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Mehrphasiger mechanischer Hochspannungsumformer für Starkstrom Die
vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem Aufbau eines mehrphasigen Hochspannungsumformers
für Starkstrom. mit mechanisch bewegten Kontakten. Es ist bekamst, bei Umformungsanordnungen
die Wechselstrompole symmetrisch um@ die zugehörigen Gleichströmpole anzuordnen.
Bei den bekannten Anordnungen dieser Art fehlt es jedoch an Einrichtungen zur Löschung
etwa entstehender Lichtbögen und an der für Hochspannung erforderlichen guten Isolation.
Das Ziel, brauchbare mechanische Hochspannungsumfornier für Starkstrom, herzustellen
und praktisch zu betreiben, ist bisher nicht erreicht. Die Schwierigkeiten, die
sich dem in den Weg stellen, bestehen darin, daß zwei voneinander grundverschiedene
Aufgaben, eine elektrische und eine mechanische, vorliegen, deren Lösungsmittel
zueinander in einem gewissen Widerspruch stehen. Die Herstellung einer gegenüber
Hochspannung hinreichenden elektrischen Durchschlagsfestigkeit verlangt große Luftabstände
Raid lange Kriechwege. Um aber andererseits- einem Gerät mit schnell hin und her
bewegten Teilen die notwendige mechanische Festigkeit zu erhalten, müssen zwecks
Vermeidung unausgeglichener Momente möglichst kleine Hebelarme zwischen den Angriffspunkten
der Bewegungskräfte und den Lagerstellen angestrebt werden. Wenn dies _im Hinblick
-auf die verlangten Isolierabstände nicht -möglich ist, so müssen Auswege gesucht
werden, die darin bestehen können, daß beispielsweise die einzelnen Massenkräfte
.gering gemacht werden, daß durch geschickte Anordnung erreicht wird, daß die Massenkräfte
sich gegenseitig wenigstens zum Teil aufheben, laß ferner die isolierenden Teile
so angeordnet werden,. -daß sie zur Aufnahme der Bewegungs- und Gewichtskräfte besonders
geeignet sind, indem sie bei. sparsamstem Werkstoffverbrauch ein möglichst großes
Widerstandsmoment besitzen und anderes mehr. ' Die genannten Schwierigkeiten werden
mit der vorliegenden. Erfindung überwunden, indem .eine Reihe von an sich bekannten
Merk.' malen, die insbesondere im Schalterbau angewendet werden, _ in solcher Weise
miteinander vereint sind, .daß die.einandier scheinbare widersprechenden Forderungen
befriedigend, erfüllt werden.
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Erfindungsgemäßes soll bei einem mehr--:' phasigen mechanischen Hochspannungsumformer.für
Starkstrom, dessen Wechselstrompole symmetrisch um die zugehörigen Gleichstrompole.
angeordnet sind,, jede der zu den einzelilen Phasen gehörenden, von je- einem besonderen
Schaltrohr umgebenen und -mit je einer Einrichtung zur Lichtbogenlöschung mit einem
strömenden Löschmittel versehenen Schaltstellen aus einem mittels Kurbel, Nocken
o. dgl. von der Welle eines allen Gleichstrom; polen gemeinsamen Antriebsmotors
aus bewegten und .in einem an die Wechselstromseite angeschlossenen hohlen Gegeilköntaki
@ gfeitenden Schaltstift ,bestellen. Diese Anordilungist auch deswegen besonders
- günstig,'. weil innerhalb der zu einem Pol zusaiilineiigefäßcen Schaltsysteme
keine Potentialunterschiede auftreten,
so daß isolierende Antriebsteile
innerhalb dieser Schaltsysteme vermieden werden können.
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Es ist vorgeschlagen worden, Schaltstift.-mit mehreren Gegenkontakten
und mit eiche gemeinsamen Antriebskurbelwelle für sci-Synchrontrenner vorzusehen;
bei diesen sind r jedoch ganz andere Spannungsverhältnisse maßgebend, da sie in
Reihe mit Entladungsstrecken arbeiten, die die eigentliche Strom,-unterbrech'ung
bewirken, so daß die Synchrontrenner lediglich nach Art von Trennschaltern in einzelnen,
bereits stromlosen Leitungszügen eine :zusätzliche Trennstelle öffnen. Da, jeder
dieser Leitungszüge nur einem einzigen Stronsystem angehört, fehlt .es hier ferner
an der für die Erfindung vorausgesetzten gegenseitigen Anordnung der zu verschiedenen
Stromsystemen - gehörenden Pole. Diese ist auch nicht ohne weiteres gegeben bei
einem anderen Vorschlag, der dahin lautet, daß .bei einem Hochspannungsumformer
für jede der mit hin und her bewegten Stiftkontakten aus- ', gerüsteten und mit
Einrichtungen zur Lichtbogenlöschung mit Hilfe eines strömenden Löschmittels versehenen
Schaltstellen ein be- -sonder -es, sie umschließendes und unter statischem -Überdruck
stehendes Isolierrohr eine tragende mechanische Verbindung zwischen den am Lagergerüst
der Antriebsvorrichtung befindlichen Kontakt- und Angchlußteilen eines Poles des
einen Systems und den entsprechenden Teilen -des zugehörigen -und mit einem Pol
des anderen Systems verbundenen ruhenden Kontaktes bildet. -Außerdem enthält dieser
Vorschlag -nichts über einen ,gemeinsamen Antrieb für die Schaltstelle 'beider Gleichstrompole
durch eine von einem einzigen Motor -angetriebene Kurbel- oder Nockenwelle.
