DE1909266B2 - Einstellbarer elektrischer fluessigkeitswiderstand - Google Patents

Description

Die Erfindung betritft einen einstellbaren §iektrischen Flüssigkeitswiderstand mit in Elektrolyten befindlichen gerätefesten dreiphasigen Elektrqdenanordnungen, bei dem Einstellblenden in Gestalt von die Elektroden umgreifenden verstellbaren Isolierrohren den Elektroden zugeordnet sind und bei dem mit der Relativbewegung zwischen den Isolierrohren und den Elektroden die geometrischen Abmessungen der Flüssigkeitsstrompfade veränderbar sind.

Durch die deutsche Patentschrift 816 436 ist ein Flüssigkeitswiderstand für elektrische Maschinen bekanntgeworden, der je Phase eine Elektrode mit Einstellblende hat, di · sämtlich in einem gemeinsamen Elektrolytbehälter angeordnet sind. Die Einstellblenden sind in Längsrichtung gemeinsam relativ zu den Elektroden senkrecht verschieblich, wobei die Elektroden der einzelnen Phasen durch den Elektrolyten in Dreieckschaltung miteinander verbunden sind. Bei einer solchen Anordnung mit entsprechend großer Bauhöhe sind insbesondere durch das Kühlsystem unerwünschte elektrische Nebenschlüsse innerhalb des Elektrolyten unvermeidbar. Weiterhin ist es aus Gründen der symmetrischen Belastung erforderlich, daß die Elektroden an den Eckpunkten eines gedachten gleichseitigen Dreiecks angeordnet sein müssen und somit einen bestimmten Mindestabstand voneinander haben, der bei voll unwirksam gemachten Einstellblenden einen verhältnismäßig großen Restwiderstandswert ergibt. Die Veränderung des Widerstandswertes durch die Einstellblenden beruht auf einer Veränderung der wirksamen Länge und Querschnitte für die Strompfade im Elektrolyten zwischen den Elektroden. Damit in voll wirksamen Zustand der Einstellblenden zur Vermeidung einer örtlichen Überlastung des Elektrolyten ein definierter Mindestquerschnitt für den Strom erhalten bleibt, sind besonders gespaltete Blendengegenkörper erforderlich. Trotz dieser Blendengegenkörper ist zur Vermeidung einer schädlichen Stromdichte und Spannungsüberlastung des Elektrolyten an den örtlich begrenzt erstreckten Querschnittsengstellen nur ein entsprechend beschränkter Widerstandshöchstwert zulässig, wo/u sowohl die Form des Blendengegenkörpers als auch die Einhaltung eines bestimmten Zwischenraumes zur zugeordneten Einstellblende notwendig ist. Selbst wenn eine starke einseitige Belastung der Elektroden bei voll unwirksam gemachten Einstellblenden in Kauf genommen würde, könnten bei diesem Konstruktionsprinzip die für Anlaß- und Steuerzwecke erwünschten Werte, nämlich

a) Restwiderstand (kleinster einstellbarer Widerstand) möglichst nur einige mfi zur Vermeidung großer Stromspitzen beim Kurzschließen des Läufers und

b) Widerstandsverhältnis vom größten zum kleinsten einstellbaren Widerstandswert bei unver-

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änderter Konzentration des Elektrolyten etwa volumen für höhere Spannungen ertüchtigt ist sowie 400:1 zwecks Ausnutzung eines möglichst gto- schnellere Verstellzeiten zuläßt sowie elektrische Neßen Drehzahlbereichs, benschlüsse zwischen den Phasen vermeidet.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfin-

im Betrieb nicht erreicht werden. 5 dungsgemäß dadurch, daß je Phase ia einem geson-

Ein solcher Flüssigkeitswiderstand ist somit für derten elektrolytgefüllten Isolierbottich die Elekt«o-Anlaßzwecke und zur Drehzahlsteuerung vielfach denanordnung aus mindestens zwei benachbarten nicht ausreichend. Außerdem läßt die duroh den beiderseits mindestens eines um seine Längsachse koostmktiven Aufbau entstehende Dreieckschaltung verdrehbaren und mit radialen Durchlässen verseder Elektroden eine getrennte Benutzung der Wider- io henen Isolierrohres auf verschiedenen Durchmessern Standszweige, wie sie z. B. bei Schleifring-Läufer- liegenden Elektroden zusammen mit einem koaxialen maschinen mit Hintermaschine erwünscht ist, nicht gerätefesten und von der inneren Elektrode radial zu. durchdrungenen Isolierinnenrohr angeordnet ist

