kohlenstoffarme Stahlbleche verwendet.
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Die
verstellbaren Elektroden sind an einer Tragbrücke befestigt, die bei der üblichen
Sternschaltung der Elektrodensysteme den Stern des Anlassers bildet.
Die festen Elektroden haben eine leitende Verbindung zu Anschlussstellen
für Läuferkabel.
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Um
die Widerstandssäule
und damit den Anfangswiderstand der drei Phasen so groß wie möglich zu
halten, sind die Elektroden durch Gefäße aus Keramik voneinander
isoliert. Beim Verstellen der Tragbrücke schie ben sich die beweglichen
Elektroden in die festen Elektroden, ohne sich zu berühren. Die
Elektroden liegen dann in einem gemeinsamen Überlappungsbereich. Dadurch
wird die Widerstandssäule
minimiert, und es ergibt sich ein kleinster Endwiderstand. Der Anlassvorgang
ist damit abgeschlossen.
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Im
Boden der Isoliergefäße sind
Löcher
so angeordnet, dass durch den thermischen Auftrieb eine Kreislaufbewegung
des Elektrolyten einsetzt, die für
eine rasche Abführung
der Wärme
aus dem Elektrodenbereich sorgt.
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Die
Verstelleinrichtung für
die beweglichen Elektroden wird durch ein Spindel-Antriebssystem bereitgestellt.
Ein Motor treibt über
ein Getriebe eine Spindel an, die die beweglichen Elektroden vertikal
in das Elektrolyt hineinfährt,
um den Anlassvorgang durchzuführen.
Auf demselben Wege werden die beweglichen Elektroden wieder hinausgeführt, wenn der
Anlassvorgang beendet ist.
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Der
Elektrolyt kann an den gewünschten
Betriebszustand besonders einfach angepasst werden. Der Elektrolyt
besteht aus Wasser, welchem Anlassersalz in Form technisch reinen
Natriumcarbonats zugemischt wird. Die endgültige Elektrolytkonzentration
wird bei Inbetriebnahme der Anlage den geforderten Betriebsbedingungen
angepasst. Ist eine Verstärkung
der Elektrolytkonzentration nötig,
weil der Anlassstrom zu niedrig ist, wird gelöstes Anlassersalz in kleinen
Mengen zugemischt, bis der gewünschte
Wert erreicht ist. Ist die Konzentration zu groß, also der Anlasserstrom zu hoch
oder der Hochlauf zu heftig, wird ein Teil des Elektrolyten abgelassen
und Wasser nachgefüllt.
Bei optimaler Auswahl der Elektroden, der Trenntopf-Kombination,
der Motorcharakteristik und der Elektrolyt-Konzentration entsteht beim Einschalten
des Kurzschlussschützes kein
Momentenstoß.
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Aus
der Reichspatentschrift 345600 ist ein Flüssigkeitsanlasser bekannt,
bei welchem eine bewegliche Elektrode an einer Welle befestigt ist
und über
einen Hebel in ein Elektrolytbecken hineingefahren werden kann,
dessen eine Wand durch eine ortsfeste Elektrode gebildet wird. Die
bewegliche Elektrode ist eine Scheibe. Sie kann in ihrer Ebene parallel
zur Ebene der festen Elektrodenscheibe in den Elektrolyten hineingeschwenkt
werden. Mit Eintauchen in den Elektrolyten liegt die bewegliche
Elektrode in einer Überlappung
mit der festen Elektrode. Die eingetauchte Fläche der beweglichen Elektrodenscheibe
wird mit zunehmendem Einschwenken größer, so dass bei gleichbleibendem
Widerstand der Gesamtstrom zunimmt. Um zusätzlich noch den Widerstand
zu verringern, kann die bewegliche Elektrodenscheibe senkrecht zu
ihrer Schwenkebene zur feststehenden Elektrode hin verfahren werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform
schlägt
die Druckschrift vor, dass die Schwenkbewegung und das Verfahren
zum Verringern des Widerstands abhängig voneinander erfolgen sollen.
