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Kontaktgleichrichter bzw. Wechselrichter mit flüssigem Kontaktmaterial
Die üblichen Kontaktgleichrichter bzw. Kontaktwechselrichter besitzen Kontakte aus
festem Material. Man hat zwar das Material so gewählt und außerdem besondere Schaltungen
so getroffen, daß an den Kontakten eine Funkenbildung verhindert oder so weit wie
möglich verringert wird. Jedoch läßt sich mitunter eine Funkenbildung nicht völlig
beseitigen, und dies hat zur Folge, daß sich die Kontakte sehr schnell abnutzen
und entweder nachgestellt oder ausgewechselt werden müssen.
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Man hat in anderem Zusammenhang schon Vorschläge über Kontakte gemacht,
die sich selbst regenerieren. Ein solcher Kontakt ist beispielsweise das flüssige
Quecksilber im Vakuum oder in einer Schutzgashülle. Auch bei starker Funkenbildung
fließt das metallisch reine Quecksilber immer wieder am Boden des Gefäßes zusammen.
Ein Vorschlag dieser Art .betrifft eine Quecksilberturbine, bei der das Quecksilber
durch eine Zentrifuge an die Elektroden geschleudert wird und somit je nach der
jeweiligen Stellung der Zentrifuge .die Stromverbindung herstellt. Bei einem anderen
Vorschlag wird eine Quecksilberröhre hin und her bewegt und das Quecksilber je nach
der Richtung .der Beschleunigung auf die eine- oder andere Seite der l Röhre gedrückt.
Der Schaltvorgang findet auch in diesem Falle im Vakuum statt, so daB das Quecksilber
sich nicht abnutzt und metallisch rein bleibt. Bei der ersterwähnten Quecksilberturbine
dagegen kann eine Vakuumausführung sticht 'vorgesehen werden, weil unvermeidlich
nach und nach Luft entlang der Turbinenwelle in das Gefäß eindringt. Man kann zwar
das Gefäß mit einem Schutzgas; beispielsweise mit' Wasserstoffgas füllen, jedoch
muß dann im Innern des Gefäßes dauernd für die Aufrechterhaltung eines gewissen
Überdrucks
gesorgt werden, weil das Schutzgas ebenfalls an der Einführung
der Turbinenwelle nach und nach entweicht. Das Gefäß mit Wasserstoffgasfüllung ohne
inneren Überdruck zu betreiben, ist nicht zulässig, weil keine Gewähr dafür vorhanden
ist, daß nicht etwa atmosphärische Luft eindringt und sich dann Knallgas bildet.
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Die Erfindung betrifft einen Kontaktgleichrichter bzw. Wechselrichter
mit in einem Vakuum oder Schutzgas enthaltenden Gefäß rotierendem Quecksilberstrahl.
Die oben geschilderten Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch vermieden,
daß der Antriebsmotor mit in das Gefäß eingeschlossen ist. Mitunter empfiehlt es
sich, nur den Rotor des Antriebsmotors in das Gefäß einzuschließen, während der
Stator außerhalb .des Gefäßes angebracht ist. Für solche Zwecke eignet sich besonders
der Kurzschlußanker als Antriebsmotor.
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Einige Ausführungsbeispiele von Bauformen nach der Erfindung sowie
die dazugehörenden Schaltungen sind in der Zeichnung Fig. i bis 7 schematisch dargestellt.
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Die Fig. i zeigt schematisch den Querschnitt durch einen Kontaktgleichrichter
bzw. Wechselrichter gemäß der Erfindung. Das Gefäß i enthält im. Innern . den Rotor
2 eines Drehstrommotors, dessen Lager 3, 4 ebenfalls innerhalb des Gefäßes untergebracht
sind. Der betreffende Teil des Gefäßes i ist konzentrisch von dem Stator 5 des Antriebsmotors
umgeben. Die Wand des Gefäßes liegt somit im Luftspalt des Motors und wird zweckmäßig
verhältnismäßig dünn und aus einem Material von guter magnetischer Leitfähigkeit
und großem Ohmschem Widerstand hergestellt, so daß das magnetische Drehfeld des
Motors nur unwesentlich geschwächt wird. In der Zeichnung sind schematisch zwei
Elektroden 6 und 7 dargestellt, die vakuumdicht in das Gefäß eingeschmolzen sind
und innerhalb desselben aüt nach unten ragenden Kontaktblechen in Verbindung stehen.
8 ist der eigentliche Innenraum des Gefäßes, 9 die Zentrifuge, die das Quecksilber
io am Boden des Gefäßes aufnimmt und durch zwei rohrförmige Düsen auf die Kontaktbleche
spritzt. Die Anzahl der Elektroden, der Kontaktbleche und der Düsen kann natürlich
je nach der gewünschten Phasenzahl vergrößert werden.
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Eine andere Ausführungsform des Gefäßes ist in Fig. 2 schematisch
dargestellt. i ist wiederum das Gefäß, auf dessen Boden das Quecksilber io liegt.