Um eine Stempunktschaltung der Elektroden von Da als IsoHerrohre insbesondere verhältnismäßig

Flüssigkeitswiderständen zu ermöglichen, ist in be- 15 leichte handelsübliche Polypropylenrohre dienen, kannter Weise (deutsche Patentschrift 843 567) je können die zu bewegenden kleineren Massen mit entPhase eine aus zwei relativ zueinander verdrehbaren sprechend kleineren Verstellmirtcln mit größerer GeElektroden bestehende Elektrodenanordnung jeweils schwindigkeit (300 bis 400 is für den gesamten innerhalb eines mit Elektrolyten gefüllten Isnlierbe- Verstellwinkel) verstellt werfer. Der widersiandshälter; vorgesehen, und es sind die festen sowie die 20 wirksame Abstand zwischen den zusammenwirkenverstellbaren Elektroden im Stern geschaltet. Der den Elektroden einer Elektrodenanordnung ist dabei Wideista iswert ist dabei durch die Entfernung zwi- durch die Länge des Strompfades zwischen den Isoschen der testen und der beweglichen Elektrode jeder lie.rohren von den Durchlässen an den Elektroden Elektrodenanordnung bestimmt und kann durch bestimmt, wobei der kürzere Abstand der Durchengstmögliche Annäherung der Elektroden jeder 25 lasse zu den Elektroden maßgebend ist. Somit erge-Elektrodenanordnung zwar auf einige mQ Rest- ben sich bei verhältnismäßig kleinen Drehwinkeln widerstandswert herabgesetzt werden, jedoch wegen der IsoHerrohre große Widerstandsänderungen,
des Fehlens von Einstellblenden nur einen verhält- Um den Restwiderstand bei völligem Unwirksam-

nismäßig kleinen Höchstwert erreichen, wodurch das machen der IsoHerrohre gegenüber den Elektroden Widerstandsverhältnis begrenzt ist. Bei Verwendung 30 jeder Phase auf einen nur wenige mQ betragenden von Flüssigkeitswiderständen dieser Art als Steuer- Restwiderstandswert herabzudrücken, besteht vorwiderstand mit schnell «:u verändernden Widerstands- teilhafterweise jede Elektrodenanordnung aus drei werten müssen die verhältnismäßig schweren Elek- benachbart auf verschiedenen Durchmessi-m angetroden ausreichend schnell und mit entsprechendem ordneten Elektroden, und es sind die inneren Elek-Verstellweg verstellt werden können, was entspre- 35 troden und die äußeren Elektroden al'^r Phasen in chend aufgelegte Verstellantriebe und Tragteile be- an sich bekannter Weise (deutsche Patentschrift dingt. Die Unterbringung der Elektroden aller Pha- 843 567) zu einem Sternpunkt verbunden. Hierbei sen in einem gemeinsamen Elektrolytbehälter und die ändert sich mit der Verdrehung der IsoHerrohre die bekannten Konstruktionsausführungen beschränken Stromverteilung, so daß der Stromfluß bei größtem die Spannungsfestigkeit solcher Flüssigkeitswider- 40 Widerstandswert im wesentlichen zwischen der innestände für Drehzahlverstellung auf nur 3 kV Läufer- ren Elektrode und der mittleren Elektrode und bei spannung. Verkleinerung des Widerstandswertes von der mitt-

Aus der deutschen Patentschrift 1 037 560 ist zwar leren Elektrode zunehmend zur äußeren Elektrode ein Flüssigkeitswiderstand mit verringerter Bauhöhe verläuft, wenn vorausgesetzt wird, daß diese eine bekanntgeworden, bei dem in einem gemeinsamen 45 größere Oberfläche als die innere Elektrode hat. Bei elektrolytgefüllten Bottich innerhalb gesonderter Teil- einer Sternpunktverbindung der äußeren Elektroden bereiche die gerätefesten Elektroden aller Phasen aller Elektrodenanordnungen besteht die Möglichkeit und die gemeinsam um eine senkrechte Drehachse einer gemeinsamen Stromzuführung. Bei geöffneter zu diesen verschwenkbaren Elektroden angeordnet Sternpunktschaltung müssen alle Elektroden jeder sind. Diese An von Flüssigkeitswiderständen ist aber 50 Elektrodenanordnung über isolierende Stutzer an für höhere Spannungen weniger geeignet, da eine einem Gestell od. dgl. befestigt sein,
ausreichende Isolierung des Bottichs und der Teil- Bei Ausführung eines Flüssigkeitswiderstandes mit