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Weitere
Flüssigkeitsanlasser
sind der Patentschrift 140467 des Kaiserlichen Patentamts, den Patentschriften
319408, 352665, 354478, 388707, 413150, 417861, 529894, 533702 und
637079 des Reichspatentamts, den Auslegeschriften 1 133 796 und
1 142 652 des Deutschen Patentamts sowie den Offenlegungsschriften
2 038 849,
DE 30 27
673 A1 ,
DE
44 06 481 A1 und
DE
44 10 959 A1 des Deutschen Patentamts zu entnehmen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kompakte und technisch kostengünstig herstellbare Drehstromflüssigkeitsanlasser
bei guter Regelbarkeit mit guter Linearität der Anlass-Widerstandskurve
zur Verfügung
zu stellen.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung löst diese Aufgabe ein Drehstromflüssigkeitsanlasser
mit einer ortsfesten Elektrode, einer beweglichen Elektrode und
einer Verstelleinrichtung, welche die bewegliche Elektrode von einer
entfernten Anfangsstellung zu einer der festen Elektrode nahen Endstellung fahren
kann, wobei die Verstelleinrichtung die bewegliche Elektrode zwischen
der Anfangsstellung und der Endstellung auf einer solchen Kurvenbahn fährt, dass
sich diese weitgehend horizontal in einen Überlappungsbereich mit der
festen Elektrode hinein bewegt.
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Flüssigkeitsanlasser
arbeiten naturgemäß immer
mit einem mit Flüssigkeit
gefüllten
Behälter. Aus
Gründen
der einfachen Wartung und der Betriebssicherheit ist es von Vorteil,
wenn die Verstelleinrichtung oberhalb des Flüssigkeitsbehälters und somit
oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
des Elektrolyts ist. Üblicherweise
werden die beweglichen Elektroden dabei vertikal von oben herab
in den Elektrolyten geführt.
Dies erfordert eine große
Raumfreiheit oberhalb des Flüssigkeitsbehälters. Um
dieses Erfordernis zu umgehen und somit eine geringere Bauhöhe zu ermöglichen,
führt der
vorgestellte Aspekt der Erfindung die bewegliche Elektrode in den Überlappungsbereich
mit der ortsfesten Elektrode weitgehend horizontal hinein, also
parallel zur Oberfläche des
Elektrolyten und somit über
eine lange Strecke unterhalb der Oberfläche des Elektrolyten.
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Der
vorgestellte Aspekt der Erfindung hat erkannt, dass sich hierfür insbesondere
eine Kurvenbahn eignet. Das Heranführen der beweglichen Elektrode
an die ortsfeste Elektrode ist bevorzugt schon vor dem Eintreten
in den Überlappungsbereich
mit einer starken horizontalen Komponente versehen. Auf diese Weise
kann sich die bewegliche Elektrode schon eine längere Strecke unterhalb der
Elektrolytoberfläche
bewegen und dabei schlicht durch Verkürzen des Abstands zwischen
den beiden Elektroden den elektrischen Widerstand innerhalb der
verbleibenden Flüssigkeitssäule verkürzen.
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Demgegenüber kann
der Anlasser aus der Patentschrift 345600 des Reichspatentsamts
den Widerstand nicht durch die einfache Schwenkbewegung der beweglichen
Elektrode verkleinern. Der dortige Anlasser benötigt eine sekundäre Bewegung, um
einen kleineren Widerstand herbeizuführen.
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Begrifflich
sei erläutert,
dass unter einer „weitgehend
horizontalen" Bewegung
eine solche Bewegung verstanden wird, die einen Winkel von maximal
45° zur
Horizontalen einnimmt. Insbesondere sind solche Rich tungen hierunter
zu verstehen, die gegenüber
der Horizontalen einen Winkel von höchstens 30°, vor allem von höchstens
20°, aufweisen. Die
Horizontale bildet sich an der Oberfläche der Elektrolytflüssigkeit
ab. Bei einem Flüssigkeitsanlasser,
der nicht mit Elektrolytflüssigkeit
befüllt
ist, ist die Horizontale an der Ebene seiner Standfüße zu erkennen.
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Es
versteht sich, dass die Verstelleinrichtung auch dann eine sehr
geringe Bauhöhe
ermöglicht, wenn
die bewegliche Elektrode auf einer geraden Bahn weitgehend horizontal
an den Überlappungsbereich
heran und/oder in den Überlappungsbereich hineingeführt wird.
Eine Schwenkbewegung oder eine Kurvenbahn sind hierfür nicht
vonnöten.
In diesem Falle steigt jedoch das erforderliche horizontale Baumaß des Anlassers,
so dass eine Kurvenbahn bevorzugt wird.