20 ist der Rotor des Antriebsmotors mit den Düsen. Dieser besitzt aber jetzt kein
Lager, sondern schwimmt auf dem Quecksilber. Unterhalb des vakuumdichten Eisengefäßes
i ist ein SpulensyStem 21 angeordnet, das ähnlich dem Stator eines Drehstrommotors
ausgeführt ist und den polarisierten Rotor 20 mitnimmt. Der Auftrieb des Schwimmkörpers
muß in diesem Fall größer sein als die magnetische Zugkraft des Antriebssystems
21, so daß eine Anziehung des Rotors und sein Untertauchen im Quecksilber, i o,
wobei es zur Berührung mit der Gefäßwandung kommen kann, verhindert wird. Die Geräte
können in der bisher beschriebenen Ausführung sowohl zur Gleichrichtung als auch
zur Wechselrichtung benutzt werden. Eine Wechselrichteranordnung in zweiphasiger
Mittelpunktschaltung ist in Fig. 3 dargestellt. i ist wieder das Gefäß; das insgesamt
vier Elektroden enthält. Die Elektroden 6 und 7 bzw. 6' und 7' liegen einander diametral
gegenüber. In der Mitte der Anordnung befindet sich die rotierende Zentrifuge 9
mit zwei diametral angeordneten Düsen. Außerdem ist eine Gleichstromquelle, z. B.
eine Batterie 30, vorhanden, .die an den Mittelpunkt einer Transformatorwicklung
31 angeschlossen ist. Die beiden Enden der Wicklung sind mit den Elektroden 6' und
7 verbunden. In der gezeichneten Stellung der Zentrifuge verbindet der Quecksilberstrahl
die Elektroden 6' und 7' und legt dadurch das positive Potential der Gleichstromquelle
an den linken Endpunkt der Transformatorwicklung. Nach einer Drehung um 9o ° verbindet
der Quecksilberstrahl die Elektroden 6 und 7 und legt dadurch den rechten Endpunkt
der Transformatorwicklung an positives Potential.
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Bei dreiphasiger Schaltung kann eine Anordnung gemäß Fig. 4 gewählt
werden. Die rotierende, mit z wei i# Düsen versehene Zentrifuge 9 befindet
sich innerhalb einer Kontaktanordnung, die auf einem Bereich von i 8o° mit Kontakten
für die drei Anodenleitungen Al, A2, A3, auf den restlichen i8o° mit einem Kontakt
versehen ist, der an den Pluspol der Gleichstromquelle angeschlossen eist. Bei den
beiden .bisher beschriebenen Schaltungen ist die Umlaufzahl halb so groß als die
Frequenz.
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Bei einer Anordnung gemäß Fig. 5 dagegen .ist die Umlaufzahl gleich
der Frequenz. Das Gefäß i ist schematisch im Querschnitt gezeichnet. Es ist zunächst
angenommen, daß nur zwei Anoden Al und A2 vorhanden sind. Die Gleichstromquelle
So ist zwischen das Gefäß i und den Mittelpunkt der Primärwicklung eines Transformators
51 geschaltet. Parallel zur Sekundärwicklung ist ein Glättungskondensator 52 vorgesehen.
Die rotierende Zentrifuge 53 besitzt in diesem Fall nur eine Düse.
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Die Fig. 6 zeigt ferner eine Schaltung für sechsphasigen Betrieb.
Die rotierende Zentrifuge 6o besitzt nur eine Düse. Im Gehäuse 61 befinden sieh
regelmäßig verteilt sechs nicht bezeichnete Anoden,
deren jede mit einem Eckpunkt
des in Polygon geschalteten Transformators 62 verbunden ist. Dieser Transformator
besitzt außerdem eine Diagonalwicklung 63, an deren Mitte der zweite Gleichstrompol
angeschlossen ist.
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Eine mehrpoligeAusführung ist, wenn man nicht zwei Geräte verwenden
will, technisch sehr schwierig zu verwirklichen. Die Fig. 7 zeigt deshalb eine Schaltung
in sechsphasiger Ausführung mit zwei sekundären Wicklungen am Transformator. Dabei
ist nur eine Zentrifuge notwendig, und zwar werden durch den Quecksilberstrahl die
Punkte 70, 71 bzw. 72, 73 usw. miteinander verbunden, wie aus der darunter
gezeichneten räumlichen Anordnung der Kontakte hervorgeht. Die Drehzahl des Motors
ist bei dieser Anordnung ebenfalls nur halb so
groß wie die Netzfrequenz.
Die beiden Polaritäten l werden an zwei einander gegenüberliegenden Punkten
der inneren und äußeren Sekundärwicklung abgenommen.
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Um innerhalb des Vakuumgefäßes keine Wicklungen zu haben, die Strom
führen, kann der Drehstrommotor huch bei Wechseilrichterbetrieb von seiner eigenen
Frequenz gespeist werden. Das Anlassen ist dann gegebenenfalls mit Kondensatoren
und entsprechend dimensionierten Schwingungskreisen möglich. Der Antrieb kann natürlich
auch durch einen Magneten, der durch einen Gleichstrommotor bewegt wird, bewirkt
werden, da 'auf diese Weise ein einem Drehstrommotor ähnliches Drehfeld erzeugt
wird.