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Der gemeinsame Antriebsmotor `kann -zufolge einer weiteren Ausbildung
der Erfindung mit waagerechter Welle auf einem das ganze Gerät tragenden, geerdeten
Tragsockel angeordnet sein, während symmetrisch zu 'beiden Seiten die zu den beiden
Gleichstroxnpolen 'gehörenden Schaltrohre wie Speichen zwe%er senkrecht ,stehender
Räder auf dem L agerge# *ist der Antriebswelle frei tragend befestigt
. sind. u Die Kurbelnder Nocken der Antriebsvorrichtung können samt ihrem
Gehäuse Gleichstrompotential besitzen und einerseits von den Wechselstro°mpolen,
andererseits von dem geerdeten Tragsockel mittels Hiefhlisolatoren isoliert sein,
in deren Innenraum sich die bewegten Schalterteile bzw. die mit isolierenden Zwischenstücken
versehenen Antriebswellen 'befinden.
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Eine bei - der oszillierenden Kontaktbewegung mit Rücksicht auf den
Elbbrand günstige Anordnung erhält man dadurch, daß man die -Gegenkontakte der angetriebenen
Schaltstifte in der Richtung der Schaltstif4@ achse gegenüber dem anstoßenden Schaltstift
"'.chgiebig anoränet, wobei sie in der Richtüng auf die Kontaktstifte zu in ihrer
z. B.
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Z:dtxrch Federn bewirkten Rückbewegung durch y eine @ämpfungsvorrichtung,
insbesondere Ölbremse, verzögert werden. Die Gegenkontakte werden zweckmäßig mit
nachgiebigen; ebenfalls mit Dämpfungseinrichtungen versehenen Fingern ausgerüstet,
insbesondere mit Kontaktfingern, die eine wälzende oder oszillierende Bewegung in
übereinstimmung mit der oszillierenden Bewegung der Schaltstifte ausführen können.
Die Kontakte und Kontaktfinger passen sich dann völlig selbsttätig ihrem eigenen
Abbrand an, und die Kontaktreibung wird weitgehend -vermindert. -In der Zeichnung
sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt eine Ausführungsform in der Vorderansicht.
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Fig.2 stellt die Seitenansicht der gleichen Ausführungsform dar. In
Fig. 3 ist der gleichgerichtete Strom dargestellt.
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Fig. 4 und 5 zeigen andere Anordnungen. In Fig. i und 2 -smd mit i
und 2 die beiden zu je einem Gleichstrompol zusamrnengefaßten Antriebs- und
Schaltsysteme eines dreiphasigen Stromumformers bezeichnet, bei dem zu jedem Gleichstrompol
eine dreiphasige Wechselstrornanordnung gehört. Auf einem eisernen Kurbelgehäuse
3 sitzen drei -metallene Führungszylinder ¢, in denen sich die Geradführungen 5
bewegen. 6 sind Pleuelstangen, die von :einer Antriebskurbel 7 angetrieben werden.
8 ist »die Antriebswelle und g ein Auswuchtgewicht. Das Gehäuse 3 wind die Geradfiihrungen
q. sind auf Gleichstrotnpotential und bilden zusammen den einen Gleichstrompol.
Die Geradführungen tragen mit Hilfe .der Isolatoren i3 die drei Wechselstrom, pole
1i, 12 uüd 13. 14 sind feststehende Düsenkontakte, und i5-sind -die an den Kreuzköpfen
5 befestigten Schaltstifte, welche mit dem Düsenkontakt in Eingriff kommen. Die
Isolatoren io schließen Blaskarnmern i6 ein. 17 ist -das Zuströmrohr, i=8 das Abströmrohr
für das Löschmittel, welches nach Austritt des Kontaktstiftes aus dem Düsenkontakt
i q. durch diesen hindurchströmt und dadurch den Lichtbogen löscht. i-9 und 20 sind
Tragisola: tosen, in denen sich die isolierenden Antriebswellen 21, 22 befinden.
23 ist der synchrone Antriebsmotor und 24. der Tragsockel. Der Antriebsmotor 23
erteilt den Kontaktstiften i5 eine mit der Wechseistromfrequenz synchrone hin und
her gehende Bewegung. Die Kontaktstifte des Gleichstrompoles 2 führen gegenüber
den Kontaktstiften
des Poles i um i8o elektrische Grade phasenverschobene
Bewegungen aus. Hierdurch werden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, aus .der dreiphasigen
Wechselstromkurve . durch das Schaltsystem des Poles i die positiven Wellenberge
tund durch das System des Poles 2 die negativen herausgeschnitten. Die resultierende
Gleichspannung besitzt sonach die Welligkeit eines sechsphasigen Ventilgleichrichters,
wie dies im oberen Teile der Fig.-3 eingezeichnet ist. Die Wechselstrompole 1i,
12, 13 usw. können, wie in Fig. i, unmittelbar an das Wechselstromnetz angeschlossen
sein. Der Gleichstrom wird von den beiden. Gehäusen 3 abgenommen. , In Fig. q. ist.
3o der, geerdete Tragsockel, in welchem der Motor 3 i eingebaut ist. 32 und 33 sind
Stützisolatoren, welche die beiden sternförmigen Schaltsysteme der Pole 34. und
3 5 tragen.
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Fig. 5 zeigt eine dritte Anordnung,.. wobei die beiden Pole 36 und
37 getrennt auf zwei Tragisolatoren 38 und 39 aufgestellt sind und durch eine gemeinsame
Welle 40 von dem Motor ¢i angetrieben werden.
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Die Erfindung ist nicht auf dreiphasige Anordnungen beschränkt; sondern
es kann auch eine sechsphasige, neunphasige -usw. Anordnung verwendet werden, wobei
jeder Gleichstrompol entsprechend sechs, neun @usw. Schalteinrichtungen und Gradführungen
besitzt.