bereiche für die Hochspannungsbeanspruchung bei geöffnetem Sternpunkt können die äußeren Elekheißem und kaltem Elektrolyten nicht mit Sicherheit troden der Elektrodenanordnungen auch in Fortfall erreichbar ist. Durch die verhältnismäßig große Masse 55 kommen, da in diesem Fall größere Restwiderstandsder verschwenkbaren Elektroden und durch einen werte zugelassen sind, die in üblicher Weise durch verhältnismäßig großen Drehwinkel zur Erzielung gesonderte Schaltmittel überbrückt v/erden. Die geeines entsprechenden Widerstandsverhältnisses sind rätefesten Elektroden können durch ruhende, eindie Verstellgeschwindigkeiten und damit die Verstell- fache Stromzuführungen mit den elektrischen Mazeiten begrenzt. 60 schinen bzw. mit dem Netz verbunden werden, wo-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen durch flexible Leiter und aufwendige Schleifkontakteinstellbaren elektrischen Flüssigkeitswiderstand der anordnungen entfallen.

eingangs genannten Art zu schaffen, der ohne Blen- Vorteilhafterweise können die Elektroden in an

dengegenkörper ein größeres Widerstandsverhältnis sich bekannter Weise (USA.-Patentschrift 2 748 232) ermöglicht und der je nach Bedarf Sternschaltung, 65 als Zylindermantelabschnitte mit kreissegmentförmi-Dreieckschaltung oder auch getrennte Benutzung der gern Querschnitt ausgebildet und mit ihren Mantel-Widerstandszweige {offener Sternpunkt der Elektro- flächen in einem geringen Abstand parallel zueiridenanordnungen) erlaubt und bei kleinerem Bau- ander angeordnet sein.

Bei Verwendung von Flüssigkeitswiderständen als Zuflußrohre 5 α und Kühlmittelabflußrohre 5 & auf,

wenig benutzte A.nlaßwiderstände kann die entste- die ebenfalls als Stromleiter mitbenutzt sind, sofern

hende Wärme im Elektrolyten aufgenommen werden, die inneren und äußeren Elektroden aller Elektro-

so daß besondere Kühlmaßnahmen entbehrlich sind. denanordnungen in Sternverbindung zusammenge-

Bei öfter aufeinanderfolgenden AnI aß vorgängen und 5 schaltet sind. Die mittlere Elektrode 4 ist an den

bei Verwendung solcher Flüssigkcitswiderstände als Innenflächen, die mit dem Kühlmittel in Berührung

Stellwiderstände werden dagegen gesonderte Kühl- kommen, mit einer Isolierauskleidung versehen, und

maßnahmen erforderlich, da die Wärmekapazität des die Kühlmittelzuflüsse und -abflüsse bestehen aus

Elektrolyten hierfür meist nicht mehr ausreicht. Isolierrohren4α und Ab. Die innere Elektrode3 ragt

Eine besonders gute Kühlung mit einfachen Mit- io radial durch einen größer bemessenen Durchlaß 8 a

teln läßt sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung eines gerätefesten Isolierinnenrohres 8, das zusam-

des Gegenstandes nach der Erfindung dadurch errei- men mit den verstellbaren Isolierrohren 6,7 und dem

chen, daß die in an sich bekannter Weise (britische Isolierbottich 1 die Strompfade zwischen den einzel-

Patentschrift 588 171) als Hohlkörper ausgebildeten nen Elektroden bestimmt. Die wirksame Länge der

Elektroden jeweils mit Kühlmittelzuflüssen und -ab- 15 Strompfade ist der kürzere Abstand zwischen den

flüssen versehen sind. Bei der Sternpunktschaltung Elektroden und den Durchlässen 6 a und 7 a in den

der Elektroden besteht die Möglichkeit, die Kühl- verstellbaren Isolierrohren 6 und 7. Zur Erzielung

mittelzuflüsse und -abflüsse der inneren und äußeren des kleinstmöglichen Widerstandswertes werden die

Elektroden als Stromleiter mitzubenutzen. Die mit Isolierrohre soweit verdreht, daß ihre Durchlässe den

dem Kühlmittel in Berührung kommenden Flächen 20 Mantelflächen der Elektroden genau gegenüberliegen

der mittleren Elektrode werden in diesem Fall mit und somit eine unmittelbare Verbindung der Elek-

einer Isolierauskleidung versehen und die Kühlmittel- troden nur über den engen Zwischenspalt erlauben.

