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Stromumformungsanordnung mit mechanisch bewegten Kontakten Zusatz
zum Patent jo9 656
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromumformungsanordnung,
deren Kontakte zwecks Herstellung der zur Stromübertragung notwendigen leitenden
Verbindung mechanisch gegeneinander bewegt werden, bis sie sich entweder berühren
oder so sehr genähert haben, daß ein Lichtbogen gezündet wird, der den zu übertragenden
Strom führt, oder bei der dazu ein die stromleitende Verbindung herbeiführender
Hilfskontakt zwischen die Elektroden bewegt wird, der z. B. auch die Gestalt eines
Strahles leitender Flüssigkeit haben kann. Nach dem Hauptpatent kann ein störungsfreier
Dauerbetrieb eines Stromumformers mit mechanisch bewegten Kontakten dadurch erzielt
werden, daß die Kontakte beim Unterbrechungsvorgang synchron zur Phase des zu unterbrechenden
Stromes derart gesteuert werden, daß sie sich in der Nähe des. Stromnullwertes voneinander
zu entfernen beginnen, und daß Strom und Spannung an der Trennstrecke gleichzeitig
selbsttätig in der Weise beeinfiußt werden, daß in den Stromkreis der Trennstrecke
Wicklungen oder veränderliche Impedanzen eingeschaltet sind, mit deren Hilfe der
Stromverlauf selbsttätig periodisch mit dem Rhythmus des Wechselstromes so verzerrt
wird, daß sich - die Augenblickswerte des Stromes in der Nähe des Stromnulldurchganges
nur langsam ändern, und daß gleichzeitig zusätzlich Kondensatoren, Induktivitäten
oder Ohmsche Widerstände oder mehrere dieser Mittel kombiniert parallel zu den Kontakten
der Trennstrecke angeordnet sind, über die der an der Trennstrecke unterbrochene
Strom mindestens teilweise aufrechterhalten wird, derart,, daß der Spannungsabfall
zunächst im wesentlichen an den mit der Trennstrecke in Reihe liegenden Impedanzen,
und zwar vorwiegend an den stromverzerrenden Wicklungen oder veränderlichen Impedanzen
liegt, die Spannung an der Trennstrecke aber nur allmählich ansteigt.
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Die Erfindung besteht in einer weiteren Ausbildung einer Stromumformungsanordnung
nach dem Hauptpatent in der Weise, daß Strom und Spannung auf der Ausgangsseite
der Umformungsanordnung durch Verstellung der zeitlichen Lage der Kontaktschließung
gegenüber dem Verlauf der Wechselspannung geregelt werden.
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Bei einem ungeregelten Stromrichter wird die stromleitende Verbindung
zwischen den Elektroden in dem Augenblick hergestellt, in welchem eine Spannung
zwischen ihnen auftritt, welche den Strom in der gewünschten Richtung hindurchzutreiben
vermag. Dieser Augenblick liegt bekanntlich beim Einphasengleichrichter
dicht
hinter dem Schnittpunkt der Spannungskurve mit der Nullinie und beim Mehrphasengleichrichter
dicht hinter dem Schnittpunkt der Spannungskurven der stromabgebenden und stromübernehmenden
Phase. Bei dem Stromumformer nach der Erfindung kann demgegenüber die Herstellung
der leitenden Verbindung zeitlich verzögert werden, so daß von der zwischen zwei
Schnittpunkten der Spannungskurve mit der Nulllinie bzw. mit den Spannungskurven
der vorangehenden und der folgenden Phase zur Verfügung stehenden Zeit nur ein Teil
zur Stromübertragung im Sinne der treibenden Spannung bzw. entsprechend der gerade
überwiegenden Phasenspannung ausgenutzt und damit der zeitliche Mittelwert der übertragenen
Leistung herabgesetzt wird. Die Unterbrechung findet gemäß dem Hauptpatent in der
Nähe des Stromnullivertes statt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Arbeitet der Stromumformer mit Schleif- oder Wälzkontakten, so ist nach der weiteren
Erfindung mindestens einer der Kontakte jeder Unterbrechungsstrecke verlängerbar
oder, verkürzbar, wie es Fig. i schematisch zeigt. i i seien die ruhenden Kontakte
eines Stromumformers mit den Stromzuführungen 14; 15 sei der periodisch in Pfeilrichtung
bewegte Kontakt mit der Stromzuführung 16. Werden die ruhenden Kontakte i i am auflaufenden
Ende, wie gestrichelt angedeutet, verkürzt, so wird dadurch der Zeitpunkt, in welchem
während jeder Periode die Berührung beginnt, hinausgeschoben. Das gleiche tritt
ein, wenn der bewegte Kontakt 15 am auflaufenden Ende verkürzt wird, wie ebenfalls
durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Natürlich können auch beide, sowohl die
ruhenden Kontakte als auch der bewegte Kontakt, verkürzbar sein. Fig. 2 und 3 zeigen
eine Anordnung, welche die Verkürzung der Kontakte in einfacher Weise vorzunehmen
gestattet, und zwar Fig. 2 von der Seite, Fig. 3 von oben gesehen. Jeder Kontakt
i i besteht danach erfindungsgemäß aus zwei untereinander parallel geschalteten
Schaltstücken 12 und 13, die in der durch den Pfeil bezeichneten Bewegungsrichtung
gegeneinander verschiebbar sind.