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Begrifflich
sei noch erläutert,
dass unter einem Überlappungsbereich
derjenige Bereich in der potentiellen Bewegungsfreiheit der beweglichen Elektrode
verstanden wird, innerhalb dessen diese eine Überlappung mit der ortsfesten
Elektrode einnimmt. Eine Überlappung
zwischen zwei scheibenförmigen,
zueinander parallelen Elektroden liegt dann vor, wenn sich bei einer
Projektion beider Elektroden auf eine zu den beiden Elektroden parallele Ebene
eine Überschneidung
der beiden Projektionen der Elektroden ergibt.
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Die
Kurvenbahn der beweglichen Elektrode kann insbesondere eine kreisförmige Bahn
sein. Es bietet sich hierfür
an, die bewegliche Elektrode an einer Antriebswelle anzuordnen,
welche im Betrieb des Anlassers oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des Elektrolyten
liegt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
eines Anlassers nach dem vorgestellten Aspekt der Erfindung führt die
bewegliche Elektrode eine Verschwenkung mit einem Schwenkwinkel
zwischen 50 und 80°, insbesondere
zwischen 60 und 70°, überwiegend oder
bevorzugt komplett unterhalb der Oberfläche des Elektrolyten aus. Somit
bleibt die Elektrodenkonfiguration im Bereich der linearen Anlass-Wiederstandskurve.
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Ein
Anlasser nach dem beschriebenen Aspekt der Erfindung weist eine
besonders feine Regelbarkeit auf, wenn zumindest eine Elektrodenscheibe, bevorzugt
jedoch sowohl die feststehende als auch die bewegliche Elektrode,
eine asymmetrische Form aufweist. Eine einfache Form dieser Art
kann beispielsweise in einer Rechteckform mit einer schrägen Ausnehmung
bestehen.
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Der
vorgestellte Aspekt der Erfindung führt die bewegliche Elektrode
nicht genau horizontal an den Überlappungsbereich
heran und horizontal in diesen hinein, sondern fährt die bewegliche Elektrode über eine
Kurvenbahn, die nur weitgehend horizontal ist. In dem Falle, dass
die bewegliche Elektrode um eine Welle herum verschwenkt wird, die
oberhalb des Elektrolyten verläuft,
bewegt sich die bewegliche Elektrode demzufolge leicht von oben
an den Überlappungsbereich
heran. Eine Schräge
an der feststehenden und/oder an der beweglichen Elektrode kann
vorteilhaft zumindest in etwa senkrecht zur eigentlichen Annäherungsrichtung
der E lektroden aneinander ausgerichtet werden. Auf diese Weise wird
sicher vermieden, dass eine Ecke einer Elektrodenscheibe einen deutlich
kürzeren
Flüssigkeitssäulenweg
hat als der Rest der Scheibe, was die Ecke über Gebühr mit elektrischem Strom belasten würde. Sobald
die schräge
Kante senkrecht zur effektiven Annäherungsrichtung ausgerichtet
ist, verteilt sich der durch das Elektrolyt fließende Strom schon während der
Annäherung
und beim Eintauchen in den Überlappungsbereich
zumindest auf die lange schräge
Kante. Der Anlasser wird auf diese Weise deutlich langlebiger.
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Die
schrägen
Kanten der beweglichen Elektrode und/oder der ortsfesten Elektrode
sind sehr geeignet zueinander ausgerichtet, wenn sich beim Eintauchen
der beweglichen Elektrodenscheiben in die feststehenden Elektrodenscheiben
eine Ebene senkrecht zur Schwenkebene und senkrecht zu den Stirnkanten
der Elektrodenscheiben ergibt, die genau durch alle Stirnkanten
der Elektrodenscheiben verläuft. Üblicherweise
sind an einer Elektrode mehrere Elektrodenscheiben angeordnet, beispielsweise
jeweils sechs Scheiben an der beweglichen Elektrode und jeweils
sieben Scheiben an der feststehenden Elektrode.
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Entsprechend
der Anwendung ist es regelmäßig von
Vorteil, wenn ein Anlasser jeweils drei feste und drei bewegliche
Elektroden aufweist. Sämtliche
beweglichen Elektroden können
an einer gemeinsamen Antriebswelle befestigt sein.
