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Mechanischer. Synchrongleichrichter mit einer Mehrzahl in Reihe geschalteter
Schaltarme Es sind mechanische Synchrongleichrichter bekannt, bei denen eine senkrechte
Welle aus Isolierstoff eine Mehrzahl in Abständen voneinander angeordnete Schaltarme
trägt. Die diesen Schaltarmen zugeordneten ruhenden Elektroden sind dabei so miteinander
verbunden, daß sie durch die Schaltarme periodisch in Reihe geschaltet werden. Die
gesamte gleichzurichtende Spannung ist auf diese Weise in mehrere Teilspannungen
aufgelöst, bei welchen das Isolationsproblem bequem gelöst werden kann. Der Vorteil
eines derartigen Synchrongleichrichters ist, daß die Abstände zwischen den einzelnen
Schaltarmen und auch die Länge der letzteren sich nur noch nach den zu bewältigenden
Teilspannungen richten, so daß man durch geeignete starke Aufteilung der Gesamtspannung
in Teilspannungen verhältnismäßig geringe Abmessungen der Schaltarme und ihrer gegenseitigen
Abstände erreichen kann. Die Folge davon ist, daß nur eine geringe Antriebsleistung
für die Isolierwelle erforderlich wird und auch der bei langen Schaltarmen auftretende
zischende Lärm auf ein Mindestmaß herabsinkt.
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Diese Bauart von mechanischen Synchrongleichrichtern kann jedoch nur
für gleichzurichtende Spannungen mittlerer Höhe und mittlerer Frequenz benutzt werden.
Für hohe Spannungen wird die Anzahl der Teilspannungen und damit die Länge der Welle
ebenfalls
sehr hoch. Auch bei dickeren Wellen kommt man bald in
das Gebiet der kritischen Drehzahl, die betriebsmäßig nicht gern überschritten wird.
Für sehr hohe Spannungen ist man daher genötigt, die Frequenz des gleichzurichtenden
Wechselstromes herabzusetzen, um die kritische Drehzahl der synchron laufenden Isolierwelle
nicht zu überschreiten. Die Herabsetzung der Wechselfrequenz ist wegen der erforderlichen
Frequenzumformer nicht nur unbequem, sondern vergrößert auch den Aufwand an Kondensatoren,
die evtl. zur Glättung des erzeugten pulsierenden Gleichstromes notwendig sind.
Abgesehen davon würde man für Höchstspannungen bald zu derart tiefen Frequenzen
gelangen, die technisch nicht mehr gut zu bewältigen sind.
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Der mechanische Synchrongleichrichter nach der Erfindung vermeidet
diese Nachteile der bekannten Bauart und erlaubt, selbst Höchstspannungen mit hoher
Frequenz noch gleichzurichten. Es wird dies dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß
jedem Schaltarm eine eigene Welle zugeordnet ist und alle diese Wellen durch isolierende
Antriebsteile derart mit einem Antriebsorgan gekuppelt sind, daß zweimal je volle
Umdrehung alle Schaltarme in einer Linie liegen und der Stromweg über die Schaltarme
geschlossen wird. Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand an Hand der in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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In den Fig. i und 2 der Zeichnung sind die Schaltarme i je auf Wellen
2 befestigt, die waagerecht liegen und über Kegelräder 3 von einer gemeinsamen,
senkrecht stehenden Welle d. angetrieben sind. Die Wellen 2 können so kurz bemessen
werden, daß sie eine außerordentlich hohe kritische Drehzahl haben. Die Lagerung
dieser am besten aus Isolierstoff bestehenden Wellen 2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht eingetragen. Ebenso ist die Lagerung der I-Iauptantriebswelle q. nur schematisch
durch die beiden Endlager 5 angedeutet, obwohl natürlich auch noch Zwischenlager
möglich sind. Da die ebenfalls am besten aus Isolierstoff bestehende Welle 4 nur
mit den Kegelrädern 3 belastet ist, ergeben sich geringe umlaufende Massen. Die
kritische Drehzahl liegt hoch, und es. ist auch eine sehr lange Antriebswelle 4.,
d. h. eine hohe Anzahl Teilspannungen, anwendbar, so daß man bei Höchstspannungen
noch Frequenzen bis etwa Zoo Hz gleichrichten kann. An Stelle der senkrechten Welle
q. sind auch andere Antriebselemente zwischen den die Schaltarme i tragenden Wellen
2 zu gebrauchen, wie z. B. Ketten- oder Seilantriebe, welche diese Wellen untereinander
und - mit der Antriebs-' maschine kuppeln.
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Bei der Auflösung der Gesamtspannung in eine hohe Anzahl Teilspannungen
werden nveckmäßig noch Widerstände oder Kondensätoren vorgesehen, welche die Teilspannungen
überbrücken und so eine Spannungssteuerung bzw. eine gleichmäßige Aufteilung der
Gesamtspannung sicherstellen. DieWiderstände oder Kondensatoren können auf verschiedene
Weise zur Spannungssteuerung benutzt werden. In Fig. i sind jedem Schaltann zwei
Elektroden 6 zugeordnet, wobei die einander zunächst liegenden Elektroden aufeinanderfolgender
Schaltarme miteinander verbunden sind. Die Widerstände 7 kann man nun jeweils zwischen
die Verbindungspunkte von je zwei Elektroden legen, so daß der eingezeichnete Spannungsteiler
entsteht. Nach Fig.2 können die Elektroden auch weggelassen werden, wobei man dann
die Widerstände 7 über Bürsten zwischen die Wellen :2 schaltet. An Stelle der Widerstände
sind auch Kondensatoren anwendbar. Bei dieser letzten Ausführungsform ist es außerdem
auf einfache Weise möglich, zwei verschiedene Schaltzeiten einzustellen. Ist eine
sehr kurze Schaltzeit erwünscht, so treibt man sämtliche Wellen 2 in derselben Richtung
an. Eine längere Schaltzeit erhält man hingegen, wenn beispielsweise die erste und
dritte Welle in entgegengesetztem Sinne wie die zweite und vierte Welle umlaufen.
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Die Auflösung der Gesamtspannung in mehrere Teilspannungen unter Benutzung
einer der Anzahl Schaltarme entsprechenden Anzahl Wellen, die von einem gemeinsamen
Antriebsorgan angetrieben werden, gestattet in einfacher Weise den Aufbau des Gleichrichters
aus Gruppen je gleicher Bauteile vorzunehmen. Gleichrichter für höhere Spannungen
bestehen dann einfach aus einer dementsprechenden Anzahl solcher Einheiten, während
bei kleineren Spannungen eine geringere Anzahl dieser Einheiten zur Verwendung kommen.
Neben den beschriebenen Vorteilen in elektrischer und mechanischer Hinsicht haben
.die neuen Gleichrichter auch noch herstellungstechnische Vorzüge, so daß sie billiger
zu stehen kommen als die bisher .bekannten Ausführungen.