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Die Änderung der Kontaktschließungszeiten mittels parallel geschalteter
und gegeneinander verschiebbarer Stromabnahmebürsten zu Regelzwecken ist zwar bei
mechanischen Stromumformern an sich bekannt, hier findet aber eine Abflachung der
Stromkurve nicht statt. Daher sind einerseits die bekannten mechanischen Umformer
für einen praktischen Dauerbetrieb mit Starkstrom nicht geeignet, anderseits konnte
die Anwendbarkeit des bekannten Regelverfahrens auf Umformungsanordnungen nach dem
Hauptpatent nicht von vornherein als gegeben erscheinen.
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Die Fig.4 bis 6 betreffen Druckkontakte, die beispielsweise nach Art
von Steuerventilen für Brennkraftmaschinen ausgebildet sind und beim Unterbrechungsvorgang
eine Abhebebewegung ausführen. Die Fig. 4 und 5 zeigen, von verschiedenen Seiten
gesehen, zwei Nockenscheiben i 9 und 2o mit den Nokken 2 i und 22, welche in Pfeilrichtung
umlaufend einen Stößel 23 periodisch auf- und abbevegen, der den nicht gezeichneten
beweglichen Kontakt trägt. Die Nockenscheiben sind auf der Welle 18 gegeneinander
verdrehbar, wodurch die Gesamtdauer, während der sie jedesmal im Verlauf einer Umdrehung
mit dem Stößel 23 in Eingriff sind, und damit die Zeit, während der die Kontakte
jedesmal miteinander in Berührung sind, verschieden einstellbar ist. Dabei kann
die Anordnung so getroffen sein, daß die Nokkenscheiben i 9 bzw. 2o auf getrennten
Wellen 17 bzw. 18 sitzen, wie Fig.5 zeigt, wobei jede Welle von einem
besonderen, nicht dargestellten Synchronmotor angetrieben wird und die Phasenlage
dieser Synchronmotoren gegeneinander verschiebbar ist. Gleichbedeutend damit wäre
es, wenn die Ständerwicklungen der Synchronmotoren gegeneinander verdrehbar sind.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig.6 dargestellt.
Hier wirken nach einem früheren Vorschlag auf die in geschlossener Stellung befindlichen
Kontakte vom Belastungsstrom abhängige Haltekräfte, die eine Trennung der Kontakte
erst zulassen, wenn der Strom unter einen bestimmten Wert gesunken ist. 34 ist ein
fester Kontakt und 33 ein beweglicher Kontakt, der an einem in Führungsstücken 32
geführten Stößel befestigt ist. Der Stößel hat einen Bund 3 i und steht unter einer
Federkraft 3o, die die Kontakte 33 und 34 zu trennen sucht. Entgegen dieser Feder
wirkt ein kurzer Nocken 26, der auf der Nockenwelle 25 sitzt. Durch den Nocken wird
die Kontaktgabe eingeleitet. Es fließt alsdann ein Strom durch die Kontakte; dieser
wird durch die Spulen 28 :einer elektromagnetischen Haltevorrichtung geleitet, deren
Kerne die Klemmbacken 29 fest an den Stößel 27 pressen und dadurch verhindern, daß
sich die Kontakte trennen, wenn der Nocken 26 sich in Pfeilrichtung weitergedreht
hat. Erst wenn der Strom auf einen für die Unterbrechung unschädlichen Betrag gesunken
ist, läßt der Druck der Klemmbacken 29 nach, so daß die Kontakte durch den Druck
der Feder 30 geöffnet werden. Verändert man erfindungsgemäß die Stellung
des Nockens 26 gegenüber dem Verlauf der
Wechselspannung, beispielsweise
durch Antrieb der Welle 25 mittels: eines in der Phase regelbaren Synchronmotors,
so erzielt man tun so niedrigeren Strom bzw. um so niedrigere Spannung, je später
man die Kontaktgabe durch den Nocken 26 einleiten läßt.
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Außer mit den beschriebenen Mitteln kann eine zusätzliche Strom- und
Spannungsregelung, beispielsweise zwecks kombinierter Regelung oder zur Erweiterung
des Regelbereichs, ;auch gleichzeitig dadurch erzielt werden, daß die nach dem Hauptpatent
als Drossel mit beim Nennstromwert hochgesättigtem Magnetkern ausgeführte stromabflachende
Wicklung mittels einer regelbaren Vormagnetisierung magnetisch derart gesteuert
wird, daß sie sich im Augenblick der Kontaktschließung in ungesättigtem Zustand
befindet und :einen Stromanstieg erst nach ihrer Sättigung zu einem mittels der
Regeleinrichtung des Vormagnetisierungsstromes einstellbaren Zeitpunkt zustandekommen
läßt.