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein
Anlasser, bei welchem die Verstelleinrichtung die bewegliche Elektro de
zwischen der Anfangsstellung und der Endstellung auf einer Kurvenbahn
permanent in der Kurvenebene auf die feste Elektrode hin bewegt,
bis sie gegen Ende der Verstellstrecke in einen Überlappungsbereich tritt.
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Alternativ
und kumulativ zum Vorgenannten löst
die Aufgabe auch ein Drehstromflüssigkeitsanlasser,
bei welchem zwischen zwei festen Elektroden eine Isolationswand
vorgesehen ist, die ein Glasfasermaterial aufweist, während der
Flüssigkeitsbehälter metallen
ist.
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Bei
bislang bekannten Anlassern ist die Isolationsauskleidung des Flüssigkeitsbehälters und
der Trennkammer aus einem Gummiwerkstoff oder aus Keramik. Vereinzelt
gibt es auch Flüssigkeitsbehälter, die
vollständig
aus Glasfasermaterial hergestellt sind.
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Der
vorgestellte Aspekt der Erfindung erkennt demgegenüber, dass
die hervorragende Isolierungswirkung des Glasfasermaterials zwar
zwischen den ortsfesten Elektroden eingesetzt werden sollte, dass
jedoch auch bei den gewaltigen Spannungen in einem Anlasser der
betrachteten Art sämtliche übrige Isolierung
anders aufgeführt
sein kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsvarianten ist
der Flüssigkeitsbehälter an
sich außerdem
mit Glasfasermaterial ausgekleidet. Das Metall des Flüssigkeitsbehälters macht
diesen robust, gut transportierbar und kostengünstig. Gleichzeitig wird das
Glasfasermaterial gezielt nur zum Isolieren eingesetzt.
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Zum
Isolieren der ortsfesten Elektroden gegeneinander und/oder zum Isolieren
des Gehäuses wird
vorgeschlagen, dass die Innenseiten des Flüssigkeitsbehälters zunächst mit
einer Epoxyd-Farbe grundiert werden. Auf der Trockengrundierung
können
anschließend
Glasfasermatten aufgebracht und mit wasserfestem, hochspannungsfestem
Harz durchtränkt
werden. Die Dicke der dadurch entstehenden Isolationsschicht beträgt bevorzugt
etwa 2 mm.
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Aus
den gleichen Glasfasermatten und Harz können auch die Trennwände einzeln
angefertigt werden, welche den Innenraum des Flüssigkeitsbehälters in
beispielsweise drei gleiche Kammern aufteilen.
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Die
Trennwände
haben bevorzugt horizontal weit von den feststehenden Elektroden
entfernt liegende Zirkulationslöcher,
die eine Elektrolytbewegung zwischen den einzelnen Kammern zulassen. Dies
sorgt für
eine gleichmäßige Temperaturverteilung
und Elektrolytkonzentration innerhalb des Flüssigkeitsbehälters. Versuche
der Erfinder haben ergeben, dass ein Durchmesser von etwa 20 mm
für die Zirkulationslöcher sehr
geeignet ist.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine
Phasendurchführung zu
einer ortsfesten Elektrode durch eine Gehäusewand eines Drehstromflüssigkeitsanlassers,
wobei zwei axial ineinander greifende Hülsen zum Isolieren einer Zuleitung
gegen die Gehäusewand
verwendet werden.
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Die
Zuleitung kann auf diese Weise durch eine Achse aus Metall gebildet
werden, an welcher auf der Behälterinnenseite
Kupferlaschen als Verbindung zu den festen Elektroden vorgesehen
sind. Gleichzeitig können
auf der Behälteraußenseite
Laschen zum Anschluss zum Kurzschlussschütz vorgesehen sein. Im Bereich
der Durchführung
durch die Gehäusewand
sind die beiden Hülsen
als Isolatoren vorgesehen. Dadurch, dass die Hülsen ein Stück ineinander gesteckt sind,
wird auf einfache Art und Weise eine ausreichende Isolation erzielt.
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Die
Leitungsdurchführung
kann insbesondere an einer Seitenwand des Gehäuses, dort bevorzugt oberhalb
des Elektrolytspiegels, angebracht sein. Auf diese Weise wird die
Problematik einer möglichen
Undichtigkeit im Behälter
umgangen.
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Die
vorgeschlagene Konstruktion und Anordnung der Leitungsdurchführungen
erlaubt nach Untersuchungen der Erfinder bei einem kupfernen Anschlussbolzen
eine überraschend
hohe Spannungsfestigkeit (6000 V – 1 min). Außerdem benötigt eine kupferne
Stromschiene zu der feststehenden Elektrode keine zusätzliche
mechanische Abstützung mehr.