Zuflüsse und -abflüsse aus isolierenden Rohren ge- Der breitere Durchlaß 8a in dem Isolierinnenrohr8

bildet. ermöglicht einen günstigen Wärmeaustausch des

Eine Kühlung läßt sich auch auf einfache Art »5 inneren Strompfades zur inneren Elektrolytsäule. Da-

dadurch erreichen, daß die als Hohlkörper ausgebil- bei kann es zweckmäßig sein, die innere Elektrode

deten Elektroden in an sich bekannter Weise (briti- mit einem Kühlkörper 16 zu verbinden, der vorzugs-

sche Patentschrift 588 171) mit Durch!aßöffnungen weise die innere Elckiiolytsäule abdeckt,
für den Elektrolyten versehen sind. Das Zuführen des Um eine gemeinsame Überwachung der Konzen-

gekühlten Elektrolyten erfolgt hierbei vorteilhafter- 30 tration des Elektrolyten und des Flüssigkeitsstandes

weise über das zur Befestigung der mittleren Elek- an den einzelnen Isolierbottichen 1 zu erreichen, kön-

trode benutzte Rohr und das Abführen des Elektro- nen die einzelnen Isoiierbottiche 1 im oberen Teil

lyten zu einem Rückkühler über Isolierrohre. durch nicht dareestellte Ausgleichsrohre miteinander

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin- verbunden sein."Zur Erhöhung der Wärmekapazität dung sind in den übrigen Unteransprüchen gekenn- 35 des Elektrolyten ist es weiterhin vorteilhaft, die einzeichnet, zelnen Isoiierbottiche 1 mit einem gemeinsamen hohl-

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeich- ringförmigen Ausgleichsbehälter 10 in an sich be-

nung dargestellten Ausführungsbeispiels nachfolgend kannter Weise (deutsche Patentschrift 816436) zu

näher erläutert. Es zeigt verbinden, der vorzugsweise die Isoiierbottiche uin-

F i g. 1 eine Elektrodenanordnung für eine Phase 40 schließt. Eine Anordnung dieser Art ist in F i g. 2

im Querschnitt, gezeigt, bei der die Anordnung des gestrichelt dar-

F i g. 2 einen teilweise geschnittenen dreiphasigen gestellten Ausgleichsbehälters 10 erkennbar ist. Die

Flüssigkeitswiderstand in Seitenansicht, " Isolierrohre 6 und 7 sind mit einem gemeinsamen

Fig.3 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Verstellantrieb gekoppelt. Eine gemeinsame Stern-

Fig. 2. ₊5 punktverbindung 11 verbindet die innere./ und äuße-

In Fig. 1 ist jeweils eine vollständig vom Elek- ^ren Elektroden aller F.lrktrodenanordnungen. Zur

trolyten 2 bedeckte Elektrodenanordnung für jede Erhöhung der elektrischen Widerstandswerte sind die

Phase in einem rohrförmigen, insbesondere aus Poly- Ringzwischenräu-.ne zwischen dem Isolierbottich, den

propylen bestehenden Isolierbottich 1 eingefügt. Jede verstellbaren Isolierrohren 6 und 7 und dem geräte-

Elcktrodenanordnung besteht aus hohlen Elektroden 50 festen Isolierinnenrohr 8 an den unteren Stirnseiten

3,4,5, die als Zylindermantelabschnitte mit kreis- öler Elektroden 3 bis 5 jeder Phase durch Isolierringe

förmigem Querschnitt ausgebildet und mit ihren 18 ausgefüllt Der verbleibende geringe Zwischen-

Mantelflächen in einem geringen Abstand parallel raum für den Elektrolyten und die Höhe der Isolier-

zueinander angeordnet sind. Zwischen den Mantel- rohre ist so gewählt, daß die elektrischen Widerstände

flächen der einzelnen Elektroden sind um ihre Längs- 55 in diesem Bereich hochohmig sind und somit prak-

achse verdrehbare Isoihrrohre 6 und 7 vorgesehen, tisch keinen Einfluß auf die in Umfangsrichtung er-

die den möglichst engen Zwischenraum zwischen den wünschten Änderungen des Widerstandswertes haben, einzelnen Elektroden zum wesentlichen Teil aus- Wie aus den Fig.2 und 3 hervorgeht sind die

füllen. Die Isolierrohre 6 und 7 haben radiale Durch- einzelnen Isoiierbottiche 1 über Stützer 14 gegen ein

lasse 6 a und 7 a, die an die Mantelflächen ihrer be- ^6o Gestell 12 abgestützt und an ihrem oberen Bereich

nachbarten Elektroden angepaßt sind und sich in jeder durch eine gestellfeste Halterung 17 gehalten. Das

