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Dreiphasen-Gleich- oder -Wechselrichter für hochgespannten Starkstrom
Die Erfindung bezieht sich auf einen Dreiphasen-Gleich- oder -Wechselrichter bekannter
Art, dessen Gleichstromelektroden als umlaufende Kreisbögen ausgebildet sind, in
deren Bahn drei Wechselstrompole um 12o° gegeneinander versetzt liegen.
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Es sind mannigfache Bemühungen bekanntgeworden, mechanische Gleichrichter
für Hochspannung zu bauen. So wurde beispielsweise empfohlen, die Elektroden in
einem mit Isolierflüssigkeit gefüllten Kessel unterzubringen. Es ,sind auch verschiedene
Elektro@denanordnungen bekanntgeworden. Die bekannten mechanischen Gleichrichter
sind jedoch immer nur für verhältnismäßig geringe )~eistungen bestimmt. Sofern es
sich um Hochspannungsgleichrichter handelt, dienen sie zur Erzeugung eines Gleichstroms
von wenigen Miniampere, wie sie für Röntgenzwecke, Rauchgasreinigung u. dgl. gebraucht
werden.
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Mit der Erfindung wird nun durch-die-Vereinigung einiger an sich bekannter
mit neuen Merkmalen ein Hochspannurigsstromxichter für Starkstrom, also für hohe
Leistung, zum Anschluß an ein Drehstromnetz der üblichen Art geschaffen, - der sich
durch einfachen, raumsparenden und mechanisch wIderstandsfähigen Aufbau sowie durch
sorgfältige Isolation der auf verschiedenem Potential. befindlichen Teile unter
Einhaltung der erforderlichen Spannungsabstände auszeichnet.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Elektroden der beiden Gleichstrompole
innerhalb eines Kessels in einem durch keinerlei mechanische Verbindung überbrückten
Abstand voneinander angeordnet sind sind von getrennten Antriebswellen angetrieben
werden, die nebst den Mündungen der Gleichstromdurchführungen in den äußeren Kesselräumen
liegen, während die Drehstromdurchführungen des Kessels in dem Zwischenraum zwschen
den Gleichstrompolen münden, wo die Drehstrompole in an sich bekannter Weise durch
achsparallele Strombrücken in je zwei den beiden Gleichstrompolen zugeordneten Elektroden
aufgeteilt sind.
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Die zwei getrennt .voneinander in zwei verschiedenen Rotationsebenen
angeordneten Gleichstromelektroden können in an sich bekannter Weise aus zweieinender
diametral gegenüberstehenden kreisförmigen, etwa: 6o° langen Kontaktbögen zusammengesetzt
sein, die mit halber synchroner Drehzahl anlaufen, d. h. mit i 5oo Umdrehungen je
Minute bei 50 Perioden in der Sekunde. Allgemein kann jede Gleichstromelektrode
aus p gleich langen., metallisch verbundenen
Kontakten bestehen;
die sich je über etwa i 2o elektrische Grade und zusammen über etwa i2o räumliche
Grade erstrecken und gleichmäßig über den Umfang des rotierenden Teils verteilt
sind, wobei die Drehzahl
der s chronen beträgt. Diese Anordnung hat fol= gende Vorzüge. Der bei der Kommutierung
entstehende Lichtbogen nimmt eine günstige Länge ein. DertRotordurchmesser ist nämlich
durch die erforderliche Spannungsfestigkeit gegeben, und bei der herabgesetzten
Umfangsgeschwindigkeit nimmt der Lichtbogen keine unerwünscht große Länge an. Außerdem
ist durch die symmetrische Anordnung eine gute Auswuchtung der umlaufenden Teile
erzielt, und bei der Anwendung von Gleitelektroden ist die Reibung vermindert. Ferner
sind unerwünscht starke Gaswirbelungen, wie sie bei 3ooo Umdrehungen auftreten können,
vermieden, wodurch bei Anwendung strömender Löschmittel die Aufrechterhaltung einer
geordneten Löschmittelströmung erleichtert ist. In Fällen, wo die Anwendung einer
noch niedrigeren Drehzahl erwünscht ist, kann es vorteilhaft sein, die einzelnen
Teile der Elektrode eines Gleichstrompöls für sich ebenfalls in mehreren Rotationsebenen
anzuordnen.
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Das Lager für jeden umlaufenden Teil ist vorteilhaft mit einem Stutzer
an dem Kessel befestigt und die isolierende Antriebswelle durch den Stutzer zum
geerdeten, vorzugsweise am Kessel befestigten Antriebsmotor hindurchgeführt. Der
Strom wird durch besondere Durchführungsisolatoren zugeleitet.
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Bei Verwendung von strömenden Löschmitteln kann durch dieselben Durchführungen,
durch welche die Stromzuleitung erfolgt, das Löschmittel -abgeleitet werden, welches
durch Öffnungen der Gleichstromelektroden zum Zwecke der Lichtbogenlöschung strömt.