Vielmehr kann sie unmittelbar an der Leitungsdurchführung angeschlossen
sein. Die Hülsenkonstruktion
und/oder das an der Außenseite
des Behälters
angeschlossene Kurzschlussschütz
sorgen für eine
ausreichende Stabilität
auch im Inneren des Behälters.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigt die einzige Figur einen Drehstromflüssigkeitsanlasser mit einer schwenkbaren,
beweglichen Elektrode in einem schematischen Schnitt in der Schwenkebene
der beweglichen Elektrode.
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Der
Drehstromflüssigkeitsanlasser 1 in
der Figur dient zum Anfahren von Drehstrom-Asynchronmotoren mit
Schleifringläufer
mit Bemessungsleistungen von 50 bis 700 kW. Er besteht im Wesentlichen
aus einem Flüssigkeitsbehälter 2,
welcher in einem Innenraum 3 mit einem Elektrolyt 4 bis
zu einer Spiegelhöhe 5 gefüllt ist.
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Oberhalb
des Elektrolytspiegels 5 ist eine Antriebswelle 6 senkrecht
zur Schnittebene vorgesehen. An die Welle 6 ist die bewegliche
Elektrode 7 momentenfest angeschlossen. Die bewegliche
Elektrode 7 besteht aus einem Hebelarm 8 und fünf zueinander
und zur Schnittebene parallelen Wirkflächenscheiben 9. Der
Arm 8 bildet gemeinsam mit identisch aufgebauten, weiteren
beweglichen Elektroden (nicht dargestellt), die hinter der Schnittebene in
weiteren Phasentrennkammern liegen, eine Sternbrücke aus Kupfer. Die beweglichen
Elektroden sind auf die Welle 6 mit gleichen Abständen montiert.
Die hierfür
benötigten
Bohrungen in der Welle, in der Kupfersternbrücke und in den Elektrodenanschlusslaschen
haben den gleichen Durchmesser, so dass die Baugruppe mit neun gleichen
Befestigungsschrauben komplett montiert werden kann.
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Jede
bewegliche Elektrode 7 hat sechs Wirkflächenscheiben 9. Diese
sind jeweils drei Millimeter dick und haben einen gegenseitigen
Abstand von je 57 mm. Die einzelnen Wirkflächenscheiben 9 haben eine
schräge
Stirnkante 10, so dass sich eine kurze obere Flanke und
eine längere
untere Flanke 12 an der Wirkflächenscheibe 9 ergeben.
Im konkreten Beispiel hat die kurze obere Flanke 11 eine
Länge von 150
mm, während
die längere
untere Flanke eine Länge
von 200 mm hat. Die schräge
Stirnkante 10 hat eine Länge von etwa 255 mm.
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Zwischen
der – dargestellten – Ausgangsstellung
und der – strichpunktiert
dargestellten – Endstellung
liegt ein Winkel von 65°.
Während
der gesamten Schwenkstrecke liegen die Wirkflächenscheiben 9 unterhalb
des Elektrolytspiegels 5.
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Innerhalb
der Phasentrennkammer 3 ist eine feste Elektrode 13 angeordnet.
Die ortsfeste Elektrode 13 hat sieben Wirkflächenlamellen 14.
Die Lamellen 14 haben eine gleiche Materialstärke und
gleiche Abstände
wie die Wirkflächenscheiben 9 der
beweglichen Elektrode 7. Sie sind entlang der Längsachse 6 so
in Bezug auf die bewegliche Elektrode 7 abgestimmt, dass
in der Endposition 15 exakt einheitliche Abstände zwischen
den Scheiben 7 und den Lamellen 14 vorliegen.
Die Abstände
sind so berechnet, dass bei dem Überlappen
der Scheiben 9 und der Lamellen 14 im Überlappungsbereich 16 keine
elektrischen Überschläge stattfinden.
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Die
Lamellen 14 sind mit einer Höhe von 300 mm um 50 mm höher als
die Lamellen 9, sodass die Lamellen 9 in den Überlappungsbereich
vollständig eintreten
können.