Stellung der gemeinsam verstellbaren Isolierrohre 6,7 Gestell 12 ist an der Oberseite mit dem Verstell-

gegenüberliegen. Die innere Elektrode 3 ist nach den antrieb 9 und der Sternpunktverbindung Il versehen,

F i g. 2 und 3 mit einem aus Eisen gebildeten Kühl- gegen die sich über Isolierstützer die Anschlüsse 15

mittc!zuflußrohr3a und einem aus Eisen bestehenden ⁶5 für die Elektroden abstützen. Die genannten Anord-

Kühlmittelabflußrohr3i verbunden, die beide als nungen sowie die Kühlmittelzuflüsse und-abflüsse 3 a,

Stromleiter mitbenutzt sind. Die äußere Elektrode 5 3b, 4a, 46, 5a, 53 sind durch eine gestrichelt daree-

weist ebenfalls aus Eisen bestehende Kühlmittel- stellte gemeinsame Abdeckhaube 13 abgedeckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1 90S Patentansprüche:

1. Einstellbarer elektrischer Flüssigkeitswiderstand mit in Elektrolyten befindlichen gerätefesten dreiphasigen Elektrodenanordnungen, bei dem Einstellblenden in Gestalt von die Elektroden umgreifenden verstellbaren Isolierrohren den Elektroden zugeordnet sind und bei dem mit der Relativbewegung zwischen den Istlierrohren und den Elektroden die geometrischen Abmessungen der Flüssigkeitsstrompfade veränderbar siad, dadurch gekennzeichnet, daß je Phase in einem gesonderten elektrolytgefuUtep Isoüerbottich(l) die Elektrodenanordnung aus niindestens zwei benachbarten beiderseits mindestens eines um sein * Längsachse verdrehbaren und mit radialen Durchlässen (6 α, 7 a) versehenen Isolierrohres (6,7) auf verschiedenen Durchmessern liegenden Elektroden (3,4,5) zusammen mit einem koaxialen gerätefesten und von der inneren Elektrode (3) radial durchdrungenen Isolierinnenrohr (8) angeordnet ist.

2. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrodenanordnung aus drei benachbart auf verschiedenen Durchmessern angeordneten Elektroden (3,4,5) besteht und die inneren Elekt.üden(3) und die äußeren Elektroden (5) aller Phasen zu eir^m Sternpunkt (11) verbunden sind.

3. Widerstand nach Anspn :h 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3,4, S) als Zylindermantelabschnitte mit kreissegmentförmigem Querschnitt ausgebildet und mit ihren Mantelflächen in einem geringen Abstand parallel zueinander angeordnet sind.

4. Widerstand nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlkörper ausgebildeten Elektroden (3,4,5) mit je einem Kühlmittelzufluß(3a, 4 a, 5 a) und Kühlmittelabfluß (3 b, 4 b, S b) versehen sind.

5. Widerstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die mittlere Elektrode (4) an den Berührungsflächen mit dem Kühlmittel eine Isolierauskleidung aufweist und daß die Kühlmittelzuflüsse (3 «,5 α) und Kühlmittelabflüsse (3 b, S b) der inneren und äußeren Elektroden (3,5) als Stromleiter mitbenutzt sind.

6. Widerstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Phase die Ringzwischenräume zwischen dem Isolierbottich (1), dem oder den verstellbaren Isolierrohren (6,7) und dem gerätefesten Isolierinnenrchr (8) an den unteren Stirnseiten der Elektroden (3,4,5) durch Isolierringe (18) ausgefüllt sind.

7. Widerstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede innere Elektrode (3) mit einem Kühlkörper (16) verbunden ist, der als Abschlußdeckel für das Isolierinnenrohr (8) mitbenutzt ist.

8. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdrehbaren Isolierrohre (6,7) und das gerätefeste Isolierinnenrohr (8) im Bereich der Durchlässe (6 a, 7 a, 8 a) formversteift sind.

9. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Isolierbottiche (1) oberhalb ihrer Elektrodenanordnungen durch Ausglßiehsrahre miteinander verbunden sind.

10. Widerstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsrohre und/oder die Isolierbottiche (1) mit einem gemeinsamen, die Isolierbottiche umschließenden Ausgleichsbehälter (10) in Verbindung stehen.