Hierdurch wird vermieden, daß die vorn Löschmittel mitgerissenen, aus dem Lichtbogen
stammenden Teilchen und Gase Oberflächen von Isolatoren, die auf überschlag beansprucht
sind;: verunreinigen.
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Eine vorteilhafte Anordnung ergibt. sich dadurch, daß die Stromzuführungen
zu den an der unteren Hälfte sitzenden Drelistromelektroden durch nach oben gerichtete
Isolierdurchführungen durch .den Kessel hindurchgeführt sind. Eine der Drehstromelektroden
jedes Gleichstrompols kann senkrecht unter der Drehachse angeordnet und an einer
zur Drehachse achsparallelen Strombrücke befestigt sein, die an einer lotrechten
Durchführung sitzt, deren Achse die Verbindungslinie der Drehachsen schneidet. Man
erhält auf diese Weise eine sehr vorteilhafte bauliche Anordnung, insbesondere bei
sehr hohen Spannungen. ° In der Zeichnung sind Ausführungsbelspiele der Erfindung
dargestellt. Die Abb. i zeigt 4n Gesamtaufbau eines Gleich- oder Wechselrichters.
In einem Metallkessel i sind die ,'. drei Drehstromzuleitungen durch -die drei Durchführungen
2, 3, 4 eingeführt. Die drei .Durchführungen sind in der zur Zeichenebene senkrechten
-Ebene um i2o° gegeneinander versetzt. An den Enden -der Stromzuleitungen sitzen.
die drei Strombrücken 5, 6 und 7. Jede Strombrücke trägt zwei feststehende Elektroden
8, 9, 1 o, i i und 12, 13. Diese Elektroden sind ebenfalls um i2o° gegeneinander
versetzt und auf einem Kreis angeordnet. Innerhalb dieses Kreises drehen sich die
beiden umlaufenden Elektroden 14 und 15, die in der Seitenansicht in den Abb.
2,3 dargestellt sind. Die beiden diametral einander gegenüberstehenden Teile
24 und 25 einer Elektrode erstrecken sich je über etwa 6o°. Die Symmetrieachse des
einen in der Abb. 2 dargestellten Gleichstrompols ist um 9o° gegen die Symmetrieachse
des anderen, in Abb.3 dargestellten Gleichstrompols versetzt. Da sich die Elektroden
mit i 5oo Umdrehungen, also mit der halben synchronen Drehzahl, bewegen, so entspricht
die räumliche Versetzung der beiden Elektroden um 9o.° einer Versetzung um i8ö elektrische
Grade. Die umlaufende Elektrode 14 wird über die Welle 16 vom Motor 17 angetrieben,:
die Elektrode i 5 über eine Welle 18 vom Motor i 9. Die Stromzuführung zu den Elektroden
erfolgt durch die Durchführungsisolatoren 20 ! bzw. 21. Auf diesen sind die Motoren
17 bzw. i9 fliegend aufgesetzt. Die Motoren sind über Isoliertransformatoren 22,
23 an das Drehstromnetz angeschlossen.
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In Abb. q. ist ein. anderes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die umlaufende
Elektrode 30 sitzt auf der Welle 31, die über eine Iso-Iierwelle 34 vom Motor
32 angetrieben wird. Die Welle ist mit Hilfe eines Stützisolators 33 an. dem Kessel
'i isoliert befestigt. Die Stromeinführung zur Welle 31 erfolgt durch eine besondere
Isolierdurchführung 35. 36 ist ein Gleitkontakt. Durch die Durchführung kann auch
ein etwa für aie Löschung des Kommutierungslichtbogens vorgesehenes Löschmittel
ausströmen. Bei dieser Ausführung fällt ein besonderer Isoliertransformator für
die Speisung der Antriebsmotoren weg.
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Die Abb.5 und 6 zeigen die Einführung der drei Phasen in .den Kessel
mittels nach oben gerichteter Durchführungen. In dem Ausführungsbeispiel Abb.5 sitzt
die feststehende Elektrode 40, 41 der mittleren Phase oberhalb des umlaufenden Teils.
Die beiden seitlichen Phasen sind durch schräg die Kesselwand durchdringende Durchführungen
42, 43 in den Kessel eingeführt.
In dem Ausführungsbeispiel Abb.6
sitzen dagegen die Elektroden 40 und q i der mittleren Phase unterhalb des umlaufenden
Teils. Die Elektroden4o und 41 sind an einer zur Drehachse parallelen Strombrücke
befestigt, die an dem Bolzen q.3 der lotrechten Durchfuhr ung 4.4. sitzt. Die Achse
dieser D archführung schneidet die Verbindungslinie der Drehachsen.