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Die
ortsfeste Elektrode 13 stützt sich rückwärtig über zwei Isolatoren 17, 18 gegen
eine Gehäusewand 19 ab. Über eine
stromleitende Kupferverbindung 20 ist die feste Elektrode 13 unmittelbar
an einer Leitungsdurchführung 21 aufgehängt. Die
Leitungsdurchführung 21 durch
die Behälterwand 19 ist seitlich
oberhalb des Elektrolytspiegels 5 angebracht. Somit besteht
keine Gefahr einer Undichtigkeit an der Stelle der Leitungsdurchführung 21.
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Innerhalb
der Leitungsdurchführung 21 durchläuft ein
Kupferbolzen 22 eine Hülse
aus einem ersten Hülsensteckteil 23 und
einem zweiten Hülsensteckteil 24,
wobei das zweite Hülsensteckteil 24 mit einer
Klemmpassung in das Hülsensteckteil 23 eingesteckt
ist.
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Die
stromführende
Kupferlasche 20 ist direkt an die feststehende Elektrode 13 angeschraubt.
Die Elektrodenanschlüsse
und Befestigungen sind somit zugänglich,
wodurch Service und Wartungsarbeiten sehr einfach durchführbar sind.
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Außerhalb
des Behälters 2 führt von
der Leitungsdurchführung 21 ein
Motorkabelanschluss 25 zum Motor (nicht dargestellt). Gleichzeitig
führt eine kupferne
Stromverbindung 26 zu einem Kurzschlussschütz 27.
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Zum
Starten des Anlassers 1 wird die bewegliche Elektrode 7 um
die Welle 6 herum entlang einer Schwenkrichtung 28 auf
die ortsfeste Elektrode 13 zu geschwenkt. Während der
Schwenkbewegung reduziert sich der Abstand zwischen den beiden Elektroden
und somit die Flüssigkeitssäule des
Elektrolyts zwischen den beiden Elektroden. Dementsprechend nimmt
der Widerstand ab, so dass ein höherer
Strom zwischen den beiden Elektroden fließt. Der Strom nimmt zu, je
weiter die bewegliche Elektrode 7 zu der festen Elektrode 13 hin
geschwenkt wird. Sobald die schräge
Stirnkante 10 der beweglichen Elektrode 7 die
schräge
Stirnkante 29 der festen Elektrode erreicht, taucht die
bewegliche Elektrode 7 in den Überlappungsbereich 16 ein.
In der Endstellung 15 ist der Überlappungsbereich 16 größtmöglich. Der
Restwiderstand ist minimal. Folgerichtig ist die Stromstärke maximal.
Beim Erreichen der Endstellung 15 schaltet ein Endschalter
(nicht dargestellt) das Kurzschlussschütz 27 zu. Der verbleibende
Restwiderstand wird somit eliminiert.
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Die
einzelnen Phasenendkammern sind an derjenigen Seitenwand 19', die der ortsfesten
Elektrode 13 gegenüber
liegt, durch Zirkulationslöcher 30 verbunden.
Durch diese Zirkulationslöcher
wälzt sich das
Elektrolyt 4 um, wenn es infolge des Zusammenfahrens der
Elektroden 7 und 13 in deren Zwischenraum erwärmt wird.
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Im
Verlaufe der Schwenkbewegung entlang der Schwenkrichtung 28 nimmt
die bewegliche Elektrode 7 nach etwa 15° Schwenkwinkel um die Welle 6 – ausgehend
vom Ausgangszustand, der in der Figur dargestellt ist – eine Bewegungsrichtung
ein, die nahezu horizontal verläuft.
Eine Tangente an die Verlaufsstrecke der beweglichen Scheibe 9 weist
im gesamten Verlauf der Schwenkbewegung 28 bis hin zur Endstellung 15 nie
einen Winkel 31 auf, der 30° zu einer Horizontalen 32 überschreitet.
Während des
Verlaufs und etwa beim Eintauchen in den Überlappungsbereich 16 nimmt
die Tangente sogar einen Winkel 33 von 0° ein. Beim
Eintauchen in den Überlappungsbereich
bewegt sich die bewegliche Elektrode 7 nahezu exakt horizontal.
Beim Erreichen der Endstellung 15 hat ihre Bewegung ebenfalls
nur eine Abweichung von etwa 15° zur
Horizontalen 32. Die Horizontale 32 ist parallel
zur Oberfläche 5 des
Elektrolyts und zu einem Standsockel 34 des Anlassers 1.